This thesis deals with the simultaneous detection and segmentation for generic objects in images. The proposed approach is based on building a dictionary of patches, which defines the object and allows the extraction of the detection and segmentation features used to train the classifier. Moreover, we include in the boosting training the ability of crossing information between detection and segmentation with the aim that good detections may help to better segment and vice versa. We adapt also the detection proposal to deal with specific problems of object recognition in medical and astronomical images. This point stresses one of the objectives of this thesis; proposing a generic approach able to deal with objects of a very different nature / En aquesta tesi s'estudia la detecció i segmentació simultània d'objectes genèrics en imatges. La proposta està basada en un diccionari de parts de l'objecte que el defineixen i, alhora, ens permet extreure les característiques de detecció i segmentació per entrenar el classificador. A més, dins l'entrenament del classificador s'inclou la possibilitat de creuar informació entre la detecció i la segmentació, de tal manera que una bona detecció pugui ajudar a segmentar i viceversa. L'algorisme s'ha validat adaptant-lo al reconeixement d'objectes en imatge mèdica i imatge astronòmica. Aquest punt reforça el principal objectiu de la tesi: proposar un sistema genèric capaç de tractar amb objectes de qualsevol tipus de naturalesa

This thesis deals with the segmentation of brain magnetic resonance imaging applied to multiple sclerosis patients. This disease is characterised by the presence of white matter lesions in this image modality. After a thorough analysis of the state-of-the-art on this topic, pointing out the importance of prior knowledge, and a subsequent review of atlas-based segmentation of brain imaging, we propose two different multiple sclerosis lesion segmentation pipelines based on the conclusions of these studies. The first one provides an initial tissue classification using a modified expectation-maximisation algorithm, which is later on refined with a lesion segmentation step based on thresholding and a regionwise false positive reduction approach. The second one focuses only on the segmentation of lesions and uses an ensemble classifier alongside a rich feature pool including image intensities, probabilistic atlas maps, an outlier map and contextual information. Both approaches are tested against a novel database comprising imaging data from three different hospitals with a variable lesion load per case. The evaluation, carried out in a quantitative and qualitative manner, includes a comparison and uses several metrics for detection and segmentation. The analysis of the results points out a better performance relative to state-of-the-art approaches, with a clear improvement on the first pipeline in terms of detection, and a clear improvement on the second pipeline in terms of segmentation / Aquesta tesi es centra en la segmentació de imatges de ressonància magnètica del cervell aplicada a pacients d'esclerosi múltiple. Aquesta malaltia es caracteritza per l'aparició de lesions de matèria blanca, visibles en aquesta modalitat d'imatge. Després d'un anàlisi exhaustiu de l'estat de l'art en aquest tòpic, remarcant la importància de la informació prèvia, i també de la segmentació basada en atles del cervell, proposem dues estratègies diferents per a la segmentació de lesions basades en les conclusions d'ambdós estudis. La primera proporciona una classificació inicial dels teixits mitjançant una extensió de l'algorisme d'esperança-maximització, que es refina posteriorment amb un procés de segmentació de les lesions basat en una binarització inicial i una conseqüent estratègia de reducció de falsos positius a nivell de regió. La segona proposta es focalitza bàsicament en la segmentació de lesions i utilitza una combinació de classificadors febles entrenats amb un ric conjunt de característiques que inclou imatges d'intensitat, mapes probabilístics provinents d'un atles, un mapa d'intensitats atípiques i informació contextual. Ambdues estratègies han estat provades amb una nova base de dades formada per imatges de tres hospitals diferents amb diferent càrrega lesional per cas. L'avaluació d'aquestes proves, que s'ha dut a terme de forma quantitativa i qualitativa, inclou una comparativa i utilitza diferents mètriques de detecció i segmentació. L'anàlisi d'aquests resultats apunta a un millor rendiment relatiu a l'estat de l'art actual, amb una millor detecció per part de la primera estratègia i una millor segmentació per part de la segona

This thesis develops general solutions to two open problems of robot kinematics: the exhaustive computation of the singularity set of a manipulator, and the synthesis of singularity-free paths between given configurations. Obtaining proper solutions to these problems is crucial, because singularities generally pose problems to the normal operation of a robot and, thus, they should be taken into account before the actual construction of a prototype. The ability to compute the whole singularity set also provides rich information on the global motion capabilities of a manipulator. The projections onto the task and joint spaces delimit the working regions in such spaces, may inform on the various assembly modes of the manipulator, and highlight areas where control or dexterity losses can arise, among other anomalous behaviour. These projections also supply a fair view of the feasible movements of the system, but do not reveal all possible singularity-free motions. Automatic motion planners allowing to circumvent problematic singularities should thus be devised to assist the design and programming stages of a manipulator. The key role played by singular configurations has been thoroughly known for several years, but existing methods for singularity computation or avoidance still concentrate on specific classes of manipulators. The absence of methods able to tackle these problems on a sufficiently large class of manipulators is problematic because it hinders the analysis of more complex manipulators or the development of new robot topologies. A main reason for this absence has