Browsing by Subject "Ingeniería de programas y sistemas de programación"

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    Control retroalimentario robusto de marcha bípeda omnidireccional en el robot humanoide Nao= Robust feedback control of omnidiretional biped gait on the Nao humanoid robot
    (2014-03-18) Alcaraz Jiménez, Juan José; Herrero Pérez, David; Martínez Barberá, Humberto; Facultad de Informática
    Objetivos: Para lograr que los robots humanoides puedan colaborar con los seres humanos y liberarlos de actividades peligrosas o desagradables, hemos de conseguir primero que marchen de forma fiable. En las últimas décadas, el equilibrio de robots humanoides ha atraido una atención creciente de la comunidad científica. Sin embargo, a pesar de que se han logrado importantes resultados en el plano teórico y en simulaciones, el equilibrio de robots humanoides reales continúa siendo objeto de debate. Puesto que estos robots están diseñados para funcionar en ambientes cotidianos, es fundamental que los métodos de control sean validados en plataformas físicas y expuestos a condiciones exigentes. Metodología: En este trabajo proponemos un sistema de control del equilibrio que mejora la robustez de la marcha y la resistencia frente a perturbaciones. Este método combina el criterio de estabilidad del punto de momento cero con el control del momento angular y de la temporización del paso. Resultados: Los experimentos demuestran que el uso combinado de controladores de momento angular y de temporización de los pasos mejoran notablemente la estabilidad de la marcha y permiten al robot ejecutar movimientos estables y recuperarse de los impactos. PALABRAS CLAVE: Control, equilibrio, marcha omnidireccional, robot bípedo, nao. Objectives: In order to allow humanoid robots to collaborate with humans and free them from dangerous or unpleasant activities, they must be able to perform reliable gaits. In last decades, the balance of humanoid robots has attracted an increasing attention of the scientific community. However, even though important results have been achieved in the theoretical level and in simulations, the balance control of physical robots still remains an open issue. Since humanoid robots are intended to operate in everyday environments, it is fundamental to validate balance control approaches in physical platforms and to face them to stressing conditions. Methodology: In this work we propose a balance control system that improves walking robustness and disturbance rejection. The approach combines the zero moment point stability criterion with the control of angular momentum and step timing. Results: The experiments demonstrate that the combined use of angular momentum and timing controllers enhances notably the stability of the gait and allows the robot to perform stable motions and to recover from impacts. KEYWORDS: balance, control, omnidirectional gait, biped robot, nao.
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    Framework basado en el estándar de calidad del software ISO/IEC 25000:2005 (SQuaRE) para la evaluación de la calidad de las ontologías
    (2016-02-09) Duque Ramos, Astrid; Fernández Breis, Jesualdo Tomás; Departamento de Informática y Sistemas
    Objetivos El objetivo general de esta tesis es crear un método de evaluación de la calidad de ontologías, adaptando el estándar de calidad del software ISO/IEC 25000:2005 Software Quality Requirements and Evaluation SQuaRE, que permite la trazabilidad entre requisitos y métricas de calidad de una ontología, con el fin de valorar de forma objetiva y reproducible sus características, y brindar así un mecanismo de asistencia a los usuarios y desarrolladores para la toma de decisiones informadas. Metodología 1. Se analiza el estado del arte relacionado con ontologías, lenguajes de representación de ontologías, evaluación de ontologías, y estándares de calidad del software y métricas de software. 2. Se diseña el framework OQuaRE para evaluación de la calidad de ontologías con base en SQuaRE. Para ello se definen (1) el modelo de calidad; (2) las métricas de calidad; (3) las asociaciones entre métricas y subcaracterísticas de calidad; y (4) la escala para las métricas, en el rango [1-5]. 3. Aplicación del framework a ontologías de diferentes dominios en el ámbito de ontologías biomédicas. 4. Validación del framework a través de la comparación de sus resultados con resultados de otros métodos de evaluación de ontologías como Gold Standard, Competency Questions, evaluación humana y evaluación de versiones. 5. Evaluación del framework por un grupo de expertos externos. Resultados 1. Un framework para evaluar la calidad de ontologías OQuaRE, el cual se compone de: (1) el modelo de calidad de ontologías que consta de un grupo de características y subcaracterísticas de calidad; (2) un conjunto de métricas de calidad; (3) las asociaciones subcaracterística-métrica; (4) las tablas de la escala de valores [1-5] para las métricas de calidad. 