El particionamiento y balance de carga son aspectos de gran interés en simulaciones distribuidas basadas en modelos orientados al individuo espacialmente explícitos. La descomposición equitativa del dominio del problema y la distribución eficiente de las particiones sobre las unidades de cómputo de la arquitectura paralela/distribuida son factores cruciales cuando se plantea como objetivo obtener el mejor rendimiento de la aplicaciÛn de simulaciÛn distribuida. Además, en modelos que exhiben patrones de movimiento es necesario establecer políticas competentes de balance de carga dinámico para continuar satisfaciendo el objetivo de rendimiento a medida que la simulación evoluciona en función del tiempo. En el presente trabajo se han desarrollado mÈtodos de particionamiento y balance de carga para simulaciones distribuidas a gran escala de modelos orientados al individuo espacialmente explícitos que exhiben patrones de movimiento. Se ha utilizado el modelo de Huth & Wissel, el cual representa el movimiento coordinado y polarizado de bancos de peces, para validar las estrategias desarrolladas. El método de particionamiento consiste en descomponer el dominio del problema en particiones compactas generadas a partir del criterio del radio cobertor y diagramas de Voronoi. La distribución de las particiones se realiza por medio de la agrupación de particiones por proximidad en un conjunto meta-particiones de cardinalidad igual a la cantidad de unidades de cómputo. La estrategia de balance de carga dinámica consiste en detectar el desbalance por medio de un algoritmo basado en umbrales y re-configurar las meta-particiones para lograr el re-equilibrio. Finalmente, se ha realizado experimentación exhaustiva con motivo de validar y verificar la viabilidad del simulador distribuido en distintos escenarios. / artitioning and load balancing are highly important issues in distributed simulations based on spatially-explicit individual-oriented models. Choosing how to decompose the domain of an individual-oriented system and efficiently distribute the set of partitions are crucial factors at the moment to execute the distributed simulation. Furthermore, if the individual-oriented model exhibits mobility patterns, we should be able to maintain the load balancing in order to keep the global application performance as the distributed simulation evolves in time. In this work, we have developed partitioning and load balancing strategies for distributed spatially-explicit individual-oriented simulations with mobility patterns. We have used the Huth and Wissel model, which represents the coordinated and polarized motion of fish schools, in order to validate the developed strategies.Our partitioning method consists of decomposing an individual-oriented system into a collection of compact partitioning generated by means of covering radius criterion and Voronoi diagrams. The distribution model consists of grouping partitions by proximity into a set of meta-partitions. The number of meta-partitions should be equal to the number of computing resources of the distributed architecture. The dynamic load balancing strategy consists of detecting imbalance by means of a threshold-based algorithm and reconfiguration the set of meta-partitions in order to re-balance the workload. We have done exhaustive experimentation using a large set of scenarios in order to validate and verify the distributed simulator feasibility.

En els sistemes multiagent els models de confiança són una eina important perquè les interaccions entre agents siguin efectives. Ara bé, la confiança és una noció inherentment subjectiva, i per això els agents necessiten informació addicional per poder comunicar les avaluacions de confiança. Aquesta tesi doctoral se centra en dos mètodes per comunicar la confiança: l'alineament de la confiança i l'adaptació de la confiança. En el primer mètode, el problema de la comunicació de la confiança es modela com un problema d'alineament. Mostrem que les solucions actuals basades en ontologies comunes o en l'alineament d'ontologies generen problemes addicionals. Per això proposem com a alternativa alinear la confiança, basant-nos en les interaccions que dos agents comparteixen per tal d'aprendre un alineament. Fent servir el marc matemàtic de la teoria de canals formalitzem com les avaluacions subjectives de dos agents sobre la confiança es relacionen a través de les interaccions que fonamenten aquestes avaluacions. Com que els agents no poden accedir a les avaluacions de confiança dels altres, cal establir una comunicació. Especifiquem la rellevància i la consistència com a propietats necessàries per a aquesta comunicació. L'agent receptor de la confiança comunicada pot generalitzar els missatges fent servir la θ-subsumció, el que duu a un model predictiu que permet a un agent traduir futures comunicacions rebudes del mateix agent emissor. Mostrem aquest procés d'alineament a la pràctica fent servir TILDE, un algorisme de regressió de primer ordre, per tal d'aprendre un alineament. També il·lustrem la seva aplicació en un escenari d'exemple. De forma empírica demostrem: (1) que la dificultat d'aprendre un alineament depèn de la complexitat relativa dels diversos models de confiança; (2) que el nostre mètode millora altres mètodes existents d'alineament de la confiança; i (3) que el nostre mètode funciona bé sota condicions d'engany. El segon mètode per comunicar la confiança es basa en permetre que els agents raonin sobre