been the lack of computational tools suitable to the underlying mathematics that such problems conceal. However, recent advances in the field of numerical methods for polynomial system solving now permit to confront these issues with a very general intention in mind. The purpose of this thesis is to take advantage of this progress and to propose general robust methods for the computation and avoidance of singularities on non-redundant manipulators of arbitrary architecture. Overall, the work seeks to contribute to the general understanding on how the motions of complex multibody systems can be predicted, planned, or controlled in an efficient and reliable way. / Aquesta tesi desenvolupa solucions generals per dos problemes oberts de la cinemàtica de robots: el càlcul exhaustiu del conjunt singular d'un manipulador, i la síntesi de camins lliures de singularitats entre configuracions donades. Obtenir solucions adequades per aquests problemes és crucial, ja que les singularitats plantegen problemes al funcionament normal del robot i, per tant, haurien de ser completament identificades abans de la construcció d'un prototipus. La habilitat de computar tot el conjunt singular també proporciona informació rica sobre les capacitats globals de moviment d'un manipulador. Les projeccions cap a l'espai de tasques o d'articulacions delimiten les regions de treball en aquests espais, poden informar sobre les diferents maneres de muntar el manipulador, i remarquen les àrees on poden sorgir pèrdues de control o destresa, entre d'altres comportaments anòmals. Aquestes projeccions també proporcionen una imatge fidel dels moviments factibles del sistema, però no revelen tots els possibles moviments lliures de singularitats. Planificadors de moviment automàtics que permetin evitar les singularitats problemàtiques haurien de ser ideats per tal d'assistir les etapes de disseny i programació d'un manipulador. El paper clau que juguen les configuracions singulars ha estat àmpliament conegut durant anys, però els mètodes existents pel càlcul o evitació de singularitats encara es concentren en classes específiques de manipuladors. L'absència de mètodes capaços de tractar aquests problemes en una classe suficientment gran de manipuladors és problemàtica, ja que dificulta l'anàlisi de manipuladors més complexes o el desenvolupament de noves topologies de robots. Una raó principal d'aquesta absència ha estat la manca d'eines computacionals adequades a les matemàtiques subjacents que aquests problemes amaguen. No obstant, avenços recents en el camp de mètodes numèrics per la solució de sistemes polinòmics permeten ara enfrontar-se a aquests temes amb una intenció molt general en ment. El propòsit d'aquesta tesi és aprofitar aquest progrés i proposar mètodes robustos i generals pel càlcul i evitació de singularitats per manipuladors no redundants d'arquitectura arbitrària. En global, el treball busca contribuir a la comprensió general sobre com els moviments de sistemes multicos complexos es poden predir, planificar o controlar d'una manera eficient i segura

La ràpida i forta penetració de les tecnologies de la comunicació mòbil als mercats mundials presenta al marketing mòbil amb una forta influència en l'activitat empresarial i en la conducta del consumidor, tant a nivell nacional com a global. Mentre que la recerca acadèmica s'ha centrat a estudiar indústries específiques en el context del marketing mòbil, aquest estudi es centra en un grup professional molt concret: els metges en consulta privada. A la primera part d'aquesta recerca es desenvolupen els conceptes claus relacionats amb el marketing mòbil a l'àrea mèdica. L'estudi dut a terme en ginecòlegs a Alemanya proporciona un nombre rellevant d'aspectes tant en el grup de metges que no utilitzen el mitjà mòbil en la seva pràctica mèdica com per als pocs que ja ho utilitzen. En el grup dels no usuaris, els resultats indiquen diverses barreres determinants que dificulten l'adopció del mitjà mòbil com són la falta de temps del metge, consideracions econòmiques i legals, i la falta d'informació. L'estudi també identifica el grau d'utilitat percebut pels metges per a diverses funcions dels mòbils i aporta suggeriments respecte als factors que poden contribuir a l'adopció d'aquest mitjà. S'utilitzen els mètodes de Regressió logística ordinal i regressió logística directa amb la finalitat d'establir en quina mesura els factors demogràfics i l’experiència prèvia en l'ús de mitjà mòbil influeixen sobre les decisions i percepcions dels metges. L'estudi també presenta els resultats d'un grup de metges que ja està utilitzant canals mòbils en la seva pràctica mèdica. S'identifiquen tendències, les activitats planificades i no planificades a través dels mòbils i s'informa dels resultats de l'ús dels dispositius i tecnologia mòbil en la seva pràctica mèdica. Les implicacions, limitacions i futures línies de recerca conclouen aquesta dissertació. / La rápida y fuerte penetración de las tecnologías de la comunicación móvil en los mercados mundiales presenta al marketing móvil con una fuerte influencia en la actividad empresarial y en la conducta del consumidor, tanto a nivel nacional como global. Mientras que la investigación académica se ha centrado en estudiar industrias específicas en el contexto del marketing móvil, este estudio se centra en un grupo profesional muy concreto: los médicos en consulta privada. En la primera parte de esta investigación se desarrollan los conceptos claves relacionados con el marketing móvil en el área médica. El estudio llevado a cabo en ginecólogos en Alemania proporciona un número relevante de aspectos tanto en el grupo de médicos que no utilizan el medio móvil en su práctica médica como para los pocos que ya lo utilizan. En el grupo de los no usuarios, los resultados indican varias barreras determinantes que dificultan la adopción del medio móvil como son la falta de tiempo del médico, consideraciones económicas y legales, y la falta de información. El estudio también identifica el grado de utilidad percibido por los médicos para diversas funciones de los móviles y aporta sugerencias respecto a los factores que pueden contribuir a la adopción de este medio. Se utilizan los métodos de Regresión logística