Design and implementation of a Multi-Agent Planning System

This work introduces the design and implementation of a Multi-Agent Planning framework, in which a set of agents work jointly in order to devise a course of action to solve a certain planning problem.Torreño Lerma, A. (2011). Design and implementation of a Multi-Agent Planning System. http://hdl.handle.net/10251/15358Archivo delegad

Cooperative planning in multi-agent systems

Tesis por compendio[EN] Automated planning is a centralized process in which a single planning entity, or agent, synthesizes a course of action, or plan, that satisfies a desired set of goals from an initial situation. A Multi-Agent System (MAS) is a distributed system where a group of autonomous agents pursue their own goals in a reactive, proactive and social way. Multi-Agent Planning (MAP) is a novel research field that emerges as the integration of automated planning in MAS. Agents are endowed with planning capabilities and their mission is to find a course of action that attains the goals of the MAP task. MAP generalizes the problem of automated planning in domains where several agents plan and act together by combining their knowledge, information and capabilities. In cooperative MAP, agents are assumed to be collaborative and work together towards the joint construction of a competent plan that solves a set of common goals. There exist different methods to address this objective, which vary according to the typology and coordination needs of the MAP task to solve; that is, to which extent agents are able to make their own local plans without affecting the activities of the other agents. The present PhD thesis focuses on the design, development and experimental evaluation of a general-purpose and domain-independent resolution framework that solves cooperative MAP tasks of different typology and complexity. More precisely, our model performs a multi-agent multi-heuristic search over a plan space. Agents make use of an embedded search engine based on forward-chaining Partial Order Planning to successively build refinement plans starting from an initial empty plan while they jointly explore a multi-agent search tree. All the reasoning processes, algorithms and coordination protocols are fully distributed among the planning agents and guarantee the preservation of the agents' private information. The multi-agent search is guided through the alternation of two state-based heuristic functions. These heuristic estimators use the global information on the MAP task instead of the local projections of the task of each agent. The experimental evaluation shows the effectiveness of our multi-heuristic search scheme, obtaining significant results in a wide variety of cooperative MAP tasks adapted from the benchmarks of the International Planning Competition.[ES] La planificación automática es un proceso centralizado en el que una única entidad de planificación, o agente, sintetiza un curso de acción, o plan, que satisface un conjunto deseado de objetivos a partir de una situación inicial. Un Sistema Multi-Agente (SMA) es un sistema distribuido en el que un grupo de agentes autónomos persiguen sus propias metas de forma reactiva, proactiva y social. La Planificación Multi-Agente (PMA) es un nuevo campo de investigación que surge de la integración de planificación automática en SMA. Los agentes disponen de capacidades de planificación y su propósito consiste en generar un curso de acción que alcance los objetivos de la tarea de PMA. La PMA generaliza el problema de planificación automática en dominios en los que diversos agentes planifican y actúan conjuntamente mediante la combinación de sus conocimientos, información y capacidades. En PMA cooperativa, se asume que los agentes son colaborativos y trabajan conjuntamente para la construcción de un plan competente que resuelva una serie de objetivos comunes. Existen distintos métodos para alcanzar este objetivo que varían de acuerdo a la tipología y las necesidades de coordinación de la tarea de PMA a resolver; esto es, hasta qué punto los agentes pueden generar sus propios planes locales sin afectar a las actividades de otros agentes. La presente tesis doctoral se centra en el diseño, desarrollo y evaluación experimental de una herramienta independiente del dominio y de propósito general para la resolución de tareas de PMA cooperativa de distinta tipología y nivel de complejidad. Particularmente, nuestro modelo realiza una búsqueda multi-agente y multi-heurística sobre el espacio de planes. Los agentes hacen uso de un motor de búsqueda embebido basado en Planificación de Orden Parcial de encadenamiento progresivo para generar planes refinamiento de forma sucesiva mientras exploran conjuntamente el árbol de búsqueda multiagente. Todos los procesos de razonamiento, algoritmos y protocolos de coordinación están totalmente distribuidos entre los agentes y garantizan la preservación de la información privada de los agentes. La búsqueda multi-agente se guía mediante la alternancia de dos funciones heurísticas basadas en estados. Estos estimadores heurísticos utilizan la información global de la tarea de PMA en lugar de las proyecciones locales de la tarea de cada agente. La evaluación experimental muestra la efectividad de nuestro esquema de búsqueda multi-heurístico, que obtiene resultados significativos en una amplia variedad de tareas de PMA cooperativa adaptadas a partir de los bancos de pruebas de las Competición Internacional de Planificación.[CA] La planificació automàtica és un procés centralitzat en el que una única entitat de planificació, o agent, sintetitza un curs d'acció, o pla, que satisfau un conjunt desitjat d'objectius a partir d'una situació inicial. Un Sistema Multi-Agent (SMA) és un sistema distribuït en el que un grup d'agents autònoms persegueixen les seues pròpies metes de forma reactiva, proactiva i social. La Planificació Multi-Agent (PMA) és un nou camp d'investigació que sorgeix de la integració de planificació automàtica en SMA. Els agents estan dotats de capacitats de planificació i el seu propòsit consisteix en generar un curs d'acció que aconseguisca els objectius de la tasca de PMA. La PMA generalitza el problema de planificació automàtica en dominis en què diversos agents planifiquen i actúen conjuntament mitjançant la combinació dels seus coneixements, informació i capacitats. En PMA cooperativa, s'assumeix que els agents són col·laboratius i treballen conjuntament per la construcció d'un pla competent que ressolga una sèrie d'objectius comuns. Existeixen diferents mètodes per assolir aquest objectiu que varien d'acord a la tipologia i les necessitats de coordinació de la tasca de PMA a ressoldre; és a dir, fins a quin punt els agents poden generar els seus propis plans locals sense afectar a les activitats d'altres agents. La present tesi doctoral es centra en el disseny, desenvolupament i avaluació experimental d'una ferramenta independent del domini i de propòsit general per la resolució de tasques de PMA cooperativa de diferent tipologia i nivell de complexitat. Particularment, el nostre model realitza una cerca multi-agent i multi-heuristica sobre l'espai de plans. Els agents fan ús d'un motor de cerca embegut en base a Planificació d'Ordre Parcial d'encadenament progressiu per generar plans de refinament de forma successiva mentre exploren conjuntament l'arbre de cerca multiagent. Tots els processos de raonament, algoritmes i protocols de coordinació estan totalment distribuïts entre els agents i garanteixen la preservació de la informació privada dels agents. La cerca multi-agent es guia mitjançant l'aternança de dues funcions heurístiques basades en estats. Aquests estimadors heurístics utilitzen la informació global de la tasca de PMA en lloc de les projeccions locals de la tasca de cada agent. L'avaluació experimental mostra l'efectivitat del nostre esquema de cerca multi-heurístic, que obté resultats significatius en una ampla varietat de tasques de PMA cooperativa adaptades a partir dels bancs de proves de la Competició Internacional de Planificació.Torreño Lerma, A. (2016). Cooperative planning in multi-agent systems [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/65815TESISPremiadoCompendi

