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Organización de resultados de búsqueda mediante análisis formal de conceptos

  • Cigarrán Recuero, Juan Manuel
En este trabajo se presenta una aproximación para la organización de resultados de búsqueda mediante Análisis Formal de Conceptos (AFC), aplicable a escenarios de Recuperación de Información (RI) tales como la búsqueda web. Este trabajo aborda cuatro aspectos principales: La definición de un modelo de clustering basado en AFC. La aplicación de esta teoría presenta las ventajas de permitir herencia múltiple sobre los clusters obtenidos y de realizar la descripción de los mismos de manera automática. Además, incluimos la noción de nodo de información con el fin de obtener estructuras de clustering que consideren una aproximación basada en un Universo Abierto para los documentos agrupados La definición de una metodología orientada a la aplicación del modelo sobre escenarios de RI reales. Para cada uno de los procesos involucrados en la construcción del clustering proponemos una serie de alternativas. Debemos destacar el uso de n-gramas para la descripción de los clusters, el uso de un algoritmo balanceado en el proceso de selección de descriptores para minimizar la población de documentos en el cluster raíz o la aplicación de Latent Semantic Indexing (LSI) para detectar relaciones descriptor-documento no explícitas. La definición de paradigmas para la visualización e interacción sobre las estructuras de clustering. El uso de retículos para representar la información agrupada complica el proceso de visualización ya que los paradigmas habitualmente utilizados para representar estructuras de clustering no resultan adecuados. En este trabajo se presentan dos aproximaciones al problema de la visualización cuya característica principal es la de explotar la estructura intrínseca de los retículos obtenidos. La visualización basada en retículos toma como punto de partida los diagramas de Hasse pero reduce el número de clusters visualizados por el usuario en cada momento. De este modo, únicamente se muestran aquellos clusters que, por ser más próximos al cluster que se está inspeccionando, podrían resultar útiles para refinarlo o generalizarlo. En segundo lugar, se propone una visualización basada en directorios web que, aprovechando un paradigma sobradamente conocido por los usuarios, permite mapear la estructura de un retículo de manera sencilla. La definición de un conjunto de medidas de evaluación orientadas a evaluar automaticamente la calidad, en una tarea de RI, de un sistema de clustering basado en retículos. Estas medidas están basadas en los conceptos de área de navegación mínima (MBA) y de coste cognitivo. El primero representa el conjunto mínimo de clusters y enlaces que el usuario debe recorrer para acceder a toda la información relevante recuperada. El coste cognitivo permite introducir en las medidas de evaluación una estimación del esfuerzo que el usuario debe realizar para considerar como relevante un determinado item (un cluster o un documento) en base a su descripci ón. El factor de destilación (DF) únicamente tiene en cuenta el coste cognitivo asociado a la exploración de los documentos y, por lo tanto, no refleja el esfuerzo asociado a explorar el clustering. Esta medida informa acerca del grado de mejora de precisión del retículo con respecto a la lista ordenada de documentos. La calidad del clustering (CQ), sin embargo, extiende la medida anterior al incluir el coste cognitivo asociado a considerar las descripciones de los clusters, lo que permite evaluar de manera mucho más precisa la influencia de la estructura de clustering en el proceso de RI. Finalmente, y con el objeto de demostrar la viabilidad de nuestra propuesta, así como de las medidas de evaluación, hemos desarrollado cuatro prototipos de los que tres de ellos han sido evaluados automáticamente. Los tres prototipos realizan el proceso de clustering sobre la colección de noticias EFE94. Esta colección ha sido utilizada en distintas campañas CLEF (Cross Language Evaluation Forum) y dispone de un amplio conjunto consultas con juicios de relevancia asignados manualmente por expertos. Debemos destacar que, en todos los experimentos realizados, los resultados obtenidos generaron estructuras de clustering cuyos valores de calidad (que mejoraban notablemente la precisión inicial de la lista de documentos recuperada) justificaban la realización del proceso de clustering. El primero de los prototipos describe los clusters utilizando unigramas y lleva a cabo su selección mediante las aproximaciones tf-idf y terminológica. Debemos destacar como resultado relevante que el hecho de aumentar el número de descriptores no mejora proporcionalmente la calidad del clustering. En el