This thesis focuses on the analysis and modeling of web sessions, groups of requests made by a single user for a single navigation purpose. Understanding how people browse through websites is important, helping us to improve interfaces and provide to better content. After first conducting a statistical analysis of web sessions, we go on to present algorithms to summarize and model web sessions. Finally, we describe applications that use novel browsing methods, in particular parallel browsing. We observe that people tend to browse images in a sequences and that those sequences can be considered as units of content in their own right. The session summarization algorithm presented in this thesis tackles a novel pattern mining problem, and this algorithm can also be applied to other fields, such as information propagation. From the statistical analysis and the models presented, we show that contextual information, such as the referrer domain and the time of day, plays a major role in the evolution of sessions. To understand browsing one should therefore take into account the context in which it takes place. / Esta tesis se centra en el análisis y modelaje de sesiones web, grupos de solicitudes realizadas por un único usuario para un sólo propósito de navegación. La comprensión de cómo la gente navega a través de los sitios web es importante para mejorar la interfaz y ofrecer un mejor contenido. En primer lugar, se realiza un análisis estadístico de las sesiones web. En segundo lugar, se presentan los algoritmos para identificar los patrones de navegación frecuentes y modelar las sesiones web. Finalmente, se describen varias aplicaciones que utilizan nuevas formas de navegación: la navegación paralela. A través del análisis de los registros de uso se observa que las personas tienden a navegar por las imágenes en modo secuencial y que esas secuencias pueden ser consideradas como unidades de contenido. % La generación de resumenes de sesiones presentada en esta tesis es un problema nuevo de extracción de patrones y se puede aplicar también a otros campos como el de la propagación de información. A partir del análisis y los modelos presentados entendemos que la información contextual, como el dominio previo de acceso o la hora del día, juega un papel importante en la evolución de las sesiones. Para entender la navegación no se debe, por tanto, olvidar el contexto en que esta se lleva a cabo.

This thesis explores in depth how to use the user browsing behavior, and in particular the referrer URL, in order to understand the interest of the users. The aim is, first, to understand the preferences of the users from their navigation patterns, i.e., from the implicit actions of the users. Then, to exploit this information to personalize the content offered by the service provider. The key findings from our studies allowed us to propose different solutions in terms of recommender systems and ranking approaches for media items. We show how the browsing behavior of the users captured by the browsing logs is extremely meaningful to understand new users and to estimate their preferences. / Esta tesis analiza de modo exhaustivo el comportamiento del usuario en la web y, en particular, su interacción con las URLs recomendadas, para así conocer sus intereses. El objetivo fundamental es, en primer lugar, entender las preferencias de usuario a partir de sus patrones de navegación por la web, estudiando sus acciones implícitas. En segundo lugar, se trata de aprovechar esta información para personalizar el contenido ofrecido por el proveedor de servicios. El resultado de estos estudios nos ha permitido proponer diferentes soluciones en términos de sistemas recomendadores y ranking de productos multimedia. De este modo, hemos podido demostrar cómo el comportamiento del usuario en la web, obtenido a partir de registros de navegación, es extremadamente útil para comprender a nuevos usuarios y poder así estimar sus preferencias.

The goal of this dissertation is to provide insights into how web and mobile phone call users assign value to their personal information. Two user studies are presented. The first one used a refined Experience Sampling Method to obtain the the monetary valuation of Personally Identifiable Information (PII) of web users. We observed how the value of different types of PII compare, and reflected upon how these values relate to users’ concerns about privacy and monetization of their PII. The second study focuses on annotation of mobile phone calls, a process that involves selecting the information that the user considers to be the most important from the call. We found the factors that mainly influence the need of the caller to take notes. We also observed how annotation needs and behaviors change over time. Finally, we evaluated different annotation techniques, including annotations made by context-independent observers. Our findings provide important insights for the development of automatic annotation tools, and also suggest the potential of crowdsourcing for finding noteworthy information from mobile phone calls. / El objetivo de esta tesis es entender cómo los usuarios de las web y de telefonía móvil asignan valor a su información personal. La tesis describe dos estudios. En el primero se utiliza un Método de Muestreo de Experiencias refinado para obtener la valoración económica de la Información Personal Identificable (PII) de usuarios web. Observamos los valores de diferentes tipos de PII de manera comparativa, y reflexionamos sobre la relación entre las preocupaciones de los usuarios sobre la privacidad y la monetización de su PII. El segundo estudio se enfoca en la anotación de llamadas telefónicas móviles, un proceso que involucra la selección de información que el usuario considera ser la más importante dentro de una llamada. Encontramos los factores que principalmente influencian la necesidad del llamante de tomar notas. También observamos cómo los comportamientos y necesidades de anotación cambian a través del tiempo. Finalmente, evaluamos diferentes técnicas de anotación, incluyendo anotaciones hechas por observadores independientes del contexto. Nuestros hallazgos incluyen ideas importantes para el desarrollo de herramientas automáticas de anotación, y además sugieren que existe potencial en el uso de crowdsourcing para encontrar información notable en llamadas telefónicas móviles.