ordinal y regresión logística directa con el fin de establecer en qué medida los factores demográficos y experiencia previa en el uso de medio móvil influyen sobre las decisiones y percepciones de los médicos. El estudio también presenta los resultados de un grupo de médicos que ya está utilizando canales móviles en su práctica médica. Se identifican tendencias, actividades planificadas y no planificadas a través de los móviles y se informa de los resultados del uso de los dispositivos y tecnología móvil en su práctica médica. Las implicaciones, limitaciones y futuras líneas de investigación concluyen esta disertación. / Mobile communication technologies have penetrated markets throughout the world, and thus mobile marketing is likely to have a strong influence on future business activities and consumer behavior, as well as on national and global markets. While academic research has started to focus on particular industries in the mobile marketing context, this study shifts the focus to the particular professional group of physicians in private practice. After first developing key concepts related to mobile marketing in the physician domain, the research carried out with gynecologists in Germany then provides a number of relevant insights stemming from both physicians not employing the mobile medium in their medical practice and the few who already do so. For the group of Non-Users, the findings indicate that several key adoption barriers seem to prevent the inclusion of the mobile channel, including the physicians’ lack of time, economic and legal considerations, and lack of information. The study also identifies the degree of usefulness for a range of mobile activities as perceived by the physicians themselves, and provides insights into which factors would be conducive for physicians to start using the mobile medium for said purposes. Both ordinal logistics regression and direct logistics regression are employed to gain a better understanding of how demographic factors and status of private mobile use impact physician responses. This yields significant findings across the board, with interesting implications given the demographic shift currently taking place in the German healthcare arena. The research also provides evidence from a group of physicians who already take advantage of the mobile channel in their medical practice. We identify current, planned and not-planned mobile activities, and present the reported experiences along several lines resulting from the use of mobile devices and technology in their medical practice. Implications, limitations and future research avenues conclude this dissertation.

No description available.

El objetivo de la tesis "Modelos para Comercio Electrónico basados en Sistemas Intermediarios" es el estudio, desarrollo y aplicación de una serie de modelos para sistemas de comercio electrónico abiertos que utilicen un intermediario electrónico y que contemplen todos los aspectos relacionados con la comercialización mediante medios electrónicos, de cualquier tipo de bienes.La primera parte presenta el estado del arte del comercio electrónico centrado en el análisis de las propuestas internacionales existentes en la actualidad para caracterizar un sistema abierto de comercio electrónico mediante modelos. En la segunda parte se describen las aportaciones de la tesis relacionadas con el desarrollo de una serie de modelos que sirvan para caracterizar los sistemas de comercio electrónico, especialmente los basados en intermediarios electrónicos. La tercera parte contiene las conclusiones de la tesis, las líneas de investigación abiertas y las referencias bibliográficas.En la primera parte correspondiente al estado del arte, se describen los siguientes modelos para sistemas de comercio electrónico desarrollados por diferentes iniciativas internacionales como son, EBES Buildings Blocks for Electronic Commerce, EWOS Technical Guide on Electronic Commerce, ECDTF-OMG/CommerceNet Joint Electronic Commerce Reference Model, eCo Framework (CommerceNet), IOTP (Internet Open Trading Protocol), OBI (Open Buying on the Internet), JEPI (Joint Electronic Payment Initiative) y SET (Secure Electronic Transaction). También se describen algunos proyectos europeos relacionados con el comercio electrónico y en especial aquellos basados en sistemas intermediarios, como son los proyectos ABS (An Architecture for Information Brokerage Services), ABROSE (Agent Based Brokerage Services in Electronic Commerce), COBRA (Common Brokerage Architecture), GAIA (Generic Architecture for Information Availability), OSM (An Open Service Model for Global Information) y SEMPER (A Security Framework for the Global Electronic Marketplace). Finalmente se describen algunos modelos existentes para sistemas electrónicos de gestión de derechos de la propiedad intelectual (IPR) de contenidos multimedia como los modelos de los proyectos europeos IMPRIMATUR, FILIGRANE y COPEARMS. En la segunda parte se desarrollan las principales contribuciones del trabajo de tesis. La primera contribución consiste en la caracterización de los sistemas de comercio electrónico en función de las actividades comerciales y los valores asociados. Se introducen también los conceptos de provisión de productos a medida y de servicios como una evolución de la clásica provisión de productosUna de las principales contribuciones de la tesis que consiste en caracterizar un sistema de comercio electrónico mediante un modelo jerárquico compuesto por tres niveles, modelo funcional, modelo operacional y modelo arquitectónico. Cada uno de estos niveles corresponde a una visión del sistema, desde la visión más general que corresponde al modelo funcional o de negocio, hasta el nivel de detalle relacionado con la implementación, que es el modelo arquitectónico, pasando por el nivel en el que se identifican las tareas necesarias en el sistema, que es el modelo operacional.Con el modelo funcional podemos identificar las entidades que intervienen en el modelo de negocio del sistema, cual es su rol y las relaciones entre ellas. La mayoría de modelos que hemos estudiado en el estado del arte se concentran en este tipo de modelo funcional que, aun siendo muy útil para abordar las primeras etapas de la caracterización