High performance computing in the cloud

In recent years, the interest in both scientific and business workflows has increased. A workflow is composed of a series of tools, which should be executed in a predefined order to perform an analysis. Traditionally, these workflows were executed in a manual way, sending the output of one tool to the next one in the analysis process. Many applications to execute workflows automatically, appeared recently. These applications ease the work of the users while executing their analyses. In addition, from the computational point of view, some workflows require a significant amount of resources. Consequently, workflow execution moved from single workstations to distributed environments such as Grids or Clouds. Data management and tasks scheduling are required to execute workflows in an efficient way in such environments. In this thesis, we propose a cloud-based HPC environment, focusing on tasks scheduling, resources auto-scaling, data management and simplifying the access to the resources with software clients. First, the cloud computing infrastructure is devised, which includes the base software (i.e. OpenStack) plus several additional modules aimed at improving authentication (i.e. LDAP) and data management (i.e. GridFTP, Globus Online and CloudFuse). Second, built on top of the mentioned infrastructure, the TORQUE distributed resources manager and the Maui scheduler have been configured to schedule and distribute tasks to the cloud-based workers. To reduce the number of idle nodes and the incurred cost of the active cloud resources, we also propose a configurable auto-scaling technique, which is able to scale the execution cluster depending on the workload. Additionally, in order to simplify tasks submission to the TORQUE execution cluster, we have interconnected the Galaxy workflows management system with it, therefore users benefit from a simple way to execute their tasks. Finally, we conducted an experimental evaluation, composed by a number of different studies with synthetic and real-world applications, to show the behaviour of the auto-scaled execution cluster managed by TORQUE and Maui. All experiments have been performed by using an OpenStack cloud computing environment and the benchmarked applications correspond to the benchmarking suite, which is specially designed for workflows scheduling in the cloud computing environment. Cybershake, Ligo and Montage have been the selected synthetic applications from the benchmarking suite. GECKO and a GWAS pipeline represent the real-world test use cases, both having a diverse and heterogeneous set of tasks.The numerous technological advances in data acquisition techniques allow the massive production of enormous amounts of data in diverse fields such as astronomy, health and social networks. Nowadays, only a small part of this data can be analysed because of the lack of computational resources. High Performance Computing (HPC) strategies represent the single choice to analyse such overwhelming amount of data. However, in general, HPC techniques require the use of big and expensive computing and storage infrastructures, usually not affordable or available for most users. Cloud computing, where users pay for the resources they need and when they actually need them, appears as an interesting alternative. Besides the savings in hardware infrastructure, cloud computing offers further advantages such as the removal of installation, administration and supplying requirements. In addition, it enables users to use better hardware than the one they can usually afford, scale the resources depending on their needs, and a greater fault-tolerance, amongst others. The efficient utilisation of HPC resources becomes a fundamental task, particularly in cloud computing. We need to consider the cost of using HPC resources, specially in the case of cloud-based infrastructures, where users have to pay for storing, transferring and analysing data. Therefore, it is really important the usage of generic tasks scheduling and auto-scaling techniques to efficiently exploit the computational resources. It is equally important to make these tasks user-friendly through the development of tools/applications (software clients), which act as interface between the user and the infrastructure

