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CETINIA nace con el objetivo de producir, aplicar, innovar y difundir conocimientos en Tecnologías Informáticas e Inteligencia Artificial, así como consolidar la visibilidad y el prestigio académico de la Universidad Rey Juan Carlos, tanto en el ámbito nacional como internacional. Por esta razón, el Centro lanzó una línea de publicaciones pensada para la difusión de los resultados científicos alcanzados por los miembros del Centro. Estas publicaciones pueden acoger desde tesis doctorales de investigadores hasta monografías y colecciones de artículos científicos.
Distributed, Scalable, Efficient and Fair Coordination for Agriculture Mobile Robot Fleets
Distributed, Scalable, Efficient and Fair Coordination for Agriculture Mobile Robot Fleets
Aitor López Sánchez es autor del libro Distributed, Scalable, Efficient and Fair Coordination for Agriculture Mobile Robot Fleets que se ha publicado como monográfico nº 12 de la serie CETINIA.
Los robots móviles agrícolas (o agribots) son un ejemplo de nuevas tecnologías diseñadas para incrementar la eficiencia y la productividad en las prácticas agrícolas. Las cooperativas agrícolas gestionan flotas de vehículos, como tractores autónomos, agribots, e implementos (aperos). Debido a que estos vehículos pueden pertenecer a distintos propietarios o empresas, el objetivo no solo es reducir los costes globales al completar todas las tareas, sino también garantizar una distribución justa de los beneficios entre los participantes. Aunque las cooperativas promueven el trabajo colaborativo, persiste una tensión entre el esfuerzo colectivo y el interés individual de cada agricultor por maximizar sus ganancias, manteniendo al mismo tiempo autonomía y control sobre sus decisiones. En este trabajo desarrollamos técnicas de enrutamiento para flotas agrícolas cooperativas orientadas a equilibrar eficiencia y justicia, promoviendo la colaboración a largo plazo. Las técnicas utilizadas pertenecen al área de investigación operativa, optimización matemática y sistemas multiagente. Para cada modelo, diseñamos un modelo exacto centralizado basado en programación lineal entera mixta (MILP), que captura las restricciones y objetivos del sistema, y que también sirve como base para validar los desarrollos posteriores. Gracias a la estructura distribuida del problema, diseñamos una arquitectura distribuida multiagente (DIMASA), en la que cada tomador de decisiones se modela como un agente. Los métodos propuestos han sido validados mediante pruebas empíricas que confirman su efectividad.
El Dr. José Antonio Rodríguez García es autor del libro Laicidad e Inteligencia Artificial que se ha publicado como monográfico nº 11 de la serie CETINIA (ISBN: 9-788410-707405).
El libro se divide en tres bloques principales: Inteligencia Artificial y Valores, Marco Teórico de la Laicidad y Casos de Uso. En el primer bloque, se define la IA y se discuten los valores éticos y jurídicos que deben guiar su implementación y, sobre todo, el estudio del Reglamento 2024/1689, de la Unión Europea, sobre IA. El segundo bloque aborda la laicidad, su definición y relevancia en el ordenamiento jurídico español. Se explora la laicidad como valor universal en el Derecho Internacional y su papel en la convivencia democrática, así como la relación de la implementación de los valores religiosos y transhumanistas en los sistemas de IA con la laicidad. Además, se discute la perspectiva laica en el Derecho computacional y la implementación de la laicidad en los sistemas de IA mediante el denominado “algoritmo laico”. El tercer bloque presenta casos de uso específicos, como la manipulación de la conciencia, la igualdad y no discriminación (sesgos algorítmicos), y la libertad de expresión en relación con la IA, en especial, en las redes sociales. También se exploran si los sistemas de IA pueden tener reconocidos algún derecho fundamental como la libertad de conciencia (religiosa o no), el uso de la IA en contextos educativos, y el derecho a usar, o no, los sistemas de IA, especialmente en el ámbito sanitario. Finalmente, se analiza la IA como confesión religiosa y la utilización de sistemas de IA por los grupos religiosos.
