This dissertation analyses, reflects on, and re-thinks the way in which Human-Computer-Interaction (HCI) research is conducted with a growing ageing population. This dissertation draws upon a 5-year research-through design study that combined ethnography and participatory design to explore the use and design of technologies aimed to enhance the social life of older people in civic contexts. The findings show a varied, proactive, dynamic and mutually shaping relationship between older people and digital technologies. This dissertation argues that this relationship challenges current ways in which older people and technologies are theorized within HCI. The results highlight the relevance of considering the communities in which older people interact in their daily lives in order to better understand their relationship with interactive technologies and design new digital artefacts that they find worthy of appropriation. By drawing upon the findings and theoretical discussions of dominant approaches in HCI research with older people, the dissertation proposes a re-formulation of fundamental aspects of thinking about and conducting HCI research and design with a growing and heterogeneous ageing population. Central to this re-formulation is to (a) widen the contexts of ICTs use by conducting more HCI research in civic contexts, (b) change the object of design, shifting the focus from defining the features of a technological artefact to fostering a mutual shaping relationship between technologies and everyday practices, and (c) re-think the subjects of design by moving from designing “for older people” to designing for “situated communities”. Keywords: HCI, older people, research-through design, ethnography, participatory design, technology appropriation, communities, civic contexts / Esta tesis analiza, reflexiona y reconsidera la forma en que la investigación en el campo de la “Interacción Persona-Ordenador” (IPO) con personas mayores se ha estado realizando durante las últimas décadas. Esta tesis se basa en 5 años de investigación a través del diseño (research-through-design), combinando etnografía y diseño participativo para explorar el uso y el diseño de tecnologías destinadas a mejorar la vida social de las personas mayores en entornos cívicos. Los resultados muestran una relación variada, proactiva, dinámica y mutuamente condicionada entre las personas mayores y las tecnologías digitales. Esta tesis sostiene que dicha relación desafía el discurso actual utilizado para teorizar sobre la relación de las personas de edad avanzada y las nuevas tecnologías. Los resultados destacan la importancia de considerar las comunidades en las que las personas mayores interactúan en su vida diaria con el fin de comprender mejor su relación con las tecnologías interactivas y diseñar nuevos artefactos digitales que realmente sean apropiados por los mayores en su vida diaria. Partiendo de los resultados de este estudio y discusiones teóricas sobre los enfoques dominantes en la investigación IPO con las personas mayores, esta tesis propone una reformulación de los aspectos fundamentales de reflexión y desarrollo de la investigación y el diseño IPO con una población anciana heterogénea y en constante crecimiento. Temas centrales de esta reformulación son: (a) ampliar los contextos de uso de las TIC, realizando más investigaciones IPO en entornos cívicos, (b) modificar el objeto de diseño, desplazando el enfoque de la definición de las características de un artefacto tecnológico, por el impulso de una relación de condicionamiento mutuo entre tecnologías y prácticas cotidianas, y (c) repensar los sujetos del diseño, sustituyendo el concepto de diseñar “para las personas mayores" por diseñar para “comunidades situadas". / Aquesta tesi analitza, reflexiona i reconsidera com s'ha estat realitzant la recerca amb persones grans en el camp "Interacció Persona-Ordinador" (IPO) durant les darreres dues dècades. Aquesta tesi es basa en 5 anys d'investigació a través del disseny (research-through-design), que combina l'etnografia i el disseny participatiu, per explorar l'ús i el disseny de tecnologies destinades a millorar la vida social de les persones grans en entorns cívics. Els resultats mostren una relació variada, proactiva, dinàmica i mútuament condicionada entre la gent gran i les tecnologies digitals. Aquesta tesi sosté que aquesta relació desafia la manera de teoritzar la relació entre les persones grans i les TIC en el marc de la IPO. Els resultats destaquen la importància de considerar les comunitats en què les persones grans interactuen en la seva vida diària per tal de comprendre millor la seva relació amb les tecnologies interactives i de dissenyar nous artefactes digitals que la gent gran vulgui utilitzar en la seva vida quotidiana. Tenint en compte els resultats d'aquest estudi i les discussions teòriques sobre els enfocaments dominants en la investigació IPO amb les persones grans, aquesta tesi proposa una reformulació dels aspectes fonamentals de reflexió i desenvolupament de la investigació i el disseny IPO amb una població anciana heterogènia i en constant creixement. Temes centrals d'aquesta reformulació són: (a) ampliar els contextos d'ús de les TIC, mitjançant la realització de més investigacions IPO en entorns cívics, (b) modificar l'objecte de disseny, desplaçant l'enfocament de la definició de les característiques d'un artefacte tecnològic cap a una formulació en la que la relació entre tecnologies i pràctiques quotidianes és de condicionament mutu, i (c) repensar els subjectes del disseny, substituint el concepte de “dissenyar per a la gent gran” per “dissenyar per comunitats situades”.

