Reporte Grupal

Reporte grupal

Hola, esta entrada trata sobre el reporte grupal, el equipo para esta actividad está conformado por mi compañero Alejandro Avendaño, Jonathan Alvarado y yo (Carlos Triana), los ejercicios que teniamos que desarrollar para esta actividad son los siguientes:

Formulen el sistema que quieren controlar en términos de espacio de estados.

En la forma normal controlable.

También en la forma normal observable.

Utilizando los vectores y los valores propios, diagonalicen a un forma normal -Jordan

Las investigaciónes, desarrollos y cálculos realizados se encuentran en la siguiente liga (blog de mi compañero Alejandro Avendaño): http://autoycontrolave.blogspot.mx/2012/11/blog-post_12.html

Bibliografía:

http://usuarios.multimania.es/automatica/temas/tema4/pags/ftec/ejemtransass.htm

http://www.scribd.com/doc/7110427/Espacio-de-Estados-Presentacion

Saludos!

Puntos extras

Control estructural por medio de sensores wireless y cómputo integrado

El origen del tema que escogí para esta entrada es el décimo tercero simposio anual internacional en materiales y estructuras inteligentes. Se llevó acabo en San Diego California en Febrero y Marzo del 2006.

A grandes rasgos el contenido de la publicación trata sobre el campo de la ingeniería estructural (o de estructuras, en específico la ingeniería civil) apoyado por la ingeniería informática-electrónica para la investigación de sensores wireless (todavía no implementados en la ingeniería civil) de bajo costo para su uso en sistemas de monitoreo estructural.

La finalidad de esta investigación e implementación es ahorrarse tanta labor y costos asociados  a las instalaciones hechas con largas extensiones de cables coaxiales en los actuales sistemas de control de estructuras, los autores mencionan que esta tecnología es el futuro para los sensores de control de estructuras.

Bien, lo que este sistema propone es que los sensores wireless son diseñados para cumplir 3 tareas principales en el sistema de control: 

1 - Los sensores inalámbricos son responsables de la recolección de datos de las respuestas estructurales.

2 - Los sensores inalámbricos son responsables del cálculo de las fuerzas de control.

3 - También son responsables de emitir comandos a los actuadores.

En la publicación se menciona que un prototipo de sistema "Wireless Structural Sensing and Control (WiSSCon)" fue presentado en el simposio.

Y para evaluar el desempeño de este prototipo se llevan acabo experimentos a media escala con 3 estructuras de acero en las que un amortiguador magnetoreológico está instalado. El funcionamiento del sistema de WiSSCon se ha demostrado que es efectivo y fiable.

Los autores y creadores de este sistema dicen que WiSSCon no es más que un prototipo diseñado para estar sensando y retroalimentando de información en "tiempo real" por wireless al sistema de control.  También mencionan que la comunicación por wireless es usada para la retroalimentación de la respuesta estructural para así calcular soluciones de control basadas en la información que se envío.

Para que les haga más sentido la transmisión de la información y cálculos realizados con la misma, dejo este gráfico que describe perfectamente el sistema (La imagen fue obtenida de la misma publicación: http://www-personal.umich.edu/~jerlynch/papers/SPIE2006Control.pdf)

La arquitectura del hardware de la unidad de control por wireless utilizado para este prototipo (WiSSCon) es la siguiente (se puede apreciar la interacción del cómputo embebido):

Y para los que creian que la clase de cómputo integrado no era tan importante, el módulo de control de señales (que se ilustra en la imagen siguiente) está hecho con mictrocontroladores ATmega128 (los usados en las tarjetas Arduino) y amplificadores operacionales, además de convertidores Digital-Analógicos.

Y así se ve en conjunto el módulo de control de la señal conectado al sensor wireless (básicamente es el aparato situado debajo de la estructura en la imagen 1, nótese la antena de emisión/recepción del módulo)

Campos de aplicación y conclusiones

En  la ingeniería civil, el mejoramiento a la respuesta (datos del movimiento de estructuras) de estructuras debido a la fuerte excitación dinámica es un reto difícil.

Como ya antes mencioné, el sistema WiSSCon ha demostrado que es efectivo y fiable por lo cual no dudo en la futura aplicación de este y similares sistemas de control en las estructuras civiles.