llurs models de confiança i que personalitzin les comunicacions per adaptar-se millor a les necessitats d'un altre agent. Els mètodes actuals no permeten la suficient introspecció o adaptació del models de confiança. Per això presentem AdaptTrust, un mètode per incorporar un model computacional de confiança a l'arquitectura cognitiva d'un agent. En AdapTrust les creences i els objectius d'un agent influencien les prioritats entre aquells factors que són importants per a la computació de la confiança. Aquests al seu torn defineixen els valors dels paràmetres del model de confiança, i així l'agent pot dur a terme canvis en el seu model computacional de confiança a base de raonar sobre les seves creences i objectius. D'aquesta manera és capaç de modificar proactivament el seu model i produir avaluacions de confiança que millor s'adaptin a les seves necessitats actuals. Donem una formalització declarativa d'aquest sistema integrant-lo en una representació ⎯ fonamentada en un sistema multicontext ⎯ d'una arquitectura d'agent basada en creences, desitjos i intencions (BDI). També mostrem com amb el nostre marc es poden incorporar tres dels actuals models de confiança en el sistema de raonament d'un agent. Finalment fem servir AdapTrust en un marc d'argumentació que permet als agents construir una justificació per a llurs avaluacions de confiança. A través d'aquest marc els agents justifiquen les seves avaluacions segons unes prioritats entre factors, les quals al seu torn són justificades per les creences i objectius dels agents. Aquestes justificacions es poden comunicar a altres agents a través d'un diàleg formal. Així un agent, a base d'argumentar i raonar sobre les prioritats d'un altre agent, pot adaptar el seu model de confiança per oferir-li una recomanació de confiança personalitzada. Aquest sistema l'hem comprovat empíricament i hem vist que millora els actuals sistemes que permeten argumentar sobre avaluacions de confiança. / In open multi-agent systems, trust models are an important tool for agents to achieve effective interactions; however, trust is an inherently subjective concept, and thus for the agents to communicate about trust meaningfully, additional information is required. This thesis focuses on Trust Alignment and Trust Adaptation, two approaches for communicating about trust. The first approach is to model the problem of communicating trust as a problem of alignment. We show that currently proposed solutions, such as common ontologies or ontology alignment methods, lead to additional problems, and propose trust alignment as an alternative. We propose to use the interactions that two agents share as a basis for learning an alignment. We model this using the mathematical framework of Channel Theory, which allows us to formalise how two agents' subjective trust evaluations are related through the interactions that support them. Because the agents do not have access to each other's trust evaluations, they must communicate; we specify relevance and consistency, two necessary properties for this communication. The receiver of the communicated trust evaluations can generalise the messages using θ-subsumption, leading to a predictive model that allows an agent to translate future communications from the same sender. We demonstrate this alignment process in practice, using TILDE, a first-order regression algorithm, to learn an alignment and demonstrate its functioning in an example scenario. We find empirically that: (1) the difficulty of learning an alignment depends on the relative complexity of different trust models; (2) our method outperforms other methods for trust alignment; and (3) our alignment method deals well with deception. The second approach to communicating about trust is to allow agents to reason about their trust model and personalise communications to better suit the other agent's needs. Contemporary models do not allow for enough introspection into ⎯ or adaptation of ⎯ the trust model, so we present AdapTrust, a method for incorporating a computational trust model into the cognitive architecture of the agent. In AdapTrust, the agent's beliefs and goals influence the priorities between factors that are important to the trust calculation. These, in turn, define the values for parameters of the trust model, and the agent can effect changes in its computational trust model, by reasoning about its beliefs and goals. This way it can proactively change its model to produce trust evaluations that are better suited to its current needs. We give a declarative formalisation of this system by integrating it into a multi-context system representation of a beliefs-desires-intentions (BDI) agent architecture. We show that three contemporary trust models can be incorporated into an agent's reasoning system using our framework. Subsequently, we use AdapTrust in an argumentation framework that allows agents to create a justification for their trust evaluations. Agents justify their evaluations in terms of priorities between factors, which in turn are justified by their beliefs and goals. These justifications can be communicated to other agents in a formal dialogue, and by arguing and reasoning about other agents' priorities, goals and beliefs, the agent may adapt its trust model to provide a personalised trust recommendation for another agent. We test this system empirically and see that it performs better than the current state-of-the-art system for arguing about trust evaluations.

