As unmanned vehicle capabilities have matured, the design and development of autonomous collaborative Systems-of-Systems (SoS) has gained increased attention. This has been motivated by the indication that significant improvements in overall effectiveness may be possible by employing many systems in cooperation with one another. However, as the potential combinations of vehicles, subsystems, and operational concepts becomes increasingly large, a systematic approach is needed for designing and analyzing alternatives. Furthermore, the discrete nature of the problem can cause variations in effectiveness that are counter-intuitive, such as a point of diminishing returns as the number of systems grows. Systems-of-systems are hierarchical in nature, consisting of top-level mission requirements that are decomposed into system- and subsystem-level performance measures. The overarching research objectives of this dissertation are to show that the analysis of alternatives should be performed at varying levels of the SoS hierarchy and to provide novel means for performing those analyses. In particular, it has been postulated that a formulation built on an energy-based approach to multi-level analysis of SoS components will enable more accurate and transparent subsystem and system trade-offs. Various steps of the design process are established and argued for or against, and significant focus is placed on the analysis of alternatives. The foundation of the new method is laid on structured SoS engineering principles. The full substance comes together by incorporating unique aspects developed within this dissertation. A new virtual experimentation approach is presented for creating sensor performance representations that are functions of vehicle operations. The sonar equation is used as a baseline sensor model for comparison against the new virtual experimentation method. Dozens of forward-looking and side-scan sonar experiments are designed, and data is provided to show the extent to which typical sensor modeling over-predicts performance without vehicle operations considered. In addition, comparisons are made between possible representations of vehicle performance. An underwater vehicle sizing and synthesis process is developed to enable comparisons between system-level component modeling approaches. The experiments attest to significant gaps in accuracy when performing sensor and operational trade-offs without energy-based modeling of the collaborative vehicles. Finally, a heuristic path-planning algorithm is formulated, and mixed-integer linear programming is used to choose between alternative SoS designs. The developed method is demonstrated through a representative example problem: a group of unmanned underwater vehicles (UUVs) operating in a collaborative fashion to search for underwater objects. The example scenario provides an application for illustrating the phenomenon discussed in regards to the analysis of alternatives of collaborative SoS. The significance of providing more or less analytic detail is traced and the effect on mission requirements is quantified. Counter-intuitive results are highlighted, such as the observation that the increased energy required for systems to effectively collaborate can often out-weigh the benefits gained in overall mission effectiveness.

[ES] La presente tesis explora dos experiencias de extensión universitaria latinoamericanas desde el enfoque de las capacidades para el desarrollo humano, las cuales son: la Universidad Nacional, Costa Rica y la Universidad Nacional de Rosario, Argentina. Nuestro objetivo es comprender la contribución de tales prácticas para transitar hacia una extensión transformadora. A partir de una aproximación de corte cualitativo, identificamos las capacidades más valoradas por las personas participantes (estudiantes y personas de las organizaciones sociales y comunitarias), así como los recursos institucionales y los factores de conversión que intervienen en tales prácticas extensionistas. Desde una perspectiva crítica de la extensión universitaria y sostenida en los paradigmas constructivista e interpretativista, elegimos el estudio de caso, buscando la comprensión de la realidad y del significado de la experiencia para las personas participantes. En el campo metodológico, se desplegaron diferentes métodos cualitativos, tales como la revisión documental, observación participante, entrevistas y grupos de discusión. En cuanto a los resultados, destacamos la recuperación y sistematización de literatura latinoamericana relacionada con la extensión universitaria, reconociendo la fortaleza de la cultura extensionista para una formación integral, así como su contribución social al desarrollo humano sostenible. Por otro lado, se pone en valor las virtudes metodológicas del enfoque de las capacidades en la educación superior que permitió el diseño del primer índice latinoamericano que recoge las capacidades individuales y colectivas más valoradas por los diferentes actores de la extensión universitaria, así como los principales recursos y factores de conversión que posibilitan la expansión de tales capacidades. El índice aquí presentado agrupa seis capacidades estudiantiles ampliadas durante la experiencia extensionista, que evidencian el enfoque integral y transformador de tales prácticas en el ámbito personal, comunitario y profesional, que se encuentra alineado con los valores del desarrollo humano y el ideario de la Reforma de Córdoba. Por otro lado, desde los contextos locales, se destacó la expansión de tres capacidades individuales y cinco colectivas. A partir de tal análisis, se logró visibilizar la confluencia de diferentes factores (personales, sociales y ambientales) en la expansión de esas capacidades, así como proponer transformaciones universitarias y educativas necesarias para transitar hacia una extensión transformadora. Por último, esta investigación aporta una serie de valores, principios y fines para alcanzar una extensión transformadora alineada con el desarrollo humano sostenible. Para promover esta transición, se requiere que las universidades públicas latinoamericanas impulsen y faciliten procesos de co-diseño que promuevan la creación