Distributed MPC with time-varying communication network: A density-dependent population games approach

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Constrained distributed optimization : A population dynamics approach

Large-scale network systems involve a large number of states, which makes the design of real-time controllers a challenging task. A distributed controller design allows to reduce computational requirements since tasks are divided into different systems, allowing real-time processing. This paper proposes a novel methodology for solving constrained optimization problems in a distributed way inspired by population dynamics. This methodology consists of an extension of a population dynamics equation and the introduction of a mass dynamics equation. The proposed methodology divides the problem into smaller sub-problems, whose feasible regions vary over time achieving an agreement to solve the global problem. The methodology also guarantees attraction to the feasible region and allows to have few changes in the decision-making design when a network suffers the addition/removal of nodes/edges. Then, distributed controllers are designed with the proposed methodology and applied to the large-scale Barcelona Drinking Water Network (BDWN). Some simulations are presented and discussed in order to illustrate the control performance.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Desarrollo de un modelo estequiométrico para el cálculo del número TC en aplicaciones cuantitativas

Las imágenes de Tomografía Computarizada (TC) son empleadas de forma cuantitativa en diferentes aplicaciones, entre otras, el cálculo de la dosis absorbida en tratamientos de radioterapia, la corrección de la atenuación en imágenes de emisión en equipos híbridos SPECT/CT y PET/CT, o la cuantificación del contenido mineral en hueso y caracterización tisular. Estas aplicaciones son posibles porque una imagen de TC está formada a partir de una magnitud física definida de forma precisa: el coeficiente de atenuación lineal. El valor mostrado en cada píxel (número TC) es el coeficiente de atenuación lineal del material en esa posición relativo al del agua, expresado en unidades Hounsfield (HU). El número TC se introdujo históricamente para que fuera independiente de la máquina en cuestión. Las diferencias en el número TC de los tejidos son un problema para las aplicaciones cuantitativas ya que dificultan las comparaciones entre escáneres diferentes e implican un proceso de calibración individualizado. Estas variaciones se producen porque los haces de rayos X empleados son polienergéticos. Las diferencias de atenuación entre las energías dan lugar a que el espectro del haz emergente detectado por la matriz de detectores sea dependiente de la proyección, efecto denominado endurecimiento del haz. El coeficiente de atenuación medido por el escáner es el correspondiente a la energía efectiva del haz, definida como aquella para la cual el coeficiente de atenuación lineal del agua es igual al medido por el escáner. Desde los comienzos de la utilización clínica de la TC se ha propuesto que los estudios cuantitativos con números TC estén conectados con el valor de la energía efectiva implicada; de ahí la importancia de contar con un método adecuado para poder determinar la energía efectiva de un haz para cada condición particular. El espectro detectado y los detalles de la corrección por endurecimiento del haz en los actuales escáneres son, en principio, desconocidos, por lo que el cálculo de la energía efectiva a partir de la definición del párrafo anterior es inviable. Existe una definición empírica propuesta por varios autores que permite medirla: es la energía que produce máxima correlación lineal entre los números TC medidos y los coeficientes de atenuación para un conjunto de materiales. Sin embargo, al no contar con una expresión paramétrica para el número TC su aplicación no es sencilla. Estos problemas han motivado la utilización de métodos alternativos para la calibración de los escáneres TC que se describen a continuación..

Time-varying partitioning for predictive control design: density-games approach

The design of distributed optimization-based controllers for large-scale systems (LSSs) implies every time new challenges. The fact that LSSs are generally located throughout large geographical areas makes dicult the recollection of measurements and their transmission. In this regard, the communication network that is required for a centralized control approach might have high associated economic costs. Furthermore, the computation of a large amount of data implies a high computational burden to manage, process and use them in order to make decisions over the system operation. A plausible solution to mitigate the aforementioned issues associated with the control of LSSs consists in dividing this type of systems into smaller sub-systems able to be handled by independent local controllers. This paper studies two fundamental components of the design of distributed optimization-based controllers for LSSs, i.e., the system partitioning and distributed optimization algorithms. The design of distributed model predictive control (DMPC) strategies with a system partitioning and by using density-dependent population games (DDPG) is presented.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Distributed control of drinking water networks using population dynamics: Barcelona case study