El Dr. Jeremías Dötterl es autor del libro Mobile Crowdsourcing with Task Transfers: A Market-based Multiagent Approach que se ha publicado como monográfico nº 10 de la serie CETINIA.
El mobile crowdsourcing ofrece una plataforma para la externalización de tareas espaciales a personas interesadas a cambio de una compensación. Sin embargo, lograr una alta calidad de servicio es difícil, ya que las tareas se asignan con frecuencia a participantes que no logran completarlas con éxito, lo que provoca muchos fallos y un bajo nivel de servicio. Un método prometedor consiste en responder a los incidentes transfiriendo las tareas a participantes más adecuados que utilizan otras rutas o vehículos. Sin embargo, los participantes son autónomos y pueden rechazar las transferencias que, aunque sean globalmente eficientes, no les benefician individualmente. Además, los resultados de las tareas son inciertos y es necesario predecirlos. Asimismo, en el crowdsourced delivery, las transferencias requieren la entrega de paquetes, lo que hace que la coordinación de estas transferencias sea aún más difícil. Este libro estudia el problema de la coordinación de las transferencias de tareas entre participantes autónomos. Presenta una solución basada en mercados y subastas que permite a los participantes, representados por agentes de software, intercambiar tareas en un mercado computacional. Los agentes obtienen datos de los sensores que se encuentran en sus smartphones, aplican aprendizaje automático para predecir los resultados de las tareas, y utilizan estas predicciones para tomar decisiones más informadas. A través de experimentos de simulación se demuestra que el método propuesto puede reducir eficazmente los fallos en las tareas y ayudar a alcanzar mayores niveles de servicio.
La Dra. Mar Moreno Rebato es autora del libro Inteligencia Artificial – Umbrales éticos, Derecho y Administraciones Públicas que se ha publicado como monográfico nº 9 de la serie CETINIA (ISBN: 978-84-1391-029-1).
La UE apuesta por una Inteligencia Artificial (IA) lícita, ética y robusta, en su propuesta de Reglamento sobre IA y garantiza los principios éticos que se han ido construyendo en torno a la misma. Las directrices éticas formuladas por el grupo independiente de expertos, creado por la Comisión Europea, parte de cuatro principios éticos de los que se extraen siete requisitos que deben cumplir los sistemas de IA. El presente libro se estructura, precisamente, así. Primero se expone de dónde surgen esos principios éticos y luego se explica cómo se han trasladado, ya en el plano normativo, a dicha propuesta de Reglamento comunitario. Por último, y utilizando todo el bagaje anterior, el libro analiza la situación actual de la utilización de la IA por parte de la Administración Púbica española: su despliegue, los cambios que empiezan a detectarse a nivel orgánico y organizativo, el grado de impacto en la legislación administrativa y en los procedimientos administrativos, así como los problemas jurídicos que se suscitan al respecto, enlazados con la propuesta de Reglamento de la UE sobre IA.
El Dr. Radu-Casian Mihailescu es autor del libro Coordination Mechanisms for Agent-Based Smart Grids que se ha publicado como monográfico nº 8 de la serie CETINIA.
Este libro presenta un enfoque multiagente para modelar la complejidad emergente de la industria energética. La gestión tradicionalmente centralizada del sistema eléctrico se vuelve menos viable en el contexto de la generación distribuida y las cargas controlables. El hilo conductor de este libro aboga por el diseño e implementación de mecanismos de coordinación capaces de gestionar una integración a gran escala de dichos dispositivos, controlados por agentes. Nos centramos en mecanismos para la formación de microgrids que mejoran la operación actual en dos aspectos. Por el lado de la oferta nos preocupamos por integrar la generación distribuida para garantizar un servicio confiable de suministro de energía comparable a lo que ofrece una gran central eléctrica. Primero abordamos los beneficios económicos de las centrales eléctricas virtuales a través de un modelo basados en juegos. Seguidamente, pasamos a proponer un formalismo basado en DCOP para resolver el problema de generación de horarios, tomando en cuenta el comportamiento estocástico del suministro intermitente. Desde el lado del consumidor, usamos la mecánica del juego para sesgar el comportamiento de prosumers hacia un uso eficiente de la energía en la red. Finalmente, proponemos un mecanismo de detección de colusión que complementa las soluciones mencionadas anteriormente, identificando patrones en los que los agentes cooperen tácitamente a través de tácticas de monopolio ilícito para manipular los mercados de energía.