segundo prototipo experimenta con sintagmas terminológicos para describir los clusters y utiliza un algoritmo balanceado como estrategia de selección. Como resultados destacables debemos remarcar la mejora sustancial del algoritmo de selección balanceado frente al algoritmo terminol ógico (204.3% para la medida DF), así como capacidad para concentrar una gran cantidad de documentos no relevantes en el cluster raíz. El tercer prototipo utiliza n-gramas para describir los clusters y aplica la estrategia de selección balanceada. Los resultados obtenidos demuestran que la aplicación de LSI mejora la calidad del clustering, aunque no de manera significativa (un 9.5% con respecto a la misma aproximación sin considerar LSI). El uso de snippets, por otro lado, disminuye levemente la calidad de las estructuras de clustering generadas, aunque su capacidad para agrupar correctamente la información relevante (mejora la precisión con respecto a la lista inicial de documentos en un factor 3;48) nos permite concluir que es una aproximación adecuada. De hecho, este resultado permite mostrar la validez de toda nuestra propuesta para ser implementada en sistemas on-line que obtengan los resultados de búsqueda de sistemas comerciales, generando de manera efectiva las estructuras de clustering. El sistema Jbraindead, presentado como prototipo final de este trabajo, lo demuestra.
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Modelado adaptativo del medio para la navegación de robots autónomos utilizando algoritmos basados en el centro de áreas

  • Cuadra Troncoso, José Manuel
Esta tesis tiene como objetivo la investigación de nuevos métodos de navegación reactiva para robots autónomos, considerada como base de cualquier otra forma de navegación de más alto nivel. En la navegación reactiva el robot se mueve en función únicamente de lo que percibe, no hay una planificación previa de la ruta a seguir. El tipo de robot que consideraremos en este trabajo es el robot terrestre equipado con sensores de rango 2D. Estos sensores proporcionan al robot mediciones de las distancias a las que se encuentran los objetos que le rodean, rescindiendo dichas mediciones a un plano paralelo al suelo. Estamos por lo tanto, en un contexto de movimientos y mediciones bidimensionales.
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Carmen : una herramienta de software libre para modelos gráficos probabilistas

  • Arias Calleja, Manuel
En las últimas dos décadas se ha dado una proliferación de herramientas para la construcción, manual o automática de Modelos Gráficos Probabilistas (MGPs). Las herramientas disponibles están limitadas en su mantenibilidad, robustez y eficiencia. Nuestra contribución principal es una nueva herramienta, llamada Carmen, que se ha desarrollado desde cero y está basada en los principios de la ingeniería del software. Carmen tiene un diseño detallado, una documentación y un conjunto de pruebas sistemáticas para minimizar la presencia de errores. El desarrollo de esta herramienta ha traido como consecuencia varias contribuciones secundarias: primero, un nuevo patrón de diseño llamado permiso-ejecución, que permite realizar operaciones en modelos complejos con múltiples restricciones; segundo, hemos desarrollado un nuevo diseño, que desacopla los diferentes conceptos que constituyen un MGP en partes distintas, permitiendo un mantenimiento posterior más sencillo; tercero, hemos desarrollado una librería genérica de grafos que puede ser utilizada en otras herramientas. Nuestra segunda contribución principal es un método nuevo que mejora significativamente el rendimiento en las operaciones básicas sobre potenciales de variables discretas, tales como suma, multiplicación, marginalización y división. Hemos demostrado también, tanto teórica como empíricamente, que algunas operaciones compuestas pueden ser realizadas de un modo mucho más eficiente si se ejecutan de forma conjunta en lugar de secuencial. Esta mejora en las operaciones de bajo nivel nos lleva a una reducción en el tiempo y en el espacio necesarios en algoritmos de alto nivel, tales como eliminación de variables, propagación en árboles de cliques, etc. Finalmente, la tercera contribución principal es un nuevo método para el análisis de coste-efectividad. Los métodos actuales no pueden tratar con problemas que involucran más de una decisión. Por este motivo, hemos desarrollado un nuevo método de coste-efectividad, que puede ser aplicado tanto en árboles de decisión como en diagramas de influencia. Nuestro método es capaz de manejar varias decisiones y devuelve la estrategia óptima como un conjunto de intervalos para λ, un parámetro habitualmente llamado disponibilidad a pagar, que representa la cantidad de dinero equivalente a una unidad de efectividad.