Trabajo presentado a la 53rd IEEE Conference on Decision and Control (CDC 2014), celebrada del 15 al 17 de diciembre en Los Angeles, California (US).Large-scale network systems involve a large number of variables, making the design of real-time controllers challenging. A distributed controller design allows to reduce computational requirements since tasks may be divided into different subsystems, making possible to guarantee real-time processing. This paper proposes a constrained optimization based distributed control design by applying a novel population and masses dynamics approach. The distributed controller design is applied to the Barcelona Drinking Water Network (DWN) in order to illustrate its effectiveness in the control performance.This work has been partially supported by the projects COLCIENCIAS 548/2012, ECOCIS (Ref. DPI2013-48243-C2-1-R) and EFFINET (Ref. FP7-ICT-2011-8-31855). J. Barreiro-Gómez is supported by COLCIENCIAS and by the Agència de Gestió d’Ajust Universitaris i de Recerca AGAUR.Peer Reviewe

Non-centralized Control for Flow-based Distribution Networks: A Game-theoretical Insight

This paper solves a data-driven control problem for a flow-based distribution network with two objectives: a resource allocation and a fair distribution of costs. These objectives represent both cooperation and competition directions. It is proposed a solution that combines either a centralized or distributed cooperative game approach using the Shapley value to determine a proper partitioning of the system and a fair communication cost distribution. On the other hand, a decentralized noncooperative game approach computing the Nash equilibrium is used to achieve the control objective of the resource allocation under a non-complete information topology. Furthermore, an invariant-set property is presented and the closed-loop system stability is analyzed for the non cooperative game approach. Another contribution regarding the cooperative game approach is an alternative way to compute the Shapley value for the proposed specific characteristic function. Unlike the classical cooperative-games approach, which has a limited application due to the combinatorial explosion issues, the alternative method allows calculating the Shapley value in polynomial time and hence can be applied to large-scale problems.Generalitat de Catalunya FI 2014Ministerio de Ciencia y Educación DPI2016-76493-C3-3-RMinisterio de Ciencia y Educación DPI2008-05818Proyecto europeo FP7-ICT DYMASO

TBL1 is required for the mesenchymal phenotype of transformed breast cancer cells

The epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) and its reversion (MET) are related to tumor cell dissemination and migration, tumor circulating cell generation, cancer stem cells, chemoresistance, and metastasis formation. To identify chromatin and epigenetic factors possibly involved in the process of EMT, we compare the levels of expression of epigenetic genes in a transformed human breast epithelial cell line (HMEC-RAS) versus a stable clone of the same cell line expressing the EMT master regulator ZEB1 (HMEC-RAS-ZEB1). One of the factors strongly induced in the HMEC-RAS-ZEB1 cells was Transducin beta-like 1 (TBL1), a component of the NCoR complex, which has both corepressor and coactivator activities. We show that TBL1 interacts with ZEB1 and that both factors cooperate to repress the promoter of the epithelial gene E-cadherin (CDH1) and to autoactivate the ZEB1 promoter. Consistent with its central role, TBL1 is required for mesenchymal phenotypes of transformed breast epithelial and breast cancer cell lines of the claudin-low subtype. Importantly, a high expression of the TBL1 gene correlates with poor prognosis and increased proportion of metastasis in breast cancer patients, indicating that the level of TBL1 expression can be used as a prognostic marker.Ministerio de Economía y Competitividad BFU2014-53543-P, BFU2017-85420-RJunta de Andalucía BIO-32

