Behind every good advertisement there is a creative concept, a Big Idea. In contrast to the countless number of ads, a small number of patterns of effective communication (idea templates) have been uncovered, which are invariant across content and context. In this thesis, we investigate the formalization of idea templates and use it as the basis for building computational means of generating ideas. We present a computational approach of generating one type of ideas, pictorial metaphor. A two-stage approach is proposed and implemented: Stage 1 finds concepts that are salient in a given property; Stage 2 evaluates the aptness of the concepts found as metaphor vehicles. The ideas generated by our approach were evaluated against past successful ads. / Detrás de cada buen anuncio publicitario hay un concepto creativo, una “Gran Idea”. En contraste con la innumerable cantidad de anuncios, se ha identificado un número limitado de patrones de comunicación efectiva (plantillas de ideas), invariantes respecto a los posibles contenidos y contextos. En esta tesis investigamos la formalización de las plantillas de ideas, y la usamos como base para construir herramientas computacionales de generación de ideas. Presentamos una estrategia computacional para generar un tipo de ideas, metáforas pictóricas. Se propone e implementa una estrategia en dos pasos: en el paso 1 se encuentran los conceptos que son prominentes en una propiedad dada; el paso 2 evalúa la idoneidad de los conceptos encontrados como vehículos de la metáfora. Las ideas generadas con nuestro método han sido evaluadas en comparación con anteriores anuncios exitosos. / Al darrere de cada bon anunci publicitari hi ha un concepte creatiu, una "Idea Excel•lent". En contrast amb la gran quantitat d'anuncis, s’ han identificat un nombre limitat de patrons d'idees de comunicació efectiva (plantilles d’idees), invariants respecte als possibles continguts i contextos. En aquesta tesi hem investigat la formalització de les plantilles d'idees i la utilitzem com a base per construir eines computacionals per a la generació d'idees. Presentem una estratègia computacional per generar un tipus d'idees, les metàfores pictòriques. Es proposa i implementa una estratègia en dos passos: al pas 1 es troben els conceptes que són prominents en una propietat determinada; al pas 2 s’avalua l'adequació dels conceptes trobats com a vehicles de la metàfora. Les idees generades pel nostre mètode han estat avaluades comparant-les amb les d’anuncis d’èxit anteriors.

Worldwide, 10% of the population has dyslexia, a cognitive disability that reduces readability and comprehension of written information. The goal of this thesis is to make text more accessible for people with dyslexia by combining human computer interaction validation methods and natural language processing techniques. In the initial phase of this study we examined how people with dyslexia identify errors in written text. Their written errors were analyzed and used to estimate the presence of text written by individuals with dyslexia in the Web. After concluding that dyslexic errors relate to presentation and content features of text, we carried out a set of experiments using eye tracking to determine the conditions that led to improved readability and comprehension. After finding the relevant parameters for text presentation and content modification, we implemented a lexical simplification system. Finally, the results of the investigation and the resources created, lead to a model, DysWebxia, that proposes a set of recommendations that have been successfully integrated in four applications. / Un 10% de la població mundial té dislèxia, una dificultat cognitiva que redueix la llegibilitat i la comprensió de la informació escrita. L’objectiu de la tesiés millorar l’accessibilitat textual de les persones amb dislèxia, combinant mètodes de validació de la interacció persona-ordinador i tècniques de processament del llenguatge natural. Vam estudiar com identifiquen els errors d’un text les persones amb dislèxia i vam analitzar els seus errors d’escriptura; això va servir per a estimar la presència a la web de textos escrits per persones amb dislèxia. Un cop establert que els errors dislèctics responen a trets relacionats amb la presentació i el contingut del text, vam realitzar experiments mitjan ̧cant el seguiment de la mirada per a descobrir quines condicions milloren la llegibilitat i la comprensió. Havent determinat els paràmetres rellevants per a la presentació del text i la modificació dels continguts, vam implementar un sistema de simplificació lèxica. Els resultats obtinguts i els recursos creats han donat lloc a un model, DysWebxia, en el qual es proposen recomanacions que s’han integrat satisfacto`riament en quatre aplicacions. / Un 10% de la población mundial tiene dislexia, una dificultad de aprendizaje de origen cognitivo que reduce la legibilidad y la comprensión de la información escrita. El objetivo de esta tesis es mejorar la accesibilidad textual de las personas con dislexia, combinando métodos de validación de interacción persona-ordenador y técnicas de procesamiento del lenguaje natural. Primero estudiamos como las personas con dislexia identifican los errores en un texto y analizamos sus errores escritos. Esto permitió estimar la presencia en la Web de textos escritos por personas con dislexia. Al descubrir que los errores disléxicos están relacionados tanto con la presentación como con el contenido del texto, llevamos a cabo una serie de experimentos utilizando seguimiento automático de la vista (eye tracking) para averiguar qué condiciones mejoraban la legibilidad y la comprensión. Después de determinar los parámetros relevantes para la presentación del texto y la modificación de su contenido, implementamos un sistema de simplificación léxica. Los resultados obtenidos y los recursos generados han dado lugar a un modelo, DysWebxia, que propone recomendaciones que ya han sido integradas satisfactoriamente en cuatro aplicaciones.