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Modelado dinámico de pilas de combustible en el contexto del control automático

  • Rubio González, Miguel Ángel
En la tesis se han planteado modelos para la descripción del comportamiento de las pilas de combustible PEM, basados en principios físico-químicos básicos. Estos modelos permiten describir los fenómenos mas relevantes, tales como el encharcamiento de la celda, el secado de la membrana, la difusión de líquidos y gases en medios porosos, entre otros. En el planteamiento de estos modelos se ha buscado alcanzar un compromiso entre la precisión necesaria y el coste computacional, optándose por la realización de modelos 1D. Entre las hipótesis simplificadoras adoptadas cabe destacar que no se considera el flujo de calor en las capas y que la descripción 1D no permite analizar problemas fluido dinámicos complejos. "Se ha diseñado la librería FuelCellLib aplicando la metodología del modelado orientado a objetos. La librería ha sido programada en lenguaje Modelica y se ha aplicado a la construcción de modelos de pilas de 2 capas y 3 capas, asíi como al modelado de diferentes configuraciones experimentales usando dichos modelos de pilas. Se han aplicado los modelos de pilas contenidos en FuelCellLib al estudio de fenómenos que habitualmente ocurren en celdas de combustible PEM reales, analizando el efecto de diferentes parámetros de diseño y de operación sobre dichos fenómenos. Estos fenómenos son: la evolución de la tensión de la celda durante el proceso de encharcamiento, la característica IV de la celda, la concentración de oxígeno en la capa catalítica para diferentes densidades de corriente y la respuesta dinámica de la tensión de la celda debida a saltos escalones de carga. "Se ha diseñado y programado en lenguaje Modelica la librería GAPILib, que permite realizar la estimación de un número arbitrario de parámetros de cualquier modelo escrito en Modelica, empleando para ello algoritmos genéticos. Una ventaja de la librería GAPILib es que no requiere realizar ninguna modificación en el modelo a ajustar. La librería GAPILib ha sido aplicada con éxito a la estimación de los parámetros electroquímicos de modelos de celdas de combustible construidos empleando FuelCellLib. Se ha realizado el ajuste de la evolución de la tensión a lo largo del proceso de encharcamiento. También, se ha realizado el ajuste de un modelo empírico estacionario de curva de polarización IV. Finalmente, se ha ajustado la respuesta dinámica de la tensión de una celda ante una secuencia de saltos escalón en el valor de la carga. "Se ha propuesto un método para la estimación de los siguientes parámetros electroquímicos de la celda: la capacidad de doble capa, la resistencia de difusión, la resistencia de polarización, la constante de tiempo de difusión, y la resistencia de membrana. Para ello, se ha propuesto un modelo de circuito equivalente de la pila de combustible PEM, que tiene bajo coste computacional. Se ha diseñado un sistema experimental capaz de realizar la interrupción de corriente de la celda. Este sistema requiere del uso de equipos baratos y portátiles, con lo cual puede ser empleado en sistemas de control portátiles comerciales. Se han obtenido las relaciones entre la respuesta dinámica de la interrupción de la celda y los coeficientes del modelo propuesto. Se han relacionado los coeficientes del modelo propuesto con los parámetros electroquímicos de un modelo Randles, de tal manera que una vez estimados aquellos, es posible calcular éstos. Finalmente, se ha aplicado el método propuesto a la caracterización del proceso de encharcamiento. "Se ha propuesto otro método de diagnosis, que mejora algunas de las características del método anterior. En concreto, se ha propuesto un modelo de circuito equivalente de la celda con menor coste computacional, y un procedimiento de adquisición de los datos experimentales que no interfiere con el funcionamiento de la celda. Se ha aplicado con éxito este método a la diagnosis del proceso de encharcamiento de una celda de combustible PEM.
