TDX/TDR - Departamento de Matemática Aplicada y Ciencias de la Computación

Algunas herramientas estadísticas y matemáticas para la modelización del tráfico

Wed, 03 Apr 2013 08:54:40 GMT

Algunas herramientas estadísticas y matemáticas para la modelización del tráfico Calviño Martínez, Aída Esta tesis presenta los siguientes modelos estadístico-matemáticos originales: - Dos modelos estáticos de asignación de tráfico con usuarios heterogéneos que permiten obtener los flujos de las rutas y los arcos, conocidos los flujos entre pares origen-destino. Dichos modelos consideran distintas clases de usuarios según su deseo de puntualidad y adelantamiento, respectivamente. - Un modelo bayesiano de estimación de matrices origen-destino basado en técnicas de optimización jerárquica. Las estimaciones se obtienen a partir de la información ofrecida por arcos escaneados. - Se calcula el mínimo conjunto de arcos que debe ser equipado con sensores para obtener observabilidad total a partir de los flujos en arcos. - Un modelo continuo para el problema dinámico de recarga de red incluyendo adelantamientos que proporciona los flujos y tiempos de viaje en los arcos de la red en cualquier instante del intervalo de tiempo en estudio. - Algunos métodos gráficos para analizar trayectorias de tráfico con y sin adelantamiento, que permiten analizar el estado de una red (velocidad, aceleración, etc.) a partir de las características físicas de los gráficos de trayectorias (pendiente, curvatura, etc.). Todos los modelos han sido evaluados en redes de tráfico ficticias y reales (las ciudades españolas de Cuenca y Ciudad Real), con el fin de analizar sus características y evaluar la validez de los resultados. Asimismo, se incluye una revisión de la literatura que permite contextualizar los modelos originales propuestos en esta tesis.; In this thesis, the following original statistical and mathematical models are presented: - Two static traffic assignment model with heterogeneous users that permits obtaining the link and path flows from the flow on the origin-destination pairs. These models consider different users classes by their punctuality and overtaking desire, respectively. - A Bayesian origin-destination matrix estimation model based on hierarchical optimization. The estimates are obtained by means of counted links. - The minimum number of sensors to be installed on links for total link observability is derived. - A continuous dynamic network loading problem considering overtaking that gives link travel times and flows all over the network at any time of the period under study. - Some graphical methods to analyze trajectory plots with and without overtaking that lead to an evaluation of the system state (speed, acceleration, etc.) by means of the trajectories physical characteristics (slope, curvature, etc.). All these models have been tested in fictitious and real traffic networks (the Spanish cities of Cuenca and Ciudad Real), with the aim of analyzing its characteristics and performance. Furthermore, a literature review about existing traffic problems and the most widely used models to solve them is done.

Métodos matemáticos para la predicción de tráfico

Thu, 02 Feb 2012 08:41:43 GMT

Métodos matemáticos para la predicción de tráfico Nogal Macho, María Esta tesis desarrolla los siguientes modelos matemáticos originales: - Un modelo bayesiano conjugado para la reconstrucción y estimación de los flujos de tráfico a partir de la lectura de las matrículas, que permite calcular los diferentes flujos de tráfico, tales como los de rutas, origen-destino, arcos escaneados o arcos aforados. - Un modelo dinámico de recarga, continuo en el tiempo, consistente con la regla FIFO, que evalúa el efecto de la congestión teniendo en cuenta la interacción de los flujos de todas las rutas y su coincidencia en diferentes momentos y lugares. Se supone que el tiempo de recorrido del arco es función no lineal de los volúmenes de tráfico del mismo y, además, se tiene en cuenta el efecto derivado de la congestión en los arcos aguas abajo de la ruta. - Un modelo de tráfico dinámico con demanda estocástica para la predicción de algunas variables de tráfico, tales como los tiempos de recorrido, flujos o densidad de los arcos y su evolución en el tiempo. Todos los modelos propuestos se han ensayado en redes de tráfico reales como son Cuenca y Ciudad Real (España) y el estado de Vermont (EE.UU.), con el fin de analizar sus características, validez de los resultados y los correspondientes requisitos computacionales. Además, se incluye una revisión de la literatura existente acerca de los modelos de tráfico estáticos y dinámicos.; In this thesis we present the following mathematical models: - A conjugate Bayesian model for traffic flow reconstruction and estimation based on plate scanning, which permits us to identify the path, origin-destination and link flows. - A continuous dynamic traffic loading model. This FIFO rule consistent model evaluates the congestion effect taking into account the interaction of flows of all paths and their coincidence at different times and locations. It is assumed a non-linear link travel time function of the link volumes and considered the effect of a link congestion on the upstream route links. - A dynamic traffic model with stochastic demand for predicting some traffic variables such as link travel times, link flows or link densities and their time evolution in real networks. These three models have been tested with real traffic networks such as the Cuenca and Ciudad Real (Spain) networks and the Vermont-State (US) example, in order to analyze their characteristics and computational costs and validate results. Moreover, a literature revision about static and dynamic traffic models is included.