The Internet of Things (IOT) technologies introduced the “things” entity to interact with computers and people, being a key factor to enhance services in the Smart City context. An example of IoT technology is radio-frequency identification (RFID) which provides identification and communication capabilities to simple objects. Based on the utilization of RFID, our goal is to enable context-aware scenarios providing further information on the people-object interaction in the environment. Our contributions are focused on hardware infrastructure and intelligent systems applied to the IoT. Specifically, we propose the design and implementation of low-cost antennas providing the context-aware hardware infrastructure, and empirical methods to detect people-object interactions for the following applications: user interest, loss prevention system and direction of pass. Finally, we evaluate part of the contributions of this dissertation in real retail environments. We believe this dissertation may contribute towards improving the state-of-the-art in IoT and Smart City technologies. / La Internet de les coses (IoT) va introduir l’element “coses” per interactuar amb ordinadors i persones sent un factor clau per millorar serveis en el context de ciutat intel•ligent. Un exemple de tecnologia IoT és la identificació per radiofreqüència (RFID) la qual proporciona propietats d’identificació i comunicació d’objectes simples. Basat en la utilització de RFID, el nostre objectiu és permetre als escenaris sensibles al context de proveir d’informació addicional en la interacció persona-objecte en entorns. Les nostres contribucions estan centrades en la infraestructura de maquinari i sistemes intel•ligents aplicats en la IoT. Específicament, proposem el disseny i implementació d’antenes econòmiques proporcionant la infraestructura de maquinari, i mètodes empírics per detectar les interaccions persona-objecte per les següents aplicacions: interest d’usuaris, sistema en prevenció de pèrdues i direcció de pas. Finalment, avaluem part de les contribucions d’aquesta dissertació en botigues. Creiem que aquesta dissertació pot contribuir a la millora de l’estat de l’art en IoT i tecnologies de ciutat intel•ligent.

El estudio del uso de las enzimas como catalizadores industriales se ha incrementado en las últimas décadas debido a que éstas ofrecen muchas ventajas, tales como: su capacidad para aceptar un amplio rango de sustratos, su alta especificidad y selectividad y permiten el uso de condiciones suaves de operación. Uno de los campos de aplicación más prometedores es la producción de compuestos con actividad biológica para fines terapéuticos. Esta tesis doctoral es una contribución en la investigación de la enzima alcohol deshidrogenasa de hígado de caballo (HLADH) como biocatalizador, específicamente su capacidad de oxidar Cbz-aminoalcoholes para obtener compuestos de interés como Cbz-aminoaldehídos para producir Cbz-aminopolioles, y Cbz-β-aminoácidos. Asimismo, se seleccionó la Cbz-etanolamina y el Cbz-β-aminopropanol como compuestos modelos. Primero, se realizó un estudio de la enzima alcohol deshidrogenasa de diferente origen, como la de levadura e hígado de caballo (comercial y purificada en el laboratorio), en la oxidación de Cbz-etanolamina. Se eligió la enzima purificada en el laboratorio extraída a partir de un hígado de caballo como el mejor biocatalizador, en términos de actividad específica y parámetros cinéticos. Además, se llevó a cabo la oxidación de Cbz-etanolamina catalizada por HLADH y se observó la formación directa del ácido, Cbz-glicina. Se evaluaron diferentes métodos para promover la producción del producto intermedio (el aldehído, Cbz-glicinal), mas solamente el empleo de clorhidrato de semicarbazida permitió la obtención de Cbz-glicinal por medio de su captura como Cbz-glicinal semicarbazona, obteniéndose un rendimiento de hasta 84%, con menos de 12% de rendimiento de Cbz-glicina. La hidrólisis ácida del Cbz-glicinal semicarbazona con formaldehido proporcionó una recuperación de Cbz-glicinal de 48.5%. Sin embargo, debido a la cantidad de impurezas, principalmente formaldehido, éste no pudo ser considerado como un buen candidato para la posterior adición aldólica con dihidroxiacetona fosfato (DHAP) catalizada por aldolasas para obtener Cbz-aminopolioles (Capítulo 4). Por otra parte, no se produjeron Cbz-aminopolioles mediante el acoplamiento de la reacción de oxidación de Cbz-etanolamina por HLADH y la adición aldólica de DHAP catalizada por ramnulosa-1-fosfato aldolasa (RhuA) con pulsos de DHAP, obteniéndose solamente Cbz-glicina, con un rendimiento de 64.1% (capítulo 5). Posteriormente, se aprovechó la alta capacidad oxidativa de la enzima HLADH para producir Cbz-β-alanina a partir de Cbz-β-aminopropanol; se obtuvo una conversión completa del