En esta investigación se buscó verificar de qué forma un diseño para formación a distancia en geometría (para alumnos de 11 a 14 años de edad) contribuye para el desarrollo crítico del contenido del conocimiento profesional del profesor de matemática. En particular, qué componentes del conocimiento profesional se desarrollan a partir de las distintas interacciones docentes establecidas a través de las herramientas de Internet.La recogida de información fue desarrollada tomando diversas fuentes, a partir de distintas teleinteracciones establecidas entre los profesores y considerando distintos momentos y tareas en el desarrollo del curso. Como forma de comunicación en tiempo diferido fueron consideradas las intervenciones por correo electrónico (mensajes personales diversos, envío de archivos adjuntos, formulario de auto-evaluación para cada sección, formulario de inscripción, contrato didáctico de trabajo y cuestionario inicial), las intervenciones en el foro discusión y a través de mensajes del programa ICQ. Como comunicación en tiempo real fueron utilizados los mensajes del programa ICQ, la edición de chats (3 obligatorios y 4 opcionales), una entrevista semi-estructurada y la grabación de un video de clase del profesor. Otro instrumento utilizado para la recogida de datos fue el diario del formador-investigador. La tesis está estructurada en siete capítulos. Situada la problemática de la investigación en el primer capítulo, el contenido del segundo fue centrado en la atención para la formación continuada a distancia y en la importancia de la criticidad en los planteamientos interesados en el desarrollo profesional docente por Internet. En el tercer capítulo se presenta un diseño de entorno virtual para el desarrollo profesional docente crítico en geometría para cursos de corta duración. Concluido el marco teórico y construido el referencial para el análisis de la información de la investigación, en los tres capítulos (4, 5 y 6) posteriores se presentan el proceso analítico inherente a la implementación de los estudios de caso 1 y 2, desarrollados con profesores de matemáticas en Brasil en el 2000 y en el 2001, respectivamente.Como contribuciones metodológicas se propone un diseño de entorno virtual para el desarrollo profesional docente en geometría que considere las características del contexto educacional brasileño y presenta singulares posibilidades de análisis cualitativo para los procesos teleinteractivos en la formación continuada del profesorado. El contenido del conocimiento profesional fueron considerados tres aspectos: geométrico, estratégico-interpretativo y afectivo-actitudinal. La caracterización a priori de dichos aspectos juntamente con el marco teórico del razonamiento crítico, fueron las herramientas para el análisis semántico del discurso docente establecido en los distintos espacios comunicativos (forum de discusión, chats, correos electrónicos, tareas geométricas, entrevista, auto-evaluación continua, etc.) del entorno virtual formativo. Concluyendo, la investigación subraya para la importancia de utilizar entornos virtuales como una de las estrategias clave que favorezcan el desarrollo profesional con vistas a los principios de la democracia y de la equidad necesarios en el contexto educativo brasileño. Igualmente resalta que es posible que los profesores aprendan teleinteractivamente cuando comparten seriamente sus experiencias y reflexionan críticamente sobre las mismas, aunque es difícil el cambio epistemológico con cursos de corta duración. Fue constatado también que la dinámica de trabajo mediado por Internet posibilita a los docentes que participen como autores en la dinámica comunicativa e integren distintos contextos en su proceso de desarrollo profesional, es decir, el contexto práctico-personal, el contexto de las relaciones establecidas en el entorno y la propia historia de vida del docente. Igualmente, identifica que los puntos de interactividad del entorno y las especificidades del discurso en los distintos espacios comunicativos actúan de forma diferente sobre los aspectos del contenido del conocimiento de los profesores en el proceso de desarrollo profesional a distancia.

El desarrollo informático en los últimos años ha posibilitado la utilización de computadoras para simular el comportamiento de los componentes de una red eléctrica, a través de la utilización de modelos matemáticos. Los interruptores de potencia, como parte de cualquier red eléctrica, están representados por modelos que deben garantizar una correcta representación del arco eléctrico que se forma durante la operación de cierre o apertura del interruptor.Actualmente, existen en funcionamiento distintos tipos de interruptores operando a distintos niveles de tensión. Este trabajo consiste en el desarrollo de una metodología capaz de ser utilizada a cualquier nivel de tensión y en los tipos más habituales de interruptores de potencia, a partir de los datos obtenidos en ensayos de cortocircuito.Se presentan los modelos matemáticos más usuales, junto con una nueva forma de tratar el comportamiento de los parámetros involucrados a través de su implementación en un programa de simulación. La realización de ensayos en laboratorio ha permitido extrapolar la metodología hacia otros niveles de tensión, corriente y tipo de interruptor; los cuales demostraron una total aplicabilidad tanto de los programas de cálculo, que han sido especialmente confeccionados, como de los modelos matemáticos empleados en las simulaciones respectivas.Más allá de la teoría desarrollada, la utilidad práctica de esta trabajo radica en brindar una nueva herramienta para el análisis del comportamiento de los interruptores de forma metódica, que permita su utilización en otros ámbitos de investigación, desmitificando la concepción del arco eléctrico. / The computer development in the last years has made possible the computers utilization to simulate the behaviour of the components of an electrical network, through the mathematical models utilization. The power switches, as part of any electrical network, are represented by models that they should guarantee a correct representation of the electrical arc that is formed during the close or opening operation of the circuitbreaker.Currently, they exist in different operation types of switches operating at different tension levels. This work consists of the development of a capable methodology to be used at any tension level and in the most common types of power switches, as of the data obtained in short circuit tests. They are presented the more usual mathematical models, together with a new form to test the behaviour of the parameters involved through its implementation in a simulation program.The tests accomplishment in laboratory has permitted to extrapolate the methodology toward other tension and current levels, and type of switch; those which demonstrated a total applicability so much of the calculation programs, that they have been especially made, as of the particular mathematical model in the respective simulations. Beyond the developed theory, the practical usefulness of this work bases in offering a new tool for the behavioural analysis of the switches in a methodical way, that permit its utilization in other investigation areas, demystifying the conception of the electrical arc.

