No description available.

Robots must successfully execute tasks in the presence of uncertainty. The main sources of uncertainty are modeling, sensing, and control. Fine motion problems involve a small-scale space and contact between objects.Though modern manipulators are very precise and repetitive, complex tasks may be difficult --or even impossible-- to model at the desired degree of exactitude; moreover, in real-world situations, the environment is not known a-priori and visual sensing does not provide enough accuracy. In order to develop successful strategies, it is necessary to understand what can be perceived, what action can be learnt --associated-- according to the perception, and how can the robot optimize its actions with regard to defined criteria.The thesis describes a robot programming architecture for learning fine motion tasks.Learning is an autonomous process of experience repetition, and the target is to achieve the goal in the minimum number of steps. Uncertainty in the location is assumed, and the robot is guided mainly by the sensory information acquired by a force sensor.The sensor space is analyzed by an unsupervised process which extracts features related with the probability distribution of the input samples. Such features are used to build a discrete state of the task to which an optimal action is associated, according to the past experience. The thesis also includes simulations of different sensory-based tasks to illustrate some aspects of the learning processes. The learning architecture is implemented on a real robot arm with force sensing capabilities. The task is a peg-in-hole insertion with both cylindrical and non-cylindrical workpieces.

In this thesis we focus on the design and implementation of a particular framework of Possibilistic Defeasible Logic Programming (RP-DeLP). This framework is based on a general notion of collective (non-binary) conflict among arguments allowing to ensure direct and indirect consistency properties with respect to the strict knowledge. An output of an RP-DeLP program is a pair of sets of warranted and blocked conclusions (literals), all of them recursively based on warranted conclusions but, while warranted conclusions do not generate any conflict, blocked conclusions do. An RP-DeLP program may have multiple outputs in case of circular definitions of conflicts among arguments. We introduce two semantics, the first one where all possible outputs are computed and the second one which is a characterization of an unique output property. The computation of the outputs for both semantics relies on two main problems: the problem of finding a collective conflict among a set of arguments and the problem of finding almost valid arguments for a conclusion. Both problems are combinatorial problems, so we propose two resolution approaches: a first one based on SAT techniques and a second one based on Answer Set Programming techniques. We propose an implementation and we empirically test our algorithms. We provide an analysis on the performance of the implementation of the algorithms, and we explain the results on the resolution of some randomly generated problems. In this thesis we also focus on the resolution of some combinatorial problems. We analyze, design and implement some resolution tools for arithmetic problems, modular constraints and networking problems. We studied empirically how our approaches perform and we compared them to other solving techniques known as best proposals in the literature. / Esta tesis se centra en el diseño e implementación de un framework particular para Possibilistic Defeasible Logic Programming (RP-DeLP). Este framework está basado en la noción general de conflicto colectivo entre argumentos (no binario) que permite asegurar las propiedades de consistencia directa e indirecta respecto al conocimiento estricto. Una salida de un programa RP-DeLP es una tupla de conjuntos de conclusiones (literales) garantizadas y bloqueadas, todas ellas basadas recursivamente sobre conclusiones garantizadas con la particularidad de que mientras las conclusiones garantizadas no generan ningún conflicto, las conclusiones bloqueadas sí lo hacen. Un programa RP-DeLP puede tener múltiples salidas en el caso de que existan definiciones circulares de conflictos entre los argumentos. Se introducen dos semánticas, la primera donde se computan todas las posibles salidas del programa y una segunda que nace de la caracterización de la propiedad de la salida única. El cómputo de las salidas para ambas semánticas se basa en la solución de dos problemas principales: el problema de la búsqueda de argumentos almost valid para una conclusión y la búsqueda de conflictos colectivos entre un conjunto de argumentos. Ambos problemas son problemas combinatorios y se proponen dos aproximaciones de resolución diferentes: una primera aproximación basada en técnicas SAT y otra segunda aproximación basada en técnicas de Answer Set Programming. Se propone una implementación y también se prueba empíricamente el comportamiento de los algoritmos propuestos. A través de un análisis sobre el comportamiento de la implementación se explican los resultados obtenidos. Para ello se generan problemas aleatorios donde algunas propiedades pueden ser controladas mediante la configuración de parámetros de entrada. Adicionalmente esta tesis también se centra en la resolución de otros problemas combinatorios. Se analizan e implementan herramientas para la resolución de problemas aritméticos, restricciones modulares y problemas de redes de comunicaciones. Se propone un estudio empírico de las propuestas y se comparan con las aproximaciones, conocidas como más eficientes hasta el momento, de la literatura. / Aquesta tesi doctoral se centra en el disseny i implementació d'un framework particular per Possibilistic Defeasible Logic Programming (RP-DeLP). Aquest framework es basa en una noció de conflicte col·lectiu (no binària) entre arguments que permet assegurar les propietats de consistència directa i indirecta respecte del coneixement estricte. Una sortida d'un programa RP-DeLP és una parella de conjunts de conclusions garantides i bloquejades (literals), totes elles basades recursivament en conclusions prèviament garantides. La diferència radica en què mentre les conclusions garantides no generen cap conflicte, les conclusions bloquejades sí que ho fan. Un programa RP-DeLP pot tenir múltiples sortides en el cas de definicions circulars de conflictes entre arguments. S'introdueixen dues semàntiques pel sistema d'argumentació presentat. La primera d'elles pren en consideració totes les possibles sortides que poden ser obtingudes d'un programa RP-DeLP tenint en compte les diferents maneres de resoldre els conflictes circulars que poden sorgir. La segona semàntica se centra en el còmput d'una única sortida que està basada en la caracterització del que anomenem maximal ideal output. Aquesta sortida conté un nombre maximal de literals garantits, però que inclou només literals els arguments dels quals tenen els seus suports inclosos en la sortida. El comput de les sortides per ambdues semàntiques es basa en la resolució de dos problemes principals: el problema de trobar conflictes col·lectius entre un conjunt d'arguments i el problema de trobar arguments almost valid per una conclusió. Ambdós problemes són considerats problemes combinatoris i es proposen dues aproximacions per a la resolució: una primera aproximació basada en tècniques SAT i una segona basada en Answer Set Programming. Es proposa una implementació i una anàlisi empírica dels algorismes implementats. Aquests algorismes es proven sobre un conjunt de problemes generats aleatòriament mitjançant un generador que permet la configuració dels diferents paràmetres dels problemes generats. Un cop obtinguts els resultats, s'estudia quina afectació han tingut els diferents paràmetres observant el temps de resolució i la informació obtinguda. En aquesta tesi també s'estudien diferents tècniques de resolució per a altres problemes combinatoris. S'analitzen, dissenyen i implementen algunes eines de resolució per a problemes aritmètics, restriccions modulars i problemes de xarxes de comunicacions. S'ha estudiat com les aproximacions proposades es comporten en comparació amb altres tècniques proposades a la literatura considerades com les més eficients fins al moment.