del sistema, es claramente insuficiente para poder avanzar y acercarnos a niveles más próximos al diseño del sistema. De ahí la necesidad de introducir más niveles en la jerarquía de modelos.El modelo operacional permite identificar una serie de fases necesarias para llevar a cabo la actividad comercial. La mayor parte de los modelos analizados en el estado del arte sólo contemplan como fase final la de "acuerdo", que únicamente permite resolver el caso de la provisión de productos predefinidos o preexistentes. Una contribución de la tesis relacionada con el modelo operacional es la inclusión de una nueva fase de "postacuerdo" para aquellos sistemas de comercio electrónico en los que los bienes comercializados requieran un seguimiento posterior al acuerdo hasta la entrega final del producto elaborado a medida o del servicio encargado. Con la inclusión de la fase de postacuerdo podemos resolver la provisión de ambos tipos de bienes, es decir, productos a medida o servicios.Finalmente, el nivel de la jerarquía más relacionado con la tecnología es el modelo arquitectónico, con el que podemos identificar los módulos necesarios para implementar las operaciones que hemos descrito en el modelo operacional en función del tipo de sistema de que se trate. Cada uno de estos módulos arquitectónicos se implementarán en cada momento con la tecnología disponible más adecuada, de esta forma nuestra propuesta de modelos para sistemas de comercio electrónico no está ligada al estado de la tecnología en un momento determinado.Otra de las contribuciones de la tesis que consiste en una clasificación de los sistemas de comercio electrónico realizada en función del tipo de bienes que comercializa y que además nos da una idea de su complejidad. Mediante la clasificación hemos podido relacionar todas las aportaciones de la tesis descritas anteriormente, como son la identificación de las actividades comerciales, el modelo funcional y el modelo operacional. La clasificación consta de tres niveles, sistemas de comercio electrónico de productos (Nivel 1), sistemas de comercio electrónico de productos a medida (Nivel 2) y sistemas de comercio electrónico de servicios (Nivel 3).Con el objetivo de validar las aportaciones de la tesis descritas anteriormente, se han utilizado los modelos en la especificación y diseño de sistemas reales. Se describen dos casos reales en los que se ha podido validar la jerarquía de modelos propuesta en la tesis, se trata de dos proyectos europeos del programa ACTS, el proyecto MULTIMEDIATOR y el proyecto TRADE.Finalmente, describe un problema de los sistemas de comercio electrónico basados en intermediarios de mucho interés en la actualidad, como es la problemática asociada a la comercialización a través de la red de material sometido a derechos de autor y se hacen algunas propuestas de cómo abordar su solución. En este tipo de sistemas, el intermediario electrónico puede ser, por una parte, el elemento en el que compradores y vendedores depositen la confianza, pero también por otra parte, puede residir en el intermediario la responsabilidad de la comercialización y posterior seguimiento del cumplimiento de los acuerdos suscritos en el momento de la compra. Se hace una propuesta de un sistema, y una arquitectura asociada, para la negociación de las condiciones de comercialización de material sujeto a copyright (protocolo de negociación del IPR), la materialización del acuerdo negociado en un contrato electrónico específico para IPR y también mecanismos para el seguimiento de su cumplimiento. / The objective of the Ph. D. Thesis "Electronic Commerce Models based on Brokerage Systems" is the study, development and application of a series of models for open electronic commerce (e-commerce, in short) systems using a broker and considering all aspects related with the commercialisation, by electronic means, of any kind of goods.The first part presents the state-of-the-art of e-commerce, focussing on the analysis of the current international proposals for the characterisation of an open e-commerce system through models. The second part describes the contributions of the Thesis related to the development of a series of models to characterise e-commerce systems, mainly those based on electronic brokers. The third part contains the conclusions of the Thesis, the open research lines, and the bibliographic references.With respect to the state-of-the-art, the following models for e-commerce systems, developed by different international initiatives, are described: EBES Buildings Blocks for Electronic Commerce, EWOS Technical Guide on Electronic Commerce, ECDTF-OMG/CommerceNet Joint Electronic Commerce Reference Model, eCo Framework (CommerceNet), IOTP (Internet Open Trading Protocol), OBI (Open Buying on the Internet), JEPI (Joint Electronic Payment Initiative) and SET (Secure Electronic Transaction). Furthermore, some European projects related to e-commerce, and especially to brokerage systems, are also described, such as the ABS (An Architecture for Information Brokerage Services), ABROSE (Agent Based Brokerage Services in Electronic Commerce), COBRA (Common Brokerage Architecture), GAIA (Generic Architecture for Information Availability), OSM (An Open Service Model for Global Information) and SEMPER (A Security Framework for the Global Electronic Marketplace) projects. Finally, some existing models for the management of Intellectual Property Rights (IPR) of multimedia content are also described, such as the models coming from the European projects IMPRIMATUR, FILIGRANE and COPEARMS.In the second part, the main contributions of the work are developed. The first contribution consists on the characterisation of e-commerce systems according to the commercial activities and associated values. Also the concepts of customised products and services provision, as an evolution of the classical products provision, are introduced.One of the main contributions of the Thesis is the characterisation of an e-commerce system by means of a hierarchical model consisting of three levels: the functional, the operational, and the architectural models. Each of these models corresponds to a view of the system, from the more general one of the functional (or business) model, till the