En el entorno actual, diversas ramas de las ciencias, tienen la necesidad de auxiliarse de la computación de altas prestaciones para la obtención de resultados a relativamente corto plazo. Ello es debido fundamentalmente, al alto volumen de información que necesita ser procesada y también al costo computacional que demandan dichos cálculos. El beneficio al realizar este procesamiento de manera distribuida y paralela, logra acortar de manera notable los tiempos de espera en la obtención de los resultados. Para soportar ello, existen fundamentalmente dos modelos de programación ampliamente extendidos: el modelo de paso de mensajes a través de librerías basadas en el estándar MPI, y el de memoria compartida con la utilización de OpenMP. Las aplicaciones híbridas son aquellas que combinan ambos modelos con el fin de aprovechar en cada caso, las potencialidades específicas del paralelismo en cada uno. Lamentablemente, la práctica ha demostrado que la utilización de esta combinación de modelos, no garantiza necesariamente una mejoría en el comportamiento de las aplicaciones. Existen varios parámetros que deben ser considerados a determinar la configuración de la aplicación que proporciona el mejor tiempo de ejecución. El número de proceso que se debe utilizar, el número de hilos en cada nodo, la distribución de datos entre procesos e hilos, y así sucesivamente, son parámetros que afectan seriamente elrendimiento de la aplicación. El valor apropiado de tales parámetros depende, por una parte, de las características de arquitectura del sistema (latencia de las comunicaciones, el ancho de banda de comunicación, el tamaño y la distribución de los niveles de memoria cache, la capacidad de cómputo, etc.) y, por otro lado, de la características propias del comportamiento de la aplicación. La contribución fundamental de esta tesis radica en la utilización de una técnica novedosa para la predicción del rendimiento y la eficiencia de aplicaciones híbridas de tipo Master/Worker. En particular, dentro del mundo del aprendizaje automatizado, este método de predicción es conocido como arboles de regresión basados en modelos análiticos. Los resultados experimentales obtenidos permiten ser optimista en cuanto al uso de este algoritmo para la predicción de ambas métricas o para la selección de la mejor configuración de parámetros de ejecución de la aplicación. / In the current environment, various branches of science are in need of auxiliary high-performance computing to obtain relatively short-term results. This is mainly due to the high volume of information that needs to be processed and the computational cost demanded by these calculations. The benefit to performing this processing using distributed and parallel programming mechanisms is that it achieves shorter waiting times in obtaining the results. To support this, there are basically two widespread programming models: the model of message passing based on the standard libraries MPI and the shared memory model with the use of OpenMP. Hybrid applications are those that combine both models in order to take the specific potential of parallelism of each one in each case. Unfortunately, experience has shown that using this combination of models does not necessarily guarantee an improvement in the behavior of applications. There are several parameters that must be considered to determine the configuration of the application that provides the best execution time. The number of process that must be used,the number of threads on each node, the data distribution among processes and threads, and so on, are parameters that seriously affect the performance of the application. On the one hand, the appropriate value of such parameters depends on the architectural features of the system (communication latency, communication bandwidth, cache memory size and architecture, computing capabilities, etc.), and, on the other hand, on the features of the application. The main contribution of this thesis is a novel technique for predicting the performance and efficiency of parallel hybrid Master/Worker applications. This technique is known as model-based regression trees into the field of machine learning. The experimental results obtained allow us to be optimistic about the use of this algorithm for predicting both metrics and to select the best application execution parameters.

