En la actualidad, el uso de tecnologías de informacíon y sistemas de cómputo tienen una gran influencia en la vida diaria. Dentro de los sistemas informáticos actualmente en uso, son de gran relevancia los sistemas distribuidos por la capacidad que pueden tener para escalar, proporcionar soporte para la tolerancia a fallos y mejorar el desempeño de aplicaciones y proporcionar alta disponibilidad. Los sistemas replicados son un caso especial de los sistemas distribuidos. Esta tesis está centrada en el área de las bases de datos replicadas debido al uso extendido que en el presente se hace de ellas, requiriendo características como: bajos tiempos de respuesta, alto rendimiento en los procesos, balanceo de carga entre las replicas, consistencia e integridad de datos y tolerancia a fallos. En este contexto, el desarrollo de aplicaciones utilizando bases de datos replicadas presenta dificultades que pueden verse atenuadas mediante el uso de servicios de soporte a mas bajo nivel tales como servicios de comunicacion y pertenencia. El uso de los servicios proporcionados por los sistemas de comunicación de grupos permiten ocultar los detalles de las comunicaciones y facilitan el diseño de protocolos de replicación y recuperación. En esta tesis, se presenta un estudio de las alternativas y estrategias empleadas en los protocolos de replicación y recuperación en las bases de datos replicadas. También se revisan diferentes conceptos sobre los sistemas de comunicación de grupos y sincronia virtual. Se caracterizan y clasifican diferentes tipos de protocolos de replicación con respecto a la interacción o soporte que pudieran dar a la recuperación, sin embargo el enfoque se dirige a los protocolos basados en sistemas de comunicación de grupos. Debido a que los sistemas comerciales actuales permiten a los programadores y administradores de sistemas de bases de datos renunciar en alguna medida a la consistencia con la finalidad de aumentar el rendimiento, es importante determinar el nivel de consistencia necesario. En el caso de las bases de datos replicadas la consistencia está muy relacionada con el nivel de aislamiento establecido entre las transacciones. Una de las propuestas centrales de esta tesis es un protocolo de recuperación para un protocolo de replicación basado en certificación. Los protocolos de replicación de base de datos basados en certificación proveen buenas bases para el desarrollo de sus respectivos protocolos de recuperación cuando se utiliza el nivel de aislamiento snapshot. Para tal nivel de aislamiento no se requiere que los readsets sean transferidos entre las réplicas ni revisados en la fase de cetificación y ya que estos protocolos mantienen un histórico de la lista de writesets que es utilizada para certificar las transacciones, este histórico provee la información necesaria para transferir el estado perdido por la réplica en recuperación. Se hace un estudio del rendimiento del protocolo de recuperación básico y de la versión optimizada en la que se compacta la información a transferir. Se presentan los resultados obtenidos en las pruebas de la implementación del protocolo de recuperación en el middleware de soporte. La segunda propuesta esta basada en aplicar el principio de compactación de la informacion de recuperación en un protocolo de recuperación para los protocolos de replicación basados en votación débil. El objetivo es minimizar el tiempo necesario para transfeir y aplicar la información perdida por la réplica en recuperación obteniendo con esto un protocolo de recuperación mas eficiente. Se ha verificado el buen desempeño de este algoritmo a través de una simulación. Para efectuar la simulación se ha hecho uso del entorno de simulación Omnet++. En los resultados de los experimentos puede apreciarse que este protocolo de recuperación tiene buenos resultados en múltiples escenarios. Finalmente, se presenta la verificación de la corrección de ambos algoritmos de recuperación en el Capítulo 5. / Nowadays, information technology and computing systems have a great relevance on our lives. Among current computer systems, distributed systems are one of the most important because of their scalability, fault tolerance, performance improvements and high availability. Replicated systems are a specific case of distributed system. This Ph.D. thesis is centered in the replicated database field due to their extended usage, requiring among other properties: low response times, high throughput, load balancing among replicas, data consistency, data integrity and fault tolerance. In this scope, the development of applications that use replicated databases raises some problems that can be reduced using other fault-tolerant building blocks, as group communication and membership services. Thus, the usage of the services provided by group communication systems (GCS) hides several communication details, simplifying the design of replication and recovery protocols. This Ph.D. thesis