Dentro de las experiencias interactivas en tiempo real, y en concreto de los sistemas de realidad mixta, buscamos nuevas formas de comunicación en la ficción interactiva que enriquezcan la experiencia de usuario. Partimos de la Narratología y de ciertos objetos arquetípicos que podríamos considerar mágicos, cuyos usos y propiedades otorgan a los protagonistas de las historias poderes y potencial para convertirse en héroes y abrir un pasaje al mundo de la aventura. Estos objetos cotidianos, son extraídos de las historias y convertidos en tangibles, permitirán al usuario dentro de la experiencia interactiva tener una interacción “natural” que le animará a descubrir nuevos potenciales mediante la acción, mientras es guiado y involucrado en la aventura, convirtiéndolo en el protagonista de la ficción. Para ello introducimos la Subjetividad virtual, modelo de interacción con el que diseñaremos la experiencia de acuerdo a su punto de vista que será transformado a lo largo del viaje a través de la utilización de los objetos. El resultado es una nueva forma de concebir la interacción en la utilización de objetos como elementos narrativos dentro de los sistemas de realidad mixta. Con una guía y un modelo de interacción renovado que parten de las especificidades del medio, se aportan herramientas analíticas y de producción para aquellos creadores y diseñadores que deseen trabajar en este mismo marco dentro las experiencias interactivas en tiempo real. / Within the context of interactive systems that generate stimuli in real time, we are searching for new forms of communication in adventure fiction that may improve user experience. To this end, we have taken from Narratology, archetypal objects that one may identify as “magic”, the uses and properties of which often provide powers and potential to the protagonists of stories to evolve into heroes and open a door to the world of adventure. These everyday objects, taken from stories and converted into tangible objects, allow the user, within an interactive experience, to have a “natural” interaction that encourages discovering new potential through action, while guiding and involving her in the adventure and transforming her into the protagonist of the fiction experience. The Virtual Subjectiveness, as an interaction design model, provides the user with coherent point of view that is transformed along the journey by the use of these special objects. This conforms an original view on everyday objects as narrative engines within real time generated experiences. A guide for interaction design and a renewed model of interaction based on specifications of the medium provide designers and authors with analytic and production tools for creating interactive experiences into the same framework.

La discapacitat visual és una greu amenaça que limita la capacitat de les persones per comunicar-se. Amb els anys, s’han explorat diverses propostes tecnològiques basades tan en estímuls auditius com tàctils per aportar solucions reals a la gent que pateix aquest tipus de discapacitat. Entre les més rellevants destaquen les tècniques d’audiodescripció i els dispositius Braille basats en actuació piezoelèctrica, que són els que actualment es troben al mercat. A dia d’avui, al vell mig de la cursa tecnològica, hi ha una demanda creixent de comunicació rica i fluida mitjançant el tacte. Tan és així que la majoria interruptors, botons i tecles de gran part dels dispositius electrònics del nostre entorn estan essent substituïts per pantalles tàctils, afegint barreres físiques i augmentant les dificultats de comunicació de les persones cegues. Noves generacions de materials, principalment els polímers, han despertat un gran interès en els darrers anys gràcies a les seves atractives propietats, que poden adaptar-se a la carta en funció de les necessitats. De tots ells, els elastòmers de cristalls líquids, LCE, en són un clar exemple. Els LCE tenen la capacitat intrínseca d’auto-organitzar-se a nivell molecular, desencadenant canvis controlats i totalment reversibles en les seves dimensions a escala macroscòpica, en resposta a diversos tipus d’estímuls externs; canvis que poden adaptar-se per desenvolupar actuadors capaços de produir tan esforços mecànics de tracció com d’empenta. La recerca presentada en aquesta tesi descriu les principals característiques dels LCE des del punt de vista de l’enginyeria i discuteix les seves possibles aplicacions com a actuadors, amb el principal objectiu d’aportar solucions innovadores als actuals sistemes tàctils, a partir del disseny, fabricació i caracterització de diferents actuadors basats en aquests materials i la seva foto-actuació a partir de llum visible. Propostes que combinen tècniques de processament de materials i tecnologia de microsistemes per aportar solucions tecnològiques innovadores cap a una nova generació d’actuadors intel·ligents. / La discapacidad visual es una grave amenaza que limita la capacidad de las personas para comunicarse. Con los años. Se han explorado diversas propuestas tecnológicas basadas tanto en estímulos auditivas como en estímulos táctiles para aportar soluciones reales al colectivo que sufre este tipo de discapacidad. Entre las más relevantes destacan las técnicas de audio descripción y los dispositivos Braille basados en actuación piezoeléctrica, que son los que actualmente se encuentran en el mercado. A día de hoy, en medio de la carrera tecnológica, hay una demanda creciente de comunicación rica y fluida a través del tacto. Tanto es así que la mayoría de los interruptores, botones y teclas de gran parte de los dispositivos electrónicos a nuestro alcance están siendo reemplazados por