Puesto que los sistemas informáticos son cada vez más vulnerables a actividades deshonestas, los mecanismos tradicionales de seguridad son todavía necesarios, pero no suficientes. Es necesario elaborar nuevos métodos de detección y de respuesta de manera que sea posible detener acciones de ataque tan pronto como sean realizadas. En esta tesis se presenta el diseño de una arquitectura de carácter general que pretende ser utilizada tanto para la realización de tareas de análisis y verificación de políticas de seguridad en red, como para controlar y configurar -sin anomalias ni errores de confguración- componentes de seguridad preventivos y de vigilancia. Se presenta también en esta tesis un mecanismo de respuesta basado en librerías de contramedidas. El objetivo de este mecanismo es ayudar al administrador a escoger posibles respuesta tan pronto como las acciones de ataque vayan siendo detectadas. Por último, se introduce también en esta tesis el diseño de una infrastructura para la comunicación entre los componentes de nuestra plataforma, y un mecanismo para la protección de dichos componentes. Todas las proposiciones y propuestas han sido implementadas y evaluadas a lo largo de nuestro trabajo. Los resultados obtenidos son presentados en las respectivas secciones de esta disertación. Esta tesis ha sido principalmente financiada por la Agencia de Gestión y Ayudas Universitarias y de Investigación (AGAUR) del Departamento de Universidades, Investigación y Sociedad de la Información (DURSI) de la Generalitat de Catalunya (num. de referencia 2003FI00126). El trabajo ha sido conjuntamente realizado en la Universitat Autònoma de Barcelona y la Ecole Nationale Superieure des Télécommunications de Bretagne. Palabras clave: Políticas de seguridad, detección de intrusos, contramedidas, correlación de eventos, comunicación publish/subscribe, control de acceso, protección de componentes. / Since computer infrastructures are currently getting more vulnerable than ever, traditional security mechanisms are still necessary but not suficient. We need to design effective response techniques to circumvent intrusions when they are detected. We present in this dissertation the design of a platform which is intended to act as a central point to analyze and verify network security policies, and to control and configure -without anomalies or errors- both prevention and detection security components. We also present in our work a response mechanism based on a library that implements different types of countermeasures. The objective of such a mechanism is to be a support tool in order to help the administrator to choose, in this library, the appropriate counter-measure when a given intrusion occurs. We finally present an infrastructure for the communication between the components of our platform, as well as a mechanism for the protection of such components. All these approaches and proposals have been implemented and evaluated. We present the obtained results within the respectives sections of this dissertation. This thesis has mainly been funded by the Agency for Administration of University and Research Grants (AGAUR) of the Ministry of Education and Universities (DURSI) of the Government of Catalonia (reference number 2003FI00126). The research was jointly carried out at the Universitat Autònoma de Barcelona and at the Ecole Nationale Superieure des Télécommunications de Bretagne. Keywords: Security policies, intrusion detection, response, counter-measures, event correlation, communication publish/subscribe, access control, components protection.

Els fàrmacs (PhACs) són un important grup de contaminants emergents que degut a la seva presència en el medi ambient i la seva difícil degradació han aixecat un gran interès en la comunitat científica. Alguns d’aquests PhACs són àmpliament utilitzats sense recepta i després de la seva ingestió son excretats per la orina i els fems, ja sigui en forma de compost actiu o com a metabòlit. Aquests productes entren a les estacions depuradores d’aigües residuals, on alguns d’aquests compostos no són eliminats eficaçment, sent capaços d’arribar a les aigües superficials, subterrànies i, posteriorment, a l’aigua potable. El present treball avalua la viabilitat de la bioremeïació dels PhACs per fongs de podridura blanca. Aquests fongs tenen el potencial de degradar una àmplia gamma de contaminants xenobiòtics i recalcitrants degut al seu sistema enzimàtic inespecífic, capaç d’actuar sobre diversos substrats a través de l’acció d’enzims intracel·lulars (com el citocrom P450) i extracel·lulars (com la lacasa i peroxidasas). De tots els fongs, s’ha escollit Trametes versicolor per dur a terme l’estudi sobre la degradació d’analgèsics i anti-inflamatoris (ketoprofen i diclofenac), antiepilèptics (carbamazepina), reguladors de lípids (àcid clofibric), antibiotics (ofloxacina) i un agent de contrast per rajos X (iopromida). El primer pas en la investigació va consistir en el estudi de la degradació de PhACs de forma individual per T. versicolor a escala Erlenmeyer i en condicions estèrils. Per tal d’obtenir més coneixements en el mecanisme de degradació dels PhACs pel fong, es va estudiar en detall la transformació dels fàrmacs anteriorment esmentats i en alguns casos es va proposar la via de degradació. Paral·lelament es va estudiar els enzims implicats en la degradació dels PhACs. També es va avaluar la toxicitat del brou de cultiu, on els productes de degradació estaven presents i d’aquesta manera poder observar si els compostos produïts son més tòxics que el propi fàrmac. Posteriorment, amb l’objectiu d’escalar el procés de la degradació de PhACs, es va utilitzar un bioreactor de llit fluïditzat per la eliminació de la carbamazepina i de l’àcid clofibric, operat tant en continu com discontinu. En els resultats també es va incloure la identificació dels productes de transformació, junt amb l’avaluació de la toxicitat dels efluents. D’altra banda, a causa del gran nombre de publicacions sobre la degradació de PhACs individuals per fongs publicats durant el transcurs d’aquesta tesis, es va realitzar una revisió bibliogràfica sobre aquest camp de recerca. Per últim, en un intent d’escalar el procés a nivells més reals i