Algunos aspectos de la teoría de casi-anillos de polinomios

Thu, 26 May 2011 07:48:20 GMT

Algunos aspectos de la teoría de casi-anillos de polinomios Gutiérrez Gutiérrez, Jaime La memoria trata algunos aspectos de la teoría de casi-anillos de polinomios r(x) con coeficientes en un anillo r conmutativo y con unidad. En el capítulo I damos una descripción explicita de los elementos distributivos de r(x) y de la parte cero-simétrica r sub 0 (x). En los párrafos damos algunas caracterizaciones y propiedades del anillo formado por estos elementos distributivos. Obtenemos resultados similares en el casi-anillo de series de potencias formales. En el capítulo II está dedicado al estudio de subcasi-anillos que gozan de las dos propiedades distributivas en r (x) y de ideales de casi-anillos que dan cociente anillo particularizando esto para el caso del casi-anillo r(x). En el capítulo III encontramos todos los ideales maximales de z (x) (z el anillo de los enteros). Estudiamos también los ideales de composición del anillo de composición (r(x) + o) dando una descripción de todos los maximales. Acaba la memoria con un algoritmo para la descomposición de polinomios con coeficientes en cuerpo f es decir encontramos una descomposición de un polinomio en componentes indescomponibles; In this dissertation we study several aspects of near-rings. In the first chapter we give an explicit description of the distributive elements of the near-ring of polynomials R[x], over a commutative ring R a with identity. We also find the distributive elements in the near-ring of formal power series over a commutative rings with identity. In the second chapter, we search rings which are contained in R[x], we prove that if R is an integral domain, the set of distributive elements contains the subrings of the near-rings of polynomials. We also investigate ideals I of the near-ring such that the quotient is ring. In the next chapter we find all maximal ideals in Z[x] and maximal full ideals in the composition rings. The last section we provide the first polynomial time algorithm for decomposing polynomials into indecomposable ones.