Nanoclustering as a dominant feature of plasma membrane organization

Early studies have revealed that some mammalian plasma membrane proteins exist in small nanoclusters. The advent of super-resolution microscopy has corroborated and extended this picture, and led to the suggestion that many, if not most, membrane proteins are clustered at the plasma membrane at nanoscale lengths. In this Commentary, we present selected examples of glycosylphosphatidyl-anchored proteins, Ras family members and several immune receptors that provide evidence for nanoclustering. We advocate the view that nanoclustering is an important part of the hierarchical organization of proteins in the plasma membrane. According to this emerging picture, nanoclusters can be organized on the mesoscale to form microdomains that are capable of supporting cell adhesion, pathogen binding and immune cell-cell recognition amongst other functions. Yet, a number of outstanding issues concerning nanoclusters remain open, including the details of their molecular composition, biogenesis, size, stability, function and regulation. Notions about these details are put forth and suggestions are made about nanocluster function and why this general feature of protein nanoclustering appears to be so prevalent.Postprint (published version

Interface using Arduino for the mechanical simulation of analogic instruments in a flight simulator

Un problema habitual a la hora de construir simuladores de vuelo que emulan cabinas de pilotaje de aviones ligeros, es la replicación fidedigna de los instrumentos analógicos de estos aviones, que deben obtener de un simulador de vuelo los datos a representar. La forma habitual de construir estas replicas, implementando artesanalmente para cada instrumento su interfaz al simulador, y su sistema electromecánico, es demasiado laborioso y costoso en tiempo, especialmente en cabinas con decenas de instrumentos. Este TFG tiene como objetivo el desarrollo de un paquete de software que proporcione un procedimiento e interfaz genérico y estandarizado para la construcción de este tipo de replicas de instrumentos. El software desarrollado en este trabajo permitirá obtener del simulador de vuelo los datos de cualquier instrumento de la cabina y, tras procesarlos, entregarlos a un modulo software que, corriendo sobre hardware Arduino, controle los motores paso a paso con que se implementa el instrumento. La aplicación incluye también interfaces graficas de usuario que simplifican tanto la elección del instrumento a replicar como la configuración de su implementación física

