Procesos de Decisión
Decision Processes
Los SCF comprenden dispositivos que típicamente miden (sensan) variables del entorno, por ejemplo nivel de señal y relación señal/ruido en el caso de un Access Point inalámbrico, temperatura u otras variables del medio ambiente en sensores de exteriores, o distancia a obstáculos en el caso de un robot. Estas medidas, combinadas con otros elementos computacionales e información, y con las reglas u objetivos de funcionamiento de alto nivel que se hayan fijado, alimentan diversos procesos de decisión, por ejemplo modificar el canal de trasmisión de un Access Point, balancear determinada parte del tráfico en la red, activar el riego en una plantación, o cambiar el rumbo del robot.
CPS include devices that typically measure (sense) environment variables. For example, signal level and signal-to-noise ratio in the case of a wireless Access Point, temperature, or other environmental variables when speaking about exterior sensors, or distance to obstacles in the case of a robot. These measures, combined with other computational elements and information, and with high-level rules or objectives, feed various decision processes, for example modifying the transmission channel of an Access Point, balancing certain part of the traffic in the network, activate the irrigation in a plantation, or change the direction of the robot.
Estos procesos de decisión, independientemente de la aplicación, constituyen un área de investigación en si mismos. Además de trabajar sobre procesos de decisión más clásicos en todos los proyectos relacionados con robótica, nuestro grupo concibió el modelo de decisión autonómico RAN para redes inalámbricas, y posteriormente lo adaptó a redes oportunistas (RON). También existen frameworks como ROS (Robot Operating System) y OROCOS (Open Robot Control Software) que favorecen el desarrollo de arquitecturas distribuidas para el control de agentes autónomos, y se ha implantado el modelo “Cloud IoT” para tomar decisiones en aplicaciones de IoT.
These decision processes, regardless of the application, constitute a specific area of research. In addition to our work on classic decision processes in robotics-related projects, our group conceived the RAN autonomous decision model for wireless networks, and subsequently adapted it to opportunistic networks (RON). There are also frameworks such as ROS (Robot Operating System) and OROCOS (Open Robot Control Software) that favor the development of distributed architectures for the control of autonomous agents, and the "cloud IoT" decision model.
Interesa estudiar diversos aspectos de los procesos de decisión, incluyendo la clásica dicotomía centralización vs. distribución, mecanismos de reglas o en general políticas, lógica difusa, aprendizaje automático, procesos neuro-difusos, consenso y elección en sistemas distribuidos, cooperación y coordinación, entre otros.
We are interested in studying various aspects of the decision processes, including the classic centralization vs. distributed dichotomy, rule-based mechanisms or, in general, policies, fuzzy logic, machine learning, neuro-diffuse processes, consensus and election in distributed systems, cooperation and coordination, among others.
Este acercamiento se ha reflejado por ejemplo en investigación en resolución de conflictos entre reglas, estudios de estabilidad de las decisiones basadas en control difuso y otros aspectos puramente computacionales de los procesos de decisión. Actualmente nos encontramos trabajando en la incorporación de aprendizaje automático a los procesos de decisión en procesos de control de la interferencia de radio y en aspectos más relacionados con infraestructura de red y de cómputo.
Some examples include research on rule conflict resolution, studies of stability of decisions based on fuzzy logic and other purely computational aspects of decision processes. We are currently working on the incorporation of machine learning into decision processes in radio interference control processes and in aspects related to network and computing infrastructure.
Utilizando OROCOS se han implementado mecanismos distribuidos y algoritmos de selección de tareas para soportar la toma de decisiones colaborativa de flotas de robots que exploran entornos previamente desconocidos. Estos sistemas pueden utilizarse en una amplia gama de aplicaciones como ser: vigilancia, patrullaje, limpieza, agricultura, exploración de zonas riesgosas o inaccesibles al hombre.
Distributed mechanisms and task selection algorithms have been implemented using OROCOS, to support the collaborative decision-making in fleets of robots that explore previously unknown environments. These systems can be used in a wide range of applications such as surveillance, patrolling, cleaning, agriculture, exploration of hazardous or inaccessible areas.
Se ha trabajado con ROS para resolver la toma de decisiones en diversos escenarios de robótica, particularmente cabe destacar el desarrollo de DM3 (vehículo autónomo para apoyo en tareas de recolección de frutos) y SuperM (vehículo para asistir el desplazamiento en silla de ruedas dentro de supermercados).
Moreover, ROS has been used to solve decision-making in various robotics scenarios, particularly the development of DM3 (autonomous vehicle to support fruit collection tasks) and SuperM (vehicle to assist wheelchair travel within supermarkets).
Los robots de servicio están cada vez más presentes en nuestras vidas. En este sentido, deben interactuar con las personas de manera segura, anticipando el efecto de sus acciones en consonancia con los otros agentes que lo rodean, poniendo especial atención a las acciones y necesidades de las personas con las cuales comparte el entorno. Estos agentes deben poseer capacidades de procesamiento y generación de lenguaje natural, un mecanismo complejo de toma de decisiones y aprendizaje, y todo esto en un entorno dinámico, estocástico y de tiempo real. Los robots con estas capacidades se han dado a llamar robots cognitivos, acercando científicos de distintas tradicionalmente ligadas a las ciencias cognitivas (ciencias de la computación, neurociencias, psicología e inteligencia artificial), utilizando generalmente modelos basados en la cognición de los seres vivos. Los robots cognitivos logran sus objetivos percibiendo su entorno, prestando atención a los eventos relevantes, planificando qué hacer y aprendiendo de la interacción con el entorno. Se ocupan de la incertidumbre inherente de los entornos reales mediante el aprendizaje, el razonamiento y el intercambio de sus conocimientos con otros agentes.
Service robots are increasingly present in our lives. In this sense, they must safely interact with people, anticipating the effect of their actions considering other agents that surround them, paying special attention to the actions and needs of the people with whom they share the environment. These agents must have natural language processing and speech generation capabilities, a complex mechanism for decision-making and learning, in a dynamic, stochastic, and real-time environment. Robots with these abilities have been called cognitive robots, bringing together scientists from different fields linked to cognitive sciences (computer science, neurosciences, psychology, and artificial intelligence), generally using models based on the cognition of living beings. Cognitive robots achieve their objectives by perceiving their surroundings, paying attention to the relevant events, planning what to do, and learning from the interaction with the environment. They deal with the inherent uncertainty of real environments through learning, reasoning and exchanging their knowledge with other agents.
En definitiva, se trata de un área clásica dentro de varias ingenierías pero que al tratarse de un aspecto transversal a los SCF, adquiere un nuevo interés a la luz de las las nuevas posibilidades tecnológicas, pero sobre todo del salto en escala que experimentarán los SCF en los próximos años.
In short, it is a classic area within several engineering disciplines but, since it is a cross-disciplinary aspect of CPS, it acquires a new interest in light of the new technological possibilities, considering the potential growth of CPS in the years to come.