Modelos probabilísticos para utilización en sistemas expertos

Tue, 12 Apr 2011 20:11:08 GMT

Modelos probabilísticos para utilización en sistemas expertos Alvarez Saiz, Elena E. Uno de los problemas más candentes en sistemas expertos es la discusión existente entre los defensores de los modelos probabilísticos y sus detractores. Los métodos alternativos surgidos (t. evidencia, lógica difusa, factores de certeza) son inadecuados para reproducir muchas situaciones reales. Entre las causas de crítica de los métodos basados en probabilidad destaca la insuficiencia del modelo de independencia y la imposibilidad de reflejar la dependencia total, debida al excesivo número de parámetros. Como alternativa se propone el modelo llamado de dependencia de síntomas relevantes. Este modelo no es solo teórico sino que puede implementarse tal como demuestra la concha RSPS implementada como parte de esta tesis.
Se analiza también los diferentes sistemas de representación de reglas y los algoritmos que permiten los cambios de una representación a otra. Además se estudian algoritmos para compilar reglas mediante la agrupación de todas las que concluyen un objeto reduciendo con ello enormemente el tiempo de respuesta de los motores de inferencia.
Mediante la compilación de reglas se puede detectar, además, cuando un conjunto de hechos contradicen un sistema de reglas.
Con el fin de mantener la coherencia en la base de conocimiento de los sistemas probabilísticos se dan dos soluciones para asistir al experto a dar su información.
Una mediante aportación ordenada de probabilidades y otra basada en programación lineal.
Por otra parte, se describen algunas técnicas estadísticas que permiten desarrollar bases de conocimiento, motores de inferencia, etc. en sistemas expertos.
En relación con el aprendizaje en sistemas expertos se propone un método basado en el principio de máxima verosimilitud para el modelo de redes causales propuesto por Lauritzen y Spiegelhalter. Por otra parte, la teoría de aprendizaje de conceptos de tipo determinista es generalizable al caso de conceptos de tipo probabilístico.; One of the most current problems with Expert Systems is the continuing argument between the defendants of probabilistic models and those against it. The alternative suggested (certainty factors, fuzzy logic, theory of evidence,. ) are inadequate at reproducing many real situations.

Probabilistic models have been criticized either for the high number of parameters involved or the difficulties in their estimation from data. In fact, there is general agreement that the general dependence model is not practical for most real cases. Other sources of criticism come from the independence models, which are considered too simple for reproducing some real problems. As an alternative the model known as relevant symptoms dependence model is proposed. This model is not only theoretical but can be implemented as well, as shows the RSPS shell integrated in part of this thesis.

Different systems of the representation of rules and the algorithms that allow changes from one representation to another are also analysed.

Moreover some technical statistics that allow knowledge bases and inference engine to be created in expert systems are described.

In relation to the learning of expert systems a method based on the maximum likelihood method for causal networks by Lauritzen and Spiegelhalter is proposed.

Procesamiento paralelo y distribuido aplicado al almacenamiento y recuperación de información documental

Tue, 12 Apr 2011 20:11:07 GMT

Procesamiento paralelo y distribuido aplicado al almacenamiento y recuperación de información documental Zorrilla Pantaleón, Marta Elena Para la consecución del objetivo propuesto, se ha trabajado con redes neuronales con función de base radial, perceptrones multicapa y con métodos constructivos como Cascade Correlation. Los resultados obtenidos con estas arquitecturas no han sido positivos, pues, o bien fracasaban en el ajuste, o bien, la memoria requerida era muy superior a su alternativa con Índices Inversos.

Por este motivo, se ha propuesto una nueva arquitectura, la de red Hiperbandas, cuyas características más relevantes se pueden resumir en que se trata de una red que se construye ex profeso para clasificar un conjunto de datos de entrada sin interacción del usuario, con error cero y adecuada para situaciones donde los patrones de entrada se agrupan formando clases que pueden estar solapadas.

Para verificar las prestaciones de esta nueva arquitectura, se han realizado comparaciones con el sistema usual basado en la técnica de Índices Inversos implementado mediante un B-Tree simple. Para llevar a cabo este análisis, se han examinado los parámetros que se utilizan generalmente para evaluar el rendimiento de un DRS, estos son: el tiempo de indexación, el espacio de almacenamiento requerido, la eficiencia de búsqueda y la efectividad de la consulta.

Modelo estadístico de fatiga para el análisis del campo de Wöhler bajo tensión y compresión, incluyendo el cálculo de acumulación de daño.