per tant proporcionar una millor estimació del possible impacte ambiental de l’aplicació d’aquest procés, es va tractar una aigua residual urbana i d’hospital en un bioreactor operat en discontinu. El tractament de l’aigua residual es va fer en condicions no estèrils, on altres microorganismes estan presents, i a les concentracions preexistents dels contaminants, és a dir, sense afegir cap contaminant. En un experiment preliminar amb l’aigua residual urbana, es va observar la necessitat d’afegir una font addicional de carboni i nitrogen per mantenir l’activitat del fong. Per altra banda, els resultats obtinguts van ser positius ja que es va observar l’eliminació de gairebé tots els PhACs detectats en les aigües urbanes i d’hospital, juntament amb una notable reducció de la toxicitat global després del tractament, el que fa concloure que pot ser un tractament adequat i cal seguir investigant en altres aspectes per desenvolupar i optimitzar el procés abans de implementar-lo a escala real. / Pharmaceutical active compounds (PhACs) are an important group of emerging contaminants that have raised an increasing interest in the scientific community due to their ubiquitous presence in the environment and their difficult degradation. Some of these drugs are extensively used as non-prescription drugs and after their intake, are excreted with urine and faeces either as active substances or metabolites. These substances come into wastewater treatment plants where some compounds are not efficiently removed, being able to reach surface, groundwater and subsequently, drinking water. The present work assesses the feasibility of PhACs bioremediation by white-rot fungi (WRF). WRF have the potential to degrade a wide range of xenobiotic and recalcitrant contaminants due to their unspecific enzymatic system, able to act on diverse substrates through the action of intracellular (i.e. cytrochrome P450 system) and extracellular (i.e laccases and peroxidases) enzymes. The fungus Trametes versicolor has been chosen to carry out the degradation study of some analgesics and anti-inflammatory (ketoprofen and diclofenac), anti-epileptics (carbamazepine), lipid regulators (clofibric acid), antibiotics (ofloxacin) and a X-ray contrast agent (iopramide). The first step in the research deals with the preliminary assessment of the individual PhACs degradation by T. versicolor at Erlenmeyer scale and sterile conditions. To obtain further insights in the mechanism of PhACs degradation by the fungus, the transformation products were identified as well as the enzyme responsible for the degradation of the parent compound with the aim of proposing a degradation pathway. In addition, an assessment of the toxicity of the broth, where transformation products were present, was included. Furthermore, with the aim of scale up the PhACs degradation process, a fluidized bed bioreactor was employed for the degradation of carbamazepine and clofibric acid, operated in both continuous and batch mode. Results also include the identification of transformation products and the toxicity assessment.On the other hand, due to the great number of publications about the degradation of pharmaceuticals by white-rot fungi that appeared over the course of this thesis, it was decided to include a literature review to evaluate the current state of the art in this topic. Finally, in an attempt to scale up the process to real approaches and thus provide a better estimation of the potential environmental impact of the application of such process, T. versicolor was used in a non-sterile batch bioreactor treatment for the removal of pre-existent PhACs from urban and hospital wastewater, where many contaminants and other microorganism are present. In preliminary experiments with urban wastewater, it was found the necessity of an extra source of carbon and nitrogen to maintain the activity of the fungus in the wastewater. Moreover, an important removal was observed for almost all drugs detected in both urban and hospital wastewater, together with a remarkable reduction of the overall toxicity.

Recientes avances en im agenes t ermicas (LWIR) han permitido su uso en aplicaciones m as all a del ambito militar. Actualmente, esta nueva familia de sensor esta siendo incluida en diversas aplicaciones tanto t ecnicas como cient cas. Este tipo de sensores facilitan tareas tales como: detecci on de peatones, puntos calientes, detecci on de cambios de temperatura, entre otros. Caracter sticas que pueden mejorar signi cativamente el desempeo de un sistema, especialmente cuando hay interacci on con humanos. Por ejemplo, aplicaciones de v deo vigilancia, detecci on de peatones, an alisis de postura. En esta tesis se plantea entre otras la siguiente pregunta de investigaci on: Podr a un par de sensores operando en diferentes bandas del espectro electromagn etico, como el visible e infrarrojo t ermico, proporciona informaci on de profundidad? Si bien es una cuesti on compleja, nosotros demostramos que un sistema de estas caracter sticas es posible. Adem as, de discutir sus posibles ventajas, desventajas y oportunidades potenciales. La fusi on y correspondencia de los datos procedentes de diferentes sensores, como las emisiones registradas en la banda visible e infrarroja, representa un reto atractivo, ya que se ha demostrado que aquellas se~nales est an d ebilmente correlacionadas. Por lo tanto, muchas t ecnicas tradicionales de procesamiento de im agenes y visi on por computadora son inadecuadas, requiriendo ajustes para su correcto funcionamiento. En esta investigaci on se realizo un estudio experimental comparando diferentes funciones de costos multimodal, y t ecnicas de correspondencia, a n de construir un sistema est ereo multimodal. Tambi en, se identi c o el problema com un entre est ereo visible/ visible y infrarrojo/visible, particularmente en ambientes al aire libre. Entre las contribuciones de esta tesis se encuentra; el aislamiento de las diferentes etapas que componen un sistema est ereo multimodal. Esta arquitectura es gen erica a diferentes niveles, tanto computacional, funcional y estructural, permitiendo su extensi on a esquemas mas complejos tales como fusi on de alto nivel (sem antica) y de orden