2. La aplicación del framework a un conjunto de ontologías de diferentes dominios con el fin de (1) identificar la capacidad de OQuaRE para detectar diferencias entre una ontología original y su versión normalizada; (2) identificar las fortalezas y debilidades de un conjunto de ontologías de unidades de medida, en términos de características y subcaracterísticas de calidad de OQuaRE; (3) identificar la utilidad de OQuaRE para evaluar métodos y guías de buenas prácticas de construcción de ontologías; (4) evaluar el impacto de la evolución de una ontología en su calidad identificando el efecto de los cambios entre versiones; (5) las características, subcaracterísticas y métricas aplicables a las ontologías financieras. Conclusiones OQuaRE es un framework de evaluación de ontologías que integra las medidas de varios criterios de la ontología y las agrupa en un modelo de calidad basado en el estándar de calidad del software SQuaRE ISO 25000:2005. OQUaRE evalúa la calidad de las ontologías de manera objetiva y reproducible, e incluye trazabilidad entre características, subcaracterísticas y métricas, partiendo desde un alto nivel, hasta llegar a un nivel más bajo de granularidad. OQuaRE contribuye a la toma de decisiones informadas porque presenta las fortalezas y debilidades de una ontología en términos de características y subcaracterísticas de calidad. OQuaRE sirve como base para evaluar la estructura de una ontología, desde su aspecto funcional hasta su aspecto más técnico, y puede ser de aplicación para ontologías de diferentes dominios. OQuaRE es un framework adaptable que permite incorporar nuevas métricas y asociaciones subcaracterística-métrica y crear o redefinir las escalas para cada repositorio particular. Las asociaciones característica-subcaracterística-métrica permiten un mejor entendimiento de las conexiones entre las características de una ontología y los criterios de calidad, además de una visión más clara de las métricas y su utilidad en la evaluación de las ontologías. Objectives The main goal of this thesis is to create a method for the evaluation of the quality of ontologies by adapting the software product quality standard ISO / IEC 25000: 2005 known as SQuaRE (Software Quality Requirements and Evaluation), which enables the traceability between requirements and quality metrics of an ontology, in order to evaluate ontologies in an objective and reproducible manner, and providing a mechanism for assisting users and developers making informed decisions. Methodology 1. Analysis of the state of the art in ontology representation, ontology languages, ontology evaluation, standards of software quality and software metrics. 2. Definition of the OQuaRE framework for ontology quality evaluation, based on SQuaRE, consisting (1) a quality model based on characteristics and sub-characteristics; (2) quality metrics; (3) associations between metrics and sub-characteristics; and (4) scale of the metrics’ scores to the range [1-5]. 3. Application of the OQuaRE framework to different domains ontologies (biomedical ontologies, cell types, units of measure). 4. Validation of the framework by comparing its results with those obtained by other methods of ontology evaluation such as Gold Standard, Competency Questions, human manual evaluation and evaluation of ontologies versions. 5. Evaluation of the method by a group of external experts. Results 1. A framework for evaluation the quality of ontologies OQuaRE, which consists in (1) the ontology quality model, with a set of quality characteristics and sub-characteristics; (2) a set of quality metrics; (3) list of associations subcharacteristic-metric; (4) the scales for transforming the scores of the metrics to the [1-5]. 2. The application of the framework to a set of ontologies from different domains has permitted to (1) identify the OQuaRE capacity to detect differences between different ontologies; (2) identify the strengths and weaknesses of sets of ontologies of the same domain, in terms of quality characteristics and sub-characteristics; (3) identify the usefulness of OQuaRE to evaluate methods and best practice guidelines for building ontologies; (4) evaluate the impact of the evolution of an ontology in its capacity to identify the effect of changes between versions; and (5) identify a set of characteristics, sub-characteristics and metrics useful for financial ontologies. Conclusions OQuaRE is a framework for evaluating ontologies which integrates several measures and criteria of ontology quality and groups them into a quality model based on the software quality standard ISO/IEC 25000: 2005 SQuaRE. OQUaRE evaluates the quality of ontologies in an objective and reproducible way, and includes traceability between characteristics, sub-characteristics and quality metrics, which permits to analyse the properties of an ontology at different granularity levels. OQuaRE contributes to informed decision making because it identifies the strengths and weaknesses of an ontology in terms of quality characteristics and subcharacteristics. OQuaRE serves as a basis for assessing the structure of an ontology, ranging from functional aspects to technical ones, and it can be applied for ontologies from different domains. OQuaRE is a customisable framework that allows to incorporate new metrics and associations subcharacteristic-metric, to create or redefine scales for each community. The associations Feature-subcharacteristic-metric enable a better understanding of the links between the characteristics of an ontology and quality criteria, along with a clearer view of the metrics and their useful in evaluating ontologies.
