Ανοχή Βυζαντινών Σφαλμάτων σε Προβλήματα Διαφυγής Αυτόνομων Ρομπότ

Παπαϊωάννου, Ιωάννης; Papaioannou, Ioannis

dc.contributor.author	Παπαϊωάννου, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Papaioannou, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2024-09-16T10:17:33Z
dc.date.available	2024-09-16T10:17:33Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/60214
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.27910
dc.rights	Default License
dc.subject	Fault tolerance	en
dc.subject	Crash faults	en
dc.subject	Byzantine faults	en
dc.subject	Search	en
dc.subject	Evacuation	en
dc.subject	Ανοχή σε σφάλματα	el
dc.subject	Αυτόνομα ρομπότ	el
dc.subject	Βυζαντινά σφάλματα	el
dc.subject	Ασύρματη επικοινωνία	el
dc.subject	Τοπική επικοινωνία	el
dc.title	Ανοχή Βυζαντινών Σφαλμάτων σε Προβλήματα Διαφυγής Αυτόνομων Ρομπότ	el
dc.contributor.department	Computation and Reasoning Laboratory	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Computer Science	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-06-06
heal.abstract	Σε αυτή τη διατριβή, μελετάμε προβλήματα αναζήτησης (search) και διαφυγής (evacuation) αυτόνομων ρομπότ δηλαδή καταστάσεις όπου μια ομάδα ρομπότ πρέπει να βρει έναν ή περισσότερους στόχους που βρίσκονται σε άγνωστα σημεία μιας περιοχής. Στην περίπτωση που μας ενδιαφέρει, ο στόχος είναι μια έξοδος και ο στόχος των ρομπότ είναι είτε να να εντοπίσουν την έξοδο (πρόβλημα αναζήτησης) είτε να εγκαταλείψουν την περιοχή (πρόβλημα διαφυγής) όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Στην μελέτη αυτή, εξετάζουμε την (n,f)-αναζήτηση και την (n,f)-διαφυγή από έναν κύκλο, όπου n ρομπότ συνεργάζονται για να να εντοπίσουν την έξοδο ή να διαφύγουν μέσω της εξόδου και f από αυτά μπορεί να εμφανίσουν σφάλματα. Για την ανάλυση της χειρότερης περίπτωσης των αλγορίθμων μας, θεωρούμε έναν αντίπαλο που επιλέγει τη θέση της εξόδου και τη συμπεριφορά των εσφαλμένων ρομπότ (τις τροχιές τους καθώς και τα μηνύματα που θα μεταδώσουν) με στόχο την μεγιστοποίηση του χρόνου αναζήτησης και ολοκλήρωσης της διαφυγής. Ο αντίπαλος επιλέγει επίσης ποια ρομπότ θα εμφανίσουν σφάλματα. Διερευνώνται δύο διαφορετικά μοντέλα επικοινωνίας για τη διευκόλυνση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των ρομπότ: το ασύρματο μοντέλο όπου τα ρομπότ μπορούν να επικοινωνούν άμεσα ανεξαρτήτως απόστασης και το μοντέλο Face-to-Face που απαιτεί από τα ρομπότ να συναντηθούν ταυτόχρονα στην ίδια τοποθεσία προκειμένου να ανταλλάξουν πληροφορίες. Παρέχουμε βέλτιστους αλγορίθμους για την (n,f)-αναζήτηση σε έναν κύκλο αντιμετωπίζοντας σενάρια που περιλαμβάνουν f σφάλματα συντριβής (crash faults) ή ένα Βυζαντινό σφάλμα. Επεκτείνουμε τη συζήτηση στην διαφυγή από κύκλο υπό ένα και δύο Βυζαντινά σφάλματα και υπό f Βυζαντινά σφάλματα παρουσιάζοντας λεπτομερείς αλγορίθμους και πραγματοποιώντας μια εις βάθος ανάλυση των χρονικών τους απαιτήσεων.	el
heal.abstract	In this thesis, we study search and evacuation problems of autonomous robots i.e. situations where a group of robots needs to find one or more targets that are located in unknown points of a territory. In our case of interest, the target is an exit and the goal of the robots is either to locate the exit (search problem) or to leave the territory (evacuation problem), as fast as possible. In our work, we consider (n,f)-search and (n,f)-evacuation from a circle, where n robots cooperate to find or evacuate from the exit and f of them may be faulty. For the worst-case analysis of our algorithms, we consider an adversary who selects the location of the exit and the behaviour of the malicious robots (its trajectories as well as the messages they will broadcast) to maximize the resulting search and evacuation completion time. The adversary also chooses which robots are faulty, adding to the challenge. Two distinct communication models are explored to facilitate interactions among the robots: the Wireless model where robots can communicate instantly regardless of distance and the Face-to-Face model that requires robots to physically gather in the same location simultaneously in order to exchange information. We provide optimal algorithms for the (n,f)-search on a circle addressing scenarios that involve f crash faults or one Byzantine fault. We extend the discussion to circle evacuation under one and two Byzantine faults and under f Byzantine faults presenting detailedalgorithms and conducting an in-depth analysis of their time requirements.	en
heal.advisorName	Παγουρτζής, Αριστείδης	el
heal.committeeMemberName	Τσανάκας, Παναγιώτης	el
heal.committeeMemberName	Φωτάκης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Γεωργίου, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Μάρκου, Ευριπίδης	el
heal.committeeMemberName	Λεονάρδος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Κρανάκης, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Παγουρτζής, Αριστείδης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών.	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	109 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false