detailed level related to the implementation of the architectural model, going through the model that identifies the tasks needed in the system, that is the operational one.With the functional model we can identify the entities participating in the business model of the system, their role, and the relationships between them. Most of the models analysed in the state-of-the-art study concentrate in this kind of functional model, that, although very useful to cope with the first steps in the system characterisation, is clearly not enough to advance to levels closer to the system design. From this, the need to introduce more levels in the hierarchy of models.The operational model allows the identification of a series of phases needed to carry out the commercial activity. Most of the analysed models only consider as final phase the "agreement" one, that only allows to solve the case of the provision of existing or pre-defined products. A contribution of the Thesis in relation to the operational model is the inclusion of a "post-agreement" phase, for those e-commerce systems in which the commercialised goods require a follow-up after the agreement and until the final delivery of the customised product, or the agreed service. With the inclusion of the post-agreement step we can solve the provision of both kinds of goods, i.e., customised products or services.Finally, the level of the hierarchy more related to the technology is the architectural model, which allow us to identify the modules needed to implement the operations described in the operational model according to the kind of system. Each of these architectural modules will be implemented following the most adequate available technology. In this way, our proposal of models for e-commerce systems is independent from the technology.Another contribution of the Thesis consists on the classification of the e-commerce systems based on the kind of goods that they commercialise, giving also an idea of its complexity. With this classification, we have been able to inter-relate all the described contributions, i.e., the identification of the commercial activities, the functional model and the operational model. The classification consists of three levels: systems for e-commerce of products (Level 1), systems for e-commerce of customised products (Level 2), and systems for e-commerce of services (Level 3).With the objective of validating the contributions of the Thesis already described, we have used the models in the specification and design of real systems. We describe two real cases in which the proposed hierarchy of models has been validated. They are two European projects of the ACTS programme: the MULTIMEDIATOR project and the TRADE project.Finally, we deal with a problem of broker-based e-commerce systems, very relevent nowadays, that is the issue of the commercialisation through the network of multimedia material with property rights. We make some proposals about how to deal with this problem. In this kind of systems, the broker might be, on the one side, the element in which buyers and sellers trust, but, on the other hand, the broker might have the responsibility of the commercialisation and further follow-up of the fulfillment of the agreements reached at purchase moment. A proposal is made of a system, and an associated architecture, for the negotiation of the conditions for the commercialisation of copyrighted material (IPR negotiation protocol), the materialisation of the reached agrement in an electronic contract, specific for IPR, and also mechanisms for the control of its fulfillment.

A través dels anys els sistemes d’informació mèdica (SIM) s’han desenvolupat i desplegat, seguint agendes específiques abordant els problemes individuals. Encara que hi ha hagut diversos esforços, encara és necessari millorar la integració de sistemes per tal de superar les barreres de disponibilitat de les dades, sobretot quan l’status quo revela que la majoria de les vegades els sistemes coexisteixen com autistes. L’assoliment d’una visió integrada i transversal de tots els registres d’un pacient no és una tasca fàcil, ja que els patrons de producció i la utilització de les dades en l’assistència sanitària són molt complexes i involucren actors heterogenis i un flux de dades complexe. Aquest és un problema real, tant dins com entre les institucions de salut que fan la tasca d’integració difícil i molt sovint ni tan sols possible. Els agents són entitats de programari autònomes que poden percebre el caràcter dinàmic de l’entorn, permetent proactivitat respecte a les accions que s’adapten millor a un usuari particular per a un determinat conjunt d’objectius. Els agents actuen en representació dels seus usuaris, i a través de la seva activitat social poden interactuar amb l’usuari, amb altres agents i amb el propi entorn a través de l’intercanvi de missatges o fent ús de dispositius auxiliars. La seva flexibilitat per integrar altres tecnologies pot millorar l’escalabilitat del sistema i la seva tolerància a fallades, en la direcció d’una inter-operabilitat global dels sistemes. En aquest sentit, un enfocament multi-agent es presenta com un candidat fort per fer front als problemes de la integració dels Sistemes d’Informació Mèdica. El treball d’aquesta tesi neix d’aquestes premisses, i es centra en les següents preguntes: pot la tecnologia dels agents millorar o ajudar en la integració de sistemes d’Informació Mèdica dins d’una sola institució sanitària? Com es pot estendre el model basat en agents per a una única institució cap a una integració de sistemes de salut multi-institució? Per tal d’abordar aquesta qüestió es van definir una sèrie d’objectius: Identificar l’estat de l’art pel que fa a la utilització d’agents en el sector sanitari, adreçar els problemes d’integració d’informació mèdica en una mateixa institució de salut, proposar un model, especificar l’aplicació d’agents per a la integració intra-institució de les dades i informació mèdica entre diferents institucions de salut mitjançant l’ampliació dels models i especificacions del model anterior a un escenari d’integració de dades entre múltiples institucions. Les principals contribucions d’aquesta tesi són: una caracterització de com s’està utilitzant