surveys the alternatives and strategies being used in the replication and recovery protocols for database replication systems. It also summarizes different concepts about group communication systems and virtual synchrony. As a result, the thesis provides a classification of database replication protocols according to their support to (and interaction with) recovery protocols, always assuming that both kinds of protocol rely on a GCS. Since current commercial DBMSs allow that programmers and database administrators sacrifice consistency with the aim of improving performance, it is important to select the appropriate level of consistency. Regarding (replicated) databases, consistency is strongly related to the isolation levels being assigned to transactions. One of the main proposals of this thesis is a recovery protocol for a replication protocol based on certification. Certification-based database replication protocols provide a good basis for the development of their recovery strategies when a snapshot isolation level is assumed. In that level readsets are not needed in the validation step. As a result, they do not need to be transmitted to other replicas. Additionally, these protocols hold a writeset list that is used in the certification/validation step. That list maintains the set of writesets needed by the recovery protocol. This thesis evaluates the performance of a recovery protocol based on the writeset list tranfer (basic protocol) and of an optimized version that compacts the information to be transferred. The second proposal applies the compaction principle to a recovery protocol designed for weak-voting replication protocols. Its aim is to minimize the time needed for transferring and applying the writesets lost by the recovering replica, obtaining in this way an efficient recovery. The performance of this recovery algorithm has been checked implementing a simulator. To this end, the Omnet++ simulating framework has been used. The simulation results confirm that this recovery protocol provides good results in multiple scenarios. Finally, the correction of both recovery protocols is also justified and presented in Chapter 5. / García Muñoz, LH. (2013). Optimizing recovery protocols for replicated database systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31632

Los lenguajes concurrentes est an cada d a m as presentes en nuestra sociedad, tanto en las nuevas tecnolog as como en los sistemas utilizados de manera cotidiana. M as a un, dada la actual distribuci on de los sistemas y su arquitectura interna, cabe esperar que este hecho siga siendo una realidad en los pr oximos a~nos. En este contexto, el desarrollo de herramientas de apoyo al desarrollo de programas concurrentes se vuelve esencial. Adem as, el comportamiento de los sistemas concurrentes es especialmente dif cil de analizar, por lo que cualquier herramienta que ayude en esta tarea, a un cuando sea limitada, ser a de gran utilidad. Por ejemplo, podemos encontrar herramientas para la depuraci on, an alisis, comprobaci on, optimizaci on, o simpli caci on de programas. Muchas de ellas son ampliamente utilizadas por los programadores hoy en d a. El prop osito de esta tesis es introducir, a trav es de diferentes lenguajes de programaci on concurrentes, t ecnicas de an alisis que puedan ayudar a mejorar la experiencia del desarrollo y publicaci on de software para modelos concurrentes. En esta tesis se introducen tanto an alisis est aticos (aproximando todas las posibles ejecuciones) como din amicos (considerando una ejecuci on en concreto). Los trabajos aqu propuestos di eren lo su ciente entre s para constituir ideas totalmente independientes, pero manteniendo un nexo com un: el hecho de ser un an alisis para un lenguaje concurrente. Todos los an alisis presentados han sido de nidos formalmente y se ha probado su correcci on, asegurando que los resultados obtenidos tendr an el grado de abilidad necesario en sistemas que lo requieran, como por ejemplo, en sistemas cr ticos. Adem as, se incluye la descripci on de las herramientas software que implementan las diferentes ideas propuestas. Esto le da al trabajo una utilidad m as all a del marco te orico, permitiendo poner en pr actica y probar con ejemplos reales los diferentes an alisis. Todas las ideas aqu presentadas constituyen, por s mismas, propuestas aplicables en multitud de contextos y problemas actuales. Adem as, individualmente sirven de punto de partida para otros an alisis derivados, as como para la adaptaci on a otros lenguajes de la misma familia. Esto le da un valor a~nadido a este trabajo, como bien atestiguan algunos trabajos posteriores que ya se est an bene ciando de los resultados obtenidos en esta tesis. / Concurrent languages are increasingly present in our society, both in new technologies and in the systems used on a daily basis. Moreover, given the current systems distribution and their internal architecture, one can expect