The progressive appearance of affordable tabletop technology and devices urges humancomputer interaction researchers to provide the necessary methods to make this kind of devices the most useful to their users. Studies show that tabletops have distinctive characteristics that can be specially useful to solve some types of problems, but this potential is arguably not yet translated into real-world applications. We theorize that the important components that can transform those systems into useful tools are application frameworks that take into account the devices affordances, a third party application ecosystem, and multi-application systems supporting concurrent multitasking. In this dissertation we approach these key components: First, we explore the distinctive affordances of tabletops, with two cases: TurTan, a tangible programming language in the education context, and SongExplorer, a music collection browser for large databases. Next, in order to address the difficulty of building such applications in a way that they can exploit these affordances, we focus on software frameworks to support the tabletop application making process, with two different approaches: ofxTableGestures, targeting programmers, and MTCF, designed for music and sound artists. Finally, recognizing that making useful applications is just one part of the problem, we focus on a fundamental issue of multi-application tabletop systems: the difficulty to support multi-user concurrent multitasking with third-party applications. After analyzing the possible approaches, we present GestureAgents, a content-based distributed application-centric disambiguation mechanism and its implementation, which solves this problem in a generic fashion, being also useful to other shareable interfaces, including uncoupled ones. / L’aparició progressiva de tecnologia i dispositius tabletop barats urgeix a la comunitat de recerca en interacció persona-ordinador a proveir els mètodes necessaris per transformar aquests dispositius en eines realment útils pels usuaris. Diversos estudis indiquen que els tabletops tenen algunes característiques peculiars que poden ser especialment útils per solucionar algun tipus de problemes, però tanmateix sembla que el seu potencial encara no arriba a transformar-se en aplicacions reals. Creiem que els components importants per a transformar aquests sistemes en eines útils són frameworks d’aplicació que tinguin en compte les capacitats dels dispositius, un ecosistema d’aplicacions fetes per desenvolupadors independents, i sistemes multi-aplicació amb suport per multitasca concurrent. En aquesta tesi doctoral ens aproximem a aquests components clau: En primer lloc, explorem les capacitats dels tabletops, usant dos casos: TurTan, un llenguatge de programació tangible en el context educatiu, i SongExplorer, un navegador de col·leccions musicals per a grans bases de dades. A continuació, amb ànim d’abordar la complexitat a l’hora de crear aquest tipus d’aplicacions de tal manera que usin aquestes capacitats, ens centrem en els frameworks de programari per donar suport en el procés de creació d’aplicacions tabletop, amb dues aproximacions diferents: ofxTableGestures, dirigit a programadors, i MTCF, dissenyat per a artistes musicals i del so. Finalment, reconeixent que crear aplicacions útils és només part del problema, ens centrem en una questió fonamental dels sistemes multi-aplicació: la dificultat d’acceptar la interacció multitasca de forma concurrent i multi-usuari amb aplicacions externes. Després d’analitzar-ne les possibles aproximacions, presentem GestureAgents, un mecanisme de desambiguació (i la seva implementació corresponent) basat en el contingut, distribuït i centrat en les aplicacions, que soluciona aquest problema d’una forma genèrica, esdevenint útil també per altres interfícies compartibles, incloses les desacoblades.