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PAPI como infraestructura de seguridad distribuida aplicada a entornos de fusión termonuclear

  • Castro Rojo, Rodrigo
Las investigaciones sobre energía de fusión en Europa son realizadas en diferentes laboratorios y organismos bajo la coordinación de EFDA (European Fusion Development Agreement). El TJ-II es un dispositivo de fusión tipo estellarator que se encuentra en el Laboratorio Nacional de Fusión por Confinamiento Magnético (LNFCM) del CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas). La Unidad de Adquisición de Datos del LNFCM ha desarrollado y puesto a disposición de los investigadores un conjunto de aplicaciones que cubren la monitorización de la operación del TJ-II junto con la programación y control de diagnósticos y sistemas de adquisición de datos. Con objeto de garantizar el acceso a todos estos recursos (con una media de 50 usuarios simultáneos durante la operación del TJ-II), la Unidad de Adquisición de Datos ha efectuado un importante esfuerzo para el desarrollo de todo un entorno de participación remota con dos claros objetivos. El primero, que sus aplicaciones puedan ser utilizadas en remoto de una manera sencilla, lo que permite a investigadores de otros centros o usuarios móviles del TJ-II, poder acceder a todo el conjunto de servicios. El segundo objetivo ha sido que el entorno de participación remota pudiera ser utilizado indistintamente en remoto o en local, con lo que se elimina la duplicidad de sistemas y aplicaciones. Asimismo, dentro de EFDA existen grupos de trabajo y coordinación, formados por miembros de los diferentes laboratorios, en los que se realizan proyectos en colaboración y en los que las herramientas de trabajo en grupo resultan esenciales. Todo ello hace de éste, un entorno perfecto para el desarrollo de tecnologías que faciliten y potencien el trabajo en grupo, así como el acceso remoto a datos y aplicaciones que se encuentran distribuidos por diferentes organizaciones. La tesis describe la implantación de PAPI como sistema de seguridad distribuida, por un lado, a los diferentes servicios y aplicaciones del entorno de participación remota del TJ-II, y por otro lado, a soluciones de participación remota multi-organización que engloben a EFDA y facilitan la colaboración y coordinación de los diferentes laboratorios. El trabajo presenta, además de un análisis comparativo con otras infraestructuras de seguridad (Radius, Kerberos, OpenID y Shibboleth), una serie de innovaciones en el ámbito de las tecnologías de autenticación y autorización distribuidas como son: - Un mecanismo de agrupación de recursos y delegación de identidad que mejora la gestión del sistema y evita la necesidad de utilizar autoridades de certificación. - Un gestor de control de acceso que permite la implementación de complejas políticas de control de acceso basadas en: atributos del usuario, rangos horarios o parámetros de la consulta. - La integración de aplicaciones JAVA y la tecnología JWS, preservando la propiedad de autenticación única de la solución. - Un mecanismo de cierre de sesión real que engloba a navegadores y aplicaciones. - La extensión del control de acceso a servicios con conexión TCP, además de los servicios HTTP ya soportados. El desarrollo de todos estos avances han permitido presentar una solución que preserva las características del sistema PAPI original, como son: arquitectura distribuída, autenticación única, movilidad de los usuarios, transparencia de la solución, seguridad en los accesos, compatibilidad con navegadores estándar y capacidad de escalado.