Tue, 12 Apr 2011 20:11:06 GMT

Modelo estadístico de fatiga para el análisis del campo de Wöhler bajo tensión y compresión, incluyendo el cálculo de acumulación de daño. Ruiz Ripoll, María Luisa La tesis está dirigida a ingenieros y a investigadores, ambos relacionados con el problema de fatiga. En ella, se desarrolla un modelo general de fatiga para el análisis estadístico del campo de Wöhler, aplicable a cualquier tipo de historia de cargas. El modelo permite además la evaluación del daño acumulado para posterior predicción probabilística de la vida a fatiga de elementos mecánicos y estructurales. En la tesis se presenta la deducción del modelo basada en la consideración de una condición necesaria de compatibilidad en el campo S-N y consiguiente aplicación de la teoría de ecuaciones funcionales. A continuación, se discute el sentido físico de los parámetros resultantes así como sus restricciones y propiedades. Por último, se procede a una validación del modelo mediante un extenso programa experimental con amplitud constante para diferentes combinaciones de tensiones máxima y mínima. Asimismo se incluye una sinopsis de la tesis en español y un estado del arte relativo a los modelos relacionados con la fatiga de materiales.; This doctoral thesis is addressed to practical engineers and researchers, both related to fatigue materials problems. In it, doctoral thesis, a general fatigue model is developed for the statistical analysis of the Wöhler field for any type of loading histories. Additionally, the model allows a damage accumulation assessment to be performed for ulterior probabilistic prediction of the fatigue life of mechanical and structural elements. First of all, the derivation of the model is presented based on the consideration of the necessary condition of the compatibility condition in the S.N field followed by the application of the functional equations theory. The physical meaning of the resulting model parameters, the model restrictions and the model properties are also analyzed. Finally, a model validation is performed based on a large experimental program with constant amplitude tests. Furthermore, a synopsis in Spanish and a complete state of the art about fatigue of materials are presented

Nuevas técnicas para la animación del comportamiento de agentes virtuales autónomos

Tue, 12 Apr 2011 20:11:05 GMT

Nuevas técnicas para la animación del comportamiento de agentes virtuales autónomos Luengo González, Francisco Alberto En el ámbito de la Vida Artificial, el termino de agentes virtuales autónomos (AVA) es utilizado para definir personajes que habitan en un mundo virtual 3D, y cuya apariencia y comportamiento intentan imitar las de seres vivientes reales, con la intención de crear la ilusión de que ellos también lo son. Pero para que un personaje virtual resulte convincente, no solo debe parecer real, sino también comportarse de manera real. El presente trabajo hace un aporte al desarrollo de sistemas de animación del comportamiento para AVAs, enfocándose principalmente en la animación de humanos virtuales autónomos; presentando un marco general de simulacion para la incorporacion de tecnicas computacionales que faliciten el desarrollo de simulaciones de actores virtuales, a la vez que introduce un nuevo esquema de animacion del comportamiento, el cual incorpora diferentes modulos que intentan emular el proceso cognitivo que genera la toma de desiciones. La integracion de los elentos graficos y el sistema de control de comportamiento desarrollado dan origen a la generacion de simulaciones donde humanos virtuales exhiben comportamientos realistas, basados en objetivos, y motivados por parametros emocionales, estados internos, y conocimiento sobre el entorno y sobre si mismos.; One of the most exciting topics in Computer Graphics is the realistic animation of the behavior of virtual agents. In this field (also known as Artificial Life), the challenge is to create a behavioral system for the virtual agents so that they behave as realistic as possible. To this aim, a number of different techniques have been applied during the last few years. Among them, the most powerful and appealing ones seem to be those based on Artifcial Intelligence (AI) techniques. After all, most of the AI techniques (such as neural networks or expert systems) are based on the idea of reproducing the structure and behavior of the human brain. Consequently, they are optimal candidates to be applied to this goal. This work is focused on describing a general framework for simulating the behavior of virtual actors evolving within a virtual 3D world, and achive realistically to simulate the mental processes of those virtual agents and the application of some well-known AI techniques to this purpose. In particular, we explore some of these techniques and discuss how can they be successfully applied to tackle this issue. For each technique, a discussion about how can it be applied to perform specific tasks is given. We also describe how can some mental processes such as memory, reasonning, recognition, perception and others be realistically simulated by using a carefully chosen combination of these techniques.