that this remains so in the coming years. In this context, the development of tools to support the implementation of concurrent programs becomes essential. Futhermore, the behavior of concurrent systems is particularly difficult to analyse, so that any tool that helps in this task, even if in a limited way, will be very useful. For example, one can find tools for debugging, analysis, testing, optimisation, or simplification of programs, which are widely used by programmers nowadays. The purpose of this thesis is to introduce, through various concurrent programming languages, some analysis techniques that can help to improve the experience of the software development and release for concurrent models. This thesis introduces both static (approximating all possible executions) and dynamic (considering a specific execution) analysis. The topics considered here differ enough from each other to be fully independent. Nevertheless, they have a common link: they can be used to analyse properties of a concurrent programming language. All the analyses presented here have been formally defined and their correctness have been proved, ensuring that the results will have the reliability degree which is needed for some systems (for instance, for critical systems). It also includes a description of the software tools that implement the different ideas proposed. This gives the work a usefulness well beyond the theoretical aspect, allowing us to put it in practice and to test the different analyses with real-world examples All the ideas here presented are, by themselves, approaches that can be applied in many current contexts and problems. Moreover, individually they serve as a starting point for other derived analysis, as well as for the adaptation to other languages of the same family. This gives an added value to this work, a fact confirmed by some later works that are already benefiting from the results obtained in this thesis. / Tamarit Muñoz, S. (2013). Analysis Techniques for Concurrent Programming Languages [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31651

La Realidad Aumentada (RA) es una tecnología con gran auge en los últimos años y, en especial, en dispositivos móviles. Es en dichos dispositivos móviles en los que el hardware y software disponibles presentan mayores diferencias respecto a sus predecesores. Diferencias que hacen que actualmente se puedan ejecutar correctamente aplicaciones de RA en tales dispositivos. La RA consiste en fusionar imagen real con objetos virtuales. M-learning es una metodología de enseñanza que hace uso de dispositivos móviles. La enseñanza a través de m-learning presenta ciertas ventajas respecto a la enseñanza tradicional, como, por ejemplo, la capacidad de seguir aprendiendo fuera de los entornos educativos. Por otra parte, edutainment se refiere al contenido que se crea para educar y divertir al mismo tiempo. El objetivo principal de esta tesis es el desarrollo y validación de juegos educativos para niños en dispositivos móviles. Los juegos desarrollados combinan m-learning, edutainment y RA. Los juegos incluyen minijuegos con RA y sin RA. Para la interacción utilizan manipulación física (tangible), pantalla táctil o teclado, y acelerómetro. En los estudios realizados, los juegos se comparan con juego/enseñanza tradicional y otros dispositivos (Tablet PC) con el fin de observar la eficacia que tienen con respecto al conocimiento adquirido, la diversión, la facilidad de uso, y su influencia en los niños. Como dispositivos móviles se han utilizado el Nokia N95 8Gb y el iPhone 3GS. Estos teléfonos poseen las características mínimas necesarias para desarrollar juegos de RA (cámara, aceleración gráfica, etc.). Además, el iPhone presenta capacidades táctiles y acelerómetro, que permiten una interacción más completa y variada. Se han desarrollado tres juegos educativos para niños con edades comprendidas entre 8 y 13 años. El juego ARGreenet, desarrollado para el teléfono Nokia N95 8Gb, trata de concienciar a los niños acerca del problema del cambio climático y de cómo pueden reducir su impacto ambiental mediante el reciclaje. Para el iPhone, se han desarrollado dos juegos. El primero de ellos, es un juego de multiculturalidad donde los niños conocen alimentos, monumentos y animales típicos de los continentes más pobres del mundo. El segundo juego desarrollado para el iPhone trata sobre el ciclo del agua. Se han llevado a cabo un total de seis estudios para determinar la eficacia de los juegos con respecto al aprendizaje, facilidad de uso, diversión, satisfacción, e influencia, en general, que tienen en los niños. En el primer estudio, se comparó la versión de RA (ARGreenet) con una versión sin RA (BasicGreenet). En el segundo estudio se comparó la versión individual de ARGreenet con una versión colaborativa del mismo juego (TeamARGreenet). En el tercer estudio se compararon tres versiones de ARGreenet: una individual, una colaborativa y una