pantallas táctiles, añadiendo barreras físicas y aumentando las dificultades de comunicación de las personas ciegas. Nuevas generaciones de materiales, principalmente los polímeros, han despertado un gran interés en los últimos años gracias a sus atractivas propiedades, que pueden adaptarse a la carta en función de las necesidades. De todos ellos, los elastómeros de cristales líquidos, LCE, son un claro ejemplo. Los LCE tienen la capacidad intrínseca de auto-organizarse a nivel molecular, produciendo cambios controlados y totalmente reversibles de sus dimensiones a escala macroscópica, en respuesta a varios tipos de estímulos externos; cambios que pueden adaptarse a demanda para desarrollar actuadores capaces de producir distintos tipos de esfuerzos mecánicos de tracción. La investigación recogida y presentada en este documento de tesis describe las principales características de los LCE desde el punto de vista de la ingeniería y discute sus posibles aplicaciones cómo actuadores, con el principal objetivo de aportar soluciones innovadoras a los actuales sistemas táctiles, a partir del diseño, fabricación y caracterización de distintos actuadores basados en estos materiales y su foto-actuación a partir de luz visible. Propuestas que combinan técnicas de procesado de materiales y tecnología de microsistemas para aportar soluciones tecnológicas innovadoras hacia una nueva generación de actuadores inteligentes. / Visual disability is a serious threat that limits the persons’ ability to communicate. Over the years several attempts for the development of technologies based on audio and tactile stimuli have been explored to provide real solutions to individuals with this disability. Among them, audio description techniques and Braille devices based on piezoelectric actuation are the most relevant solutions on the market. Nowadays, with all the technological improvements, there is a growing demand for rich communication through touch. Thus switches, buttons and keyboards of most commonly used electrical devices are being replaced by tactile displays, adding new physical barriers and increasing communications difficulties of blind people. New generation of materials, especially soft polymer composites, have been of increased interest in the last few years due to their many attractive properties, which can be tailored on demand to achieve a broad range of requirements. Liquid-crystalline elastomers, LCE, are a clear example. Such materials possess the intrinsic ability to self-organize at molecular level resulting in a controllable and fully reversible change on their dimensions at macroscale in response to applied external stimuli, which can be easily adapted to make actuators producing pulling or pushing forces. The research presented in this thesis describes the main characteristics of LCE materials from engineering point of view and discusses their potential applications as actuators with the main objective to provide innovative solutions towards current tactile available systems, through the design, fabrication and characterization of different actuator approaches based on these interesting elastomeric materials and their photo-induced actuation using visible light. Novel approaches combining material processing techniques and microsystems technology to provide original solutions towards a new generation of smart actuators.

En aquesta tesi, s’introdueix el codi per millorar les Xarxes DTN. Els protocols DTN Store-and-carry-forward ofereixen noves possibilitats en escenaris on hi ha connectivitat intermitent, amples de banda asimètrics, latències prolongades i variables i patrons ambigus de mobilitat. No obstant això, hi ha escenaris on mecanismes actuals DTN no són prou eficaços, per exemple, quan diverses aplicacions han de coexistir. En aquest treball presentem una arquitectura de propòsit general per a aquest tipus d’escenaris basats en la idea de deixar que l’aplicació, per mitjà dels seus missatges, determini el comportament de cada node intermedi. La pedra angular d’aquesta proposta és portar el codi d’algorisme d’enrutament al llarg de cada missatge. La xarxa DTN resultant pot ser utilitzada per diferents aplicacions a la vegada. Aquesta tesi utilitza tres exemples de tres escenaris diferents per mostrar com la nostra arquitectura es pot utilitzar. En primer lloc, una xarxa de propòsit general, multi-aplicació, de nodes mòbil basat en codi mòbil es presenta. Aquest sistema intel·ligent pot treballar en escenaris de DTN. Els nodes mòbils acollen codi mòbil amb les missions de fer tasques i actuen com routers DTN seguint el paradigma store-carry-and-forward. En segon lloc, un nou paradigma - store-carry-procés-and-forward - basat en codi mòbil per millorar la integració de les xarxes de sensors sense fils i computació grid es introduit. En tercer lloc, un escenari d’emergència en què els diferents usuaris, com policies, bombers, metges, infermeres, enginyers o els equips de rescat, entre d’altres, juntament amb els dispositius portàtils, com telèfons mòbils o tauletes, creuen la xarxa interconnectada. Contactes oportunistes permeten que diferents usuaris utilitzar les diferents aplicacions a la xarxa per a fins molt diferents. A més, la proposta es complementa amb una integració basada en extensions de codi del protocol Bundle Protocol. La viabilitat i la usabilitat de l’aplicació de les diferents propostes s’han demostrat i avaluat en comparació amb altres propostes del seu estat de l’art. / In this thesis, we include code in the messages to improve Delay and Disruption Tolerant Networking (DTN) performance. Store-carry-and-forward DTN protocols offer new possibilities in