Esc. de Ing. Electrónica

Estimación de Confiabilidad de Redes de Comunicaciones altamente confiables

Nombre del Investigador: Leslie Murray

Cargo y Dependencia: Profesor Adjunto Dedicación Exclusiva, Escuela de Ingeniería Electrónica.

Proyectos en los que participa: ING310-ESTIMACIÓN DE CONFIABILIDAD DE REDES DE COMUNICACIONES ALTAMENTE CONFIABLES. Proyecto para los años 2010 y 2011, en proceso de acreditación ante la Secretaría de Ciencia y Tecnología de la Universidad Nacional de Rosario.

Participación:  Integrante en el proyecto ING310. El mismo tiene como director al Dr. Gerardo Rubino, investigador del IRISA/INRIA Rennes, Francia y como co-director al Dr. Héctor Cancela, investigador de la Facultad de Ingeniería, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay.

Descripción:
Una red de comunicaciones se dice confiable si es capaz de cumplir con los propósitos para los cuales ha sido concebida. Para "medir" qué tan bien cumple una red con estos propósitos, es preciso definir criterios de operatividad (función de estructura) y encontrar la forma de decir qué tan cerca o lejos está la red de ser operativa bajo esos criterios. En un sentido matemático, la confiabilidad se define como la probabilidad de que la red esté operativa (en perfecto estado de funcionamiento) bajo los criterios de operatividad propuestos, y la anti-confiabilidad como la probabilidad de que la red se encuentre no-operativa (totalmente fuera de servicio) bajo los mismos criterios.

Atendiendo al hecho de que las fallas afectan en forma puntual a los nodos y/o enlaces de una red, el análisis de los distintos casos que definen el estado global de funcionamiento (sea este operativo o no-operativo) es un problema combinatorio tal que la determinación exacta de confiabilidad bajo estos puntos de vista es un problema NP-difícil. Luego, a medida que la dimensión de las redes crece (más allá de unas decenas de nodos), el problema resulta computacionalmente intratable por metodologías de cálculo exacto. La solución obligada es, por lo tanto, la estimación a través de mecanismos de simulación entre los que destacan los Métodos de Monte Carlo. Por otro lado, además de los problemas derivados del costo del cálculo combinatorio, los mecanismos de simulación sufren una pérdida de precisión muy apreciable cuando la confiabilidad de las redes es muy alta.

Dentro de estas temáticas corresponde definir la confiabilidad (de acuerdo al criterio de operatividad propuesto) y su interpretación sobre un modelo capaz de emular el comportamiento de la red; también cabe analizar diversos mecanismos de simulación, cada uno de los cuales exhibe diferente grado de eficiencia, robustez, precisión y velocidad de cálculo. En la actualidad estoy trabajando en el análisis y la aplicación de una novedosa variante propuesta en mi trabajo de doctorado, tendiente a hacer eficiente la estimación de confiabilidad de redes extremadamente confiables, entendiendo por tales aquellas para las cuales la probabilidad de falla se ubica en el orden de 10^-10 ("diez a la menos diez") o incluso menores.

Contactos:

Sistemas Reconfigurables de Aplicación Específica

Nombre del Investigador: Daniel Alberto Crepaldo - María Isabel Schiavon

Proyecto: ING236 - Sistemas Reconfigurables de Aplicación Específica, acreditado por resolución C.S. Nº945/2008. Período 2008/2011.

Equipo de trabajo:
Daniel Crepaldo, Lisandro Martín, Carlos Varela, Federico Pacher, Eduardo Bailón

Organo de financiación:
Universidad Nacional de Rosario

Descripción:
La propuesta es desarrollar dispositivos autónomos para acondicionamiento de datos y control de comunicaciones como elementos constituyentes de una red cooperativa inteligente configurable vía internet.
La implementación se realizará sobre FPGAs poniendo énfasis en el bajo consumo para maximizar la autonomía, y en la minimización de los retardos capacitivos, desacoples o crosstalk que puedan afectar la integridad de la señal y de los posibles rebotes de tierra (ground-bounce) que pueden degradar la alimentación.
Para la implementación se utilizarán las plataformas de diseño y hardware de desarrollo proporcionadas por XILINX para las tecnologías SPARTAN II y III y por ALTERA para Cyclone II, que a la fecha se disponen en el Laboratorio de Microelectrónica