la tecnologia d’agents per resoldre problemes en l’àmbit mèdic; un sistema d’agents intra-institucional d’integració de dades mèdiques; una caracterització de perfil de dades necessàries de professionals de la salut; la identificació dels camins per a la optimització del sistema i la gestió de prioritats basada en el tipus i la font de les dades; i un sistema basat en agents per a la integració de dades mèdiques inter-institucionals. / Através dos anos, os Sistemas de Informação em Saúde (SIS) foram desenvolvidos seguindo agendas específicas, muitas vezes direcionados para a resolução de problemas particulares e de âmbito departamental. Apesar dos esforços desenvolvidos, a realidade mostra ser ainda necessário o desenvolvimento de processos de integração de sistemas tendo em vista superar as barreiras ainda existentes e permitir a disponibilidade de dados de uma forma transversal. Esta situação é particularmente relevante quando o status quo revela que os sistemas desenvolvidos coexistem de um modo autista. Alterar este estado não é uma tarefa fácil uma vez que os padrões de produção e uso de dados em cuidados de saúde são complexos e envolvem atores heterogêneos. Este é um problema real não só dentro das instituições mas também entre instituições de saúde o que torna a tarefa de integração difícil. Os Agentes são entidades de software autónomas capazes de se adaptar a um ambiente dinâmico, sendo pró-ativos na identificação das ações que são mais adequadas tendo em vista um conjunto de objectivos pré-definidos. Os Agentes são socialmente ativos e podem interagir com o utilizador, outros agentes e com o seu ambiente através de troca de mensagens ou fazendo uso de dispositivos auxiliares. Neste sentido, agindo em nome do profissional de saúde na sua busca por informação, a abordagem baseada em Agents apresenta-se como uma forma interessante de mitigar os problemas que dificultam a troca de dados entre sistemas de Informação na Saúde. O trabalho desta tese evolui a partir destas premissas, e foca-se nas seguintes perguntas: Pode a tecnologia baseada em Agentes ajudar a integração de Sistemas de Informação em Saúde dentro de uma única instituição de saúde? Como pode um modelo baseado em Agentes de integração de dados dentro de uma instituição ser estendido para um ambiente de integração entre sistemas de informação de várias instituições? Por forma a responder a estas questões, um conjunto de objetivos foram definidos: Identificar o estado da arte em relação ao uso de agentes em na área da Saúde; tendo em consideração os problemas na integração de informação dentro de uma instituição de saúde, propor um modelo, especificação e implementação de um sistema baseado em agentes que promova o acesso alargado aos dados existentes; e alargando a abrangência do acesso aos dados para fora da barreira institucional, estender o modelo e especificações para um cenário de integração de dados entre múltiplas instituições de saúde. As principais contribuições da tese são: a caracterização de como os Agents são usados na resolução de problemas na área da saúde; um sistema baseado em agentes para a integração de dados de saúde intra-instituição; uma análise de diferentes perfis de profissionais de saúde reflectindo as diferentes necessidades de informação em diversos cenários de prestação de cuidados; a identificação de caminhos para a otimização do sistema e agendamento de ações com base no tipo e fonte de dados; e um sistema baseado em agentes para a integração de dados de saúde entre múltiplas instituições de saúde. / Through the years, Health Information Systems (HIS) have been developed and deployed following specific agendas, addressing individual or departamental problems. Albeit several efforts, system integration enhancements are still needed in order to surmount data availability barriers particularly when the status quo reveals that most of the time they coexist as autistic systems. Achieving an integrated and transversal view of all records of one patient is not an easy task as the patterns of data production and usage in healthcare are highly complex, involving heterogeneous actors and an intricate data flow. This is a real issue both within and between health institutions making the integration task difficult and quite commonly not even possible. Agents are autonomous software entities which can perceive the dynamic character of the surrounding environment enabling pro-activeness regarding the actions that are better suited to a particular user and a given set of goals. They act on behalf of their users and by being socially active they can engage the user, other agents and the environment through message exchanging or auxiliary devices. In this sense, and by acting on behalf of health professionals in their quest for information, a Multi-Agent approach presents itself as strong candidate for tackling problems in Health Information Systems integration. The work on this thesis grows from these premises, and is focused on the following questions: Can agent technology enhance or help Health Information Systems integration within a single health institution? How can a single institution agent based approach model be extended for multi-institution health systems integration? In order to address these questions, a set of objectives were defined: identify the state of the art regarding the use of agents in Healthcare; to address health information integration issues within a single health institution by proposing a model, specification and implementation for agent based intra-institution health data integration; and to address health information integration between different health institutions by extending the models and specification of the previous model to a multiple health institution data integration scenario. The main contributions from this thesis are: a characterisation of how agent technology is being used for solving problems in the healthcare domain; an agent based system for intra-institution health data integration; a characterisation of health professionals data needs profile; identification of paths for system optimisation and priority management based on type and source of data; and an agent based system for inter-institution health data integration.

