Fechar

@MastersThesis{Kucinskis:2007:AlDiRe,
               author = "Kucinskis, Fabr{\'{\i}}cio de Novaes",
                title = "Aloca{\c{c}}{\~a}o din{\^a}mica de recursos computacionais para 
                         experimentos cient{\'{\i}}ficos com replanejamento automatizado 
                         a bordo de sat{\'e}lites",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2007",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2007-03-30",
             keywords = "intelig{\^e}ncia artificial, planejamento, escalonamento, 
                         representa{\c{c}}{\~a}o do conhecimento, autonomia, computer 
                         science, artificial intelligence, planning, scheduling, knowledge 
                         representation, autonomy.",
             abstract = "Os experimentos a bordo dos sat{\'e}lites cient{\'{\i}}ficos do 
                         INPE s{\~a}o atualmente pensados para executar suas tarefas de 
                         forma repetitiva, coletando, armazenando e enviando dados em um 
                         ciclo que n{\~a}o sofre grandes altera{\c{c}}{\~o}es. Esta 
                         forma de lidar com a opera{\c{c}}{\~a}o de experimentos {\'e} 
                         perfeitamente adequada para a observa{\c{c}}{\~a}o 
                         cient{\'{\i}}fica de longo prazo. Existem, entretanto, 
                         fen{\^o}menos cient{\'{\i}}ficos de curta dura{\c{c}}{\~a}o 
                         cuja ocorr{\^e}ncia, embora previs{\'{\i}}vel, {\'e} 
                         aleat{\'o}ria. Para analisar melhor estes fen{\^o}menos, pode 
                         ser importante aumentar a taxa de aquisi{\c{c}}{\~a}o ou a 
                         precis{\~a}o dos dados coletados. Isso aumenta o consumo de 
                         recursos como mem{\'o}ria e energia para al{\'e}m do 
                         originalmente previsto. Devido {\`a} curta dura{\c{c}}{\~a}o e 
                         {\`a} dificuldade em precisar quando um fen{\^o}meno deste tipo 
                         ir{\'a} ocorrer, n{\~a}o {\'e} suficiente deixar a cargo da 
                         equipe de opera{\c{c}}{\~o}es em solo a 
                         reconfigura{\c{c}}{\~a}o do sat{\'e}lite. O tempo 
                         necess{\'a}rio para que o fen{\^o}meno seja relatado e para que 
                         a equipe de opera{\c{c}}{\~o}es crie e envie um novo plano ao 
                         sat{\'e}lite {\'e} em geral muito maior que a 
                         dura{\c{c}}{\~a}o do fen{\^o}meno. Surge ent{\~a}o a 
                         necessidade de se permitir que os experimentos, ao detectarem a 
                         ocorr{\^e}ncia de fen{\^o}menos de curta dura{\c{c}}{\~a}o, 
                         solicitem diretamente ao computador de bordo do sat{\'e}lite a 
                         realoca{\c{c}}{\~a}o tempor{\'a}ria de recursos. Esta 
                         realoca{\c{c}}{\~a}o deve ocorrer de tal forma que afete o 
                         m{\'{\i}}nimo poss{\'{\i}}vel a opera{\c{c}}{\~a}o dos 
                         outros experimentos e do pr{\'o}prio sat{\'e}lite. Como o 
                         n{\'u}mero de estados em que o sistema pode estar no momento da 
                         detec{\c{c}}{\~a}o do fen{\^o}meno {\'e} enorme, torna-se 
                         dif{\'{\i}}cil o uso de t{\'e}cnicas cl{\'a}ssicas de 
                         programa{\c{c}}{\~a}o para trat{\'a}-los. Este trabalho 
                         prop{\~o}e o uso de t{\'e}cnicas de Planejamento e 
                         Escalonamento, da {\'a}rea de Intelig{\^e}ncia Artificial, para 
                         permitir o replanejamento embarcado de opera{\c{c}}{\~o}es 
                         quando da detec{\c{c}}{\~a}o de fen{\^o}menos de curta 
                         dura{\c{c}}{\~a}o. O objetivo {\'e} propiciar ao sat{\'e}lite 
                         maior autonomia, e conseq{\"u}entemente, maior capacidade de 
                         resposta a eventos externos. Foi definida uma arquitetura para um 
                         servi{\c{c}}o de replanejamento embarcado para os sat{\'e}lites 
                         cient{\'{\i}}ficos do INPE. Houve a preocupa{\c{c}}{\~a}o de 
                         se contextualizar esta arquitetura nos projetos atuais do 
                         Instituto para sat{\'e}lites e computadores. Foi ent{\~a}o 
                         desenvolvido um prot{\'o}tipo baseado nesta arquitetura, 
                         implementado para execu{\c{c}}{\~a}o em um computador de bordo 
                         para sat{\'e}lites que est{\'a} sendo desenvolvido no INPE. 