Contactos:
Ings. María Isabel Schiavon o Daniel Crepaldo.
Laboratorio de Microelectrónica – FCEIA - UNR
Av. Pelllegrini 250 (2º piso) – (2000) Rosario
TE: +54 341 4802649/50 int. 119  -  FAX: +54 341 4802654
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web: http: //www.fceia.unr.edu.ar/microelectronica/

Arquitectura de Referencia para la Automatización Integral de Empresas Manufactureras basada en los Modelos CIM y SOA

Código: ING314

Período: 2010-2013

Director: Bender, Cristina Marta         E-mail: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

Integrantes: Sosa, José I; Bellotti, Gerardo P; Simón, José L; Nora Blet, Nora S; Torres, Silvia A; Pistarelli, Marcelo; Recanzone, Rodolfo R

Objetivos
El objetivo central de este proyecto es diseñar una arquitectura de comunicación e integración entre sistemas empresariales y dispositivos de piso de planta, teniendo en cuenta la problemática de tiempo real, robustez y seguridad requeridas en ambientes industriales y de automatización de procesos.
Para enfrentar los desafíos mencionados en Resumen Técnico, las empresas industriales deben desarrollar áreas tecnológicas estratégicas [9]:
i. Procesos, equipamiento y sistemas adaptables e integrados, que puedan reconfigurarse con flexibilidad
ii. Procesos de manufactura que minimicen el consumo de energía y producción de desechos
iii. Procesos innovadores para diseñar y fabricar nuevos componentes y materiales
iv. Biotecnología para la manufactura
v. Síntesis, modelado y simulación de todas las operaciones de manufactura
vi. Tecnologías que produzcan información para la adecuada toma de decisiones
vii. Métodos de diseño de productos y procesos que permitan un amplio rango de requerimientos
viii. Mejoras a las interfaces hombre-máquina
ix. Nuevas técnicas educativas que posibiliten la rápida adquisición de conocimiento
ix. Sistemas de software colaborativos.
Este proyecto intenta producir investigación en las áreas i, iii, v, vi, vii, viii y x; y además:
E Integrar actividades y conocimientos desarrollados en las áreas curriculares del Departamento de Sistemas e Informática (DSI) de la FCEIA
 Establecer una  base sólida y un marco de referencia, sobre los cuales desarrollar nuevos proyectos de manera incremental desde el DSI
 Implementar una  infraestructura que permita emular células de trabajo en sistemas automatizados reales, con prestaciones acotadas al ámbito de laboratorio, con razonable grado de flexibilidad y escalabilidad, que permita su adaptación a la solución de problemas reales de la industria.
 Desarrollar estrategias de acercamiento  e interacción entre los mundos académico y empresarial. Se realizará un relevamiento a fin de detectar necesidades de las Pymes de la región en cuanto a “automatización a medida”. Implementado un “modelo a escala” se lo aplicará a una o varias empresas de determinado sector. Se integra en calidad de asesor un miembro de la Dirección General de Asesoramiento y Servicios Tecnológicos de Santa Fe, institución con amplia experiencia en asistencia a PyMEs de la región.
 Consolidar la vinculación entre grupos de I+D de múltiples dependencias.  Se prevé la interacción con el grupo Prinia (Proyectos de Ingeniería Informática y Automática) de la Universidad de Córdoba, España, con la que se mantiene un intercambio bidireccional constante entre docentes y alumnos. Además se prevé la colaboración de un ex-docente/investigador del DSI trabajando actualmente en robótica en la Universidad Autónoma de Barcelona-España, como así también la búsqueda de socios europeos, latinoamericanos y regionales a través de los distintos programas del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación productiva de la Presidencia de la Nación.