De acuerdo a los estudios sociales, la vida cotidiana ha reducido las oportunidades de que los niños puedan disfrutar del juego libre, lo cual a largo plazo, puede perjudicar su desarrollo social y físico. La investigación en Interacción Persona Ordenador, ha abordado ésta cuestión de como usar sensores y reactores para estimular el juego libre, por ejemplo interviniendo los parques infantitles u objetos de uso compartido con estas tecnologías. Esta disertación explora el proceso de diseño y evaluación the accesorios digitales para ponerse, diseñados para motivar el juego libre entre los niños de edad escolar, en contextos alternativos. Esto se ha hecho para aprovechar las oportunidades de juego libre que pueden surgir cuando los niños estan en camino a algun lugar, asi como para motivar retos corporales y experiencias socials a partir de experiencias individuales. En este contexto la tesis discute (a) tres casso de estudios de accesorios juguetones, (b) una evaluacion cuantitativa y cualitativa sobre la capacidad de los accesorios para motivar el jugo libre, (c) el proceso de diseño de las experiencias jugables con la participación de niños y personas mayores (60+). Además, esta disertación presenta un conjunto de oportunidades de diseño que pueden ser tenidas en cuenta en la investigación de futuros objetos para motivar el juego libre. / According to social studies, everyday life has reduced children’s opportunities for free-play, which, in the long term, can compromise their social and physical development. Previous HCI studies have been addressing the question of how to apply sensing and reactive technologies to encourage free-play by, for example, augmenting playgrounds and shared objects with these technologies. This dissertation explores the design process and evaluation of wearable digital accessories to encourage and facilitate free-play amongst school-aged children in alternative free-play settings. This is done in order to take advantage of free-play opportunities that arise on the move and to encourage body challenges and social experiences through individual exploration. In this context, the thesis discusses (a) three design cases of playful accessories, (b) a quantitative and qualitative evaluation to assess the ability of the accessories to encourage free-play, (c) the design process of playful experiences with the participation of children and older people (60+). This thesis also provides a set of design opportunities that can be taken into account in the research of future digitally-augmented objects to encourage free-play.