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    Mejora de la calidad del software y de la experiencia del usuario a través de las interfaces humano-máquina
    (2014-09-12) Mateo Navarro, Pedro Luis; Martínez Pérez, Gregorio; Sevilla Ruiz, Diego; Facultad de Informática
    Esta tesis doctoral plantea dos enfoques diferentes para conseguir la calidad del software a través del análisis de la interacción usuario-sistema. Bloque 1: Por una parte se evalúa la calidad de los componentes de la interacción (i.e., entrada y salida) por separado. Los métodos que siguen este enfoque pueden centrar todo su potencial en conseguir la calidad de uno de los componentes de la interacción, y como consecuencia mejorar la calidad general del software. Bloque 2: Por otra parte evaluamos la calidad de la interacción como un todo. Los métodos que siguen este enfoque se centran en conseguir la calidad de todo el proceso, y no de las partes que lo componen, manteniendo así la “totalidad” del proceso de interacción, lo que nos permite analizar las relaciones causa-efecto que se producen entre las acciones del usuario y las del sistema. Al hilo de estos dos enfoques, esta tesis doctoral plantea cuatro grandes objetivos de investigación divididos en estos dos bloques. El Objetivo G1.1 busca un framework de pruebas que permita el desarrollo de herramientas para validar la respuesta de un software, que permita la automatización de aquellas pruebas GUI que normalmente son realizadas a mano y permitir la simulación de las acciones de un experto humano, implementando así un proceso de pruebas real, fiable y robusto. También se busca facilitar la integración de estas herramientas en desarrollos de diferentes tipos. Como solución se propone OHT, una arquitectura abierta y adaptable para el desarrollo de herramientas de pruebas GUI y que puede ser adaptada a diferentes entornos de ejecución. El Objetivo G1.2 busca una alternativa ligera y de fácil integración para validar las entradas proporcionadas por los usuarios en una GUI. Esos datos deben ajustarse a unos requisitos, los cuales deberían poder ser escritos en diferentes lenguajes de especificación dependiendo de las necesidades de cada proyecto. El proceso de verificación debe ser interactivo para facilitar el trabajo de los desarrolladores durante el desarrollo del software, así como la interacción de los usuarios durante su uso. Como solución se propone S-DAVER, un framework de verificación en tiempo real que permite verificar las entradas al mismo tiempo que el usuario utiliza la aplicación. El Objetivo G2.1 busca una forma de describir la interacción multimodal entre el usuario y el sistema para permitir su instrumentación y evaluación. Esta descripción tiene que ser genérica y debe permitir la comparación entre diferentes registros independientemente del contexto en el que fueron obtenidos. También se debería conservar la naturaleza dinámica del proceso de interacción. Como solución se presenta PALADIN, un modelo runtime que engloba parámetros destinados a describir qué ocurre en el proceso de interacción y así permitir la evaluación de la usabilidad del sistema. El Objetivo G2.2 busca permitir la evaluación de las experiencias de los usuarios (QoE) en entornos móviles. Por una parte debe proporcionarse una forma genérica de describir el contexto que rodea a los usuarios y al sistema. Por otra parte es necesario capturar los juicios subjetivos de los usuarios sobre el proceso de interacción. Se busca un criterio común para evaluar la QoE de los usuarios. Como solución se presenta CARIM, un modelo runtime que describe la interacción usuario-sistema, el contexto en el que ésta se produce y la percepción de calidad de los usuarios. Las herramientas y modelos desarrollados en esta tesis doctoral han sido integrados en los procesos internos de SAES (la empresas de desarrollo software con la que colaboramos) así como en diferentes experimentos con usuarios reales, demostrando por tanto que estos métodos están en la vanguardia de la investigación científica y están preparados para ser aplicados en la industria. This PhD thesis addresses two different approaches to achieve quality of a software through the analysis of user-system interaction. Block 1: On the one hand, the quality of the different components of interaction (i.e., input, output, and context) can be achieved separately. The main advantage of this approach is that proposed tools and methods can focus their efforts on achieving the quality of a single component of interaction and, as a consequence, the quality of the entire software is enhanced. Block 2: On the other hand, interaction can be assessed as a whole, as a single flow of actions from the user to the system and vice versa. In this approach the main advantage is that methods try to achieve the quality of the "whole thing" and not of the parts compounding it. This approach keeps the totality of the interaction process and enables the analysis of those cause-effect relationships between the actions of the user and the system. Four main research goals are outlined and structured into the two aforementioned blocks. Goal 1.1 suggests to find a framework to support the development of testing tools aimed at validating the software