                         Devido {\`a} falta de ferramentas de software para este tipo de 
                         computador, foi preciso desenvolver tamb{\'e}m uma linguagem de 
                         representa{\c{c}}{\~a}o do conhecimento e um sistema planejador, 
                         espec{\'{\i}}ficos para este dom{\'{\i}}nio. O prot{\'o}tipo 
                         criado se baseia na id{\'e}ia de garantir uma maior 
                         integra{\c{c}}{\~a}o entre o processo de planejamento e o 
                         restante do software do sat{\'e}lite. A linguagem de 
                         representa{\c{c}}{\~a}o do conhecimento traz uma forma mais 
                         pr{\'o}xima de modelar a opera{\c{c}}{\~a}o e o comportamento 
                         de sat{\'e}lites do que outras linguagens existentes, n{\~a}o 
                         voltadas {\`a} {\'a}rea espacial. Os resultados obtidos mostram 
                         que o prot{\'o}tipo desenvolvido {\'e} adequado para 
                         execu{\c{c}}{\~a}o no ambiente embarcado, e que este trabalho 
                         pode ser considerado um primeiro passo no sentido de aumentar a 
                         autonomia do software embarcado nos futuros sat{\'e}lites do 
                         INPE. ABSTRACT: The experiments aboard the Brazilian scientific 
                         satellites are currently thought to execute its tasks in a 
                         repetitive way, collecting, storing and sending data in a cycle 
                         that does not suffer great alterations. This way of dealing with 
                         the experiments operation fits perfectly to long-term scientific 
                         observation. There are, however, short-duration scientific 
                         phenomena of which occurrence, although predictable, are random. 
                         To better analyze these phenomena it may be important to increase 
                         the acquisition rate or the precision of the data collected. This 
                         increases the consumption of resources, such as memory and power, 
                         beyond the originally predicted. Due to the short duration and the 
                         difficulty to specify exactly when a phenomenon of this kind will 
                         occur, it is not enough to leave the ground operations team in 
                         charge of the satellite reconfiguration. The necessary time for 
                         the phenomenon to be reported and for the ground team to create 
                         and send a new operation plan to the satellite is in general much 
                         longer than the duration of the phenomenon. There is then the need 
                         for allowing the experiments, when detecting the occurrence of a 
                         short-duration phenomenon, to request from the onboard computer 
                         the temporary reallocation of resources. This reallocation shall 
                         occur in a way that affects the least possible the operation of 
                         the other experiments and the satellite itself. As the number of 
                         states in which the system can be is huge, it becomes difficult 
                         the use of classical programming techniques to handle it. This 
                         work proposes the use of Artificial Intelligence Planning and 
                         Scheduling techniques to allow the onboard replanning of 
                         operations, when a short-duration scientific phenomenon is 
                         detected. The main goal is to provide more autonomy to the 
                         satellite and, consequently, more strength to respond to external 
                         events. It was defined an architecture for an onboard replanning 
                         service, to be used in INPEs scientific satellites. There was the 
                         concern for context this architecture in the current INPEs 
                         projects for satellites and computers. Thus, it was developed a 
                         prototype based on this architecture, implemented for execution in 
                         a satellite onboard computer which is being developed at INPE. Due 
                         to the lack of software tools for this kind of computer, it was 
                         also necessary to develop a knowledge representation language and 
                         a planning system, specific for this domain. The prototype created 
                         is based on the idea of guaranteeing a greater integration between 
                         the planning process and the rest of the satellite software. The 
                         knowledge representation language brings a form of modeling closer 
                         to the operation and behavior of satellites than other existing 
                         languages, which are not directed to the space area. The results 
                         gotten show that the prototype is adequate for execution in the 
                         onboard environment, and that this work can be considered a first 
                         step in the direction of increasing the autonomy of the software 
                         aboard future INPEs satellites.",
            committee = "Silva, Jos{\'e} Demisio Sim{\~o}es da (presidente) and Ferreira, 
                         Mauricio Gon{\c{c}}alves Vieira (orientador) and Carvalho, Solon 
                         Ven{\^a}ncio de and Ambrosio, Ana Maria and Melnikoff, Selma Shin 
                         Shimizu",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Dybanic allocation of computational resources for scientific 
                         experiments with autonomous replanning aboards satellites",
             language = "pt",
                pages = "165",
                  ibi = "6qtX3pFwXQZGivnK2Y/PQQDM",
                  url = "http://urlib.net/ibi/6qtX3pFwXQZGivnK2Y/PQQDM",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "17 maio 2024"
}


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