competitiva. Los resultados de estos tres estudios indican que ARGreenet influye en los niños de forma similar a la versión sin RA y que no hay diferencias estadísticas significativas entre las distintas versiones de ARGreenet. A pesar de este hecho, los niños prefirieron ARGreenet sobre BasicGreenet, y la versión competitiva sobre la individual y la colaborativa. En el cuarto estudio se comparó el juego de multiculturalidad desarrollado para el iPhone con juegos tradicionales. Los resultados mostraron que los niños adquirieron conocimientos similares tanto con el juego desarrollado como con el tradicional. Además, una gran mayoría de niños indicó que prefería el juego del iPhone a los juegos tradicionales y que les gustaría volver a jugar de nuevo. Los niños obtuvieron resultados similares independientemente de que utilizaran el juego autónomo (iPhone) o el juego guiado (juegos tradicionales). En el quinto estudio se comparó el juego del ciclo del agua con dos dispositivos móviles diferentes: un iPhone y un Tablet PC. De los resultados se puede observar que las diferentes características de los dispositivos (tamaño de la pantalla y peso) no influyeron en los niños con respecto al conocimiento adquirido. En el sexto estudio se comparó el juego del ciclo del agua con una lección de clase tradicional. De los resultados se puede observar que el juego del ciclo del agua demostró ser igual de eficaz que la lección de clase con respecto al conocimiento adquirido. Pero, además, el juego del iPhone consiguió motivar más a los niños. De los estudios realizados se han extraído las siguientes conclusiones generales: ¿ Los dispositivos móviles poseen características adecuadas (cámara, pantalla táctil, acelerómetro, GPS) para ayudar en el proceso de aprendizaje. ¿ La inclusión de RA en el juego permite a los niños explorar lo que se está aprendiendo desde diferentes perspectivas, de forma fácil e intuitiva. ¿ A la mayoría de los niños les gustaría utilizar RA en clase como herramienta de aprendizaje. ¿ Los juegos educativos en dispositivos móviles son efectivos a la hora de transmitir conocimiento. ¿ El tipo de juego desarrollado facilita versatilidad en el proceso de aprendizaje, ya que con un dispositivo móvil se puede aprender en cualquier lugar, sin que se precise supervisión. Por lo tanto, podrían utilizarse como complemento a las clases tradicionales. ¿ El uso de dispositivos móviles con diferentes características físicas (tamaño de la pantalla y peso) no influye significativamente en el aprendizaje adquirido. Pero, son aspectos a considerar en función de la edad. / Furió Ferri, D. (2014). Desarrollo y validación de sistemas de Realidad Aumentada para edutainment y dispositivos móviles [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/35329

La replicación de bases de datos aporta fiabilidad y escalabilidad aunque hacerlo de forma transparente no es una tarea sencilla. Una base de datos replicada es transparente si puede reemplazar a una base de datos centralizada tradicional sin que sea necesario adaptar el resto de componentes del sistema. La transparencia en bases de datos replicadas puede obtenerse siempre que (a) la gestión de la replicación quede totalmente oculta a dichos componentes y (b) se ofrezca la misma funcionalidad que en una base de datos tradicional. Para mejorar el rendimiento general del sistema, los gestores de bases de datos centralizadas actuales permiten ejecutar de forma concurrente transacciones bajo distintos niveles de aislamiento. Por ejemplo, la especificación del benchmark TPC-C permite la ejecución de algunas transacciones con niveles de aislamiento débiles. No obstante, este soporte todavía no está disponible en los protocolos de replicación. En esta tesis mostramos cómo estos protocolos pueden ser extendidos para permitir la ejecución de transacciones con distintos niveles de aislamiento. / Bernabe Gisbert, JM. (2014). SUPPORTING MULTIPLE ISOLATION LEVELS IN REPLICATED ENVIRONMENTS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/36535

Solves Llorens, JA. (2014). Registro multimodal de mamografías: resonancia magnética y rayos-x [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/38940

Modeling the liver deformation forms the basis for the development of new clinical applications that improve the diagnosis, planning and guidance in liver surgery. However, the patient-specific modeling of this organ and its validation are still a challenge in Biomechanics. The reason is the difficulty to measure the mechanical response of the in vivo liver tissue. The current approach consist of performing minimally invasive or open surgery aimed at estimating the elastic constant of the proposed biomechanical models. This dissertation presents how the use of medical image analysis and evolutionary computation allows the characterization of the biomechanical behavior of the liver, avoiding the use of these minimally invasive techniques. In particular, the