response. It involves supporting the automation of GUI testing processes that are often performed manually, as well as allowing the simulation of a human tester to implement testing in a real, reliable, and robust context. Ease the integration of these tools into applications of a different nature was a goal as well. This PhD thesis proposes OHT. The OHT (Open HMI Tester) framework provides an open and adaptable architecture for the development of GUI testing tools. Goal 1.2 aims at finding a lightweight and easy-to-integrate solution for implementing input data verification processes into GUI developments. The user input must be valid and conform to the data requirements, which should be written using a verification language chosen by the developers. This solution should be interactive to ease the work of developers, testers, and users during the whole life-cycle of a software. This PhD thesis proposes S-DAVER (Script-based DAta VERification), a runtime verification framework that validates input data while the user is interacting with the software. Goal 2.1 suggests to find a generic description of multimodal interaction to support its instrumentation and assessment. This description has to capture the dynamic nature of the interaction between the user and the system. Furthermore, the comparison between different interaction records should be allowed, regardless of the execution context from which they were previously recorded. This thesis proposes PALADIN (Practice-oriented Analysis and Description of Multimodal Interaction), a runtime model arranging a set of parameters which are used to quantify the interaction between the user and the system in multimodal systems. Goal 2.2 aims at providing a framework to support the assessment of user experiences in mobile scenarios. Such a framework has to include a generic and dynamic description of the surrounding context of interaction, as well as a set of metrics to capture users impressions about interaction. As a result, this framework should provide unified criteria for the assessment of systems usability and QoE in different mobile and non-mobile scenarios. This thesis proposes CARIM. CARIM (Context-Aware and Ratings Interaction Model) is a runtime model describing the interaction between the user and the system, its context, and the perceived quality of users. The tools and models designed and implemented in this PhD thesis have been used for practical applications within SAES (the software company with which we colaborate) as well as in different experiments conducted with real users, thus demonstrating that the proposed methods are at the forefront of scientific research and ready for industrial application.
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    Un proceso de ingeniería de requisitos dirigido por modelos centrado en reutilización.
    (2013-01-23) Moros Valle, Begoña; Toval Álvarez, José Ambrosio; Departamentos y Servicios::Departamentos de la UMU::Informática y Sistemas
    En esta tesis doctoral se presenta una propuesta de Ingeniería de Requisitos dirigida por modelos. Para ello, se ha definido: 1) un metamodelo de requisitos, que permite representar una especificación textual de requisitos; 2) un proceso de Ingeniería de Requisitos basado en reutilización, para guiar en la definición de modelos de requisitos para y con reutilización, y 3) un proceso para generar, los modelos de diseño de una aplicación, conformes a un DSL, a partir de los modelos de requisitos. Siguiendo el enfoque de modelado específico de dominio, a partir del modelo de la aplicación, se puede generar el código del sistema especificado. Este proceso general, se ha particularizado al dominio de los sistemas domóticos, para el que se ha definido un catálogo de requisitos reutilizables y las transformaciones, modelo a modelo, que permiten generar los modelos de diseño de una aplicación domótica, a partir del modelo de requisitos. Palabras clave: Ingeniería de requisitos, reutilización de requisitos, metamodelo de requisitos, transformaciones de modelos, trazabilidad de requisitos, desarrollo de software dirigido por modelos, ingeniería de requisitos dirigida por modelos, sistemas domóticos. ABSTRACT In this doctoral thesis a model driven Requirements Engineering approach is presented. The proposal involves the definition of: 1) a requirements metamodel, which allows analysts to represent a textual requirements specification, 2) a Requirements Engineering process based on reuse, which leads engineers through the definition of both requirements models for and with reuse, and 3) a development process to generate design application models, conforming a DSL, from requirements models. By following the domain specific modeling approach, the application code can be generated from these application models. This general process has been particularized to the home automation domain, for which a reusable requirements catalogue and transformation rules (from requirements models to home automation models) have been defined. Keywords: Requirements Engineering, requirements reuse, requirements metamodel, model transformation, requirements traceability, model driven software development, model driven requirements engineering, home automation systems.