scenarios where there are intermittent connectivity, asymmetric bandwidths, long and variable latency and ambiguous mobility patterns. However, there are scenarios where current DTN mechanisms are not efficient enough, for example when several applications need to coexist. In this study we present a general purpose architecture for this type of scenarios based upon the idea of letting the application, by means of its messages, decide the behavior of every intermediate node. The keystone of this proposal is to carry the routing algorithm code along with every single message. The resulting DTN can be used by different heterogeneous applications simultaneously. This thesis uses three examples of three different scenarios to show how our architecture can be used. Firstly, it presents a general purpose, multi-application mobile node sensor network based on mobile code. This intelligent system can work in DTN scenarios. Mobile nodes host software mobile code with task missions and act as DTN routers following the store-carry-and-forward model. Secondly, it introduces a new paradigm -- \textit{store-carry-process-and-forward} -- based on mobile code to improve the integration of wireless sensor networks and grid computing infrastructures. Thirdly, it describes an emergency scenario in which different users such as policemen, firemen, doctors, paramedics, engineers or rescue teams, among others, along with portable devices such as smart phones or tablets, create the interconnected network. Opportunistic contacts among the different users permit the different applications to employ the network for very different purposes. Additionally, the proposal is complemented by an integration based on code block bundle extensions of the proposed architecture with the DTN Bundle Protocol. The feasibility and usability of the different application proposals are proved and evaluated by comparing its performance with state-of-the-art proposals.

La producció moderna dels mitjans descansa de forma important sobre continguts generats per ordinador, tals com animacions 3D, i efectes visuals digitals. Aquests actius complexos poblen videojocs, pel•lícules, televisió, dispositius mòbils i internet, però crear-los encara és una feina complexa, que requereix molta intervenció humana, té un flux de treball complex i no estàndard, procliu als errors, i demana un esforç important. Aquesta tesi contribueix en dues àrees de contingut generat per ordinador: la investigació inicial es dirigeix a l’automatització de “rigging”, de l’expressió facial emocional i de moviments expressius, i de la generació semiautomàtica de “clips”; a la investigació més recent, basada en un treball extens amb la indústria, la tesi defineix un flux genèric de producció de mitjans generats per ordinador, inclosos processos de producció i un model de “pipeline”, i, a partir d’aquest flux, es mostren i es discuteixen unes aproximacions a l’automatització dels passos més crítics des d’una perspectiva tant industrial com acadèmica. En resum, la tesi contribueix amb un conjunt d’algorismes i eines “familiaritzats” amb el “pipeline”, que ajuden l’usuari en el procés de producció, és a dir, eines intel•ligents. / Modern media production heavily relies on computer generated content, such as 3D animations and digital visual effects. Those complex assets populate videogames, films, television, mobile devices and the Internet, but their creation is still a complex task requiring a lot of human intervention, and with non standard complex workflows, which are prone to errors, and demand more production effort. The thesis contributes in two main areas of computer generated content: the oldest research is geared towards the automation of rigging, of emotional facial expression and emotional movements; and towards semi-automated generation of clips; in the most recent research, based on extensive work with the industry, the thesis defines a generic computer generated media production workflow, including production processes and a sample pipeline, and starting from this workflow, approaches to automate the most critical steps are shown and discussed with both scientific and industry eyes. In summary, this thesis contributes with a series of algorithms and tools that are “aware” of the pipeline, and assist the user in the production process, thus: intelligent tools. / La producción moderna de los medios descansa de forma importante en contenidos generados por ordenador, tales como animaciones 3D, y efectos visuales digitales. Estos activos complejos pueblan los videojuegos, películas, televisión, dispositivos móviles e internet, pero crearlos es aún una faena compleja, que demanda mucha intervención humana, implica un flujo de trabajo complejo no estándar, proclive a errores, y exige un esfuerzo importante. Esta tesi contribuye en dos áreas de contenido generado mediante ordenador: la investigación inicial se dirige a la automatización del “rigging”, de la expresión facial emocional i de movimientos expresivos, i de la generación semiautomática de “clips”; en la investigación más reciente, basada en un trabajo extenso en la industria, la tesis define un flujo genérico de producción de medios generados mediante ordenador, incluyendo procesos de producción y un modelo de “pipeline”, y, a partir de este flujo, se muestran y discuten unas aproximaciones a la automatización de los pasos más críticos desde una perspectiva tanto industrial como académica. En resumen, la tesis contribuye con un conjunto de algoritmos y herramientas “familiarizados” con el “pipeline”, que ayudan al usuario en el proceso de producción, es decir, unas herramientas inteligentes.