Las personas que trabajaron en esta investigación son: Yang Wang, Andrew Swartz, Jerome P. Lynch, Kincho H. Law, Kung-Chun Lu, Chin-Hsiung Loh

Y la liga de la publicación es:
http://www-personal.umich.edu/~jerlynch/papers/SPIE2006Control.pdf

Las palabras clave para encontrar la publicación aquí presentada fueron:
Keywords: structural control, wireless communication, embedded computing
 
La redacción total de este post fue hecha por mí, y todas las imágenes fueron obtenidas de la misma publicación.

PD: La publicación no contenía gran información de los temas tratados en la materia, por tal motivo no puse ecuaciones, técnicas o conceptos estudiados durante el semestre.


Saludos!
 

Sistemas Distribuidos (Clase y Laboratorio)

Semana 16 -  Unión a VPN y clúster

Hola, esta última semana una parte del equipo de clúster nos juntamos con la idea de reunir a muchos nodos para formar un clúster más grande que el que ya habiamos hecho anteriormente. La idea era presentarlo en el salón el martes, para que luego los demás compañeros pudieran correr aplicaciones sobre él.

Bueno, solo pudimos reunir 7 máquinas, ya estando en el salón de clases los planes cambiaron a un mejor plano.

Decidimos unirnos al clúster que habían creado los compañeros Juan Carlos y Rafael. Los compañeros ofrecieron darnos acceso para unirnos a su servidor de VPN, para luego ser parte del clúster.

El día de hoy algunos  compañeros (los que reunimos las características del SO: "Ubuntu 10.04, 64 bits")  logramos conectarnos al clúster mediante la VPN antes mencionada. 

Lo que hicimos todos fue descargar los bash que creó el compañero Juan Carlos, los bash se encargaban de descargar algunos paquetes, copiar carpetas y archivos e instalar y configurar todo lo necesario.

Después de descargar y configurar todo, descargamos Ganglia para monitorear el clúster, también por medio de los bash.

Al final el compañero Rafael nos agregó al clúster y luego mediante el siguiente link (monitoreo) me di cuenta que ya estaba dentro del clúster.

http://node1.hopto.org/ganglia/

A continuación les dejo algunas impresiones de pantalla que saqué:

Con esto me di cuenta la dirección ip que tenía asignada dentro del túnel de VPN, pueden notar como se creo una nueva conexión llamada "tun0-00" (mi ip es: 10.6.0.10)

Aquí mediante la herramienta de monitoreo se puede observar que el estado del nodo 10.6.0.10 es UP, también se logra ver el estado de actividad de mi nodo.

Y aquí se puede ver la actividad de los nodos que se agregaron al clúster la última hora, los que tienen instalado el ubuntu en su HDD les aparece su nombre de equipo (por ejemplo el del compañero Juan Carlos: "en rojo"), los que estabamos corriendo el SO en la USB solo nos aparece la dirección ip del equipo (mi dirección es 10.6.0.10, soy el de amarillo :p).

No quise poner nada de esto en la wiki porque ya había puesto información sobre Ganglia y también buena parte de esto ya estaba posteado, además no fui yo quien inició la implementación de esta buena herramienta.

Quiero nominar a mis compañeros:


- Juan Carlos: Por haber creado los .sh para descargar, instalar y configurar todo lo necesario.- http://jcecdps.blogspot.mx/2012/05/dps-class-contributions-week-15.html

- Rafael: Por haber implementado las herramientas de monitoreo y creado el servidor de VPN (junto con Juan).

-José: Por habernos guiado a mí y otros 2 compañeros con la instalación y configuración para unirnos al clúster.

Lo que yo espero para la tarde de mañana es que podamos correr aplicaciones con todos los nodos que nos agregamos hoy y después comparar los tiempos de ejecución de los programas con los tiempos que se hacian antes de que nos agregaramos nosotros.

 Saludos!

Sistemas Distribuidos (Clase y Lab)

Reporte 15 - Complemento sobre investigación de Grids

Para la semana 15 de Sistemas Distribuidos, decidí complementar en la wiki sobre el tema que investigó mi compañero Rodolfo de grids computacionales, ya que ya había leido con anterioridad sobre estos temas pero no los había puesto en la wiki.

