Proyecto SIPEsCa

Título:
Sistema de Información y Predicción de bajo coste y autónomo para conocer el Estado de las Carreteras en tiempo real mediante dispositivos distribuidos (SIPEsCa, G-GI3000/IDIF)

Convocatoria pública:
Proyecto de investigación I+D+I relativos al ámbito competencial de la Consejería de Obras Públicas y Vivienda para los años 2011 a 2013 (G-GI3000/IDI0)

Justificación:
Con una población cada vez más informada y con dispositivos de comunicación ubicuos que poseen y usan habitualmente prácticamente el 90% de la población, obtener información sobre cómo se encuentra el tráfico en cualquier momento en cualquiera de los casi 20.000 kilómetros con los que cuenta la red viaria nacional, significaría poder gestionar de manera óptima una red de comunicaciones vital para un porcentaje elevado de usuarios.

Contar con un sistema de información sobre el estado del trafico y la predicción del uso de la red viaria por parte de los vehículos se antoja clave en el contexto histórico actual.

Descripción:
El proyecto parte de los trabajos preliminares que el grupo GeNeura ha venido haciendo con la empresa cordobesa Ciudad 2020 S.L. Se trata de una empresa radicada en Córdoba que ha creado el sistema City Analytics, el cual permite estimar con un 8,5% de error el número de personas que pasan por un entorno determinado, el tiempo medio que permanecen en una zona, el origen y destino de las mismas así como la tipología de las personas que concurren en la zona estudiada.

El objetivo principal es conseguir un sistema de información autónomo (desde un punto de vista energético), que sea de bajo coste, de rápida implantación y de alta fiabilidad, tal que informe sobre las condiciones del tráfico en tiempo real, no sólo para las instituciones y organismos encargados de la regulación y control del tráfico, sino también y específicamente para usuarios particulares (a través de alertas móviles, mediante web, etc.), y que gracias a la recopilación y procesado de datos, permita predecir el comportamiento futuro.

Estos objetivos persiguen los siguientes resultados desde el punto de vista hardware:

• Integración de varios dispositivos autónomos encargados de recopilar y enviar la información a los servidores.
• Implantación de varios dispositivos autónomos en las principales salidas de la ciudad para la recopilación de la información sobre la movilidad en el área metropolitana.

Desde el punto de vista de servicios web y herramientas de información:

• Website que permita conocer los principales datos de movilidad en tiempo real a partir de la información recopilada.
• Servicio de alertas automatizado y en tiempo real cuando se cumplan una serie de condiciones dadas.
• Servicio web (mediante la utilización de APIs) para servir información.
• Servicio de predicción para los flujos de movimiento.

El desarrollo del proyecto comenzará proximamente y se desarrollará hasta diciembre de 2013.

¡Os mantendremos informados de los avances!

Testing different diversity-enhacing migration and replacement policies in dynamic environments (an evolutionary robotics case)

The paper “Testing Diversity-Enhancing Migration Policies for Hybrid On-Line Evolution of Robot Controllers” has been published in Evostar 2012. This work was developed during my foreign stay at the Vrije Universiteit Amsterdam, with Doctor A.E. Eiben. Appart from having a great time of my life in Amsterdam, I did experiments, and science and stuff.

In this work, we present the results obtained from comparing several migration policies that tries to optimize in a noisy fitness environment: the on-line, on-board and hybrid evolutionary robotics problem. Three different migration policies have been studied (the most different migrant, random migrant and best migrant) and two replacement mechanisms: the migrant replaces the worst, or the migrant replaces the worst after being evaluated only if is better. Experiments with 4, 16 and 36 robots were conduced, with two different topologies (ring and panmictic) and also a comparison with other evolutionary robotics algorithms were performed. Results show that the replacement mechanism has more influence than the migration policy or topology, and it also affects the tuning of the algorithm parameters. We asked ourselves the next questions:

• Using the hybrid approach (island model), which is the best combination of migration policy, admission policy, and island topology?
• Is this combination better than the encapsulated and distributed alternatives?
• Does the number of robots affect the result and if so, how?