Network science has significantly advanced in the last decade, providing insights into the underlying structure and dynamics of complex networks. Critical infrastructures such as telecommunication networks play a pivotal role in ensuring the smooth functioning of modern day living. These networks have to constantly deal with failures of their components. In multiple failure scenarios, where traditional protection and restoration schemes are not suitable because of the quantity of resources that would be required, the concept of robustness is used in order to quantify just how good a network is under such a large-scale failure scenario. The aim of this thesis is to, firstly, investigate the current challenges that might lead to multiple failure scenarios of present day networks and, secondly, to propose novel metrics able to quantify the network robustness. / La ciència de les xarxes (o network science) ha avançat significativament en l'última dècada, proporcionant coneixement sobre l'estructura subjacent i la dinàmica de les xarxes complexes (o complex networks). Infraestructures crítiques com xarxes de telecomunicacions, juguen un paper fonamental per garantir el bon funcionament de la vida moderna. Aquestes xarxes han de lidiar constantment amb fallades dels seus components. En escenaris de fallades múltiples, on els esquemes de protecció i restauració tradicionals no són adequats degut a la gran quantitat de recursos que serien necessaris, el concepte de robustesa (o robustness) s'utilitza per tal de quantificar com de bona és una xarxa quan es produeix una fallada a gran escala. L'objectiu d'aquesta tesi és, en primer lloc, investigar les amenaces actuals de les xarxes d'avui en dia que poden portar a escenaris de fallades múltiples i, en segon lloc, proposar nous indicadors capaços de quantificar la robustesa d'aquestes xarxes.

La rápida adaptación de la computación Cloud, ha llevado a un incremento veloz en la tasa de amenazas de las tecnologías de la información. El objetivo de estas nuevas amenazas cubren desde sistemas distribuidos a gran escala, tal como el Gran Colisionador de Partículas del CERN, hasta sistemas industriales (plantas nucleares, de electricidad, petróleo, etc.) distribuidos, es decir sistemas interconectados SCADA El uso de herramientas automáticas para el análisis de vulnerabilidades es realmente atractivo, pero mientras que estas herramientas pueden encontrar problemas comunes en el código fuente de un programa, estas no detectan un número significativo de vulnerabilidades críticas y complejas. Además, los sistemas middleware de los sistemas distribuidos basan su seguridad en mecanismos como son la autenticación, la autorización y la delegación. A pesar que estos mecanismos han sido ampliamente estudiados en profundidad, y deberían tener control sobre los recursos, estos no son suficientes para asegurar que todos los recursos de la aplicación están protegidos. Por lo tanto, la seguridad de los sistemas distribuidos ha sido puesta bajo la mirada vigilante de profesionales de la seguridad de la academia, industria y gobierno. Para abordar el problema de evaluar la seguridad de sistemas middleware críticos, proponemos una nueva metodología automatizada de análisis de vulnerabilidades, llamada “Análisis de Vectores de Ataque para Complejas Interrelaciones Middleware” (AvA4cmi), la cual es capaz de indicar cuales componentes middleware deben ser analizados y por qué. AvA4cmi está basada en la automatización de una parte de la novedosa metodología de análisis manual “Primeros Principios de Análisis de Vulnerabilidades” (FPVA), la cual ha sido usada satisfactoriamente para evaluar sistemas middleware reconocidos. Los resultados de AvA4cmi son independientes del lenguaje de programación, proveen una evaluación completa de cada vector de ataque en el middleware, y está basada en la taxonomía “Enumeración Común de Debilidades” (CWE), un catálogo formal para describir fallos de seguridad. Nuestros resultados se contrastaron contra el análisis manual de vulnerabilidades realizado al middleware CrossBroker, y nuestros resultados indicaron las debilidades más notables de los vectores de ataque del middleware gLite WMS, corroborando cuales componentes middleware deben ser analizados y por qué. / The fast adaptation of Cloud computing has led to an increased speedy rate of novel information technology threats. The targets of these new threats involve from large scale distributed system, such as the Large Hadron Collider by the CERN, up to industrial (nuclear, electricity, oil, etc.) distributed systems, i.e. SCADA networked systems. The use of automated tools for vulnerability assessment is quite attractive, but while these tools can find common problems in a program's source code, they miss a significant number of critical and complex vulnerabilities. In addition, frequently middleware systems base their security on mechanisms such as authentication, authorization, and delegation. While these mechanisms have been studied in depth and can control key resources, they are not enough to assure that all application's resources are safe. Therefore, security of distributed systems has been placed under the watchful eye of security practitioners in government, academia, and industry. To tackle the problem of assessing the security of critical middleware systems, we propose a new automated vulnerability assessment methodology, called Attack Vector Analyzer for Complex Middleware Interrelationships(AvA4cmi), which is able to automatically hint which middleware components should be assessed and why. AvA4cmi is based on automatizing part of the First Principles Vulnerability Assessment, an innovative analystic-centric (manual) methodology, which has been used successfully to evaluate several known middleware systems. AvA4cmi's results are language-independent, provide a comprehensive assessment of every possible attack vector in the middleware, and it is based on the Common Weakness Enumeration (CWE) system, a formal list for describing security weaknesses. Our results are contrasted against previous manual vulnerability assessment of the CrossBroker, and hint the most remarkable weaknesses for gLite WMS middleware, and corroborate which middleware components should be assessed and why.