Familia y escuela: una unión necesaria

Con este Trabajo Fin de Grado se pretende conocer el nivel de participación de las familias en el centro educativo de sus hijos. Se trata de una investigación que se llevará a cabo a mediante una metodología cualitativa, por lo que se efectuarán una serie de entrevistas a distintos tipos de familias y de profesionales educativos para, de esta forma, poder conocer sus opiniones acerca de temas como la importancia de la relación familia-escuela, el fomento de la participación por parte del centro, la inserción de las familias en el aula, los motivos de contacto entre las familias y los docentes, las barreras existentes, entre otros. De los resultados obtenidos, se deduce que la participación de las familias en la escuela es muy importante para el buen desarrollo de los niños, y que el Centro seleccionado es un centro de puertas abiertas, el cual fomenta adecuadamente la participación de estas. Además, los mismos docentes, facilitan la posibilidad de tener un contacto con las familias siendo flexibles en sus horarios, intentando que el mundo laboral de las familias no sea una barrera.With this Final Project, the aim is to find out the level of family participation in their children’s educational centre. This investigation will be carried out using a qualitative methodology. A series of interviews will be conducted with different types of families and educational professionals, in order to know their opinions about issues such as the importance of the family-school relationship, the promotion of participation by the center, the insertion of families in the classroom, the reasons for contact between families and teachers, existing barriers, etc. From the results obtained, it may be deduced that the participation of families within schools is very important for the good development of children, and if the Centre selected is an “open-door” centre. Whether or not it adequately encourages this type of participation and ,importantly, if the teachers themselves facilitate the possibility of having contact with families, showing flexibility in their schedules and endeavouring to see that the working lives of families is not a barrier to this participation.Universidad de Sevilla. Grado en Educación Primari

Diseño e implementación de un sistema de planificación distribuido

Torreño Lerma, A. (2012). Diseño e implementación de un sistema de planificación distribuido. http://hdl.handle.net/10251/14760.Archivo delegad

FMAP: A platform for the development of distributed multi-agent planning systems

[EN] The development of cooperative Multi-Agent Planning (MAP) solvers in a distributed context encompasses the design and implementation of decentralized algorithms that make use of multi-agent communication protocols. In this paper, we present FMAP, a platform aimed at developing distributed MAP solvers such as MAP-POP, FMAP and MH-FMAP, among others. (C) 2018 Elsevier B.V. All rights reserved.This work is supported by the Spanish MINECO under projects TIN2014-55637-C2-2-R and TIN2017-88476-C2-1-R. The first author was funded by the Spanish SEPE.Torreño Lerma, A.; Sapena Vercher, O.; Onaindia De La Rivaherrera, E. (2018). FMAP: A platform for the development of distributed multi-agent planning systems. Knowledge-Based Systems. 145:166-168. https://doi.org/10.1016/j.knosys.2018.01.013S16616814

Análisis de los patrones de movimiento e intensidad del ejercicio en fútbol profesional, empleando sistemas GPS y la respuesta de la frecuencia cardiaca durante partidos oficiales

Programa de Doctorado en Ciencias de la Actividad Física y del DeporteLínea de Investigación: Factores Determinantes del Rendimiento Físico y DeportivoClave Programa: DAFCódigo Línea: 35Una gama de métodos y tecnología se utiliza actualmente en los deportes de equipo para registrar y monitorizar los jugadores durante los partidos de competición y entrenamientos. Análisis de tiempo-movimiento (time-motion) es considerado como un buen método para evaluar el rendimiento y optimizar el proceso de entrenamiento. Hasta la fecha, no existe un "estándar" de patrón de time-motion que haya sido obtenido durante partidos de fútbol oficial. La tecnología GPS es considerada como la más eficiente en materia de registro de datos y gestión de datos, proporcionando una medida fiable y válida del perfil físico del jugador, siendo aceptado como una herramienta de medición. En el fútbol, se utiliza con frecuencia la tecnología GPS para registrar las sesiones de entrenamiento y durante la competición se usa el sistema semi-automático de múltiples cámaras. Esto ha proporcionado muchas investigaciones con GPS en trabajos de sesión de entrenamiento, pero apenas hay información de partidos oficiales registrado mediante dispositivo GPS. No hay datos disponibles en la actualidad acerca de las cargas internas y externas de los jugadores profesionales de fútbol durante un partido completo en los juegos oficiales. Con la tecnología GPS, analizamos el perfil de rendimiento físico y fisiológico del jugador en partido oficial, a través de la medición de la distancia recorrida, la frecuencia cardíaca y effindex de jugadores profesionales de fútbol en competición oficial, teniendo en cuenta su posición de juego en el campo, y su variabilidad entre partidos. Los datos que podamos obtener en este trabajo ayudará a entender mejor lo que ocurre en un partido oficial de fútbol en los jugadores según sus posiciones, y así poder diseñar entrenamientos y ejercicios de fútbol que se ajusten a las necesidades de los jugadores.Universidad Pablo de Olavide. Departamento de Deporte e InformáticaPostprin