En la presente tesis doctoral se realiza un estudio comparativo de la eficiencia energética de los sistemas de climatización en edificios de oficinas en ciudades de Colombia. En el que se aborda los procedimientos para el desarrollo de una base de comportamiento del rendimiento de dos tipos de edificios de oficinas y variantes tecnológicas típicas de sistemas de climatización para diferentes ciudades en Colombia. A través de la identificación de zonas de demandas térmicas y la simulación dinámica del escenario, se generaron datos de comportamiento energético por medio de factores importantes en el uso de la energía, mediante el empleo de parámetros físicos y operacionales de las edificaciones. Llegando a comprobar la influencia que presenta el clima y el tipo de construcción en el comportamiento energético del edificio y sistemas de climatización de forma detallada. Finalmente, se obtienen modelos de regresión lineal múltiple que posibilitan no solo la determinación de la intensidad energética de las edificaciones y sistemas de climatización en función de factores constructivos, de sistemas y planta, sino que también permiten establecer líneas bases para la eficiencia energética, que actúan como instrumento para la interpretación de la evaluación comparativa como primer paso para la estimación de la eficiencia energética. / A comparative study of the energy efficiency of air-conditioning systems installed in office buildings located in Colombian cities is performed in this thesis. In order to perform this comparison, a comparative basis of the energy performance for two types of office buildings and the different typical air-conditioning alternatives is developed. By means of the identification of the different thermal demand zones and the dynamic simulation of the resulting scenarios, an energy performance database is generated for different important energy use factors, through different physical parameters and operation of the buildings. The influence of the weather and type of construction on the building energy behavior and air-conditioning systems is assessed in detail. Finally, multiple lineal regression models are obtained. These models allow determining the energy intensity of the building and air-conditioning systems in terms of the building construction factors, systems and plant. Also, these models allow establishing basic guidelines for energy efficiency which act as instruments for the interpretation of the comparative evaluation as a first step for the estimation of the energy efficiency.

El càncer de còlon és la quarta causa més comuna de mort per càncer en el món, havent al voltant de 143.460 nous casos el 2012, segons dades de l’American Cancer Society. La taxa de mortalitat d’aquest càncer depèn de l’etapa en què sigui detectat, decreixent des de taxes majors del 95% en les primeres etapes a taxes inferiors al 35% en les etapes quarta i cinquena, la qual cosa demostra la necessitat d’una exploració preco¸c del còlon. Durant l’exploració, el metge busca creixements adenomatosos, que es coneixen sota el nom de pòlips, per tal d’esbrinar el seu nivell de desenvolupament. Hi ha diverses tècniques per a l’exloració del còlon, però la colonoscòpia és considerada encara avui com estàndard de facto, encara que presenta alguns inconvenients com una elevada taxa de errors. La nostra contribució està enquadrada dins del camp de sistemes intel·ligents per a la colonoscòpia [13] i té com a objectiu el desenvolupament de mètodes de localització i segmentació de pòlips basant-se en models d’aparen¸ca. Definim la localització de pòlips com el mètode pel qual donada una imatge d’entrada es proporciona com a sortida una altra imatge on es assenyalen les àrees de la imatge on és més probable trobar un pòlip. Per altra banda, la segmentació té com a objectiu definir la regió concreta de la imatge on es troba el pòlip. Per tal de desenvolupar ambdós mètodes s’ha comen¸cat desenvolupant un model d’aparen¸ca per a pòlips, el qual defineix un pòlip com una estructura limitada per valls en la imatge de escala de gris. La novetat de la nostra contribució rau en el fet que incloem en el nostre model altres elements de l’escena endoluminal, com els reflexos especulars o els gots sanguinis, que demostren tenir un impacte en el rendiment global dels nostres mètodes i en elements derivats del procés de formació de la imatge com l’interlacing. Tenint això en compte, definim una imatge de profunditat de valls que integra la sortida del detector de valls amb un gradient morfològic, afegint-hi els altres elements de l’escena endoluminal. Per desenvolupar el nostre mètode de localització de pòlips capturem la informació de la imatge de profunditat de valls amb la finalitat de crear mapes d’energia. Per obtenir la segmentació del pòlip també fem servir aquests mapes de energia per guiar el procés. Els nostres mètodes arriben resultats prometedors tant en localització com a segmentació de pòlips. Per a validar la metodologia emprada, presentem un experiment que compara el nostre mètode amb observacions fetes per metges obtingudes mitjan ¸cant un dispositiu de eye-tracking. Els resultats mostren que el rendiment de la contribució d’aquesta Tesi és comparable a l’obtingut a partir de les observacions dels metges, la qual cosa indica el potencial de la nostra proposta en futurs sistemes intel·ligents de colonoscòpia. / El cáncer de colon es la