Un coneixement en profunditat de l’estructura miocardíaca que enllacés la forma i la funció del cor aportaria un coneixement crucial per a estudis i procediments mèdics i de cirurgia clínica. Malgrat existeixen propostes de models clínics conceptuals de l’organització miocardíaca de les fibres, la manca d’una metodologia automàtica i objectiva ha evitat que s’arribés a un consens. Fins i tot amb l’ús de mesures objectives a partir de tècniques d’imatge moderna com la Ressonància Magnètica de Tensor de Difusió (RM TD), no s’ha arribat a cap acord pel que fa a l’arquitectura miocàrdia. La reconstrucció d’aquestes dades a partir d’streamlining s’ha establert com a una tècnica de referència per representar l’arquitectura cardíaca. Proporciona reconstruccions automàtiques i objectives a baix nivell de detall, però es queda curta a l’hora de donar interpretacions globals abstractes. En aquesta tesi presentem diverses noves tècniques de multiressolució aplicades com a metodologia que permeti produir representacions simplificades de l’arquitectura cardíaca, en combinació amb tècniques millorades d’streamlining adaptades a aquest nou entorn. D’altra banda, hem contribuït amb un marc de validació complet que va des de l’anàlisi local dels mètodes de preprocessament aplicats a les dades de la RM TD, i fins a una anàlisi global de les reconstruccions tractogràfiques en el marc de multiressolució. Aquesta validació es basa tant en la quantificació de la coherència anatòmica dels teixits musculars, com en la confiança en la reconstrucció basada en el mateix principi. Hem dut a terme experiments de reconstrucció de bases de dades de RM TD de cors canins provinents de la base de dades pública de la Universitat Johns Hopkins. El nostre enfocament produeix un conjunt reduït de trajectòries que representen les principals característiques geomètriques de l’estructura anatòmica del miocardi. Aquesta metodologia i avaluació permet l’obtenció de representacions validades de les principals característiques geomètriques de les trajectòries de les fibres, facilitant desxifrar les principals propietats de l’organització arquitectural del cor. La geometria de les fibres es preserva a través de reduccions, fet que valida el model simplificat per a la interpretació de l’arquitectura cardíaca. En l’anàlisi del rendiment de les nostres representacions gràfiques, hem detectat correlació a baix nivell de detalls de l’arquitectura miocardíaca, així com també en la conceptualització més abstracta cap a una distribució helicoïdal i contínua de les fibres del miocardi ventricular. L’anàlisi objectiva de l’arquitectura del miocardi mitjançant un mètode automàtic, incloent-hi el miocardi al complet, i utilitzant diversos nivells de complexitat en 3D, mostra una distribució contínua i helicoïdal de les fibres miocardíaques tant al ventricle dret com a l’esquerre, donant suport al model anatòmic del la banda helicoïdal ventricular miocàrdia descrita pel Dr. F. Torrent-Guasp. / Deep understanding of myocardial structure linking morphology and function of the heart would unravel crucial knowledge for medical and surgical clinical procedures and studies. Several clinically procured conceptual models of myocardial fiber organization have been proposed, but the lack of an automatic and objective methodology prevented an agreement. Even with the use of objective measures from modern imaging techniques as Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging (DT-MRI), no consensus about myocardial architecture has been achieved so far. Reconstruction of these data by means of streamlining has been established as a reference technique for representing cardiac architecture. It provides automatic and objective reconstructions at low level of detail, but falls short to give abstract global interpretations. In this thesis, we present a set of novel multi-resolution techniques applied as a methodology able to produce simplified representations of cardiac architecture in combination with improved streamlining techniques tailored for this environment. Besides, we have contributed a complete validation framework that goes from local analysis of pre-processing methods applied to DT-MRI data, to global analysis of tractographic reconstructions in the multi-resolution framework. This validation is both based on the quantification of anatomical coherence of muscular tissues and reconstruction confidence based on the same principle. We performed experiments of reconstruction of unsegmented DT-MRI canine heart datasets coming from the public database of the Johns Hopkins University. Our approach produces reduced set of tracts that are representative of the main geometric features of myocardial anatomical structure. This methodology and evaluation allow the obtention of validated representations of the main geometric features of the fiber tracts, making easier to decipher the main properties of the architectural organization of the heart. Fiber geometry is preserved along reductions, which validates the simplified model for interpretation of cardiac architecture. On the analysis of the output from our graphic representations, we found correlation with low-level details of myocardial architecture, but also with the more abstract conceptualization of a continuous helical ventricular myocardial fiber array. Objective analysis of myocardial architecture by an automated method, including the entire myocardium and using several 3D levels of complexity, reveals a continuous helical myocardial fiber arrangement of both right and left ventricles, supporting the anatomical model of the helical ventricular myocardial band (HVMB) described by Dr. F. Torrent-Guasp.