use of similarity coefficients commonly used in medical image analysis has permitted, on one hand, to estimate the patient-specific biomechanical model of the liver avoiding the invasive measurement of its mechanical response. On the other hand, these coefficients have also permitted to validate the proposed biomechanical models. Jaccard coefficient and Hausdorff distance have been used to validate the models proposed to simulate the behavior of ex vivo lamb livers, calculating the error between the volume of the experimentally deformed samples of the livers and the volume from biomechanical simulations of these deformations. These coefficients has provided information, such as the shape of the samples and the error distribution along their volume. For this reason, both coefficients have also been used to formulate a novel function, the Geometric Similarity Function (GSF). This function has permitted to establish a methodology to estimate the elastic constants of the models proposed for the human liver using evolutionary computation. Several optimization strategies, using GSF as cost function, have been developed aimed at estimating the patient-specific elastic constants of the biomechanical models proposed for the human liver. Finally, this methodology has been used to define and validate a biomechanical model proposed for an in vitro human liver. / Martínez Martínez, F. (2014). Determining the Biomechanical Behavior of the Liver Using Medical Image Analysis and Evolutionary Computation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39337

The characterization of the mechanical behavior of soft living tissues is a big challenge in Biomechanics. The difficulty arises from both the access to the tissues and the manipulation in order to know their physical properties. Currently, the biomechanical characterization of the organs is mainly performed by testing ex-vivo samples or by means of indentation tests. In the first case, the obtained behavior does not represent the real behavior of the organ. In the second case, it is only a representation of the mechanical response of the indented areas. The purpose of the research reported in this thesis is the development of a methodology to in-vivo characterize the biomechanical behavior of two different organs: the breast and the cornea. The proposed methodology avoids invasive measurements to obtain the mechanical response of the organs and is able to completely characterize of the biomechanical behavior of them. The research reported in this thesis describes a methodology to in-vivo characterize the biomechanical behavior of the breast and the cornea. The estimation of the elastic constants of the constitutive equations that define the mechanical behavior of these organs is performed using an iterative search algorithm which optimizes these parameters. The search is based on the iterative variation of the elastic constants of the model in order to increase the similarity between a simulated deformation of the organ and the real one. The similarity is measured by means of a volumetric similarity function which combines overlap-based coefficients and distance-based coefficients. Due to the number of parameters to be characterized as well as the non-convergences that the solution may present in some regions, genetic heuristics were chosen to drive the search algorithm. In the case of the breast, the elastic constants of an anisotropic hyperelastic neo-Hookean model proposed to simulate the compression of the breast during an MRI-guided biopsy were estimated. Results from this analysis showed that the proposed algorithm accurately found the elastic constants of the proposed model, providing an average relative error below 10%. The methodology was validated using breast software phantoms. Nevertheless, this methodology can be easily transferred into its use with real breasts. In the case of the cornea, the elastic constants of a hyperelastic second-order Ogden model were estimated for 24 corneas corresponding to 12 patients. The finite element method was applied in order to simulate the deformation of the human corneas due to non-contact tonometry. The iterative search was applied in order to estimate the elastic constants of the model which approximates the most the simulated deformation to the real one. Results showed that these constants can be estimated with an error of about 5%. After the results obtained for both organs, it can be concluded that the iterative search methodology presented in this thesis allows the \textit{in-vivo} estimation the patient-specific elastic constants of the constitutive biomechanical models that govern the biomechanical behavior of these two organs. / Lago Ángel, MÁ. (2014). A new approach for the in-vivo characterization of the biomechanical behavior of the breast and the cornea [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/44116