La animación facial es uno de los tópicos todavía no resueltos tanto en el campo de la interacción hombre máquina como en el de la informática gráfica. Las expresiones de alegría asociadas a risa y sonrisa son por su significado e importancia, parte fundamental de estos campos. En esta tesis se hace una aproximación a la representación de los diferentes tipos de risa en animación facial a la vez que se presenta un nuevo método capaz de reproducir todos estos tipos. El método se valida mediante la recreación de secuencias cinematográficas y mediante la utilización de bases de datos de expresiones faciales genéricas y específicas de sonrisa. Adicionalmente se crea una base de datos propia que recopila los diferentes tipos de risas clasificados y generados en este trabajo. De acuerdo a esta base de datos propia se generan las expresiones más representativas de cada una de las risas y sonrisas consideradas en el estudio. / L'animació facial és un dels tòpics encara no resolts tant en el camp de la interacció home màquina com en el de la informàtica gràfica. Les expressions d'alegria associades a riure i somriure són pel seu significat i importància, part fonamental d'aquests camps. En aquesta tesi es fa una aproximació a la representació dels diferents tipus de riure en animació facial alhora que es presenta un nou mètode capaç de reproduir tots aquests tipus. El mètode es valida mitjançant la recreació de seqüències cinematogràfiques i mitjançant la utilització de bases de dades d'expressions facials genèriques i específiques de somriure. Addicionalment es crea una base de dades pròpia que recull els diferents tipus de rialles classificats i generats en aquest treball. D'acord a aquesta base de dades pròpia es generen les expressions més representatives de cadascuna de les rialles i somriures considerades en l'estudi. / Nowadays, facial animation is one of the most relevant research topics still unresolved both in the field of human machine interaction and in the computer graphics. Expressions of joy associated with laughter and smiling are a key part of these fields mainly due to its meaning and importance. In this thesis an approach to the representation of different types of laughter in facial animation is done while a new method to reproduce all these types is proposed. The method is validated by recreating movie sequences and using databases of generic and specific facial smile expressions. Additionally, a proprietary database that lists the different types of classified and generated laughs in this work is created. According to this proprietary database the most representative of every smile expression considered in the study is generated.