Conclusions, graphs and stuff and in the paper, but summarizing, multikulti technique (receive the most different individual of my population from other islands) and accept it in my population after its evaluation perform better than other alternatives, even with less migration rate.

You can also check the poster here.

The Springer link to the paper is  Testing Diversity-Enhancing Migration Policies for Hybrid On-Line Evolution of Robot Controllers but you can download the draft.

The abstract:

We investigate on-line on-board evolution of robot controllers based on the so-called hybrid approach (island-based). Inherently to this approach each robot hosts a population (island) of evolving controllers and exchanges controllers with other robots at certain times. We compare different exchange (migration) policies in order to optimize this evolutionary system and compare the best hybrid setup with the encapsulated and distributed alternatives. We conclude that adding a difference-based migrant selection scheme increases the performance.

Histograms for Comparing Evolutionary Algorithms

Last Friday we were discussing the paper by Tirronen and Weber, “Sparkline Histograms for Comparing Evolutionary Algorithms“, presented at IJCCI 2010. This work proposes histograms that represent the distribution of values in the set of results for comparing the performance of Evolutionary Algorithms. Such a visual comparison provides a quick evaluation of the relative performance of the algorithms in a test set, as well as the overall performance of each one. Some patterns of the histograms permit to identify features such as lack of robustness, high rate of convergence to local optima, and high standard deviation. Altough this method does not replace numerical and statistical comparisons, it may be helpfull in the analysis of Evolutionary Algorithms, so we suggest you to take a look at the work of Tirronen and Weber.

Optimización evolutiva de bots para el juego Planet Wars

Aquí está la presentación del trabajo que da título al post. Es una versión actualizada del trabajo que se presentó en el IWANN 2011, así que os refiero primero a esa versión por si no estáis al tanto.

For information about an early version of this work (in English) please check here.

Estudio de un Operador de Mutación para Algoritmos Genéticos Basado en la Teoría de la Criticalidad Auto-Organizada

Our studies on the sandpile mutation operator were extended, presented at MAEB2012 and published in the proceedings (in spanish). The abstract:

La mutación montón de arena es un operador para Algoritmos Genéticos basado en un modelo de Criticalidad Auto-Organizado con el mismo nombre. El operador ha sido desarrollado con el objetivo de resolver problemas con función objetivo variable. Este artículo propone un estudio del operador y la optimización de su desempeño, experimentando diferentes estrategias que conectan el modelo auto-organizado y el Algoritmo Genético. Las pruebas sobre el algoritmo se desarrollan con un gran conjunto de problemas dinámicos, diseñados con un generador de problemas a partir de funciones-base no dinámicas. Las mejores configuraciones del algoritmo son comparadas con dos AGs recientemente propuestos para optimización dinámica. Demostramos que un AG con el operador de mutación montón  de arena es eficiente para el conjunto de pruebas que es propuesto.

Back to Basics

Sometimes we tend to forget that:

Whatever the specific approach, competent, scalable genetic algorithm performance can only be obtained when building block linkage information is already in the problem coding or is identified before or during the genetic algorithm’s search. The scalability of genetic algorithms depends critically on the representation. Once the appropriate schemata are identified, the problem becomes “mixing-easy”, and fast, reliable, scalable evolutionary computation can be achieved.

Dirk Thierens, Scalability of Simple Genetic Algorithms, Evolutionary Computation, 331-352, 1999

And we shouldn’t…

Visita a la empresa Ciudad 2020

Descripción de la empresa:

La empresa Ciudad 2020 (http://www.linkedin.com/companies/ciudad-2020 y http://www.blobject.es) es una empresa de servicios y tecnologías de la información radicada en Córdoba que tiene como objetivo organizar la información del entorno físico para la toma de decisiones óptimas de todo tipo de organizaciones en función del análisis del flujo y comportamiento de personas.

Es una empresa que trabaja en la Internet de las cosas, sociometría y reality mining. La especialidad de la empresa se centra en la realización de estudios de mercado, minería de datos, reality mining y la inteligencia artificial. Ciudad 2020 tiene experiencia en el desarrollo de proyectos innovadores y en el uso de tecnologías de vanguardia.