Tesis por compendio / Despite the continuous evolution in computers and information technology, real-world combinatorial optimization problems are NP-problems, in particular in the domain of planning and scheduling. Thus, although exact techniques from the Operations Research (OR) field, such as Linear Programming, could be applied to solve optimization problems, they are difficult to apply in real-world scenarios since they usually require too much computational time, i.e: an optimized solution is required at an affordable computational time. Furthermore, decision makers often face different and typically opposing goals, then resulting multi-objective optimization problems. Therefore, approximate techniques from the Artificial Intelligence (AI) field are commonly used to solve the real world problems. The AI techniques provide richer and more flexible representations of real-world (Gomes 2000), and they are widely used to solve these type of problems. AI heuristic techniques do not guarantee the optimal solution, but they provide near-optimal solutions in a reasonable time. These techniques are divided into two broad classes of algorithms: constructive and local search methods (Aarts and Lenstra 2003). They can guide their search processes by means of heuristics or metaheuristics depending on how they escape from local optima (Blum and Roli 2003). Regarding multi-objective optimization problems, the use of AI techniques becomes paramount due to their complexity (Coello Coello 2006). Nowadays, the point of view for planning and scheduling tasks has changed. Due to the fact that real world is uncertain, imprecise and non-deterministic, there might be unknown information, breakdowns, incidences or changes, which become the initial plans or schedules invalid. Thus, there is a new trend to cope these aspects in the optimization techniques, and to seek robust solutions (schedules) (Lambrechts, Demeulemeester, and Herroelen 2008). In this way, these optimization problems become harder since a new objective function (robustness measure) must be taken into account during the solution search. Therefore, the robustness concept is being studied and a general robustness measure has been developed for any scheduling problem (such as Job Shop Problem, Open Shop Problem, Railway Scheduling or Vehicle Routing Problem). To this end, in this thesis, some techniques have been developed to improve the search of optimized and robust solutions in planning and scheduling problems. These techniques offer assistance to decision makers to help in planning and scheduling tasks, determine the consequences of changes, provide support in the resolution of incidents, provide alternative plans, etc. As a case study to evaluate the behaviour of the techniques developed, this thesis focuses on problems related to container terminals. Container terminals generally serve as a transshipment zone between ships and land vehicles (trains or trucks). In (Henesey 2006a), it is shown how this transshipment market has grown rapidly. Container terminals are open systems with three distinguishable areas: the berth area, the storage yard, and the terminal receipt and delivery gate area. Each one presents different planning and scheduling problems to be optimized (Stahlbock and Voß 2008). For example, berth allocation, quay crane assignment, stowage planning, and quay crane scheduling must be managed in the berthing area; the container stacking problem, yard crane scheduling, and horizontal transport operations must be carried out in the yard area; and the hinterland operations must be solved in the landside area. Furthermore, dynamism is also present in container terminals. The tasks of the container terminals take place in an environment susceptible of breakdowns or incidences. For instance, a Quay Crane engine stopped working and needs to be revised, delaying this task one or two hours. Thereby, the robustness concept can be included in the scheduling techniques to take into consideration some incidences and return a set of robust schedules. In this thesis, we have developed a new domain-dependent planner to obtain more effi- cient solutions in the generic problem of reshuffles of containers. Planning heuristics and optimization criteria developed have been evaluated on realistic problems and they are applicable to the general problem of reshuffling in blocks world scenarios. Additionally, we have developed a scheduling model, using constructive metaheuristic techniques on a complex problem that combines sequences of scenarios with different types of resources (Berth Allocation, Quay Crane Assignment, and Container Stacking problems). These problems are usually solved separately and their integration allows more optimized solutions. Moreover, in order to address the impact and changes that arise in dynamic real-world environments, a robustness model has been developed for scheduling tasks. This model has been applied to metaheuristic schemes, which are based on genetic