sustrato a las 72 h empleando una operación tipo batch. De manera de aumentar la productividad, se propuso la adición de pulsos de sustrato, el cual proporcionó un rendimiento de Cbz-alanina de 88.4% a las 96 h y permitió el incremento de la productividad en 2.3 veces, comparado con la operación tipo batch (capítulo 6). Finalmente, se realizó un estudio de la regeneración del cofactor NAD+ empleando métodos enzimáticos y electroquímicos. Se evaluó la regeneración enzimática por acoplamiento de sustratos utilizando acetaldehído como segundo sustrato, el cual proporcionó una conversión completa hacia β-alanina en las primeras dos horas de reacción, con una operación tipo batch. Sin embargo, ésta no fue tan eficiente al añadir pulsos de sustrato (se obtuvo 65% de conversión a las 2 h y solamente pudo añadirse un pulso) y la reacción se detuvo a las 2 h (capítulo 6). Se realizó una regeneración electroquímica directa del cofactor NAD+ empleando un microreactor tipo filtro prensa, mediante el acoplamiento con la reacción de oxidación de Cbz-β-aminopropanol para la producción de Cbz-β-alanina. Se obtuvo una conversión de Cbz-β-aminopropanol de 77.1% y una regeneración completa del cofactor a las 24 h con una operación tipo batch. Mientras tanto, se observó una conversión de alrededor 80% y una regeneración de la mitad de la cantidad inicial de cofactor a las 51 h, empleando una operación tipo batch con pulsos de Cbz-β-aminopropanol (capítulo 7). / The study of the use of enzymes as industrial biocatalysts has been increased in the last decades, since they offer several advantages as their ability to accept a wide range of substrates, high specificity and selectivity, allowing mild reaction conditions. One of the most promising fields of their application is the production of compounds with biological activity for therapeutical purposes. This doctoral thesis is a contribution to the research of horse liver alcohol dehydrogenase (HLADH) as biocatalyst, particularly its ability to oxidize Cbz-amino alcohols to obtain valuable compounds as Cbz-amino aldehydes to produce Cbz-aminopolyols, and Cbz-β-aminoacids. Therefore, Cbz-ethanolamine and Cbz-β-amino propanol were selected as model compounds. First, alcohol dehydrogenases from different origins as yeast and horse liver (commercial and in house) were tested for the oxidation of Cbz-ethanolamine. In house HLADH was selected as the best biocatalyst, in terms of specific activity and kinetic parameters. Moreover, HLADH catalyzed oxidation of Cbz-ethanolamine was performed and the direct formation of the acid, Cbz-glycine, was observed. Several methods were tested to promote the production of the intermediate product (aldehyde, Cbz-glycinal), but only the use of semicarbazide hydrochloride allowed obtaining Cbz-glycinal by its capture as Cbz-glycinal semicarbazone, yielding up to 84% with less than 12% Cbz-glycine yield. Cbz-glycinal semicarbazone acid hydrolysis with formaldehyde provided 48.5% of Cbz-glycinal recovery. Nevertheless, the amount of impurities, mostly formaldehyde, made it not such a good substrate for a further aldol addition to dihydroxyacetone phosphate (DHAP) catalyzed by aldolases in order to obtain aminopolyols (chapter 4). On the other hand, coupling the oxidation of Cbz-ethanolamine by HLADH and the aldol addition of DHAP catalyzed with rhamnulose-1-phosphate aldolase (RhuA) with DHAP pulses addition did not produce Cbz-aminopolyols, forming only 64.1% yield of Cbz-glycine (chapter 5). Next, the high oxidative ability of HLADH was also exploited to produce Cbz-β-alanine from Cbz-β-amino propanol; a complete conversion was obtained at 72 h in a batch mode. In order to enhance the productivity, a fed-batch operation was proposed providing 88.4% Cbz-β-alanine yield at 96 h with 2.3-fold improved productivity compared to the batch operation (chapter 6). Finally, the study of NAD+ cofactor regeneration was carried out by enzymatic and electrochemical methods. Enzymatic substrate-coupled regeneration of NAD+ was studied using acetaldehyde as second substrate with an almost complete conversion to Cbz-β-alanine in the first 2 h of reaction in a batch operation. However, fed-bach mode was not so efficient (65% conversion at 2 h, only one pulse addition of substrate), and the reaction was stopped at 2 h (chapter 6). Direct electrochemical regeneration of NAD+ using a filter-press microreactor was performed by coupling it with the HLADH catalyzed oxidation of Cbz-β-amino propanol for the production of Cbz-β-alanine. Employing a batch operation 77.1% Cbz-β-amino propanol conversion and a complete regeneration was obtained at 24 h. Meanwhile, the fed-bach operation increased the production maintaining 80.0% conversion and one half of complete cofactor regeneration conversion at 51 h (chapter 7).