También estuve trabajando con RMI pero con bastantes fallas debido a que nunca pude hacer la conexión entre computadoras, Java me tomaba una ip desconocida a la mia y nunca se pudo establecer conectividad, investigaré ese tema posteriormente más a detalle. La conexión solo la he logrado en mi misma máquina, pero así no tiene chiste, no se aprovecha las ventajas de RMI.

Bueno, mi corta aportación está en esta liga:

 http://elisa.dyndns-web.com/progra/Computacion%20Grid%28Malla%20de%20Ordenadores%29

Nominaciones:

• Rodolfo: Por la aportación de Grids computacionales en la wiki.

Saludos! 

Reporte 14 - Benchmark (Clase)

Reporte 14 - Benchmark (Clase)

Anteriormente ya había hablado sobre benchmarks y pruebas que podemos realizarle a nuestro clúster, pero solo había comentado sobre teoría y algunas aplicaciones que nos podian servir al equipo clúster.

En esta ocasión para el reporte de la clase de esta semana instalé y corrí el System Profiler y Benchmark llamado "HardInfo".

 

HardInfo es una pequeña aplicación que muestra información sobre el hardware y sistema operativo.

El post de esta semana se encuentra en la siguiente liga:

http://elisa.dyndns-web.com/progra/Benchmark%20HardInfo

Y para mayor información acerca de la aplicación HardInfo pueden visitar la página web del desarrollador:  http://hardinfo.berlios.de/HomePage

Saludos! 

Reporte 14 (Laboratorio)

Reporte 14 - Grid de computadoras (Laboratorio)

Hola, para el laboratorio de sistemas distribuidos esta semana investigué sobre grid de computadoras.

Bueno vamos a empezar con la definición de este interesante concepto. Llamamos grid al sistema de computación distribuido que permite compartir recursos no centrados geográficamente (sistemas centralizados) para resolver problemas de gran escala. Los recursos compartidos pueden ser computadoras, supercomputadoras, PDA, móviles, software, datos, información ,etc.

En las publicaciones donde investigué hacen una interesante analogía entre las redes de subestación eléctrica y las grids de cómputo, mencionan que en una red o grid de poder eléctrico distintas subestaciones, campos nucleares, sistemas de viento te pueden proveer del servicio de la electricidad eléctrica sin que tu lo sepas, es decir, tu solamente conectas el dispositivo que vayas a usar al tomacorriente esperando que a la empresa eléctrica a la que le estas pagando te de el servicio y puedas encender tu licuadora, refrigerador, computadora, etc.

Mencionan que en una grid de computadoras es algo similar. Tu puedes estar almacenando tus canciones o películas en servidores que ni siquiera son de tu propiedad (aunque pagues una renta de uso), inclusive están muy lejos de ti geográficamente pero ni siquiera te das cuenta.  

Las grids computacionales se están usando para hacer posible la ejecución de proyectos que serían imposibles de realizar sin el poder computacional de la grid.

Hay un buen número de grid computacionales en todo el mundo.

Campos de aplicación de las grids

• Los biólogos emplean grids para simular miles de posibles drogas en sus computadoras con el objetivo de descubrir una molécula capaz de bloquear proteínas específicas de ciertas enfermedades.
• Los científicos de la tierra emplean grids para registrar los niveles de ozono, usando satélites, descargando diariamente cientos de GB de datos.
  
   
• Los físicos de altas energías aplican grids en su búsqueda por una mejor comprensión del Universo, sobre la base de una grid de decenas de miles de computadoras de escritorio para almacenar y analizar los 10 Petabytes de datos producidos anualmente por el gran Colisionador de Hadrones. Miles de físicos en docenas de universidades alrededor del mundo quieren analizar esos datos.
  
   
• Los ingenieros usan las grid para estudiar energías alternativas, tales como la fusión de energía.
  
   
• Los artistas usan las grid para crear complejas animaciones para las películas.
  
   
• Los cientistas sociales estudian la vida de las abejas, el maquillaje que emplea nuestra sociedad  y los secretos de la historia, mediante el uso de las grid

Como podemos apreciar, es casi ilimitada la cantidad de aplicaciones en que se puede aplicar la tecnología de grids computacionales.

Lo relevante de esto es que las grid computacionales no solo nos provee de recursos para manejar grandes cantidades de datos sino que también estos datos están distribuidos por todo el mundo, es decir, se pueden formar grupos de trabajo de investigadores, ingenieros y científicos sin tener la limitante de estar unidos geográficamente.


