Tecnologías Específicas

Computación

Descripcion y Objetivos

En las últimas décadas, los rápidos avances en tecnologías como la Inteligencia Artificial (IA), el IoT, la virtualización y la computación en la nube han generado un gran interés en los Gemelos Digitales (Digital Twin, DT) en todos los sectores industriales y académicos. El número de publicaciones relacionadas con los DT se ha disparado, lo que pone de manifiesto la creciente atención que se presta a este concepto. Los DT han demostrado un potencial significativo en diversos campos, como la producción industrial, la fabricación, la sanidad, las ciudades inteligentes, el transporte, la industria aeroespacial, la energía y los negocios (Guo & Lv, 2022).

El concepto de Gemelo Digital (DT) fue acuñado originalmente por Grieves y Vicker en 2003 (Grieves & Vickers, 2017). Su propuesta se componía de tres elementos: i) un espacio físico, ii) un espacio virtual, y iii) un enlace entre el espacio físico y el virtual para el flujo bidireccional de datos entre ambos espacios para la convergencia de ambos mundos. El concepto de DT ha evolucionado desde su enfoque original y, hoy en día, se define como una representación virtual (objeto lógico, LO) de un objeto físico (PO) a lo largo de su ciclo de vida. El LO se actualiza continuamente con datos en tiempo real y emplea la simulación, el aprendizaje automático y el razonamiento para apoyar la toma de decisiones (Minerva et al., 2020).

Uno de los principales retos en la investigación relacionada con DT es su diseño, desarrollo y evaluación. En el presente TFG se propone el uso de Sistemas Multi-Agente para el desarrollo de DT. Los MAS son sistemas basados en agentes que operan como entidades externas en entornos específicos, explorando y recopilando datos (Dorri et al., 2018). El potencial de integrar DT y MAS ya ha sido explorado en la literatura (Jones et al., 2020; Niati et al., 2020; Pretel et al., 2022) destacando que los MAS se asemejan a los DT en muchos aspectos.

Para guiar el desarrollo del DT en este TFG se ha utiliza una adaptación de la metodología de agentes Prometheus (Padgham & Winikoff, 2004).

Objetivos:

• Comprender qué son los Gemelos Digitales (DT) y los diferentes elementos que los conforman.
• Identificar y comprender las diferentes aproximaciones para el desarrollo de DT.
• Identificar y evaluar las alternativas existentes para el desarrollo de MAS (Jade, Jack, JaCaMo, Gama, …).
• Diseñar, desarrollar y evaluar un DT en el ámbito educativo para niños con TDAH utilizando una adaptación de la metodología de agentes Prometheus.

 

Metodología y Competencias

Metodología:

• Scrum: esta metodología se utilizará para el desarrollo y evaluación del sistema MAS.

Competencias:

[CM1] Capacidad para tener un conocimiento profundo de los principios fundamentales y modelos de la computación y saberlos aplicar para interpretar, seleccionar, valorar, modelar, y crear nuevos conceptos, teorías, usos y desarrollos tecnológicos relacionados con la informática.

[CM4] Capacidad para conocer los fundamentos, paradigmas y técnicas propias de los sistemas inteligentes y analizar, diseñar y construir sistemas, servicios y aplicaciones informáticas que utilicen dichas técnicas en cualquier ámbito de aplicación.

[CM5] Capacidad para adquirir, obtener, formalizar y representar el conocimiento humano en una forma computable para la resolución de problemas mediante un sistema informático en cualquier ámbito de aplicación, particularmente los relacionados con aspectos de computación, percepción y actuación en ambientes o entornos inteligentes.

[CM6] Capacidad para desarrollar y evaluar sistemas interactivos y de presentación de información compleja y su aplicación a la resolución de problemas de diseño de interacción persona computadora.

[CM7] Capacidad para conocer y desarrollar técnicas de aprendizaje computacional y diseñar e implementar aplicaciones y sistemas que las utilicen, incluyendo las dedicadas a extracción automática de información y conocimiento a partir de grandes volúmenes de datos.

 

Medios a utilizar

Se utilizarán los siguientes medios:

• IDE de programación
• Un Pc
• Framework de MAS

 

Bibliografía

Dorri, A., Kanhere, S. S., & Jurdak, R. (2018). Multi-Agent Systems: A Survey. IEEE Access, 6, 28573–28593. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2831228

Grieves, M., & Vickers, J. (2017). Digital Twin: Mitigating Unpredictable, Undesirable Emergent Behavior in Complex Systems. In Transdisciplinary Perspectives on Complex Systems (pp. 85–113). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-38756-7_4

Guo, J., & Lv, Z. (2022). Application of Digital Twins in multiple fields. Multimedia Tools and Applications. https://doi.org/10.1007/s11042-022-12536-5

Jones, D., Snider, C., Nassehi, A., Yon, J., & Hicks, B. (2020). Characterising the Digital Twin: A systematic literature review. Manufacturing Science and Technology, 29, 36–52. https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2020.02.002

Minerva, R., Lee, G. M., & Crespi, N. (2020). Digital Twin in the IoT Context: A Survey on Technical Features, Scenarios, and Architectural Models. Proceedings of IEEE, 108(10), 1785–1824. https://doi.org/10.1109/JPROC.2020.2998530

Niati, A., Selma, C., Tamzalit, D., Bruneliere, H., Mebarki, N., & Cardin, O. (2020). Towards a digital twin for cyber-physical production systems. 23rd ACM/IEEE International Conference on Model Driven Engineering Languages and Systems: Companion Proceedings, 1–7. https://doi.org/10.1145/3417990.3421438

Padgham, L., & Winikoff, M. (2004). Developing Intelligent Agent Systems. In Developing Intelligent Agent Systems. https://doi.org/10.1002/0470861223

Pretel, E., Navarro, E., López-Jaquero, V., Moya, A., & González, P. (2022). Multi-Agent Systems in Support of Digital Twins: A Survey. In Bio-inspired Systems and Applications: from Robotics to Ambient Intelligence. IWINAC 2022. Lecture Notes in Computer Science, vol 13259. (pp. 524–533). https://doi.org/10.1007/978-3-031-06527-9_52