La ingente cantidad de información que existe actualmente hace necesario el desarrollo de herramientas, métodos y procesos que faciliten el acceso a la misma. Especialmente, se requieren sistemas de información que sean eficientes y precisos. Las técnicas de indexación cuentan con una larga tradición en este ámbito. Sin embargo, su aplicación a gran escala y en el contexto de la Web no siempre es viable por la magnitud y la heterogeneidad de la información presente en ella. En esta tesis se presentan dos propuestas para facilitar el proceso de indexación de documentos en Internet. La primera se caracteriza por el uso de técnicas de indexación semiautomáticas basadas en aspectos de posicionamiento web, que se aplican a través de una herramienta propia denominada DigiDoc MetaEdit. La segunda propone un modelo para la actualización de vocabularios controlados a partir del procesamiento de los logs de las búsquedas formuladas por los usuarios en los buscadores. / La ingent quantitat d'informació que hi ha actualment fa necessari el desenvolupament d'eines, mètodes i processos que facilitin l'accés a la mateixa. Especialment, es requereixen sistemes d'informació que siguin eficients i precisos. Les tècniques d'indexació compten amb una llarga tradició en aquest àmbit. No obstant això, la seva aplicació a gran escala i en el context de la web no sempre és viable per la magnitud i heterogeneïtat de la informació present en ella. En aquesta tesi es presenten dues propostes per a facilitar el procés d'indexació de documents a Internet. La primera es caracteritza per l'ús de tècniques d'indexació semiautomàtiques basades en aspectes de posicionament web, i que s'apliquen a través d'una eina pròpia anomenada DigiDoc MetaEdit. La segona proposa un model per a l'actualització de vocabularis controlats a partir del processament dels logs de les cerques formulades pels usuaris als cercadors. / The vast amount of information that currently exists necessitates the development of tools, methods and processes that facilitate access to it. In particular, information systems that are efficient and accurate are required. Indexing techniques have a long tradition of promoting the improvement of these systems. However, its application on a large scale and in the context of the Web is not always feasible because of the magnitude and diversity of the information in it. This thesis presents two proposals to facilitate the process of indexing documents on the Internet. The first is characterized by the use of semi-automatic indexing techniques based on aspects of SEO, and applied through a proprietary tool called DigiDoc MetaEdit. The second proposes a model for updating controlled vocabularies from the processing of logs of searches made by users on search engines.

La tesi doctoral titulada “Focused ion beam implantation as a tool for the fabrication of nano electromechanical devices” aborda el repte de la fabricació de ressonadors nano-mètrics des d’una nova òptica basada en la implantació iònica mitjançant un feix de ions focalitzat (FIB). Aquest nou mètode permet fabricar nano-dispositius suspesos funcionals, des del punt de vista elèctric i mecànic, sense necessitat d’utilitzar resina d’una forma i) ràpida i simple, només son necessàries tres etapes de fabricació; ii) flexible, permet definir dispositius amb gran llibertat geomètrica; iii) alta resolució, es demostra la fabricació de dispositius suspesos de 4 μm de longitud per 10 nm de diàmetre; iv) reproduïble i v) compatible amb la tecnologia CMOS. Partint d’un xip de silici o SOI (silici - diòxid de silici - silici), el mètode de fabricació comença amb un procés d’implantació FIB on es defineixen les estructures i les connexions elèctriques del dispositiu. El segon pas consisteix en el gravat humit del silici, on s’ataca el silici que no està protegit per la implantació FIB, permetent la suspensió o alliberació dels dispositius. En aquest estadi, on les estructures ja estan definides, el silici és amorf, conté gal·li i no és elèctricament funcional (ρ ~1 Ω·m). El darrer pas consisteix en un tractament tèrmic a alta temperatura fins a 1000ºC, en ambient de nitrogen i amb un precursor sòlid de bor on es propicia la recristal·lització del silici formant nano-cristalls, dopar el silici amb bor (tipus p) i eliminar el gal·li. Aquest tractament a alta temperatura, on les estructures no son oxidades, permet obtenir dispositius elèctricament funcionals (ρ ~10-4 Ω·m). Els principals resultats obtinguts es poden classificar en tres àmbits: Investigació de l’efecte de la implantació amb ions gal·li en el silici, pel que fa tant a aspectes de processament com de propietats nanoelectromecàniques del material. En aquest treball hem caracteritzat l’estructura del material en les diferents etapes de fabricació i hem caracteritzat elèctrica i electromecànicament els dispositius finals obtinguts pel mètode descrit. Desenvolupament i optimització del procés de fabricació, especialment pel que respecte al control de dimensions i a la combinació amb altres processos Es mostra el treball realitzat en la optimització dels