cuarta causa más común de muerte por cáncer en el mundo, presentando alrededor de 143.460 nuevos casos en 2012, según datos estimados por la American Cancer Society. La tasa de mortalidad del cancer de colon depende de la etapa en que éste es detectado, decreciendo desde tasas mayores del 95% en las primeras etapas a tasas inferiores al 35% en las etapas cuarta y quinta, lo cual es muestra de la necesidad de una exploración temprana del colon. Durante la exploración el médico busca crecimientos adenomatosos que se conocen bajo el nombre de pólipos, con el fin de averiguar su nivel de desarrollo. Existen varias técnicas para la exloración del colon pero la colonoscopia está considerada aún hoy en d´ıa como estandar de facto, aunque presenta algunos inconvenientes como la tasa de fallos. Nuestra contribución, encuadrada dentro del campo de sistemas inteligentes para la colonoscopia, tiene como objetivo el desarrollo de métodos de localización y segmentación de pólipos basándose en un model de apariencia para los pólipos. Definimos localización de pólipos como el método por el cual dada una imagen de entrada se proporciona como salida donde se se˜nalan las áreas de la imagen donde es más probable encontrar un pólipo. La segmentación de pólipos tiene como objetivo definir la región concreta de la imagen donde está el pólipo. Con el fin de desarrollar ambos métodos se ha comenzado desarrollando un modelo de apariencia para pólipos, el cual define un pólipo como una estructura limitada por valles en la imagen de escala de gris. Lo novedoso de nuestra contribución radica en el hecho de que incluimos en nuestro modelo otros elementos de la escena endoluminal tales como los reflejos especulares o los vasos sangu´ıneos que tienen un impacto en el rendimiento global de nuestros métodos as´ı como elementos derivados del proceso de formación de la imagen, como el interlacing. Teniendo esto en cuenta definimos nuestra imagen de profundidad de valles que integra la salida del detector de valles con el gradiente morfológico, a˜nadiendo asimismo la presencia de los ya mencionados otros elementos de la escena endoluminal. Para desarrollar nuestro método de localización de pólipos acumulamos la información que la imagen de profundidad de valles proporciona con el fin de crear mapas de energ´ıa. Para obtener la segmentación del pólipo también usamos información de los mapas de energ´ıa para guiar el proceso. Nuestros métodos alcanzan resultados prometedores tanto en localización como en segmentación de pólipos. Con el fin de valdiar nuestros métodos presentamos también un experimento que compara nuestro método con las observaciones de los médicos, obtenidas mediante un dispositivo eye-tracker. Los resultados muestran que nuestros m´etodos son cercanos a las observaciones de los médicos, lo cual indica el potencial de los mismos de cara a ser incluidos en futuros sistemas inteligentes para la colonoscopia. / Colorectal cancer is the fourth most common cause of cancer death worldwide, with about 143.460 new cases expected in 2012 by recent estimates of the American Cancer Society. Colon cancerís survival rate depends on the stage in which it is detected, decreasing from rates higher than 95% in the first stages to rates lower than 35% in stages IV and V, hence the necessity for a early colon screening. In this process physicians search for adenomatous growths known as polyps, in order to assess their degree of development. There are several screening techniques but colonoscopy is still nowadays the gold standard, although it has some drawbacks such as the miss rate. Our contribution, in the field of intelligent system for colonoscopy, aims at providing a polyp localization and a polyp segmentation system based on a model of appearance for polyps. In this sense we define polyp localization as a method which given an input image identifies which areas of the image are more likely to contain a polyp. Polyp segmentation aims at selecting the region of the image that contains a polyp. In order to develop both methods we have started by defining a model of appearance for polyps, which defines a polyp as enclosed by intensity valleys. The novelty of our contribution resides on the fact that we include in our model other elements from the endoluminal scene such as specular highlights and blood vessels, which have an impact on the performance of our methods and also other elements that appear as a result of image formation, such as interlacing. Considering this we define our novel Depth of Valleys image which integrates valley information with the output of the morphological gradient and also takes into account the presence of the before mentioned elements of the endoluminal scene. In order to develop our polyp localization method we accumulate the information that the Depth of Valleys image provides in order to generate accumulation energy maps. In order to obtain polyp segmentation we also use information from the energy maps to guide the process. Our methods achieve promising results in polyp localization and segmentation. In order to validate our methods we also present an experiment which compares the output of our method with physicianís observations captured via an eye-tracking device. The results show to be close to physicianís observations which point out a potentially inclusion of our methods as part of a future intelligent system for colonoscopy.