Un proyecto de esta empresa, llamado City Analytics (http://www.cityanalytics.net), aplica los principios y perspectiva metodológica del reality mining: Se basa en detectar los dispositivos bluetooth que pasan delante de un negocio, gracias a una antena instalada en un PC y el software correspondiente. Los datos monitorizados son enviados a los servidores de City Analytics, tratados y analizados, de manera que el usuario sólo tiene que conectarse para acceder a los informes de tránsito frente a su negocio. De esta forma, se facilita la toma de decisiones tanto a establecimientos comerciales como a urbanistas, arquitectos o ingenieros de software entre otros en función del flujo de personas que pasan por una calle.

Asuntos tratados:

Como objetivos/resultados de la visita cabe destacar los siguientes:

• Mantener un contacto directo durante dos jornadas de trabajo con los investigadores de la empresa ha sido de gran valor para el grupo de investigación, ya que ha supuesto un avance en las líneas iniciadas hasta el momento.

• Se nos ha presentado el producto (que se muestra en la siguiente fotografía) utilizado detectar los dispositivos bluetooth que pasan por cierto punto de un negocio o calle y así recopilar los datos que se utilizarán posteriormente en los estudios.

el chisme para recopilar datos

• Se ha avanzado en la preparación de un proyecto de investigación para la convocatoria de Proyectos de I+D+i de la Corporación Tecnológica de Andalucía (CTA) que lleva por título “Matriz de subidas y Bajadas en autobuses de Línea” (Mabalis) y que se presentará en la convocatoria de julio de 2011 (resumen de la convocatoria en http://bit.ly/q0W2kE).

Desarrollo de la visita:

Las jornadas de trabajo se han llevado a cabo los días 7 y 8 de julio de 2011. Dicha visita ha sido financiada mediante la ayuda del Programa de Ayudas a la Transferencia de Investigación de la Universidad de Granada (solicitud V/11/001 para la realización de Visitas a Empresas).

financiadores de la visita

IWANN2011: GPU Computation in Bioinspired Algorithms. A review

Bioinspired methods usually need a high amount of computational resources.
For this reason, parallelization is an interesting alternative in order to decrease the execution time and to provide accurate results.
In this sense, recently there has been a growing interest in developing parallel algorithms using graphic processing units (GPU) also refered as GPU computation.
Advances in the video gaming industry have led to the production of low-cost, high-performance graphics processing units (GPUs) that possess more memory bandwidth and computational capability than central processing units (CPUs).
As GPUs are available in personal computers, and they are easy to use and manage through several GPU programming languages (CUDA, OpenCL, etc.), graphics engines are being adopted widely in scientific computing applications, particularly in the fields of computational biology and bioinformatics.
This paper reviews the use of GPUs to solve scientific problems, giving an overview of current software systems.

DECIE2011: Distributed Evolutionary Computation using REST

This paper analises distributed evolutionary computation based on the Representational State Transfer (REST) protocol, which overlays a farming model on evolutionary computation.
An approach to evolutionary distributed optimisation of multilayer perceptrons (MLP) using REST and language Perl has been done. In these experiments, a master-slave based evolutionary algorithm (EA) has been implemented, where slave processes evaluate the costly fitness function (training a MLP to solve a classification problem).
Obtained results show that the parallel version of the developed programs obtains similar or better results using much less time than the sequential version, obtaining a good speedup.

DECIE2011: SOAP vs REST: Comparing a master-slave GA implementation

In this paper, a high-level comparison of both SOAP (Simple Object Access Protocol) and REST (Representational State Transfer) is made. These are the two main approaches for interfacing to the web with web services.
Both approaches are different and present some advantages and disadvantages for interfacing to web services: SOAP is conceptually more difficult (has a steeper learning curve) and more ”heavy-weight” than REST, although it lacks of standards support for security.
In order to test their eficiency (in time), two experiments have been performed using both technologies:
a client-server model implementation and a master-slave based genetic algorithm (GA).
The results obtained show clear differences in time between SOAP and REST implementations.
Although both techniques are suitable for developing parallel systems, SOAP is heavier than REST, mainly due to the verbosity of SOAP communications (XML increases the time taken to parse the messages).