El Dr. Luís Peña Sánchez es autor del libro Gaming with Emotions que se ha publicado como monográfico nº 7 de la serie CETINIA.
El libro estudia el componente emocional del comportamiento de personajes artificiales en los videojuegos. El autor desarrolla un modelo de simulación de emociones llamado EEP que explica el impacto de los eventos externos en el estado de ánimo de un personaje, y analiza su relevancia para el desarrollo de comportamientos afectados por el estado de ánimo, como parte de las estrategias de control de personajes artificiales. Además, proporciona un mecanismo que mejora el procedimiento de desarrollo de personajes de videojuegos, mediante el desarrollo de un nuevo modelo híbrido de aprendizaje automático llamado WEREWoLF, que combina adecuadamente el aprendizaje por refuerzo y técnicas evolutivas, para generar automáticamente estrategias de control de personajes asociadas a diferentes estados de ánimo. Ambos modelos se integran en la arquitectura AGCBAR, que da soporte al diseño eficiente de estrategias basadas en el estado de ánimo para personajes artificiales en videojuegos. La idoneidad de la arquitectura anterior y sus componentes se evalúa primero por separado a través de experimentos individuales. Luego, el autor implementa la arquitectura completa junto con un marco de videojuego experimental en un estudio de caso complejo, comparando la complejidad de desarrollo de personajes artificiales afectados por el estado de ánimo utilizando la arquitectura AGCBAR junto con EEP y WEREWoLF, con técnicas de implementación tradicionales.
El Dr. Moser Silva Fagundes es autor del libro Sequential Decision Making in Normative Environments que se ha publicado como monográfico nº 6 de la serie CETINIA (ISBN: 978-84-9031-276-6).
Este libro recopila los últimos avances científicos en los sistemas multiagente normativos llevados a cabo en el seno de CETINIA. En la literatura se ha desarrollado una amplia variedad de modelos y arquitecturas de agentes norm-aware, cuyo fin es implementar el razonamiento normativo de los agentes. Sin embargo, son raros los enfoques que permiten a agentes autónomos la generación de planes complejos en entornos normativos dinámicos y no-deterministas. Este libro introduce una extensión de los Markov Decision Processes (MDPs), llamada Normative Markov Decision Processes (NMDPs), para modelar agentes racionales y norm-aware que actúan en entorno estocásticos, así como dos modelos utilitarios de razonamiento normativo para agentes egoístas y norm-compliant. Si los agentes egoístas dan prioridad a la maximización de la utilidad, los agentes norm-compliant dan prioridad al cumplimiento de las normas. Se han realizado diferentes experimentos para medir las prestaciones de diferentes poblaciones de agentes.
El Dr. Levan Uridia ha publicado el libro From Belief to Knowledge como monográfico nº 5 de la serie CETINIA (ISBN: 978-84-9031-260-5).
Este libro recopila las investigaciones en el seno de CETINIA que se han centrado en combinar dos conceptos básicos en epistemología, creencia y conocimientos, en un formalismo único. Una de las cuestiones centrales en filosofía es definir el concepto de conocimiento de manera universal. Una de las ideas centrales es que el conocimiento y la creencia se pueden entender como relaciones entre un agente cognitivo a y una proposición p. El libro presenta un nuevo formalismo basado en lógica modal, llamado doxepi-formalismo, que sobre la base de una lógica epistémica conocida LE encuentra una lógica doxástica L que combina suficientemente con LE. En el libro, esta tarea se consigue para las lógicas S5 y S4, y se han estudiado varios conceptos y doxepi-formalismos basados en estas lógicas.