Se puede decir que la base de esta idea de grid computacional es el compartimiento de recursos.


La  computación grid aspira a involucrar a todos en las ventajas de compartir recursos y en los beneficios de incrementar la eficiencia.


Las siguientes son algunas de las ventajas que te dan las grid computacionales:

• Las grid te dan acceso a pode computacional adicional.
• Una grid también te puede dar acceso directo a software, computadoras y datos remotos.
• Una grid te puede dar acceso a sensores remotos (lo que planean hacer algunos compañeros de domótica), telescopios y otros aparatos que no son de nuestra propiedad, pero los podemos rentar o los dueños pueden hacerlos de uso público.

Confiabilidad y seguridad

Después de todo lo mencionado anteriormente podría surgir la pregunta ¿A quiénes les confiaremos nuestros recursos computacionales?, es decir no conocemos a toda la gente que "tomará prestados" nuestros recursos.

Al pertenecer nosotros a una grid estamos expuestos a que se haga mal uso de nuestros recursos, por ejemplo, cuando tu quieras usar los recursos de tu computadora otro podría estar usándolos o podría ser al revés.

Es por eso que cuando alguien decide compartir sus recursos computacionales en la grid, normalmente pondrían condiciones para el uso de sus recursos, especificando límites temporales para que los recursos puedan ser utilizados y explicitando qué se puede hacer con ellos.

Acceso seguro

El acceso seguro a recursos compartidos es para mi el tema más desafiante hablando de la grid de computadoras, como he mencionado antes, tus recursos y datos están en juego cuando eres parte de la grid. Es por eso que para asegurar el acceso seguro, los desarrolladores de grid necesitan manejar 3 cosas de máxima relevancia.

• Políticas de acceso: ¿Qué se comparte?, ¿A quién se le permite compartir?, ¿Cuándo se permite compartir?
• Autenticación: ¿Cómo identificas a un usuario o a un recurso?
• Autorización: Cómo determinar si una operación específica es consistente con las reglas.

Las grid necesitan seguir la pista de esta información, que puede cambiar día a día, de modo eficiente. Esto implica que las grid deben ser extremadamente flexibles y contar con un mecanismo de reportes fiable. Por ejemplo lo que he visto que es muy usado en equipos que en los cuales entran varias personas es que se tiene un sistema de acceso, el sistema te dice quienes estuvieron ocupando tales recursos y también te dicen los movimientos que hizo cada usuario, esto puede usarse para saber quienes han violado un protocolo de seguridad, etc (creo que esto también lo queriamos implementar en el equipo de clúster).

Conexiones entre las grid

Ya hemos comentado que las distancias geográficas entre los nodos de la grid no importa, ya que todos estos nodos son unidos por internet  y los datos pueden ser compartidos por todo el mundo.

También hemos mencionado que para algún tipo de actividades es necesario manejar mucha cantidad de datos, aquí empieza el problema, cuando se está trabajando con una gran cantidad de datos obviamente la velocidad con que viajan estos datos también debe ser grande ya que de otra manera, se llevaría mucho tiempo en este tipo de actividades.

Algunos investigadores tienen necesidades computacionales que hacen que incluso las conexiones más rápidas parezcan lentas: algunos científicos incluso necesitan conectividad de aún más alta velocidad, por sobre las decenas de gigabits por segundo (Gbps); otros, necesitan latencias ultra bajas, de modo tal que no hayan retardos cuando estén trabajando de modo remoto y en tiempo real con sus colegas.

Otros quieren asegurar que la entrega de datos a través de la grid sea “justo a tiempo”, de modo tal que aquellos cálculos complejos que requieren de comunicación constante entre los procesadores puedan ser desarrollados. Para evitar los cuellos de botella en las comunicaciones, los desarrolladores de grid también deben determinar las vías para compensar fallas como errores de transmisión y fallas de los PC.

Para satisfacer estos requerimientos críticos, se deben solucionar muchos temas de las redes de alto rendimiento, incluyendo la optimización de los Protocolos de Transporte y el desarrollo de soluciones técnicas tales como el switching Ethernet de alto rendimiento.   

Es por esto que yo pienso que este tipo de técnicas y tecnologías de grid computacionales no se ha extendido en todo el mundo, porque se requieren de altas velocidades de transmisión de los datos, no todos los usuarios contamos con este tipo de conexiones, pero pienso que en un futuro si podría extenderse el uso de grids de computadoras.