y actualización de normativa institucional y el fomento de una cultura y gestión institucional dirigidas a potenciar la extensión transformadora. / [CA] La present tesi explora dues experiències d'extensió universitària llatinoamericanes des de l'enfocament de les capacitats per al desenvolupament humà, les quals són: la Universitat Nacional, Costa Rica i la Universitat Nacional de Rosario, Argentina. El nostre objectiu és comprendre la contribució d'aquestes pràctiques per transitar cap a una extensió transformadora. A partir d'una aproximació de tall qualitatiu, identifiquem les capacitats més valorades per les persones participants (estudiants i persones de les organitzacions socials i comunitàries), així com els recursos institucionals i els factors de conversió que intervenen en aquestes pràctiques extensionistes. Des d'una perspectiva crítica de l'extensió universitària i sostinguda en els paradigmes constructivista i interpretativista, triem l'estudi de cas, buscant la comprensió de la realitat i del significat de l'experiència per a les persones participants. En el camp metodològic, es van desplegar diferents mètodes qualitatius, com ara la revisió documental, l'observació participant, les entrevistes i els grups de discussió. Pel que fa als resultats, destaquem la recuperació i sistematització de literatura llatinoamericana relacionada amb l'extensió universitària, reconeixent la fortalesa de la cultura extensionista per a una formació integral, així com la seva contribució social al desenvolupament humà sostenible. D'altra banda, es posa en valor les virtuts metodològiques de l'enfocament de les capacitats en l'educació superior que va permetre el disseny del primer índex llatinoamericà que recull les capacitats individuals i col·lectives més valorades pels diferents actors de l'extensió universitària, així com els principals recursos i factors de conversió que possibiliten l'expansió d'aquestes capacitats. L'índex ací presentat agrupa sis capacitats estudiantils ampliades durant l'experiència extensionista, que evidencien l'enfocament integral i transformador de tals pràctiques en l'àmbit personal, comunitari i professional, que es troba alineat amb els valors del desenvolupament humà i l'ideari de la reforma de Còrdova. D'altra banda, des dels contextos locals, es va destacar l'expansió de tres capacitats individuals i cinc col·lectives. A partir d'aquest anàlisi, es va aconseguir visualitzar la confluència de diferents factors (personals, socials i ambientals) en l'expansió d'aquestes capacitats, així com proposar transformacions universitàries i educatives necessàries per transitar cap a una extensió transformadora. Finalment, aquesta investigació aporta una sèrie de valors, principis i fins per assolir una extensió transformadora alineada amb el desenvolupament humà sostenible. Per promoure aquesta transició, es requereix que les universitats públiques llatinoamericanes impulsin i facilitin processos de co-disseny que promoguin la creació i actualització de normativa institucional i el foment d'una cultura i gestió institucional dirigides a potenciar l'extensió transformadora. / [EN] This thesis explores two Latin American university extension experiences from the perspective of human development capabilities: Universidad Nacional, Costa Rica and Universidad Nacional de Rosario, Argentina. Its objective is to understand the contribution of such practices to move towards a transformative extension. From a qualitative approach, the participants' (students and people from social and community organizations) most valued capabilities were identified, along with the institutional resources and conversion factors involved in such extension practices. From a critical perspective of university extension and sustained in the constructivist and interpretivist paradigms, the case studies to understand the reality and meaning of the participants' experience were chosen. Different qualitative methods were deployed in the methodological field, such as documentary review, participant observation, interviews, and discussion groups. As for the results, the recovery and systematization of Latin American literature related to university extension were highlighted, recognizing the extensionist culture's strength for an integral formation and its social contribution to sustainable human development. On the other hand, there is an emphasis on the methodological virtues of the capabilities approach in higher education that allowed the design of the first Latin American index that gathers the individual and collective capabilities most valued by the different actors of university extension, as well as the primary resources and conversion factors that make possible the expansion of such capabilities. The index presented here brings together six student capabilities that were expanded during the extension experience, which show the comprehensive and transformative approach of such practices in the personal, community and professional fields, and aligned with the values of human development and the ideas of the Reforma de Córdoba. On the other hand, the expansion of three individual and five collective capabilities was highlighted from the local contexts. Based on this analysis, the confluence of different factors (personal, social and environmental) in expanding these capabilities was made visible and proposing the university and educational transformations needed to move towards a transformative extension. Finally, this research provides a series of values, principles and goals to achieve a transformative extension aligned with sustainable human development. To promote this transition, Latin American public universities are required to encourage and facilitate co-design processes that promote the creation and updating of institutional regulations and the promotion of institutional culture and management to enhance the transfer of knowledge and skills to the public sector. / Monge Hernández, CL. (2021). La universidad latinoamericana en la sociedad. Análisis de la relación entre universidad y comunidad desde el enfoque de capacidades para el desarrollo humano [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/166794