Influence of Array Configuration on MIMO Channel Capacity

The use of multiple antennas at each side of the radio link has demonstrated an increase in terms of data bit rate and spectral efficiency [1]. Due to this, different techniques such as spatial multiplexing and space-frequency-time techniques are being applied to MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) systems. In order to obtain MIMO performances, most of the research studies have evaluated Uniform Linear Arrays (ULAs) for simulations and measurements. However, other considerations can be taken into account with the similar space used for the transmitter or receiver antenna array using different physical configurations. In this work, several antenna array configurations in the transmitter and the receiver have been studied and compared, in terms of MIMO channel capacity, showing that for a limited space, the linear array could be replaced for a rectangular or circular one with similar performances

Experience in the university field: self-efficacy and teacher motivation

Este estudio se basa en el supuesto de que los docentes, por un lado, son autoeficaces para llevar a cabo determinadas actividades relacionadas con su profesión, y por otro, están motivados (intrínsecamente o debido a otras fuentes de motivación) para llevar a cabo su función docente. La autoeficacia y la motivación docente son conceptos amplios y complejos, por lo que su medición no es tarea sencilla. Son diversos los factores que influyen en el docente (sociales, afectivos, psicológicos, culturales, el propio contexto…). De modo que, establecer una medición única y objetiva para conocer el grado de autoeficacia y motivación, que contemple todos los aspectos que afecten en mayor o menor medida a éstas, es una tarea que resulta imposible de realizar. Por lo tanto, el estudio de esta investigación se centra en conocer las creencias y valoraciones de los docentes sobre su propia eficacia y motivación en su labor educativa.This study is based on the assumption that teachers, on the one hand, they are self-efficacy to perform certain activities related to their profession, and on the other hand, they are motivated (intrinsically or due to other sources of motivation) to perform their teaching. Teaching self-efficacy and motivation are two large and complex concepts, so its measurement is not easy. Several factors influencing the teaching (social, emotional, psychological, cultural, context itself...). So, to establish a single, objective measure to determine the degree of self-efficacy and motivation, which covers all aspects affecting a greater or lesser extent these, it is a task that we find impossible. Therefore, the study of this research focuses on knowing the beliefs and values of teachers on their own effectiveness and motivation in their educational work

Técnicas de innovación docente aplicadas al aprendizaje del desarrollo e implantación de sistemas de información empresarial

[Resumen] La materia de Sistemas de Información Empresarial (SIE) del Grado de Ingeniería Informática tiene como principal objetivo formar a los alumnos sobre la importancia de las características propias y diferenciación de estos sistemas respecto a cualquier otro sistema de información. Esto incluye que sus conocimientos al final de curso les faciliten seleccionar, diseñar y conocer las fases de implantación del SIE más adecuado atendiendo a la información integrada, mostrada y sus destinatarios dentro de la organización. Para facilitar el objetivo anterior, este curso se han introducido dos importantes innovaciones en proceso docente. En primer lugar, el método de caso al final de cada tema, de tal forma que el alumno seleccione un entorno empresarial de su interés o conocimiento y en él proponga y diseñe aquellos requisitos, módulos y funcionalidades que considere más adecuados atendiendo al SIE a estudiar en cada caso. La segunda ha sido el uso de Flipped Classroom para el trabajo grupal individual que el alumno debe de entregar y exponer al final del cuatrimestre. La elaboración del mismo es individual y se enmarca en el estado actual o comparativa de los SIE en diferentes sectores empresariales (un máximo de 3 alumnos pueden seleccionar el mismo tema). En el presente curso académico, una vez finalizado el trabajo, se les ofreció a los alumnos la oportunidad de realizar la exposición del mismo por parejas, de tal forma que cada uno de los miembros de la pareja tenía que analizar, estudiar, contrastar, debatir, sintetizar y evaluar la investigación realizada por su compañero. En el caso de existir dudas se resolvían en clase o tutorías. Ambos procesos han permitido ampliar y reforzar el aprendizaje, además la información recibida por parte del alumnado sobre el tema tratado ha sido más amplia, alcanzando un nivel superior en los conocimientos adquirido