Cerebral aneurysms are localized, pathological dilatations of cerebral arteries. Their rupture causes a subarachnoid hemorrhage and is associated with high rates of morbidity and mortality. Over the last decade, the emergence of computational modeling has greatly improved our understanding of how hemodynamic stresses are associated to the initiation, growth and rupture of aneurysms and how they are altered by endovascular treatment devices. Before hemodynamic simulations can become part of clinical decision-making, it is essential that we assess their reproducibility and accuracy. The aim of this thesis is to identify hemodynamic factors that can be reliably computed and that can be used to study aneurysm pathophysiology. We address the following questions: 1. Are hemodynamic simulations reproducible across imaging modalities commonly used in clinical practice? 2. Are hemodynamic simulations reproducible across different CFD solvers? 3. Can computationally inexpensive steady flow simulations be used to answer clinically relevant questions? 4. Which reliable hemodynamic factors are associated with aneurysm initiation? / Los aneurismas cerebrales son dilataciones patológicas y localizadas de las arterias cerebrales. Su ruptura causa una hemorragia subaracnoidea y está asociada a altas tasas de morbilidad y mortalidad. Durante la úultima década, la emergencia del modelado computacional ha mejorado nuestro entendimiento de como los estreses hemodinámicos están asociados a la iniciación, el crecimiento y la ruptura de los aneurismas, y, como son alterados por los tratamientos con dispositivos endovasculares. Antes de que las simulaciones hemodin\'amicas puedan hacerse parte de las decisiones cl\'inicas rutinarias, es esencial evaluar su reproducibilidad y exactitud. El objetivo de esta tesis era identificar factores hemodin\'amicos que puedan calcularse confiablemente y puedan usarse para estudiar la patofisiología de los aneurismas. Hemos abordado las siguientes preguntasa: 1. Son las simulaciones hemodinámicas reproducibles entre modalidades de imagen usadas comunmente en la pr\'actica clinica? 2. Son las simulaciones hemodinámicas reproducibles entre diferentes solvers computacionales? 3. Podemos usar simulaciones computacionalmente económicas de flujo estable para responder preguntas clinicamente relevantes? 4. Cuales factores hemodinámicos confiables están asociados con la iniciación de aneurismas?

Residential access networks provide always-on connectivity at a constant maximum speed and constant energy consumption. However, their usage is not constant. Users combine disconnection periods with light usage periods and heavy usage periods. The mismatch between the energy consumption and the traffic demand results in a waste of energy. Moreover these networks are unable to increase the energy devoted to a user to satisfy her peaks of demand. The low average utilization of access networks, which is reported to be below 10%, makes clear this waste of energy. Meanwhile, the figures of energy consumption reported by telecommunication companies are staggering. And the maximum connectivity speeds in many regions of the world remain insufficient to support bandwidth hungry applications. To reduce the energy wasted by access networks and increase the maximum speed obtained by individual users I propose to exploit the high density of wireless networks in urban environments. This density allows to i) group light traffic demanding users into a small subset of access lines powering off the unused ones and ii) add the capacity of several lines to increase the throughput obtained by high speed demanding users. The results in this dissertation show that i) the combination of the reduced number of active lines with simple switches at the Internet Service Provider (ISP) central office, can save 66% of the energy devoted to powering access networks and ii) high traffic demanding users can experience a 4× speedup. This thesis has steered great interest in major ISPs. Actually, Telefónica decided to commercialize the ideas here presented and is actively testing its commercialization with a market test in Spain. / El uso de Internet en entornos residenciales no es constante. Los usuarios combinan períodos de desconexión con otros de bajo uso y algunos de alta actividad. Aún así, las redes de acceso a Internet proporcionan una máxima velocidad constante con un consumo energético también constante. La diferencia entre el uso de las redes y su consumo resulta en un desperdicio energético. Además, las velocidades máximas obtenidas por los usuarios son insuficientes para satisfacer sus picos de demanda. La baja utilización media de las redes de acceso – inferior al 10%— pone en evidencia este desperdicio. Mientras tanto, las cifras de consumo energético de las principales operadoras de telecomunicaciones son impresionantes y la velocidad máxima de conexión en muchas regiones del mundo sigue siendo insuficiente para ofrecer servicios como la transmisión de video en alta definición. En esta disertación propongo aprovechar la alta densidad de redes inalámbricas existente en entornos urbanos para reducir el desperdicio de energía de las redes de acceso e incrementar la máxima velocidad de conexión a Internet. Esta densidad permite i) agrupar usuarios con un bajo consumo de Internet en un subgrupo de líneas de acceso y apagar las que queden sin usar, y ii) agrupar la capacidad de varias líneas de acceso para aumentar la velocidad de conexión de los usuarios que lo necesiten. Los resultados presentados en esta disertación muestran que i) combinando la reducción de líneas activas con simples conmutadores en las centrales de los operadores se puede reducir el consumo energético de las redes de acceso en un 66% y ii) los usuarios pueden experimentar un aumento de su velocidad de hasta 4 veces. Esta tesis doctoral ha despertado gran inter ́es en las principales operado- ras de Internet. De hecho, Telefónica ha decidido comercializar las ideas presentadas en esta disertación y está realizando pruebas comerciales en España.