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    Una propuesta para el tratamiento de requisitos y modelos de calidad en Model Driven Engineering / Fernando Molina Molina; director, J. Ambrosio Toval Alvarez.
    (Murcia : Universidad de Murcia, Departamento de Informática y Sistemas,, 2010) Molina Molina, Fernando
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    Towards Interoperability and Novel Methodological Approaches for Scalable Game-Based Assessment
    (Universidad de Murcia, 2025-10-07) Gómez Moratilla, Manuel Jesús; García Clemente, Félix Jesús; Ruipérez Valiente, José Antonio; Sin departamento asociado; Escuelas::Escuela Internacional de Doctorado
    A medida que el siglo XXI progresa, surgen nuevas metodologías de evaluación que desafían los enfoques tradicionales para evaluar conocimientos, habilidades y comportamientos. La Evaluación Basada en Juegos (Game-Based Assessment, GBA) ha ido ganando atención durante los últimos años debido a su potencial para mejorar los enfoques de evaluación actuales, demostrando ser muy buenas alternativas a las formas convencionales de evaluación como las pruebas escritas. Dado este gran potencial para transformar las prácticas de evaluación tradicionales, el objetivo principal de esta tesis es explorar y desarrollar enfoques metodológicos y técnicos que permitan utilizar las GBAs como una solución para ofrecer evaluaciones válidas y robustas. Específicamente, esta tesis plantea cinco objetivos: el primer objetivo propone un análisis y evaluación exhaustivos del campo de GBA, especialmente teniendo en cuenta el reciente aumento en la popularidad de los juegos y el aprendizaje digital. El segundo objetivo de esta tesis se centra en el diseño y desarrollo de un modelo semántico interoperable para datos de interacción de estudiantes con juegos. El tercer objetivo se orienta al diseño y creación de una arquitectura eficiente capaz de ejecutar GBAs a gran escala. En cuarto lugar se explora el uso de Inteligencia Artificial Explicable (XAI) para mejorar la predicción del rendimiento estudiantil. Por último, el quinto objetivo se centra en la optimización del proceso de etiquetado de datos para técnicas de IA en el ámbito de las GBAs mediante la creación de una herramienta práctica. Para cumplir dichos objetivos, se ha seguido una metodología estructurada con pasos claramente definidos. En primer lugar, una revisión sistemática de 65 estudios recientes permitió identificar tendencias actuales, metodologías comúnmente utilizadas y brechas potenciales en la literatura. En segundo lugar, para abordar el problema de interoperabilidad identificado previamente, se diseñó e implementó un modelo ontológico para estandarizar distintos formatos de datos provenientes de diferentes juegos. Tras este desarrollo se realizó una evaluación formal y pruebas con datos reales, cumpliendo así con el segundo objetivo. Después, para abordar el tercer objetivo y proporcionar una arquitectura escalable, se desarrolló un sistema interoperable utilizando un motor de procesamiento de datos estructurados de código abierto como base, lo que permitió el procesamiento de grandes volúmenes de datos de forma eficiente. Posteriormente, se llevó a cabo una validación mediante un caso de estudio para demostrar la aplicación en escenarios del mundo real. El siguiente paso desarrolló un modelo de predicción del rendimiento del estudiante en un juego serio utilizando técnicas de Machine Learning (ML), incorporando interpretabilidad ya sea de forma inherente o a través de técnicas de XAI. Finalmente, el quinto paso de la metodología consistió en desarrollar una herramienta práctica diseñada específicamente para el etiquetado de distintos tipos de datos en entornos de GBA, con soporte para entradas de audio, video y datos de interacción. Como principales conclusiones, esta tesis doctoral subraya el valor y potencial de las GBAs para la educación y la formación. Aunque hemos visto que es posible extraer e inferir conocimiento valioso de los datos de interacción de los usuarios, sigue siendo necesario avanzar hacia marcos de evaluación más estandarizados, ya que la actual especificidad limita la replicación de experimentos y la transferibilidad de los resultados a la práctica. Además, la revisión realizada también puso de manifiesto la importancia de diseñar juegos con diseños de calidad en lugar de las típicas implementaciones básicas, como la inclusión de cuestionarios durante distintas etapas del juego. Por último, cabe destacar la necesidad de métodos de evaluación más sofisticados que logren captar la complejidad y naturaleza contextual de ciertas habilidades y comportamientos.