diferents paràmetres de fabricació, des de la posta a punt de la dosi d’ions fins a la selectivitat del gravat. A través del disseny de les estructures es pot establir estratègies per controlar i minimitzar els efectes d’”under-etching” en el silici, a través de la definició d’estructures de compensació, i també evitar el col·lapse de les estructures més llargues, degut a les tensions superficials que es produeixen durant els processos de gravat humit, fabricant pilars per sostenir les estructures. Aquest mètode de fabricació permet obtenir dispositius a mida convertint-lo en una eina versàtil de prototipatge i de fabricació petites quantitats, que permet aconseguir dispositius de dimensions nano-mètriques per a l’experimentació acadèmica i científica. Investigació de les propietats electròniques, mecàniques i electromecàniques dels dispositius, i concretament en el cas de nanofils de silici suspesos que es poden aplicar com a ressonadors mecànics d’altra freqüència o transistors d’un sol forat. Hem pogut fabricar ressonadors de diferents geometries que ens ha permès estudiar i demostrar la relació que existeix entre la simetria/asimetria dels dispositius i el senyal piezoresistiu mesurat durant la transducció electromecànica. Hem investigat i fabricat transistors d’efecte camp ultra-fins (10 ~ 15 nm) i transistors suspesos on les característiques elèctriques a baixa temperatura mostren efectes de “Coulomb blockade” gracies als nano-cristalls que es formen, dins dels nano-fils de silici suspesos, durant l’etapa de tractament tèrmic. / The thesis entitled “Focused ion beam implantation as a tool for the fabrication of nano electromechanical devices” aboard the challenge of the fabrication of nanometric resonators from a new approach based on ion implantation by a focused ion beam (FIB) . This new method allows the fabrication of functional suspended nanodevices, from the electrical and mechanical point of view, without using any resist. This method is i) fast and simple, where only three steps are needed; ii) flexible, it is feasible the definition of structures of different shape; iii) high resolution, it is demonstrated the fabrication of 4 μm length and 10 nm diameter suspended devices; iv) reproducible and v) CMOS compatible. The starting point is a silicon or SOI (silicon – silicon dioxide – silicon) chip. The fabrication approach starts with a FIB implantation process where the structures and the electrical connections of the device are defined. The second step consists on silicon wet etching, where silicon that is not protected by the FIB implantation is etched, allowing the release of the devices. The defined structures are made of amorphous silicon, they contains gallium and they are not functional electrically (ρ ~1 Ω·m). The last step consists on diffusive boron doping at high temperature (up to 1000ºC) in a boron environment, where it is promoted the recrystallization of silicon forming nanocrystals, the boron doping (p type) of silicon and the removal of gallium. In this last step at high temperature the structures are not oxidized obtaining electrically functional devices (ρ ~10-4 Ω·m). The principal results can be classified in three areas: Investigation of the effect of gallium ion implantation onto silicon from the process and nanoelectromechanical material properties point of view. In this work the material structure in the different fabrication steps has been characterized, as well as the electrical and electromechanical properties of the final devices obtained by the described method. Development and optimization of the fabrication process, especially controlling the dimensions and the combination with other fabrication processes. The work done in the optimization of the different fabrication parameters are shown, from the tuning of the ion dosage to the etching selectivity. It is possible to stablish design strategies to control and minimize the under-etching effects onto silicon, as well as to avoid the collapse of long structures, that are the result of the superficial sticking produced during the wet etching processes, by the fabrication of sustaining posts. That method permits to obtain customized devices. It is a versatile prototyping method that allows the fabrication of small batches of devices of nanometric dimensions that can be employed for the scientific and academic experimentation. Investigation of the electronical, mechanical and electromechanical properties of the devices, specifically suspended silicon nanowires that can be employed as high frequency mechanical resonators or single hole transistors. We fabricated resonators of different geometries for the study and demonstration of the relation between the geometrical symmetry/asymmetry of the devices and the piezoresistive signal measured during the electromechanical transduction. We investigated and fabricated ultra-thin field effect transistors (10 ~ 15 nm) and suspended transistors that exhibits Coulomb blockade electrical characteristics at low temperature thanks to the nanocrystals that are grown during the high temperature fabrication step.