superior (supuestos). El enfoque propuesto est a destinado a explorar nuevos m etodos de correspondencia est ereo, pasando de una soluci on escasa a una densas (tanto en disparidad como en mapas de profundidad). Adem as, se ha incluido informaci on de contexto en forma de asunciones y restricciones. Finalmente, esta disertaci on muestra un promisorio camino hacia la integraci on de m ultiples sensores. / Recent advances in thermal infrared imaging (LWIR) has allowed its use in applications beyond of military domain. Nowadays, this new sensor family is included in diverse technical and scienti c applications. They o er features that facilitate tasks, such as detection of pedestrians, hot spots, di erences in temperature, among others, which can signi cantly improve the performance of a system where the persons are expected to play the principal role. For instance, video surveillance applications, monitoring, and pedestrian detection. During this dissertation is stated the next question: Could a couple of sensors measuring di erent bands of the electromagnetic spectrum, as the visible and thermal infrared, provides depth information? Although is a complex question, we shows that a system of those characteristics is possible as well as their advantages, drawbacks, and potential opportunities. The fusion and matching of data coming from di erent sensors, as the emissions registered at visible and infrared band, represents a special challenge, because it has been showed that theses signals are weak correlated. Indeed, they are uncorrelated. Therefore, many traditional techniques of image processing and computer vision are not helpful, requiring adjustments for their correct performs in every modality. In this research is performed a experimental study that compares di erent cost functions and matching approaches, in order to build a multimodal stereo system. Furthermore, are identi ed the common problem between visible/visible and infrared/visible stereo, special in the outdoor scenes. A contribution of this dissertation is the isolation achieved, between the di erent stage that compose a multimodal stereo system. Our framework summarizes the architecture of a generic stereo algorithm, at di erent levels: computational, functional, and structural, which is successful because this can be extended toward high-level fusion (semantic) and high-order (prior). The proposed framework is intended to explore novel multimodal stereo matching approaches, going from sparse to dense representation (both disparity and depth maps). Moreover, context information is added in form of priors and assumptions. Finally, this dissertation shows a promissory way toward the integration of multiple sensors for recovering three-dimensional information.

Con el espectro radioeléctrico cada vez más saturado, los filtros y duplexores son elementos claves de la tecnología en el mercado de dispositivos discretos para la telefonía móvil. El segmento de usuario de los sistemas de comunicaciones inalámbricas aprovecha las destacadas propiedades de los dispositivos filtrantes basados en resonadores acústicos. Generalmente, el diseño de dispositivos de onda acústica ha sido asumido por técnicas de optimización debido a las restrictivas limitaciones impuestas por la viabilidad tecnológica de los resonadores SAW y BAW, así como las exigentes especificaciones eléctricas. Una respuesta de transmisión muy restrictiva y factores tecnológicos muy limitantes conducen a hacer el diseño más y más complejo y una tarea muy desafiante. El objetivo del trabajo está enfocado en facilitar el diseño de filtros/duplexores y hacerlo más eficiente. En consecuencia, la formulación inicial del problema se ha centrado en la viabilidad tecnológica para implementar filtros de onda acústica. Proporcionar una metodología sistemática es útil para acelerar la curva de aprendizaje de nuevos diseñadores. Los filtros de microondas con elevada selectividad son posibles si sus funciones de transferencia incorporan ceros de transmisión finitos. La introducción de nodos no-resonantes (NRN) da la posibilidad de diseñar filtros con el máximo número de ceros de transmisión finitos sin tener que implementar acoplamientos directos entre la fuente y la carga. Además, las configuraciones en línea con NRN permiten la extracción de los elementos analíticamente. La típica configuración de filtro ladder presenta similitudes características de acuerdo con las redes de prototipo en línea con nodos resonantes y no-resonantes, que son las propiedades de modularidad, para controlar los ceros de transmisión con resonadores independientes, y respuestas completamente canonícas sin acoplamiento fuente-carga directo. Los elementos de la red pasobanda son dados por ecuaciones explícitas en términos de aquellos en los prototipos en línea con NRN que pueden ser sintetizados analíticamente. Como consecuencia, es posible definir una metodología de síntesis directa para obtener los parámetros pasobanda eléctricos de un filtro RF general que está basado en resonadores acústicos. Este trabajo presenta una metodología que proporciona un procedimiento de síntesis sistemático para diseñar filtros y duplexores ladder basados en resonadores de onda micro-acústica. La metodología de diseño utiliza un enfoque nodal basado en NRN y nodos resonantes. La representación de la red mediante una matriz de acoplamiento mixta de nodos resonantes y no resonantes es capaz de gestionar de forma eficiente las restricciones tecnológicas. El procedimiento es eficiente en tiempo, preciso en los resultados y proporciona un profundo entendimiento de las particulares interacciones que se producen entre las restricciones tecnológicas y el funcionamiento del dispositivo. Un completo paquete de software, con un simulador rápido, preciso y de fácil uso, ha sido desarrollado, permitiendo obtener diseños de primera etapa exitosos. Como resultado de la metodología sistemática, hemos desarrollado un método de diseño que combina y sistemáticamente gestiona redes filtrantes compuestas de bloques de polo extraído con bloques de resonadores acoplados, es decir, celdas ladder con secciones CRF. Además, la metodología has sido extendida exitosamente para tener en cuenta