This doctoral Thesis describes a novel way to select the best computer node out of a pool of available potentially heterogeneous computing nodes for the execution of computational tasks. This is a very basic and dificult problem of computer science and computing centres tried to get around it by using only homogeneous compute clusters. Usually this fails as like any technical equipment, clusters get extended, adapted or repaired over time, and you end up with a heterogeneous configuration. So far, the solution for this, was: • To leave it to the computer users to choose the right node(s) for execution, or •To make extensive tests by executing and measuring all tasks on every type of computing node available in the pool. In the typical case, where a large number of tasks would need to be tested on many different types of nodes, this could use a lot of computing resources, sometimes even more than the actual execution one wants to optimize. In a specific situation (hierarchical multi-clusters), the situation is worse, as the configuration of the cluster changes over time, so that the execution tests would have to be done over and over, every time the configuration of the cluster is changed. I developed a novel and elegant solution for this problem, named "Performance Probe", or just "Probe", for short. A probe is a striped-down version of a compu- tational task which includes all important characteristics of the original task, but can be executed in a much shorter time (seconds, instead of hours), is much smaller than the original task (about 5% of the original size in the worst cases), but allows to predict the execution time of the original within reasonable bounds (around 90% accuracy). These results are very important: as scheduling is a basic problem of computer science, these results cannot only be used in the setting described by the thesis (of setting the right compute node for tasks in a hierarchical multi-cluster), but can also be applied in many diferent contexts every time scheduling and/or selection decisions have to be made: selecting where a computational task would run most efficiently (which cluster at which centre); picking the right execution nodes in a large complex (grid, cloud), work ows and many more.

El bisfenol A (BPA) i la tartrazina (TAR) pertanyen al grup de compostos que són potencialment nocius per a la recuperació d'aigües residuals. El BPA és un disruptor del sistema hormonal o disruptor endocrí, mentre que la TAR és un colorant azoic. Una diversitat d'indústries, especialment la indústria paperera i tèxtil, produeixen un gran volum d'aigües residuals que estan contaminades amb BPA i colorants. Per tant, els efluents que contenen tant BPA com colorants han de ser gestionats de manera eficient amb la finalitat d'evitar problemes ambientals vinculats a ells. Durant l'última dècada, s’han assajat diversos mètodes per a l'eliminació de BPA i TAR d'aigües residuals, resultant ser eficaços i potencialment aplicables a gran escala. No obstant això, la majoria d'ells encara enfronten problemes de costos, la qual cosa exigeix el seu desenvolupament. La nanofiltració (NF) ofereix una solució adequada per a l'eliminació de BPA i colorants de les solucions aquoses, degut a la seva capacitat per retenir substàncies orgàniques dissoltes. És per això que en aquest treball de tesi, es va utilitzar la NF en flux tangencial mitjançant membranes polimèriques per eliminar BPA i TAR de solucions aquoses. Addicionalment, la degradació de BPA i TAR durant els tractaments per Fenton, ozonación i enzimàtic sota diferents condicions d'operació, en combinació amb la seva posterior NF van ser assajats. Resultats indiquen que tant el BPA com la TAR poden ser eficientment degradats per aquests processos. L'ús d'un sistema integrat membrana-reactor va mostrar el potencial i les limitacions de l'ús dels processos d'oxidació avançada en conjunt amb membranes de NF per a la remoció del BPA i de la TAR. En general elevades eficiències de remoció van ser aconseguides amb les diferents membranes de NF utilitzades. / Bisfenol A (BPA) y tartrazina (TAR) pertenecen al grupo de compuestos que son potencialmente dañinos para la recuperación de aguas residuales. BPA es un perturbador del sistema hormonal o disruptor endocrino, mientras que la TAR es un colorante azo. Variedad de industrias, especialmente la industria papelera y textil producen un gran volumen de aguas residuales que están contaminadas con BPA y colorantes. Por lo tanto, los efluentes que contiene tanto BPA como colorantes, deben ser gestionados de manera eficiente con la finalidad de evitar problemas ambientales vinculados a ellos. Durante la última década, varios métodos para la eliminación de BPA y TAR de aguas residuales han sido probados, resultando ser eficaces y potencialmente aplicables a gran escala. Sin embargo, la mayoría de ellos todavía enfrentan problemas de costes, lo cual