El presente estudio analiza campañas publicitarias cuya estrategia de comunicación está basada principalmente en el uso de las Redes Sociales. Se buscó identificar las características de contenido y ejecución de dichas campañas, tomando como base para la muestra los proyectos premiados en el festival publicitario de Cannes 2013 dentro de la categoría online Cyber Lions. La investigación parte de la creencia de que los consumidores expuestos a este tipo de plataformas de comunicación, han variado sus procesos de consumo publicitario, convirtiéndose no sólo en participantes activos, sino también en vehículos de transmisión exponencial de los mensajes. El primer paso del proyecto consistió en el diseño de una metodología de análisis propia, debido a que no se encontró un método que incluyera todos los elementos que se buscaba analizar. Los resultados obtenidos arrojaron una serie de similitudes que permitieron sintetizar 5 modelos o grupos de campañas con patrones de comunicación coincidentes. / This Doctoral Dissertation presents the results of the analysis performed to advertising campaigns with a strategy based mainly on the use of Social Networks. The goal of this paper is to identify the characteristics of content and implementation of such campaigns, taking as a sample the winning projects at the 2013 Cannes advertising festival in the online Cyber Lions category. This research is based on the premise that consumers exposed to this type of communication platforms have changed their advertising consumption processes to the point of becoming a fundamental part of the development of campaigns, not only as active participants, but also as vehicles for the exponential transmission of the messages. The first step of the project was to design a suitable methodology for the proposed analysis. The results showed a number of similarities that allowed me to summarise 5 models or campaign groups with matching communication patterns.

This thesis focuses on defining a set of design strategies to develop and assess video games that foster physical activity, commonly referred to as exergames. Regular physical activity is essential for a good development of children and exergames have the potential to be used as an adherent and fun tool. This should result in more healthy children and compensate for the current lack of physical activity due to sedentary behaviors. This thesis focuses both on quantity as well as quality of physical activity. Concerning quantity, we focus on aerobic activity, while quality refers to richness and diversity of movement within conditional and coordinative capacities. This thesis is a first step to design exergames as public health tools by bridging the notions of playability and efficacy of exergames. We define an interdisciplinary protocol to design multiplayer exergames in collaboration with physical activity experts. A parameter, the Interaction Tempo, and evaluation methods to control the amount of physical activity are presented and validated. We provide strategies to achieve the aforementioned quality of physical activity in exergames and a robust evaluation method to assess it during a play session. We finally explore the influence and limitations that the body attitude can have on the intensity and affective state. / Aquesta tesi se centra en la definició d'un conjunt d'estratègies de disseny per a desenvolupar i avaluar els videojocs que fomenten l'activitat física, comunament coneguts com a exergames. L'activitat física regular és essencial per a un bon desenvolupament dels nens i els exergames tenen el potencial de ser utilitzats com una eina divertida i que fomenti l'adhesió al programa d'exercici. Això ha de resultar en nens més sans i compensar l'actual falta d'activitat física a causa dels comportaments sedentaris. Aquesta tesi es focalitza tant en la quantitat com en la qualitat de l'activitat física. Per al que fa a la quantitat, ens centrem en l'activitat aeròbica, mentre que la qualitat es refereix a la riquesa i diversitat del moviment dins de les capacitats condicionals i coordinatives. Aquesta tesi és un primer pas per dissenyar exergames com a eines de salut pública a través de crear una relació entre les nocions de jugabilitat i l'eficàcia dels exergames. Definim un protocol interdisciplinari per a dissenyar exergames multi jugador en col•laboració amb experts en activitat física. Es presenta i valida el Tempo d'Interacció, un paràmetre per a controlar la quantitat d'activitat física, com també mètodes d'avaluació d'aquesta. Proporcionem estratègies per aconseguir la qualitat, abans esmentada, de l'activitat física en exergames i un mètode d'avaluació sòlida per a avaluar-la durant una sessió de joc. Finalment explorem la influència i limitacions que l'actitud del cos pot tenir sobre la intensitat i estat afectiu.

La Internet de las Cosas está avanzando lentamente debido a la falta de confianza en dispositivos que puedan interactuar de manera autónoma. Además, se requieren nuevos enfoques para mitigar o al menos paliar ataques de atacantes omnipresentes cada vez más poderosos. Para hacer frente a estas cuestiones, esta tesis investiga los conceptos de identidad y autenticidad. En cuanto a la identidad, se propone un novedoso enfoque sensible al contexto basado en la tecnología de cadenas de bloques donde el paradigma estándar se sustituye por un enfoque basado en la identificación de atributos. Referente a la authentication, nuevas propuestas permiten validar mensajes en escenarios en línea y fuera de línea. Además, se introduce un nuevo enfoque basado en software para escenarios en línea que proporciona propiedades intrínsecas de hardware independientemente de elementos físicos. Por último, la tecnología PUF permite el diseño novel de protocolos de autenticación en escenarios donde sin conexión. / The Internet of Things is advancing slowly due to the lack of trust in devices that can autonomously interact. Standard solutions and new technologies have strengthened its security, but ubiquitous and powerful attackers are still an open problem that requires novel approaches. To address the above issues, this thesis investigates the concepts of identity and authenticity. As regards identity, a new context-aware and self-enforced approach based on the blockchain technology is proposed. With this solution, the standard paradigm focused on fixed identifiers is replaced with an attribute-based identification approach that delineates democratically approved names. With respect to authentication, new approaches are analyzed from both the online and offline perspective to enable smart things in the validation of exchanged messages. Further, a new software approach for online scenarios is introduced which provides hardware-intrinsic properties without relying on any physical element. Finally, PUF technology is leveraged to design novel offline disposable authentication protocols.