Plan recognition is the problem of inferring the goals and plans of an agent after partially observing its behavior. This is the inverse of planning, the problem of finding the actions that need to be done in order to achieve a goal. In this thesis we show how the problem of plan recognition can be solved using unmodified, state-of-the-art planning algorithms and representation languages. Along with a solid computational framework for deriving posterior goal probabilities, we introduce a novel and crisp model-based formulation of plan recognition whose exibility surpasses that of previous approaches. / Plan recognition és un problema computacional que consisteix en identificar el propòsit d'un agent intel.ligent, havent observat parcialment el seu comportament. Aquest és el problema invers al problema de la planificació automàtica, que consisteix en trobar les accions que són necessàries dur a terme per tal d'aconseguir un cert objectiu. En aquesta tesi mostrem com el problema de plan recognition és pot resoldre mitjançant els mateixos algorismes i llenguatges de representació utilitzats per resoldre la planificació automàtica. La nostra proposta no només conté una serie d'algoritmes eficients i robustos, sino que ve suportada per un marc teòric formal, que ofereixen en conjunt una flexibilitat de la qual no disposen propostes prèvies per resoldre plan recognition.

Due to the complexity of the natural world, scientific studies on cognitive, behavioral and physiological phenomena are typically conducted under strict laboratory conditions. Nonetheless, recent technological improvements in virtual reality systems and wearable devices are leading to a gradual shift in research towards life-like experimental settings. We present a number of studies focused on the expression and induction of affect in humans that combine quantitative and qualitative data collected through self-reported, behavioral and psychophysiological measures in the eXperience Induction Machine, an immersive space specifically designed to conduct ecologically-valid experiments using virtual and mixed reality. We show that it is possible to empirically investigate emotion in life-like contexts that go beyond standard laboratory setups, while, at the same time, maintaining a high degree of control over the variables measured. Grounded in our results, we introduce BrainX3, an immersive empathic adaptive system for the exploration of complex data from neuroscience. The novelty of our application consists in the coupling of human implicit states with the computational power of machines to explore large datasets and boost the discovery process. Using BrainX3, we demonstrate that human conscious and unconscious intrinsic abilities play a key role in the architectural design of new generation interfaces to tackle scientific challenges such as the “data deluge". / Degut a la complexitat del món natural, els estudis científics en fenòmens cognitius, fisiològics i de comportament se solen conduir sota estrictes condicions de laboratori. No obstant això, recents millores tecnològiques en sistemes de realitat virtual i dispositius portables condueixen a un canvi gradual en la recerca cap a escenaris d'experimentació més realistes. Presentem varis estudis enfocats en l'expressió i la inducció d'afecte en humans que combinen dades quantitatives i qualitatives extretes a través de mesures fisiològiques, d'autoavaluació i de comportament en l'eXperience Induction Machine (Màquina d'Inducció d'Experiència), un espai immersiu dissenyat específicament per a conduir experiments validats ecològicament fent servir realitat virtual i mixta. Mostrem que és possible investigar emocions empíricament en contextos realistes que van més enllà de les disposicions estàndard de laboratori, mentre, a la vegada, mantenen un alt grau de control sobre les variables mesurades. Basat en els nostres resultats, introduïm el BrainX3, un sistema adaptatiu, empàtic i immersiu per a l'exploració de dades neurocientífiques complexes. La novetat de la nostra aplicació consisteix en la connexió entre estats implícits de l'ésser humà i el poder computacional de les màquines per a explorar grans bases de dades i potenciar el procés de descobriment. Fent servir BrainX3, demostrem que les habilitats intrínseques conscients i inconscients de l'humà juguen un paper primordial en el disseny de l'arquitectura d'interfícies de nova generació per a abordar reptes científics com el devessall de dades.