exige su desarrollo. La nanofiltración (NF) ofrece una solución adecuada para la eliminación de BPA y colorantes de las soluciones acuosas debido a su capacidad para remover sustancias orgánicas disueltas. Es por ello que en esta tesis, la NF en flujo cruzado usando membranas poliméricas fue utilizada para remover BPA y TAR de soluciones acuosas. Adicionalmente, la degradación de BPA y TAR durante los tratamientos por Fenton, ozonación y enzimático bajo diferentes condiciones de operación, en combinación con su posterior NF fueron ensayados. Resultados indican que tanto el BPA como la TAR pueden ser eficientemente degradados por estos procesos. El uso de un sistema integrado membrana-reactor mostró el potencial y las limitaciones del uso de los procesos de oxidación avanzada en conjunto con membranas de NF para la remoción del BPA y de la TAR. En general elevadas eficiencias de remoción fueron alcanzadas con las diferentes membranas de NF utilizadas. / Bisphenol A (BPA) and tartrazine (TAR) belong to the compounds which are potentially harmful during wastewater reclamation. BPA is a typical Endocrine Disrupting Chemical and TAR is an azo dye. Variety of industry, especially paper and textile industries produces a large volume of wastewater that is polluted with BPA and dyes. Therefore, BPA and dyes-charged effluents need to be efficiently managed in order to avoid environmental problems linked to them. During the last decade, several methods for BPA and TAR removal of wastewater have been found effective and potentially applicable for scaling up. However, most of them still face cost problems, thus demanding further development. It is generally accepted that nanofiltration (NF) offers an adequate solution for the removal of BPA and dyes from the aqueous solutions owing to its capacity to remove dissolved organics. In the present thesis, crossflow NF using thin film composite polymeric membranes were applied to reject BPA and TAR from aqueous solutions. Additionally, the degradation of BPA and TAR during Fenton’s, ozonation and enzymatic processes under different operational conditions, in combination with subsequent NF of low concentration remnant BPA and TAR and compounds derived from oxidation was investigated. Results indicate that BPA and TAR could be degraded efficiently in aqueous phase by Fenton, ozonation and enzymatic processes. The use of a membrane-reactor integrated system for BPA and TAR degradation demonstrated the potential and limitations of using advance oxidation processes, operated in a recycling mode coupled to a NF membrane. In general, high BPA and TAR removal efficiencies for several NF membranes were achieved.

Animals excel in skilled motor behavior, especially when compared to arti cial systems. Several adaptive and predictive motor control frameworks have been proposed to account for such performance, but the underlying biological implementation remains elusive. In vertebrates, the cerebellum is the most promising candidate locus where adaptive and predictive motor control primitives might be implemented. Indeed, several motor learning paradigms indicate that the cerebellum can drive anticipatory and well-timed coordinated motor actions. The most widely employed of such paradigms, classical conditioning of the eyelid re ex (eyeblink conditioning), has a well-de ned circuitry blueprint as well as known input and output pathways. However, the underlying physiological mechanisms are not fully understood, and neither is it clear whether cerebellar function in eyeblink conditioning can be extrapolated to more general anticipatory actions. This dissertation addresses these two questions relying on computational, robotic and neuro-prosthetic approaches, following the hypothesis that the cerebellum, working as an adaptive feedforward lter, interacts with a reactive layer of feedback control. First, we show that GABAergic slow inhibitory currents provide a biologically grounded mechanism accounting for the representation of time in the cerebellar cortex. Based on such assumption, we build a computational model of the cerebellum that successfully controls robots in avoidance learning tasks and replaces the learning function of an inactivated rat cerebellum using a neuro-prosthetic implantation. Thus, we provide a biologically grounded explanation of the mechanisms underlying the acquisition of anticipatory responses by the cerebellum, that is fully functional in both robotic and neuro-prosthetic scenarios. Altogether, this work advances our understanding of the mechanisms at the basis of coordinated motor control in animals, and through this, it takes a step towards developing equivalent motor capabilities in arti cial systems. / Els animals assoleixen unes habilitats motores que superen de llarg la dels sistemes arti cials actuals. S'ha proposat que diferents marcs de control adaptatiu i predictiu estan a la base d'aquest