En aquesta tesi s’explora l’ús de descriptors basats en la covariància per tal de traslladar la observació de característiques dins de regions d’interès a un determinat espai descriptiu que utilitzi les matrius de covariància de les característiques com a signatures discriminatives de les dades. Aquest espai constitueix la varietat de les matrius simètriques definides positives, amb la seva pròpia mètrica i consideracions analítiques, en la que podem desenvolupar diferents mètodes de machine learning per al reconeixement de patrons. Sigui quin sigui el domini de les característiques, ja siguin observacions visuals en imatges 2D, característiques de forma en núvols de punts 3D, gestos i moviment en seqüències d’imatges de profunditat, o informació de densitat en imatges mèdiques en 3D, l’espai del descriptor de covariància actua com un pas d’unificació en el repte de mantenir un marc de treball comú per a diverses aplicacions. / This dissertation explores the use of covariance-based descriptors in order to translate feature observations within regions of interest to a descriptor space using the feature covariance matrices as discriminative signatures. This space constitutes the particular manifold of symmetric positive definite matrices, with its own metric and analytical considerations, in which we can develop several machine learning algorithms for pattern recognition. Regardless of the feature domain, whether they are 2D image visual cues, 3D unstructured point cloud shape features, gesture and motion measurements from depth image sequences, or 3D tissue information in medical images, the covariance descriptor space acts as a unifying step in the task of keeping a common framework for several applications.

El tricloroetileno (TCE) y percloroetileno (PCE) son dos hidrocarburos alifáticos clorados ampliamente usados en la industria como disolventes, que se encuentran entre los contaminantes más habituales en suelos y aguas subterráneas en el mundo. En esta Tesis se demuestra la capacidad de degradación de TCE por diferentes especies de hongos de podredumbre blanca, como Trametes versicolor, Irpex lacteus y Ganoderma lucidum. Phanerochaete chrysosporium se ha incluido en estos estudios como control positivo, ya que previamente se había demostrado su capacidad para mineralizar TCE. Nuestros resultados, en consonancia con algunos estudios publicados recientemente, muestran que P. chrysosporium alcanza valores de degradación más bajos en medios con bajo contenido en nitrógeno que en medio de extracto de malta, en los que la producción de peroxidasas se encuentra completamente suprimida. Este estudio constituye la primera demostración de la capacidad de G. lucidum para degradar compuestos xenobióticos. Dado que los porcentajes de degradación son sustancialmente superiores en los cultivos con T. versicolor, se ha escogido este hongo para posteriores experimentos. Se ha identificado al dióxido de carbono y al 2,2,2-tricloroetanol como subproductos de degradación de TCE por T. versicolor, usando [13C]-TCE como sustrato. El balance de cloruros realizado indica que la mitad del TCE degradado se mineraliza, y la otra mitad restante se acumula en forma de 2,2,2-tricloroetanol. El 2,2,2-tricloroetanol no está considerado cancerígeno, y ésta es una ventaja comparativa respecto a los subproductos típicos de acumulación en el caso de las bacterias. Se ha obtenido un porcentaje de degradación elevado (aprox. 80%) para el rango de 2-10 mg/l de TCE. Incrementando la concentración de glucosa en el medio y reoxigenando los cultivos durante la incubación, se obtiene una mayor generación de cloruros en la degradación de TCE, lo que indica una mayor mineralización del producto. El TCE resultó ser un inductor de la producción de lacasa para T. versicolor, pero los experimentos realizados in vitro indican que ni la lacasa ni un amplio espectro de mediadores testados son capaces de oxidar el TCE. Experimentos realizados con el inhibidor del citocromo P450, 1-aminobenzotriazol, indican que este sistema oxidativo juega un papel clave en la degradación de TCE. Se ha identificado al cloral (tricloroacetaldehido) como intermediario en la vía de degradación de TCE. Por último, se ha propuesto una vía de degradación de TCE para T. versicolor.Por otro lado, se ha demostrado por primera vez la capacidad de un hongo para degradar PCE aeróbicamente. En cultivos de T. versicolor con 5 mg/l de PCE se consigue un 40% de degradación. Se ha identificado al ácido tricloroacético (TCA) como principal subproducto usando [13C]-PCE como sustrato. La generación de cloruro y el TCA producido mantienen una relación estequiométrica con el PCE degradado. Experimentos realizados con el inhibidor 1-aminobenzotriazol indican que el citocromo P450 está implicado en la degradación de PCE por T. versicolor. Los cultivos reoxigenados muestran tan solo un ligero aumento de los niveles de degradación, liberación de cloruros y generación de TCA. A partir de los resultados obtenidos, se sugiere una vía de degradación de PCE por T. versicolor, que es análoga a la descrita en los