El Dr. Roberto Centeno ha publicado el libro Mecanismos incentivos para la regulación de sistemas multiagente abiertos basados en organizaciones como monográfico nº 4 de la serie CETINIA (ISBN: 978-84-9031-256-8).
Este libro presenta los resultados obtenidos en el seno de CETINIA en el ámbito de los mecanismos incentivos para influenciar el comportamiento de una población de agentes. La típica solución adoptada para regular este tipo de sistemas se basa en conceptos organizativos. En la mayoría de los modelos propuestos, los sistemas normativos parecen ser un concepto clave. Debido a la naturaleza abierta de dichos sistemas, la tarea de definir sanciones efectivas para una población de agentes desconocidas y heterogénea es compleja y difícil. Para resolver este problema, el autor propone el uso de mecanismos incentivos capaces de aprender sanciones efectivas a tiempo de ejecución, adaptándolas a los distintos individuos así como a la situación específica del sistema.
El Dr. Ramón Hermoso ha publicado el libro El concepto de confianza en sistemas organizativos como monográfico nº 3 de la serie CETINIA (ISBN: 978-84-9982-179-5).
Este libro presenta los últimos resultados obtenidos en el seno de CETINIA en el ámbito de los mecanismos de confianza y reputación en los sistemas multiagentes abiertos. Los modelos de confianza en sistemas computacionales han sido comúnmente usados a lo largo del tiempo para inferir expectativas sobre el comportamiento futuro de las distintas entidades que los componen a partir de información basada en experiencias pasadas. Estos modelos son de particular relevancia cuando los agentes deben decidir con qué otros individuos interactuar en un momento dado, para llevar a cabo una determinada acción. En este trabajo se aborda el uso de estructuras organizativas para afrontar este problema, así como la aplicación de mecanismos que permitan la evolución de las mismas en entornos abiertos.
El Dr. Alberto Fernández ha publicado el libro Descripción, Descubrimiento y Composición de Servicios en Entornos Multiagente Abiertos. Un Enfoque Organizacional como monográfico nº 2 de la serie CETINIA (ISBN: 978-84-9982-058-3).
Este libro recopila los resultados de la investigación realizada en el seno de CETINIA en el campo de la descripción, descubrimiento y composición de servicios en entornos multiagente abiertos, donde los agentes son capaces de entablar diferentes tipos de interacciones sociales durante la provisión del servicio. Se propone un enfoque que usa conceptos organizacionales, como los roles e interacciones, para extender las tendencias actuales en la descripción semántica, equiparación y composición de servicios en SMA. Se describe un algoritmo de equiparación que hace uso de las descripciones semánticas de los servicios. Además, se presenta un método genérico de filtrado de aquellos servicios que probablemente sean irrelevantes al proceso de planificación de servicios compuestos. El método utiliza varias heurísticas en base a planes pasados. Los resultados de la evaluación empírica de los métodos propuestos permitieron comprobar su validez. Finalmente se muestran ejemplos de aplicación de las propuestas en los campos de la gestión de transporte y coordinación de servicios en emergencias médicas.
El Dr. Matteo Vasirani ha publicado el libro Vehicle-centric coordination for urban road traffic management. A market-based multiagent approach como monográfico nº 1 de la serie CETINIA (ISBN: 978-84-9849-790-8).
Este libro recopila los últimos resultados obtenidos en el seno de CETINIA en el ámbito de los sistemas inteligentes para la gestión del tráfico rodado. El libro explora la aplicación al dominio del tráfico de técnicas de gestión y asignación de recursos basadas en los mercados artificiales de agentes. Se investiga la aplicación de subastas combinatorias para la asignación de slots en los cruces así como mecanismos basados en la teoría del equilibrio general para una mejor distribución del tráfico en una red de carreteras urbanas. Los resultados experimentales recogidos en esta publicación demuestran como una automatización de la infraestructura, junto con una mayor integración de ésta con los vehículos, puede incrementar la eficiencia del sistema de transporte rodado urbano.
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