Se desarrolla un modelo basado en NURBS, BSplines4D, de representación de superficies parametrizadas en 4D. El objetivo es la representación y simulación dinámica de superficies deformables basadas en el modelo; se realiza un estudio de las ecuaciones del movimiento, asociando un funcional de energía para medir la deformación de objetos, realizando un estudio riguroso sobre los métodos de integración y de discretización, tanto temporal como espacial, determinando su adecuación para resolver el sistema de ecuaciones diferenciales generado. El movimiento y la simulación de la deformación se realizan exclusivamente usando los puntos de control 4D, obteniendo una eficiencia numérica y computacional excelentes. La determinación del modelo BSplines4D se realiza tras un estudio pormenorizado de los modelos existentes. También se ha utilizado para desarrollar un modelo, N-Scodef, de deformaciones de formas libres (FFD), utilizando deformaciones geométricas basadas en restricciones. Se han establecido las condiciones para aplicar restricciones con trayectorias no rectilíneas, representadas por curvas B-Spline 4D. La deformación se adapta de forma precisa a la forma descrita por las curvas. / Es desenvolupa un model basat en NURBS, Bsplines4D, de representació de superfícies parametritzades en 4D. L'objectiu és la representació i simulació dinàmica de superfícies deformables basades en el model; es realitza un estudi de les equacions del moviment, associant un funcional d'energia per mesurar la deformació d'objectes, realitzant un estudi rigorós sobre els mètodes d'integració i discretització, tant temporal com espacial, determinant la seva adequació per resoldre el sistema d'equacions diferencials generat. El moviment i la simulació de la deformació es realitzen exclusivament utilitzant els punts de control 4D, obtenint una eficiència numèrica i computacional excel·lents. La determinació del model Bsplines4D es realitza després d'un estudi detallat dels models existents. També s'ha utilitzat per desenvolupar un model, N-Scodef, de deformacions de formes lliures (FFD), utilitzant deformacions geomètriques basades en restriccions. S'han establert les condicions per aplicar restriccions amb trajectòries no rectilínies, representades per corbes B-Spline 4D. La deformació s'adapta de forma precisa a la forma descrita per les corbes / Bsplines4D, a NURBS based model, is presented. The model allows the representation of 4D parameterized surfaces. The objective is the representation and dynamic simulation of deformable surfaces based on this model; a study of the movement equations has been made, associating to them an energy functional to measure the objects' deformation. A rigorous study on the integration and discretization, both temporal and spatial, is made to evaluate its suitability to solve the system of differential equations generated. The movement and simulation of the deformation is performed only using the 4D control points. An excellent numeric and computational efficiency is achieved. The Bsplines4D model is obtained after a detailed study on the existent models. The model has been also used to develop a free-form deformable (FFD) model, N-Scodef, using geometric constraint-based deformations. The conditions to apply constraints with non rectilinear trajectories, based on 4D B-Spline curves, have been established. The deformations fit precisely to the curves form.