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Metodología de desarrollo de software basada en el paradigma generativo : realización mediante la transformación de ejemplares

  • Heradio Gil, Rubén
Muchos autores consideran que el desarrollo de familias de productos, frente al construcción individual de productos aislados, es un paso decisivo hacia la realización sistemática de software y la obtención de economía de alcance. Esta tesis se adscribe a esta corriente y propone un nuevo proceso de desarrollo de familias de productos, denominados EDD (Exemplar Driven Development), que aprovecha la similitud entre los productos de una familia para construirlos por analogía. La primera actividad de EDD es la realización de un producto concreto de una familia. A continuación, se busca cómo flexibilizar este ejemplar para que satisfaga los requisitos del resto de los productos. Es decir, se trata de definir formalmente una relación de analogía que permita derivar del ejemplar los demás productos de forma automática. Por último, se obtienen los productos de la familia parametrizando la flexibilización del ejemplar. Entre las aportaciones de EDD, cabe destacar: * Abordar el desarrollo y el mantenimiento de una familia de productos mediante una estrategia sistemática e interactiva. Lo primero que se construye es un ejemplar que satisface los requisitos fijos de la familia. Después, se incorporan progresivamente cepas de flexibilización que implementa los requisitos variables. * Los requisitos fijos de una familia de productos suelen ser más estables que los requisitos variables. EDD separa la implementación de los requisitos fijos (el ejemplar) de la implementación de los requisitos variables (los módulos que flexibilizan el ejemplar). * La decisión de elaborar una familia a menudo se toma al detectar trabajo repetitivo en el desarrollo aislado de varios productos de un dominio o al identificar oportunidades de negocio en la ampliación de las prestaciones de un producto de éxito. EDD reconoce esta situación y trata de aprovecharla mediante la reutilización íntegra de un ejemplar. La tesis explora distintas maneras.
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Control multivariable mediante técnicas QFT : aplicaciones a sistemas navales

  • Muñoz Mansilla, Rocío
El trabajo de esta tesis está dirigido hacia el control de sistemas marinos. En el mundo globalizado actual, la demanda de transporte está en continuo crecimiento para todo tipo de vehículos. En los sistemas navales, el desarrollo de una lógica de control es la llave tecnológica para mejorar la calidad. Por tanto, es de una gran importancia la creación y desarrollo de algoritmos de control avanzados para estos sistemas. Con esta idea, la finalidad de esta tesis es abordar cuestiones y problemáticas que sirvan de referencia para el desarrollo de metodologías de diseño de control para sistemas marinos. En concreto se han buscado problemas que, cumpliendo la condición de problemas tipo, son un desafío de diseño y de gran interés en la actualidad. Teniendo esto en cuenta, se han propuesto problemas de posicionamiento dinámico, estabilización, y seguimiento de referencia, planteados de una forma tal que sus resultados son extensibles y aplicables al mayor número posible de sistemas. Para ello, se han considerado diferentes sistemas marinos que ponen de manifiesto las distintas problemáticas indicadas. En primer lugar, se considera una plataforma marítima flotante amarrada que plantea el problema de diseño de un sistema de posicionamiento dinámico, una de las líneas de mayor interés en las operaciones a baja velocidad. A continuación, la tesis se centra en dos tipos de vehículos dentro del denominado grupo de sistemas marinos avanzados, tales como un buque de alta velocidad, que aborda el problema de estabilidad y amortiguamiento de movimiento, y un aerodeslizador para el seguimiento de referencia. Un vehículo de alta velocidad puede llegar a volcar por la disminución de la estabilidad debido al oleaje, y en aguas calmadas puede mostrar movimientos característicos como oscilaciones, de ahí la importancia del problema a tratar de estabilidad y reducción de movimientos. En cuanto al último caso, la habilidad de maniobrar de forma precisa cualquier tipo de sistema (barco, plataforma o