Arquitectura

Voy a cerrar con este tema de grid de computaduras, platicando sobre la arquitectura de las grids, la arquitectura de una grid se refiere al modo en que la grid ha sido diseñada.

Usualmente se describe la arquitectura de grid en términos de capas, donde cada capa cumple una función específica. Las capas superiores están generalmente centradas en el usuario, mientras que las capas inferiores están más enfocadas en las computadoras y las redes: centradas en el hardware.

Las capas de una grid están distribuidas de la siguiente manera:

• La capa más baja es la red, ella conecta los recursos de grid.
  
   
• Sobre la capa de red descansa la capa de recursos: los actuales recursos de grid, tales como computadores, sistemas de almacenaje, catálogos de datos electrónicos, sensores y telescopios que están conectados a la red.
  
   
• La capa intermedia, el middleware, proporciona las herramientas que permiten a los distintos elementos (servidores, almacenaje, redes, etc) participar en una grid. Algunas veces la capa intermedia es “el cerebro” tras la computación grid.
  
   
• La capa que se ubica más arriba en la estructura es la de aplicaciones, que incluye aplicaciones en ciencia, ingeniería, negocios, finanzas y más, además de portales y grupos de herramientas de desarrollo cuya función es apoyar a las mismas aplicaciones. Esta es la capa que “ven” los usuarios de grid y con ella interactúan. La capa de aplicación usualmente incluye un servicio de uso (serviceware), que desempeña funciones de manejo de carácter general, tales como el rastreo de quiénes proveen recursos grid y de quiénes los están usando.

  

Para finalizar les dejo la dirección de un blog donde hablan sobre temas y proyectos con grids:
http://gridcast.web.cern.ch/Gridcast/ 

Saludos!

Sistemas Distribuidos (Clase)

Reporte 13 - Avances en clúster y RMI desde VPN

Hola que tal, esta semana estuve trabajando en programas RMI y también realicé aportaciones para el funcionamiento del clúster (especialmente en temas de VPN con hamachi), cabe señalar que del grupo que nos juntamos para realizar el clúster a mi no me funcionó, concluimos que fue por mi distribución de Ubuntu(11.10), ya que todos tienen 10.04 y pues a mi parecer si fue eso porque todos realizamos los mismos pasos.

Se puede decir que para mi esta fue una semana de pruebas fallidas. Como ya había mencionado en entradas anteriores (fue la anterior), trabajé con RMI junto con mis compañeros Esteban y Avendaño, desde computadoras remotas, todo iba bien, cada quien desde su máquina nos respondiamos los pings (nos encontrabamos cada quien en sus casas), pero al momento de yo correr el "servidor" y ellos el cliente y querer ejecutar un método de mi clase les decía que no podían hacer conexión con mi ip (dándoles una ip muy diferente a la mia) lo cual se me hizo extraño porque ellos si me respondian los pings.

De esto no sacamos conclusiones más que podía ser una medida de seguridad de Hamachi (fue mi conclusión)

Otra cosa en la que estuvimos trabajando fue en la creación del clúster desde nuestras casas gracias a túneles VPN, aquí también todo empezó bien con la creación de una red en Hamachi, luego todos nos unimos a la red y todos contestábamos los pings de todos.

Incluso generamos las llaves de SSH copiamos las llaves generadas de todos los nodos(ellos no podian copiar mis llaves), después intentamos entrar por SSH todos contra todos, yo podia entrar a las computadoras de todos, pero ellos no podian copiar las llaves que yo había generado, probamos varias veces sin éxito, al final concluimos que podría ser la versión de mi Ubuntu, pero no estoy seguro.

Al final mis compañeros (Jonathan y Avendaño) con los que estuve trabajando pudieron hacer funcionar el clúster (los 2 tienen Ubuntu 10.04) incluso corrieron un programa de fractales en python.

Bueno, para ir descartando posibles fallas yo me cree una USB con Ubuntu 10.04, instalaré todos los paquetes necesarios para realizar la prueba nuevamente.

Nomino a los compañeros Jonathan y Avendaño por crear el clúster de manera exitosa y correr aplicaciones en él (pronto me les uniré :p).

Saludos!

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