En una societat clarament influenciada per les noves tecnologies, els nous avaneçosen computació mòbil han suposat un canvi trepidant en els hàbits d'interacció amb elssistemes i d'accions a una informació omnipresent. Qualsevol entorn pot devenir un escenaripotencial per a la realització de tasques interactives, i fins i tot en col·laboració amb altresusuaris, sense renunciar a la mobilitat. Paral·lelament, les aplicacions tendeixen a oferir unsuport col·laboratiu, ja sigui per motius socials o de productivitat. Avui en dia la ubiqüitatde la interacció és un fet plausible.Aquest escenari introdueix la necessitat d'aportar solucions software que incloguin elfactor de diversitat en el context d'ús. Encara que les tècniques desenvolupades fins araen la disciplina de la Interacció Persona Ordinador proporcionen una base sòlida, aquesttipus d'aspectes no han estat coberts de manera plenament satisfactòria. Es requereixensuports fexibles, exhaustiu i sistemàtics per al disseny i execució d'interfases d'usuari ca-paces d'adaptar-se a les diverses situacions que poden sorgir durant el procés d'interacció.Precisament aquesta flexibilitat per suportar variacions de diferent índole en el contextd'ús sense descuidar la usabilitat defineix el concepte de plasticitat de la interface d'usuari.En l'estudi d'aquesta problemàtica es perfilen dos problemes diferenciats: (a)l'increment de la complexitat en el disseny d'aquest tipus d'interfases; i (b) una crei-xent demanda d'adaptació dinàmica i evolutiva. En aquest treball es proposa l'estudiper separat d'aquests dos reptes, caracteritzats a través de dos sub-conceptes de plasti-citat denominats respectivament plasticitat explícita i plasticitat implícita. L'enfocamentbasat en aquesta divisió, el qual delimita l'espai de solució del problema, rep el nom deVisió Dicotòmica de Plasticitat", i és el que fonamenta aquest treball.La visió dicotòmica combina dos motors de natura diferent que s'emmarquen en elsdos costats oposats d'una arquitectura client-servidor. Seguint la mateixa terminologia,aquests motors s'anomenen respectivament Motor de Plasticitat Explícita, que ofereix su-port en el disseny i desenvolupament d'interfases d'usuari plàstiques i sensibles al grup,així com per al manteniment d'un coneixement compartit; i Motor de Plasticitat Implícita,capaç de detectar l'entorn i reaccionar adequadament davant un conjunt preestablert decircumstàncies, entre les que s'inclouen les relatives al treball en grup. La incorporació deles circumstàncies de grup en la caracterització del context d'ús i en el procés de plasticitatresulta innovadora i obre un camí de solució conjunta per la plasticitat i els problemesintrínsecs als escenaris col·laboratius. / En una sociedad claramente influenciada por las nuevas tecnologías, los nuevos avancesen computación móvil han supuesto un cambio trepidante en los hábitos de interacción conlos sistemas y de acceso a una información omnipresente. Cualquier entorno puede devenirun escenario potencial para la realización de tareas interactivas, inclusive en colaboracióncon otros usuarios, sin renunciar a la movilidad. Paralelamente, las aplicaciones tienden aofrecer un soporte colaborativo, ya sea por motivos sociales o de productividad. Hoy endifusa la ubicuidad de la interacción es un hecho plausible.Este escenario introduce la necesidad de aportar soluciones software que incluyan elfactor de diversidad en el contexto de uso. Aunque las técnicas desarrolladas hasta ahoraen la disciplina de la Interacción Persona Ordenador proporcionan una base sólida, estetipo de aspectos no han sido cubiertos de manera plenamente satisfactoria. Se requierensoportes flexibles, exhaustivos y sistemáticos para el diseño y ejecución de interfaces deusuario capaces de adaptarse a las diversas situaciones que pueden surgir durante el procesode interacción. Precisamente esa flexibilidad para soportar variaciones de distinta índoleen el contexto de uso sin descuidar la usabilidad define el concepto de plasticidad de lainterfaz de usuario.En el estudio de esta problemática se perfilan dos problemas diferenciados: (a) el in-cremento de la complejidad en el diseño de este tipo de interfaces; y (b) una crecientedemanda de adaptación dinámica y evolutiva. En este trabajo se propone el estudio porseparado de estos dos retos, caracterizados a través de dos sub-conceptos de plasticidad de-nominados respectivamente plasticidad explícita y plasticidad implícita. El enfoque basadoen esta división, el cual delimita el espacio de solución del problema, recibe el nombre deVisión Dicotómica de Plasticidad", y es el que fundamenta este trabajo.La visión dicotómica combina dos motores de naturaleza distinta que se enmarcan enlos lados opuestos de una arquitectura cliente-servidor. Siguiendo la misma terminología,estos motores se denominan respectivamente Motor de Plasticidad Explícita, que ofrecesoporte en el diseño y desarrollo de interfaces de usuario plásticas y sensibles al grupo,así como para el mantenimiento de un conocimiento compartido; y Motor de PlasticidadImplícita, capaz de detectar el entorno y reaccionar adecuadamente ante un conjuntopreestablecido de circunstancias, entre las que se incluyen las relativas al trabajo en grupo.La incorporación de las condiciones de grupo en la caracterización del contexto de uso y enel proceso de plasticidad resulta innovadora y abre un camino de solución conjunta parala plasticidad y los problemas intrínsecos a los escenarios colaborativos. / In a society clearly infuenced by new technologies, new advances in mobile computinghave supposed a tremendous change in the habits of interaction with systems and accessto an information that is undergoing omnipresent. For one thing, any environment canbecome a potential scenario for carrying out interactive tasks, even in collaboration withother users, and without renouncing mobility. Furthermore, applications tend to other col-laborative features, either for social or performance reasons. Today, ubiquity in interactionis a laudable fact.This scenario introduces the need for contributing software solutions that tackle thediversity factor in the context of use. Although the techniques developed up to now in theHuman-Computer Interaction discipline provide a solid foundation, these aspects have notbeen covered in an altogether satisfactory way. A flexible, comprehensive and systematicsupport for the design and execution of user interfaces able to adapt themselves to thesituations likely to arise during interaction is required. It is precisely this flexibility tosupport diferent types of variations in the context of use without neglecting usability thatdefines the plasticity of the user interface concept.In the study of this issue, two well-defined problems appear: (a) the increasing com-plexity in the design of these kinds of interfaces; and (b) an increasing demand for dynamicand evolving adaptation. This work proposes the separate study of these two challenges,which are characterized by means of two sub-concepts of plasticity called explicit plasticityand implicit plasticity respectively. The approach based on this division, which delimitsthe problem solution space, receives the name of Dichotomic View of Plasticity", and itlays the foundations of this work.The dichotomic view combines two diferent types of engines that are located on theopposite sides of a client-server architecture. Following the same terminology, these enginesare called respectively Explicit Plasticity Engine, which users support to both the designand development of plastic and group-aware user interfaces and the maintenance of shared-knowledge; and Implicit Plasticity Engine, which is able to detect the environment andreact appropriately under a pre-established set of circumstances, among them those relatedto the work in group. The inclusion of the group conditions in the context of use and theplasticity process turns out to be innovative and it opens a way of dealing with plasticityand the problems intrinsic to collaborative scenarios in a combined manner.