The constant development of ubiquitous computing has enabled the pervasive integration of sensing and display technologies in everyday public settings. Urban digital screens are increasingly dominating the visual cityscape, and a growing amount of data, generated through social and environmental processes is being recorded and tracked. While urban screens serve predominantly commercial or entertainment purposes and ubicomp research has mainly focused on data-driven efficiency optimization, little is known on how urban data, and the technologies able to acquire and display it, can be of true value to its citizen, the people who generate it. This dissertation takes on the challenge to investigate the role of data visualization, combined with situated sensing and display technologies, in supporting social and civic purposes and public space. After an initial design inquiry on public visualization, three studies are presented, which all examine the concept in different socially relevant contexts and provide design, empirical and reflective contributions. The three studies demonstrate how situated visualization displays i) can improve perception, and lead to sustained behavior change; ii) can increase social awareness and discourse; and iii) can influence meaningful participation and a range of social interactions. This dissertation also provides an elaborate discussion of the implications for the design, use and evaluation of citizen-driven public visualization as a tool to increase public awareness, participation and discourse. / El constant desenvolupament de la computació ubiqua ha permès la integració de les tecnologies de detecció i visualització a llocs públics quotidians. Pantalles digitals urbanes dominen cada vegada més el paisatge urbà visual, i una creixent quantitat de dades, generades a través dels processos socials i ambientals, s’està enregistrant i monitoritzant. No obstant, les pantalles urbanes serveixen propòsits predominantment comercials o d’entreteniment, i la recerca ubicomp s’ha centrat principalment en la millora de la eficiència i la productivitat a la ciutat. Tot i així, no se’n coneix gaire de com les dades urbanes, al ser adquirides i mostrades, poden ser útils per als ciutadans, és a dir, per a les mateixes persones que han generat les dades. Aquesta tesi assumeix el repte d’investigar el paper de la visualització de dades, combinat amb tecnologies de detecció i visualització, amb propòsits socials i cívics a l’espai públic. Després d’una investigació inicial es presenten tres estudis que examinen el concepte en diferents contextos de rellevància social i aporten contribucions de disseny, empíriques i reflexives. Els tres estudis demostren com les pantalles de visualització situades poden i) millorar la percepció i donar lloc a un canvi de comportament sostingut; ii) augmentar la consciència social i el discurs; i iii) influir a la participació i a una àmplia gamma d’interaccions socials. Aquesta tesi també ofereix una elaborada discussió de les implicacions al disseny, l’ús i la avaluació de la visualització pública ciutadana com a eina per augmentar la consciència, la participació i el discurs a l’espai públic.

We present a method for constraining key properties of the climate system that are important for climate prediction (climate sensitivity and rate of heat penetration into the deep ocean) by comparing a model's response to known forcings over the 20th century against climate observations for that period. We use the MIT 2D climate model in conjunction with results from the Hadley Centre's coupled atmosphere-ocean general circulation model (AOGCM) to determine these constraints. The MIT 2D model is a zonally-averaged version of a 3D GCM which can accurately reproduce the global-mean transient response of coupled AOGCMs through appropriate choices of the climate sensitivity and the effective rate of diffusion of heat into the deep ocean. Vertical patterns of zonal mean temperature change through the troposphere and lower stratosphere also compare favorably with those generated by 3-D GCMs. We compare the height-latitude pattern of temperature changes as simulated by the MIT 2D model with observed changes, using optimal fingerprint detection statistics. Interpreted in terms of a linear regression model as in Allen and Tett (1998), this approach yields an objective measure of model-observation goodness-of-fit (via the normalized residual sum of squares). The MIT model permits one to systematically vary the model's climate sensitivity (by varying the strength of the cloud feedback) and rate of mixing of heat into the deep ocean and determine how the goodness-of-fit with observations depends on these factors. This approach provides an efficient framework for interpreting detection and attribution results in physical terms. For the aerosol forcing set in the middle of the IPCC range, two sets of model parameters are rejected as being implausible when the model response is compared with observations. The first set corresponds to high climate sensitivity and low heat uptake by the deep ocean. The second set corresponds to low sensitivities for all values of heat uptake. These results demonstrate that fingerprint patterns must be carefully chosen, if their detection is to reduce the uncertainty of physically important model parameters which affect projections of climate change. / Abstract in HTML and technical report in PDF available on the Massachusetts Institute of Technology Joint Program on the Science and Policy of Global Change website (http://mit.edu/globalchange/www/) / Includes bibliographical references (p. 28-31).