Resumen Técnico
La industria de manufactura enfrenta nuevos desafíos:
• Escenario de competencia global
• Clientes que demandan productos de gran especialización
• Escalas mayores de producción
• Flexibilidad de los procesos productivos que permita una rápida adaptación a las demandas cambiantes
• Protección al medio ambiente y procesos industriales ecológicamente sustentables
• Los cambios acelerados en la demanda requieren datos de producción en tiempo real para la toma de decisiones
• Procesos productivos conocimiento-intensivos.
En nuestro país estos desafíos tienen una dimensión mayor que en los países industrializados, dada las deficiencias de la infraestructura y las restricciones de recursos humanos y capital que afrontan las empresas locales, en particular las Pymes (Pequeñas y medianas empresas).
En estas empresas la disponibilidad de información de los procesos de manufactura en tiempo real para la toma de decisiones es limitada, o en muchos casos, inexistente, a pesar de que en muchos casos, como por ejemplo la agroindustria, existen “islas” de automatización a nivel de planta productiva, tales como centros de mecanizado, dispositivos CNC (Control Numérico Computarizado) o PLC (Autómata o Controlador Lógico Programable) a nivel proceso.
El objetivo central de este proyecto es diseñar una arquitectura de comunicación e integración o middleware entre sistemas empresariales (top floor) y dispositivos de piso de planta (shop floor), teniendo en cuenta la problemática de tiempo real, robustez y seguridad requeridas en los ambientes industriales y de automatización de procesos.
Este objetivo se alcanzará a partir de actividades de investigación, desarrollo e innovación (I+D+i) en disciplinas, entrelazadas en forma muy intrincada, tales como: Automatización de sistemas, Sistemas Distribuidos, Arquitectura del Computador y Middleware, Grid Computing, Ingeniería del Software, Sistemas de Bases de Datos, Seguridad Informática, Inteligencia Artificial y Representación del Conocimiento, las cuales son de natural vigencia, en los ambientes de trabajo distribuidos y con fuertes requerimientos de interoperabilidad, que existen actualmente en la industria manufacturera.
En este contexto, los desarrollos de este proyecto tendrán directa incidencia en las líneas prioritarias de I+D+i del Área-Problema-Oportunidad del Plan Estratégico Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación “Bicentenario” (2006-2010) – (PROTIS) Programa Transversal Integrador del Sistema Nacional de Innovación (Secretaría de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva (SECyT): Competitividad de la Industria y Modernización de sus Métodos de Producción: a) Computación industrial; b) Automación, robótica, producción flexible.

Disciplinas: Ing. comunicaciones electrónica y control

Especialidad: Computación, Comunicaciones, Electrónica

Palabras Clave: Automatización - CIM - SOA - Web Services - TICs

Implementación en FPGA de Controladores de Sistemas Secuenciales mediante Traducción directa de Redes de Petri a Código VHDL

Código: ING278

Período: 2009-2012

Director: Martínez, Roberto M      E-mail: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

Integrantes: Corti, Rosa M; Giandomenico, Enrique E; D´Agostino, Estela; Belmonte, Javier G; Ribes, Leonardo; Belmonte, Julian.

Objetivos
El objetivo general de este proyecto es el desarrollar un modelo que permita establecer una correspondencia directa entre un sistema secuencial representado con una red de Petri y una descripción VHDL isomórfica con la red.
Los objetivos específicos son:
a. Desarrollar un método sistemático de traducción RdeP-VHDL
b. Desarrollar un compilador en lenguaje de alto nivel, que permita la traducción automática de una RdeP a código VHDL.
c. Determinar las métricas necesarias para comparar la síntesis circuital, en una FPGA, obtenida a partir del método desarrollado, con la síntesis que se logra a partir de usar modelos FSM (máquina de estados).
d. Realizar un análisis comparativo utilizando las métricas definidas en el punto c. Comparación cualitativa.