On Computer Science research, traditionally, most efforts have been devoted to research hardness for the worst case of problems (proving NP completeness and comparing and reducing problems between them are the two most known). Artifcial Intelligence research, recently, has focused also on how some characteristics of concrete instances have dramatic effects on complexity and hardness while worst-case complexity remains the same. This has lead to focus research efforts on understanding which aspects and properties of problems or instances affect hardness, why very similar problems can require very diferent times to be solved. Research search based problems has been a substantial part of artificial intelligence research since its beginning. Big part of this research has been focused on developing faster and faster algorithms, better heuristics, new pruning techniques to solve ever harder problems. One aspect of this effort to create better solvers consists on benchmarking solver performance on selected problem sets, and, an, obviously, important part of that benchmarking is creating and defining new sets of hard problems. This two folded effort, on one hand to have at our disposal new problems, harder than previous ones, to test our solvers, and on the other hand, to obtain a deeper understanding on why such new problems are so hard, thus making easier to understand why some solvers outperform others, knowledge that can contribute towards designing and building better and faster algorithms and solvers. This work deals with designing better, that is harder and easy to generate, problems for CSP solvers, also usable for SAT solvers. In the first half of the work general concepts on hardness and CSP are introduced, including a complete description of the chosen problems for our study. This chosen problems are, Random Binary CSP Problems (BCSP), Quasi-group Completion Problems (QCP), Generalised Sudoku Problems (GSP), and a newly defined problem, Edge-Matching Puzzles (GEMP). Although BCSP and QCP are already well studied problems, that is not the case with GSP and GEMP. For GSP we will define new creation methods that ensure higher hardness than standard random methods. GEMP on the other hand is a newly formalised problem, we will define it, will provide also algorithms to build easily problems of tunable hardness and study its complexity and hardness. On the second part of the work we will propose and study new methods to increase the hardness of such problems. Providing both, algorithms to build harder problems and an in-depth study of the effect of such methods on hardness, specially on resolution time.

No description available.

En el estudio de las cadenas de Markov la clasificación de los estados es una de lascaracterísticas más importantes ya que de ella van a depender otras propiedades comoson por ejemplo la convergencia de la sucesión formada por las potencias n-ésimas dela matriz de transición asociada y por lo tanto su comportamiento asintótico. Este problema se ha abordado desde el campo de la computación natural mediante dosalgoritmos biológicos basados en ADN y mediante el diseño de dos P sistemas. Ambasmetodologías de computación natural son aleatorias si bien mientras que con ADN seobtienen resultados aleatorios, estimaciones, con los P sistemas se obtienencálculos exactos. Por el contrario, la ventaja que presentan los algoritmos basadosen ADN es que hoy en día ya pueden llevarse a la práctica si bien cabe perfeccionarde manera substancial las técnicas de laboratorio. Finalmente remarcar que lacomputación natural abre la puerta a un nuevo e interesante modelo de computación que exige un cambio en la forma de pensar.

No description available.