algorithms. The extension of such schemes, incorporating the robustness model developed, allows us to evaluate and obtain more robust solutions. This approach, combined with the classical optimality criterion in scheduling problems, allows us to obtain, in an efficient in way, optimized solution able to withstand a greater degree of incidents that occur in dynamic scenarios. Thus, a proactive approach is applied to the problem that arises with the presence of incidences and changes that occur in typical scheduling problems of a dynamic real world. / Rodríguez Molins, M. (2015). Optimization and Robustness in Planning and Scheduling Problems. Application to Container Terminals [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48545 / Compendio

Hoy en día los avances en la miniaturización de sistemas electrónicos han impulsado el desarrollo de dispositivos o artefactos que incorporan capacidades computacionales y de comunicación. Estos dispositivos pueden proveer de una serie de servicios en diferentes entornos gracias a su tecnología empotrada, como por ejemplo: reconocimiento de personas, localización de usuarios en un entorno, ajuste automático de la temperatura e iluminación de un entorno, etc. Este potencial de procesamiento y comunicación, está permitiendo crear nuevas aplicaciones distribuidas, donde el rol principal no lo tiene el computador personal, sino los diferentes dispositivos empotrados en el entorno: sensores, interfaces, actuadores, teléfonos móviles, etc., Esto ha generado novedosas áreas de aplicación como: Internet de Cosas (Internet of Things), Computación Móvil, Redes de Sensores, Sistemas Ubícuos, Inteligencia Ambiental, etc. Estos avances han conducido al desarrollo de un nuevo paradigma, computación orientada a la interacción, es decir, la computación ocurre a través de los actos de comunicación entre las entidades. Por lo tanto, es lógico pensar que este paradigma requiere, desde un punto de vista de diseño, el desarrollo de aplicaciones en diferentes plataformas de software y de hardware, debido a lo heterogeneo de los sistemas de computación, lenguajes, sistemas operativos, y objetos (dispositivos físicos: sensores, actuadores, interfaces, etc.) dispersos en el entorno. Dicha heterogeneidad presente en los sistemas ubícuos, representa todo un reto a la hora de diseñarlos. La ingeniería de software basada en sistemas multi-agente, en particular, los sistemas multi-agente abiertos (como las Organizaciones Virtuales), tiene la capacidad de abordar los retos al diseñar sistemas ubícuos. A ello hay que unir, que varias metodologías de desarrollo de software han adoptado el enfoque “dirigido por modelos” (model-driven) para realizar el análisis y el diseño del software. Dicho enfoque puede ser adoptado en los sistemas multi-agente, para mejorar el proceso de desarrollo y la calidad del software basado en agentes. Así mismo, el desarrollo dirigido por modelos proporciona un soporte apropiado para abordar este tipo de sistemas, ya que nos permite el uso de modelos como principal elemento abstracto para el diseño del sistema, por medio de la interconexión de un conjunto de componentes visuales. En este trabajo proponemos el desarrollo de sistemas ubícuos utilizando una organización virtual, creando una Organización Virtual Ubícua, la cual es diseñada usando el enfoque de desarrollo dirigido por modelos. De forma más detallada, este trabajo presenta tres propuestas. La primera, presenta un conjunto de meta-modelos para diseñar una Organización Virtual Ubícua, llamado πVOM, que utiliza conceptos generales que se abstraen de las metodologías y de las plataformas de agentes, lo permite diseñar aplicaciones utilizando abstracciones generales de alto nivel, evitando los detalles de implementación de bajo nivel. Así mismo, se presentan dos modelos de transformaciones, que permiten obtener el modelo de implantación de la organización (con los agentes, entidades y dispositivos), por medio de transformaciones semi-automáticas dadas por la metodología model-driven, reduciendo la brecha entre las fases de diseño y de implementación para este tipo de sistema. La segunda propuesta presenta una arquitectura de implantación que define una estructura de capas funcionales basada en servicios, que soporta la interacción de las entidades de la organización virtual. La arquitectura de implantación permite la interoperabilidad de diferentes entidades, plataformas de software y hardware, proporcionando a los miembros de la organización virtual la capacidad de administrar y controlar los dispositivos del entorno (del sistema ubícuo). La tercera propuesta presenta una plataforma de ejecución de agentes empotrados llamada Andromeda, que permite ejecutar agentes empotrados sobre sistema operativo Android que cumplen con el modelo de agente de πVOM. Los agentes en Andromeda pueden acceder a los dispositivos del entorno, tal y como sucede en los sistemas ubícuos. Las propuestas presentadas fueron evaluadas empíricamente con dos ejemplos, que permiten mostrar sus bondades. / Aguero Medina, J. (2015). Diseño de organizaciones virtuales ubícuas utilizando desarrollo dirigido por modelos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/52597