Resumen Técnico
A partir de su aparición en 1963, las Redes de Petri (PN) se han constituido en una de las herramientas de modelización más poderosas para los sistemas de eventos discretos. En sistemas donde es preciso modelar evoluciones paralelas, sincronizadas o nó, y que posiblemente no estén completamente especificados, las PN presentan notorias ventajas frente a otras formas de modelado. Se puede asegurar incluso que es posible especificar un sistema mediante una representación por PN con mayor claridad y precisión que en muchas otras alternativas de especificación formal.
Por otro lado, en el diseño de circuitos digitales electrónicos, la aparición de los lenguajes de descripción de hardware (HDLs, Hardware Description Languages) ha orientado el desarrollo a las técnicas de diseño ‘Top-Down’ que, contrariamente a la metodología “Bottom-Up”, permiten la descripción del sistema al más alto nivel de abstracción y tienen actualmente una utilización muy difundida en la síntesis automática de los circuitos.
A partir de estas dos técnicas hoy extensivamente desarrolladas, surge la idea de utilizar como base para la síntesis en dispositivos programables (Complex Programmable Logic Device-CPLD, Field Programmable Gate Array- FPGA) a las PN en forma inmediata, esto es, mediante la traducción, lo mas directa posible de la Red a HDL.
En los ambientes EDA (Electronic Design Automation), que integran en el mismo ambiente de trabajo las herramientas de descripción, síntesis, simulación y realización de sistemas digitales, los sintetizadores están desarrollados para reconocer determinadas estructuras lógicas, como ser la de las máquinas de estado finito (FSM) , recomendándose incluso, para quienes opten por esta forma de diseño, formatos de codificación de sistemas secuenciales que permiten una optimización en tiempo, área de pastilla utilizada y potencia consumida.
Sin embargo, el trabajo de representar y especificar en forma precisa el comportamiento de un sistema complejo, con presencia de evoluciones paralelas, sincronismo y/o recursos compartidos mediante Redes de Petri, resulta mucho menor al requerido para dividir, especificar y sincronizar cada una de las maquinas de estado que se requerirían para entrar al sistema de diseño, y, por supuesto, con mucha menor probabilidad error en el proceso total. Asimismo, resulta pertinente determinar, para un diseño de mediana-alta complejidad, la eficiencia en términos de recursos y velocidad de la implementación de la descripción VHDL resultante de la traducción directa desde la PN.
En el presente proyecto se pretende llegar a una metodología universal tal que permita una traducción isomórfica de una PN a lenguaje VHDL, su implementación y comprobación efectiva en el ambiente ISE y su síntesis física sobre FPGA. Además, se establecerá la relación cuantitativa de la eficiencia entre el método hallado y la modelización según FSM, fundamentalmente para sistemas secuenciales complejos con existencia de evoluciones paralelas. Los aspectos cualitativos de la comparación también serán analizados y explicitados en el proyecto.

Disciplina: Ingeniería

Especialidad: Computación, Electrónica

Palabras Clave: Redes de Petri - FPGA - VHDL

Sistemas Multiagentes y sus Apicaciones en la Educación

Código: ING308

Período: 2010-2013

Director:
Casali, Ana         E-mail: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.  

Integrantes: Biga, Adrián; Gerling, Valeria; Pilotti, Pablo E

Objetivos
Este proyecto tiene dos objetivos fundamentales. Por un lado, continuar con el desarrollo de una arquitectura de agente orientada a entornos dinámicos que involucren información incierta e incompleta, permitiendo la resolución de conflictos en el conocimiento del agente a través de la argumentación. Para lograr este objetivo se plantea integrar un sistema argumentativo para razonamiento con incertidumbre (por ej. el sistema P-DeLP [Alsinet, 2007] dentro del modelo de agente BDI graduado (g-BDI) [Casali, 2005a; 2005b]. con el fin de especificar agentes BDI graduados con capacidades de inferencia argumentativa [Chesñevar, 2000]. Paralelamente a este trabajo de especificación formal de un modelo de agente, se analizarán distintas plataformas para el desarrollo de agentes BDI de código abierto para ver la viabilidad de incluir las extensiones planteadas en el modelo de agente, de modo de poder implementar usando la herramienta elegida, agentes que actúen bajo incertidumbre y dinamismo.
Por otra parte, en este proyecto se propone contribuir al desarrollo de herramientas de la inteligencia artificial que asistan la selección de material educativo. En particular, se quiere emplear una arquitectura de agente flexible y capaz e tratar con la incertidumbre del entorno, para el desarrollo de un sistema recomendador de objetos de aprendizaje. Estos recursos pueden ser requeridos por un docente según las características y necesidades de cada grupo de alumnos o por un estudiante, que busca material para aprender un tema de su interés y con un recurso acorde a sus preferencias. Luego, se identifican los siguientes objetivos específicos dentro del Proyecto:
- (Objetivo 1) Caracterización y diseño de un modelo de agente BDI graduado y argumentativo (ag-BDI): involucra la definición de una arquitectura de agente intencional que delibere con intenciones graduadas e incorpore un proceso de revisión argumentativa en sus intencionalidades a fin de garantizar su consistencia. Se analizará el comportamiento emergente de la arquitectura ag-BDI en su integración dentro de un contexto multiagente.
- (Objetivo 2) Adaptación de una plataforma de desarrollo de agentes BDI de código abierto para incluir incertidumbre y revisión: se plantea extender alguna plataforma existente para desarrollar agentes que actúen bajo incertidumbre y con razonamiento argumentativo, siguiendo las ideas planteadas en el modelo de agente ag-BDI.
- (Objetivo 3) Utilización del modelo de agente desarrollado para diseñar un agente recomendador de objetos de aprendizaje.
Se analizará la factibilidad y utilidad de este modelo de agente para diseñar agentes recomendadores. Esto hará posible una primera evaluación prototípica del modelo. Además, dada la performance de este prototipo se podrá evaluar su efectividad en la recomendación de Objetos de Aprendizaje.