acompliment, pero la seva implementació biològica roman desconeguda. En el cas dels vertebrats, és el cerèvel l'estructura cerebral on més probablement s'implementen aquestes primitives adaptatives i predictives. De fet, multiples paradigmes d'aprenentatge motor indiquen que el cerevel es capaç de controlar l'adquisició de accions motores anticipatòries i executar-les amb gran precisió temporal. El paradigma més estudiat, el condicionament clássic del parpelleig, té una anatomia ben de nida així com també un circuits d'entrada i sortida coneguts. Tanmateix, els mecanismes a la base d'aquest tipus d'aprenentatge no es coneixen com tampoc es sap si la funció del cérevel al condicionament del parpelleig es pot generalitzar a altres tipus d'accions anticipatòries. Aquesta disertació adreça aquestes dues qüestion i ho fa mitjaçant estudis computacionals, robotics i neuroprost ètics, on apliquem l'hipòtesi que el cerevel actúa com a un ltre adaptatiu que complementa la funció d'una capa de control reactiva. En primer lloc, demostrem que les corrents inhibitories per versament proporcionen un sustrat siològic per a la represtació del temps en l'escorça del cerevel. Basant-nos en aquesta assumpció, desarrotlem un model computacional que es capaç de controlar un robot en un tasca de prevenció de colisions i que, implementat en un implant neuro-prostètic, també pot reemplaçar funcionalment el cerevel farmacologicament inactivat d'una rata. D'aquesta manera, donem un explicació biologicament plausible per als mecanismes que permeten l'aquisició de respostes anticipatories al cerevel, que a més a més es funcional tant en l'àmbit de la robòtica com en el de les neuro-pròtesis. Tot plegat, aquesta feina avança el coneixement relatiu als mecanismes que a la base del control motor en animals, i mitjançant això dòna un pas vers el desenvolupament de sistemes arti cials amb capacitats equivalents.

This thesis is centered on the construction of a cardiac atlas to serve as a common reference frame in the Virtual Physiological Human (VPH). The construction covers the entire construction pipeline, starting from a set of 3D+t multislice computed tomography images, then performing a spatial normalization of these images, segmentation of the synthesized mean image, multi-structure meshing, and finally mapping of the mesh back to the population of images. In addition, two applications are presented in this thesis. First, the atlas is used to frame a spatio-temporal model of cardiac morphology which models the variability along both 'axes' simultaneously. Such a unified approach should be preferable over existing methods, which decouple the two sources of variation and then model them separately, in isolation. Second, the proposed atlas is applied to develop an acceleration technique for performing personalized simulation of cardiac electrophysiology (EP). The prior knowledge encapsulated in our atlas is used, in conjunction with a numerical solver of cardiac EP, to build a statistical model linking cardiac morphology with the steady states of myocardial cell models that pre condition detailed cardiac EP simulations. This application puts the proposed dynamic cardiac atlas in the context of VPH-related simulations, of which the computational costs are currently greatly in excess of what is acceptable for their adoption in current clinical practice. / Esta tesis está centrada en la construcción de un atlas cardiaco, para servir como marco común de referencia en el Virtual Physiological Human (VPH). La construcción consiste en la trayectoria completa, empezando con un conjunto de imágenes 3D+t de tomografía computacional multi-corte, y entonces hacer una normalización espacial de las imágenes, segmentación de la imagen promedio sintetizada, un mallado multi-estructura, y finalmente la transformación de la malla a la población de imágenes. Adicionalmente, la tesis presenta dos aplicaciones del atlas. Primero, el atlas se usa para enmarcar un modelo espacio-temporal de la morfología cardiaca que modela la variación a lo largo de ambos 'ejes' simultáneamente. Tal propuesta debe ser preferible sobre otros m\'etodos existentes, los cuales desacoplan las dos fuentes de variación para modelarlas separadamente, en isolación. Segundo, el atlas está aplicado al desarrollo de una técnica de aceleración para simulaciones personalizadas de electrofisiología (EF) cardiaca. El conocimiento previo encapsulado en nuestro atlas se usa, en conjunto con un solver de EF cardiaca, para construir un modelo estadístico conectando morfología cardiaca con los steady states de modelos celulares del miocardio que precondicionan a simulaciones detalladas de EF cardiaca. Esta aplicación posiciona el propuesto atlas dinámico cardiaco en el contexto de simulaciones relacionadas al VPH, cuyo costo computacional actual está en gran exceso de lo aceptable para su adopción en la práctica clínica de hoy en día.