[EN] Human-Computer Interaction is a multidisciplinary research field that combines, amongst others, Computer Science and Psychology. It studies human-computer interfaces from the point of view of both, technology and the user experience. Researchers in this area have now a great opportunity, mostly because the technology required to develop 3D user interfaces for computer applications (e.g. visualization, tracking or portable devices) is now more affordable than a few years ago. Augmented Reality and Omni-Directional Video are two promising examples of this type of interfaces where the user is able to interact with the application in the three-dimensional space beyond the 2D screen. The work described in this thesis is focused on the evaluation of interaction aspects in both types of applications. The main goal is contributing to increase the knowledge about this new type of interfaces to improve their design. We evaluate how computer interfaces can convey information to the user in Augmented Reality applications exploiting human multisensory capabilities. Furthermore, we evaluate how the user can give commands to the system using more than one type of input modality, studying Omnidirectional Video gesture-based interaction. We describe the experiments we performed, outline the results for each particular scenario and discuss the general implications of our findings. / [ES] El campo de la Interacción Persona-Computadora es un área multidisciplinaria que combina, entre otras a las Ciencias de la Computación y Psicología. Estudia la interacción entre los sistemas computacionales y las personas considerando tanto el desarrollo tecnológico, como la experiencia del usuario. Los dispositivos necesarios para crear interfaces de usuario 3D son ahora más asequibles que nunca (v.gr. dispositivos de visualización, de seguimiento o móviles) abriendo así un área de oportunidad para los investigadores de esta disciplina. La Realidad Aumentada y el Video Omnidireccional son dos ejemplos de este tipo de interfaces en donde el usuario es capaz de interactuar en el espacio tridimensional más allá de la pantalla de la computadora. El trabajo presentado en esta tesis se centra en la evaluación de la interacción del usuario con estos dos tipos de aplicaciones. El objetivo principal es contribuir a incrementar la base de conocimiento sobre este tipo de interfaces y así, mejorar su diseño. En este trabajo investigamos de qué manera se pueden emplear de forma eficiente las interfaces multimodales para proporcionar información relevante en aplicaciones de Realidad Aumentada. Además, evaluamos de qué forma el usuario puede usar interfaces 3D usando más de un tipo de interacción; para ello evaluamos la interacción basada en gestos para Video Omnidireccional. A lo largo de este documento se describen los experimentos realizados y los resultados obtenidos para cada caso en particular. Se presenta además una discusión general de los resultados. / [CA] El camp de la Interacció Persona-Ordinador és una àrea d'investigació multidisciplinar que combina, entre d'altres, les Ciències de la Informàtica i de la Psicologia. Estudia la interacció entre els sistemes computacionals i les persones considerant tant el desenvolupament tecnològic, com l'experiència de l'usuari. Els dispositius necessaris per a crear interfícies d'usuari 3D són ara més assequibles que mai (v.gr. dispositius de visualització, de seguiment o mòbils) obrint així una àrea d'oportunitat per als investigadors d'aquesta disciplina. La Realitat Augmentada i el Vídeo Omnidireccional són dos exemples d'aquest tipus d'interfícies on l'usuari és capaç d'interactuar en l'espai tridimensional més enllà de la pantalla de l'ordinador. El treball presentat en aquesta tesi se centra en l'avaluació de la interacció de l'usuari amb aquests dos tipus d'aplicacions. L'objectiu principal és contribuir a augmentar el coneixement sobre aquest nou tipus d'interfícies i així, millorar el seu disseny. En aquest treball investiguem de quina manera es poden utilitzar de forma eficient les interfícies multimodals per a proporcionar informació rellevant en aplicacions de Realitat Augmentada. A més, avaluem com l'usuari pot utilitzar interfícies 3D utilitzant més d'un tipus d'interacció; per aquesta raó, avaluem la interacció basada en gest per a Vídeo Omnidireccional. Al llarg d'aquest document es descriuen els experiments realitzats i els resultats obtinguts per a cada cas particular. A més a més, es presenta una discussió general dels resultats. / Rovelo Ruiz, GA. (2015). Multimodal 3D User Interfaces for Augmented Reality and Omni-Directional Video [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53916