30.4.2021
Doktorsavhandling i datavetenskap
FD Amin Majds doktorsavhandling i datavetenskap framläggs till offentlig granskning fredag 7.5.2021 vid fakulteten för naturvetenskaper och teknik vid Åbo Akademi.
Avhandlingen heter DIANA: Distributed and Safe Autonomous Navigation for a Swarm of Autonomous Vehicles.
Autonoma system är typiska exempel på komplexa distribuerade cyberfysiska system (CPS). Det viktigaste användningsområdet för sådana system är autonoma fordon. Autonoma fordon används alltmer i olika uppdragskritiska uppgifter som övervaknings- och räddningsinsatser. För att utföra de uppgifter som krävs bör de autonoma svärmsystemen uppfylla viktiga pålitlighetskrav som säkerhet och tillförlitlighet. Samtidigt, när vi utformar ett svärmsystem, bör vi garantera att robotsystemen i svärmen inte kolliderar med varandra och föremål i driftsmiljön, d.v.s. säkerställa rörelsesäkerhet. För att säkerställa att robotarna har tillräckliga resurser för att på ett tillförlitligt sätt fullgöra de nödvändiga målen bör vi också vara effektiva när vi genomför svärmuppdraget, d.v.s. minimera robotfordonets färdavstånd.
I denna avhandling föreslår vi ett nytt integrerat tillvägagångssätt som säkerställer manövreringssäkerhet och effektivitet samtidigt som man planerar och kontrollerar en operation av svärmar av autonoma robotar. Vi validerar vår strategi i olika fallstudier och jämför dem med några toppmoderna implementationer. Vi använder också formell modellering för att härleda säkerhetsbegränsningarna som garanterar att svärmsystemet klarar av både förutsagda och dynamiskt framkommande säkerhetsrisker.
Vi definierar en arkitektur för den styrande programvaran som kombinerar statiska och dynamiska mekanismer för säker och effektiv svärmkontroll och navigering. För att säkerställa effektivitet, samtidigt som säkerheten bevaras, föreslår vi en ny parallell algoritm för planering av svärmuppdrag. Denna algoritm är en kombination av evolutionära datormetoder, maskininlärning och deterministiska tillvägagångssätt som samordnas av en central styrkomponent.
Algoritmen kontrollerar svärmåtgärderna i tre olika lager: ett offline-, ett online- och ett fordonslager som låter oss planera och optimera fordonens rutter för att maximera säkerheten och samtidigt minimera körsträckan. Vår lösning främjar en helhetssyn på utformningen av CPS – från en formell kravdefinition till en programvaruimplementation som uppfyller de definierade kraven på ett effektivt sätt. Resultaten av benchmarkingen visar att vårt tillvägagångssätt möjliggör säker och effektiv kontroll av svärmar.
Amin Majd disputerar vid Åbo Akademi fredagen den 7 maj 2021 kl. 13. Opponent är professor Jüri Vain, Tallinns tekniska universitet, Estland och kustos är professor Johan Lilius, Åbo Akademi.
Publiken är välkommen att följa disputationen på distans, klicka här för att delta. Se nedan för praktiska anvisningar.
Amin Majd är född 16.8.1981 i Rafsanjan, Iran. Han avlade studentexamen 2000 vid Amir Kabir High School, Karaj, Iran och Bachelor of Science-examen 2004 vid Shahid Bahonar University, Kerman, Iran och Master of Science-examen 2013 vid University of Tabriz, Iran samt filosofie doktorexamen 2019 vid Åbo universitet.
Amin Majd kan vid behov nås per telefon 044 974 6618 eller e-post amin.majd@abo.fi.
Avhandlingen finns elektroniskt i Doria.
Klicka på bilden för att få fram en tryckduglig version. Bilden får fritt användas av medierna.
Praktiska anvisningar för att följa med disputationen på distans
För att följa med disputationen behövs programvaran Zoom eller webbläsaren Google Chrome. Du behöver inte skapa ett Zoom-konto för att kunna följa med disputationen. Om du installerar appen deltar du genom att klicka på möteslänken varefter du bör tillåta att länken öppnas i Zoom-appen.
I slutet av tillställningen är det möjligt att ställa frågor. Har du en fråga kan du visa det genom funktionen ”Raise Hand”. Förbered dig gärna genom att ha en mikrofon installerad på din dator eller genom att ha frågan färdigt formulerad i ett textdokument på datorn därifrån du sedan kopierar in den i Zooms chattfunktion då du får tillstånd att ställa din fråga.