semi-sumergible)a lo largo de una trayectoria en el mar es de vital importancia para muchas aplicaciones, por ello el seguimiento de referencia de sistemas de superficie es uno de los problemas que con mayor frecuencia se proponen en la literatura. Desde el punto de vista de la teoría de control, que es el enfoque prioritario de esta tesis, estos problemas plantean grandes retos de diseño, al presentar problemas con grandes perturbaciones, restricciones no holonómicas, multivariables, y no lineales, que llevan al análisis y desarrollo de diferentes y nuevos mecanismos de diseño de control. Las técnicas de control robusto se presentan como una elección excelente para aplicar a estos problemas. Hoy en día, cualquier sistema naval es cada vez más complejo, y encontrar un modelo exacto para estas plantas resulta una tarea difícil, tediosa y poco práctica. La robustez del diseño del control se hace así de una importancia fundamenta para conseguir respuestas más rápidas, reducción de perturbaciones ambientales, precisión en el seguimiento a referencias determinadas, y prevención del acoplamiento de movimientos en los sistemas marinos avanzados. En el trabajo de esta tesis se han empleado y desarrollado metodologías de control dentro de la técnica denominada Teoría de la Realimentación Cuantitativa, QFT (Quantitative Feedback Theory) para resolver los distintos problemas presentados en sistemas marinos. La técnica QFT es una metodología de diseño robusto en el dominio de la frecuencia que hasta el momento no ha sido muy común en los sistemas navales. El objetivo de esta tesis es el desarrollo e implementación de diseños de control AFT multivariable, tanto lineal como no lineal, que muestren que es una alternativa práctica, ventajosa, y eficaz para la solución de problemas de control en vehículos navales.
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Relaciones de equivalencia–equivalencia: análisis de algunas variables implicadas en su desarrollo y aplicaciones

  • Bohórquez Zayas, Cristóbal F.
Los estudios desarrollados en el ámbito de las relaciones de equivalencia han ocupado gran parte de la labor investigadora en Psicología del Aprendizaje durante los últimos años. La importancia otorgada a este fenómeno radica en una serie de factores, relacionados con su generalidad así como con su valor terapéutico y educativo. El estudio de fenómenos humanos de carácter complejo ha sido de esta forma abordado, no sólo desde la perspectiva de las clases de equivalencia, donde se manejan estímulos de carácter unitario, sino también a través de su extensión a procedimientos enmarcados en el paradigma de equivalencia - equivalencia. De esta manera, algunas formas de razonamiento han sido analizadas desde la perspectiva descrita. En el trabajo que se presenta, se estableció el objetivo de analizar de forma sistemática las variables que intervienen en la respuesta de equivalencia - equivalencia en sujetos humanos adultos. Además, se pretendía demostrar la influencia de ciertos fenómenos bastante bien documentados en relación a preparaciones de condicionamiento clásico e instrumental (ensombrecimiento y bloqueo en este caso). Por último, y atendiendo a un criterio de aplicabilidad, se planteó el análisis de procedimientos educativos y psicoterapéuticos relacionados con la respuesta de equivalencia - equivalencia. Con el fin de cumplir los objetivos descritos, se empleó una metodología experimental, añadiendo la ventaja del uso de las nuevas tecnologías, hecho que propició la eliminación de variables extrañas y no deseadas y la fiabilidad en el análisis de los datos recogidos. Como aportaciones originales en relación al presente trabajo, se destacan: (a) el análisis de variables que afectan al desarrollo de una respuesta consistente basada en relaciones arbitrarias derivadas; (b) la obtención, como consecuencia del análisis referido, de una línea base de ejecución basada en la respuesta de equivalencia - equivalencia; (c) la inclusión de procedimientos de ensombrecimiento y bloqueo en el ámbito de las relaciones entre clases de equivalencia; y (d) el estudio de posibles errores cometidos en ciertas herramientas de evaluación de aptitudes, así como en relación a las prácticas pedagógicas más conmúnmente utilizadas.
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