el diseño de divisores de potencia con respuesta filtrante por medio de dos topologías diferentes: la configuración ladder y las secciones CRF. La metodología propuesta ofrece una solución que combina el completo cumplimiento de las máscaras de espectro con topologías preparadas para acomodar las restricciones tecnológicas de la tecnología micro-acústica. La metodología ha sido desarrollada orientada nativamente a gestionar la tecnología, como es el ajuste de la limitación en el acoplo electromagnético, y basada en fundamentos de síntesis rigurosos. / With a spectrum more and more overcrowded, filters and duplexers are drivers of the technology in the discrete device mobile market. The user segment of wireless communication systems takes profit of the outstanding performance of filtering devices based on acoustic resonators. Usually, the design of acoustic wave devices have been mainly entrusted to optimization techniques because the stringent constraints imposed by the technological feasibility of SAW and BAW resonators and the challenging electrical specifications. A stringent transmission response and very restrictive technological factors lead the design to a more and more complex and challenging task. The aim of the work is focused on easing the filters/duplexers designs and making it more efficient. Consequently, the initial formulation of the problem was focused on the technological feasibility of acoustic wave filters. Providing a systematic methodology is useful to accelerate the learning curve of new entrant designers. Microwave filters with high selectivity are possible if their transfer functions incorporates finite transmission zeros. The inclusion of non-resonant nodes gives the possibility of designing filters with the maximum number of finite transmission zeros without implementing direct couplings between source and load. Furthermore, inline configuration with NRN allows the extraction of the elements analytically. The common ladder filter configuration exhibits characteristic similarities regarding inline prototype networks with resonant and non-resonant nodes, which are the property of modularity, to control transmission zeros by independent resonators, and fully canonical response without a direct source-load coupling. The elements of the lowpass prototype are given by explicit equations in terms of those in in-line prototypes with non-resonating nodes that can be synthesized analytically. As a consequence it is possible to define a direct synthesis methodology to obtain the bandpass electric parameters of a general RF filter that is based on acoustic resonators. This work presents a methodology that provides a systematic synthesis procedure for designing ladder filters and duplexers based on acoustic wave resonators. The methodology uses a nodal approach based on resonating and non-resonating nodes. The coupling matrix representation with a mix of different nature nodes, resonant and non-resonant, is able to efficiently manage the technological restrictions. The procedure is time efficient, precise in the outcomes and provides a deep understanding of the particular interactions between technological constraints and device performance. A complete software package with fast, accurate and easy-to-use simulator has been developed, enabling starting point design success. As a result of the systematic methodology, we have developed a design method that combines and systematically manages a filtering network composed of extracted-pole blocks with coupling resonators blocks, so it is ladder cells with CRF sections. Moreover, the methodology has been successfully extended to take into consideration filtering power dividers by means of two different topologies: ladder configuration and CRF sections. The proposed methodology offers a solution that combines a complete spectrum fulfillment with topologies ready to accommodate technological constraints of micro-acoustics technologies. The methodology has been developed natively oriented to manage with the technology, such as accommodating electromechanical coupling constraints, leveraged in rigorous synthesis foundations.

Intestinal motility assessment with video capsule endoscopy arises as a novel and challenging clinical fieldwork. This technique is based on the analysis of the patterns of intestinal contractions obtained by labelling all the motility events present in a video provided by a capsule with a wireless micro-camera, which is ingested by the patient. However, the visual analysis of these video sequences presents several important drawbacks, mainly related to both the large amount of time needed for the visualization process, and the low prevalence of intestinal contractions in video. In this work we propose a machine learning system to automatically detect the intestinal contractions in video capsule endoscopy, driving a very useful but not feasible clinical routine into a feasible clinical procedure. Our proposal is divided into two different parts: The first part tackles the problem of the automatic detection of phasic contractions in capsule endoscopy videos. Phasic contractions are dynamic events spanning about 4-5 seconds, which show visual patterns with a high variability. Our proposal is based on a sequential design which involves the analysis of textural, color and blob features with powerful classifiers such as SVM. This approach appears to cope with two basic aims: the reduction of the imbalance rate of the data set, and the modular construction of the system, which adds the capability of including domain knowledge as new stages in the cascade. The second part of the current work tackles the problem of the automatic detection of tonic contractions. Tonic contractions manifest in capsule endoscopy as a sustained pattern of the folds and wrinkles of the intestine, which may be prolonged for an undetermined span of time. Our proposal is based on the analysis of the wrinkle patterns, presenting a comparative study of diverse features and classification methods, and providing a set of appropriate descriptors for their characterization. We provide a detailed analysis of the performance achieved by our system both in a qualitative and a quantitative way.