Resumen Técnico
Durante la última década, los sistemas multiagente han ganado gran interés como nuevo paradigma para modelar sistemas computacionales complejos, en los cuales diferentes agentes autónomos deben resolver metas colectivamente que no podrían alcanzarse mediante un sistema monolítico [Jennings, 2000]. El fuerte crecimiento de las redes de comunicaciones ha propiciado esta visión de la computación distribuida “orientada al agente” [Luck, 2003]. Con el objetivo de dar un sustento formal a estos desarrollos se ha visto la necesidad de diseñar distintas arquitecturas. Entre ellas, se han destacado las que se basan en los sistemas intencionales, entre las cuales los modelos BDI (B-belief, D-desire e I-intentions) han sido los más estudiados y desarrollados [Rao, 1995]. En particular, se ha propuesto una arquitectura BDI graduada (g-BDI) para desarrollar agentes que puedan actuar bajo la incertidumbre del entorno y con actitudes mentales graduadas [Casali, 2005a; 2005b; 2008].
En el dominio educación los sistemas de apoyo al proceso enseñanza-aprendizaje son cada vez más frecuentes e intervienen en distintas tareas (por ej. sistemas administradores de contenidos, sistemas tutoriales, repositorios de recursos, simulaciones). Los sistemas multiagentes surgen como una alternativa promisoria para desarrollar sistemas inteligentes en este dominio que ayuden de una manera más calificada y flexible. En particular, con la Web y su utilización masiva, se tiene una amplia gama de posibilidad de acceso a material multimedial útil para desarrollar experiencias de aprendizaje. Sin embargo, se advierte una sobrecarga de información que convirte al proceso de selección de la información útil en una tarea tediosa, difícil de realizar sin la asistencia de herramientas de búsqueda intuitivas y eficientes. En los últimos años, los sistemas recomendadores surgen para ayudar a resolver este tipo de problema y son capaces de seleccionar, de forma automática y personalizada, el material que mejor se adapte a las preferencias o necesidades de un usuario. En los sistemas recomendadores se utilizan distintas técnicas y se razona sobre las preferencias de los usuarios (modeladas en perfiles personales) y sobre descripciones semánticas del material disponible.
Este proyecto tiene como objetivo dentro del campo de las arquitecturas de agentes, el desarrollo de una arquitectura orientada a entornos dinámicos que involucren información incierta e incompleta, permitiendo la resolución de conflictos en el conocimiento del agente a través de la argumentación. Por otro lado, en el área de las aplicaciones de la Inteligencia Artificial a la educación, utilizando estas arquitecturas de agentes se quiere desarrollar un sistema recomendador de objetos de aprendizaje que asista a un usuario (docente o alumno) en el problema de la selección de estos recursos considerando su perfil y de acuerdo a una determinada estrategia pedagógica.

Disciplinas: Ing. comunicaciones electrónica y control, Educación

Especialidad: Computación, Medios educativos

Palabras Clave: arquitectura - agente - incertidumbre - revisión creencias - sistema recomendador – educación