Through advances in sensor, networking, semiconductor and energy storage technologies, Wireless Sensor Networks (WSNs) are increasingly being deployed in many important applications to enable users to access information about the physical world. As a result, WSNs role as one of key components of the Internet Of Things. However, the increase of number of sensors, the number of sensor types, and the number of applications will make very difficult for the management systems of WSNs. In this thesis, we propose a self organizing management platform designed to ensure sensor nodes and user applications are set up and running as intended. Our management platform, called DISON (DIstributed Self Organizing Network) uses a multilevel management schema to provide scalability for large sensor networks. We show how sensor nodes self adapt to the changes in network resources and application requirements and how network resources are coordinated efficiently among groups of adjacent sensor nodes. For flexibility, our platform are implemented and performed in an independent layer and interact with the user application and network protocols through public interfaces. This helps our platform to be easily integrated to an existing or a new application. A set of management data models and protocols are developed to validate the efficiency of the proposed platform in resolving challenging management problems in both single and shared sensor networks. Finally, in order to qualitatively evaluate our platform, we present two case studies, one with a single sensor network and another with a shared sensor network, where DISON was used to coordinate network resources and application requirements. The results from extensive experiments show that using DISON can bring a dramatic improvement to the scalability, the stability, the efficiency, the reliability and the flexibility of WSNs. / Gracias a los avances en la tecnología de sensores, redes, semiconductores y almacenamiento de energía, el uso de las redes de sensores inalámbricos (WSNs) ha augmentado notablemente en los últimos años con la aparación de multitud de nuevas aplicaciones que permiten a los usuarios acceder a la información sobre el mundo físico. Como resultado, las WSNs son uno de los componentes clave en la Internet of Things. Sin embargo, el aumento del número de sensores, la diversidad de sensores, y del número de aplicaciones hará muy difícil para los sistemas de gestión de redes inalámbricas de sensores. En esta tesis, se propone una plataforma de gestión auto-organizativa diseñada para asegurar que los nodos sensores y aplicaciones de usuario estén siempre configurados y funcionando según lo previsto. Nuestra plataforma de gestión, llamada DISON (DIstributed Self Organizing Network), utiliza un esquema de gestión de varios niveles para proporcionar escalabilidad en redes de sensores de gran tamaño. Mostramos cómo los nodos sensores se auto-adaptan a los cambios en los recursos de la red y en los requisitos de las aplicaciones y cómo los recursos de red se coordinan de manera eficiente entre grupos de nodos de sensores adyacentes. Para una mayor flexibilidad, nuestra plataforma se implementa y materializa en una capa independiente que interactúa con la aplicación de usuario y los protocolos de red a través de interfaces públicas. Esto ayuda a nuestra plataforma a integrarse fácilmente a una aplicación ya existente o a una nueva. Un conjunto de modelos de datos y protocolos de gestión se han desarrollado para validar la eficacia de la plataforma propuesta en la resolución de problemas de gestión de desafío en tanto las redes individuales y compartidas de los sensores. Por último, con el objetivo de evaluar nuestra plataforma, presentamos dos estudios de caso, uno con una red individual de sensores y otra con una red compartidas de sensores, donde se utilizó DISON para coordinar los recursos de red y aplicaciones de usuario. Los resultados de extensos experimentos muestran que el uso de DISON puede aportar una mejora dramática a la escalabilidad, la estabilidad, la eficiencia, la fiabilidad y la flexibilidad de WSN.