mamíferos. Finalmente, se ha realizado una aproximación de los principales factores que pueden influenciar en el tratamiento real de aguas contaminadas por TCE y PCE mediante biorreactor. T. versicolor degrada un 34,1 y 47,7% del PCE (5 mg/l) y TCE (10 mg/l), respectivamente, añadido conjuntamente a los cultivos. El porcentaje de degradación, así como los cloruros liberados en este experimento, indican que el hogo degrada mezclas de estos productos con la misma eficiencia que lo hace para el TCE y PCE añadido individualmente. La ecuación de Michaelis-Menten es la que presenta un mejor ajuste de las cinéticas de degradación de TCE y PCE, para un amplio rango de concentraciones testadas. Por último, se ha establecido que la isoterma de Freundlich es la que mejor describe el equilibrio de adsorción entre la biomasa y los disolventes clorados, mediante controles de T. versicolor autoclavados. Se ha validado esta isoterma con experimentos de degradación, obteniendo un buen ajuste entre los valores experimentales y los simulados. / Trichloroethylene (TCE) and perchloroethylene (PCE) are chlorinated aliphatic hydrocarbons which have been widely used in industrial cleaning solutions. These xenobiotic compounds are among the most common organic pollutants found in groundwater around the world. In this thesis, the ability of several species of white-rot fungi, including Trametes versicolor, Ganoderma lucidum and Irpex lacteus, to degrade substantial levels of TCE in pure cultures was demonstrated. P. chrysosporium, included as a positive control in this study, was previously shown to mineralize TCE. Our results, in conformation with earlier studies, showed that P. chrysosporium exhibits lower TCE degradation in low nitrogen medium than in malt extract medium, in which peroxidases are known to be completely suppressed. As far as we know, it was the first demonstration of the ability of G. lucidum to degrade a xenobiotic pollutant. Since the extent of TCE degradation by T. versicolor was substantially greater than that shown by the other fungi, it became the obvious choice for further study. Carbon dioxide and 2,2,2-trichloroethanol were identified as the byproducts generated during the degradation of TCE by T. versicolor using [13C]-TCE as the substrate. The chloride balance indicated that one half of the TCE degraded is mineralized and the remaining TCE tends to accumulate as 2,2,2-trichloroethanol. Unlike TCE, 2,2,2-trichloroethanol is not considered carcinogenic and this is a distinct advantage in comparison to bacterial systems. A high percent of degradation (aprox. 80%) was observed for a range of concentrations between 2-10 mg/l. A highest chloride release from TCE degradation occurred by increasing the glucose concentration in the media and reoxygenating cultures during incubation. Our results showed that TCE was an inducer of laccase production in T. versicolor, but in vitro experiments showed that neither laccase nor any of the wide array of mediators tested were able to cause oxidation of TCE. Cytochrome P450 appeared to play a key role in TCE degradation, as evidenced by means of cytochrome P450 inhibition experiments using 1-aminobenzotriazole, a known cyt. P450 inhibitor. Chloral (trichloroacetaldehyde) was identified as an important intermediate of the TCE degradation pathway. Finally, a TCE degradation pathway by T. versicolor is suggested. On the other hand, the ability of a fungus to degrade PCE under aerobic conditions was demonstrated for the first time. Approximately, a 40% of degradation was achieved in cultures of T. versicolor spiked with 5 mg/l of PCE. Trichloroacetic acid (TCA) was identified as the main intermediate using [13C]-PCE as the substrate. Chloride released and TCA produced were stoichiometric with PCE degradation. Our studies using the inhibitor 1-aminobenzotriazole, suggested that a cytochrome P-450 system may be involved in PCE degradation by T. versicolor. Cultures that were re-oxygenated showed slightly higher levels of degradation, chloride release and TCA generation, but not as much as one would have expected. Finally, a degradation pathway was suggested, which was analogous to that described in mammalian systems. Finally, an approach of some of the factors which may influence the treatment of real TCE and PCE contaminated waters by T. versicolor using a bioreactor was studied. The fungus degraded 34.1 and 47.7 percent of PCE and TCE added as a mixtures (containing 5 and 10 mg/l, respectively). Percent degradation as well as chloride release from mixtures of TCE and PCE showed that T. versicolor degrades these mixtures as well as individually added TCE or PCE. A Michaelis-Menten kinetic equation related to TCE and PCE degradation was obtained with TCE degradation experiments for a wide range of concentrations. Finally, it was considered that Freundlich isotherm described the adsorption equilibrium between biomass and the chlorinated solvents, using heat-killed controls. This isotherm was validated in degradation conditions, obtaining a correct adjustment between the experimental and the simulated data.