In this thesis we tackle two problems, namely, the data interpolation prob- lem in the context of depth computation both for images and for videos, and the problem of the estimation of the apparent movement of objects in image sequences. The rst problem deals with completion of depth data in a region of an image or video where data are missing due to occlusions, unreliable data, damage or lost of data during acquisition. In this thesis we tackle it in two ways. First, we propose a non-local gradient-based energy which is able to complete planes locally. We consider this model as an extension of the bilateral lter to the gradient domain. We have successfully evaluated our model to complete synthetic depth images and also incomplete depth maps provided by a Kinect sensor. The second approach to tackle the problem is an experimental study of the Biased Absolutely Minimizing Lipschitz Extension (biased AMLE in short) for anisotropic interpolation of depth data to big empty regions without informa- tion. The AMLE operator is a cone interpolator, but the biased AMLE is an exponential cone interpolator which makes it more addapted to depth maps of real scenes that usually present soft convex or concave surfaces. Moreover, the biased AMLE operator is able to expand depth data to huge regions. By con- sidering the image domain endowed with an anisotropic metric, the proposed method is able to take into account the underlying geometric information in order not to interpolate across the boundary of objects at di erent depths. We have proposed a numerical model to compute the solution of the biased AMLE which is based on the eikonal operators. Additionally, we have extended the proposed numerical model to video sequences. The second problem deals with the motion estimation of the objects in a video sequence. This problem is known as the optical ow computation. The Optical ow problem is one of the most challenging problems in computer vision. Traditional models to estimate it fail in presence of occlusions and non-uniform illumination. To tackle these problems we proposed a variational model to jointly estimate optical ow and occlusion. Moreover, the proposed model is able to deal with the usual drawback of variational methods in dealing with fast displacements of objects in the scene which are larger than the object it- self. The addition of a term that balance gradient and intensities increases the robustness to illumination changes of the proposed model. The inclusions of a supplementary matches given by exhaustive search in speci cs locations helps to follow large displacements. / En esta tesis se abordan dos problemas: interpolación de datos en el contexto del cálculo de disparidades tanto para imágenes como para video, y el problema de la estimación del movimiento aparente de objetos en una secuencia de imágenes. El primer problema trata de la completación de datos de profundidad en una región de la imagen o video dónde los datos se han perdido debido a oclusiones, datos no confiables, datos dañados o pérdida de datos durante la adquisición. En esta tesis estos problemas se abordan de dos maneras. Primero, se propone una energía basada en gradientes no-locales, energía que puede (localmente) completar planos. Se considera este modelo como una extensión del filtro bilateral al dominio del gradiente. Se ha evaluado en forma exitosa el modelo para completar datos sintéticos y también mapas de profundidad incompletos de un sensor Kinect. El segundo enfoque, para abordar el problema, es un estudio experimental del biased AMLE (Biased Absolutely Minimizing Lipschitz Extension) para interpolación anisotrópica de datos de profundidad en grandes regiones sin información. El operador AMLE es un interpolador de conos, pero el operador biased AMLE es un interpolador de conos exponenciales lo que lo hace estar más adaptado a mapas de profundidad de escenas reales (las que comunmente presentan superficies convexas, concavas y suaves). Además, el operador biased AMLE puede expandir datos de profundidad a regiones grandes. Considerando al dominio de la imagen dotado de una métrica anisotrópica, el método propuesto puede tomar en cuenta información geométrica subyacente para no interpolar a través de los límites de los objetos a diferentes profundidades. Se ha propuesto un modelo numérico, basado en el operador eikonal, para calcular la solución del biased AMLE. Adicionalmente, se ha extendido el modelo numérico a sequencias de video. El cálculo del flujo óptico es uno de los problemas más desafiantes para la visión por computador. Los modelos tradicionales fallan al estimar el flujo óptico en presencia de oclusiones o iluminación no uniforme. Para abordar este problema se propone un modelo variacional para conjuntamente estimar flujo óptico y oclusiones. Además, el modelo propuesto puede tolerar, una limitación tradicional de los métodos variacionales, desplazamientos rápidos de objetos que son más grandes que el tamaño objeto en la escena. La adición de un término para el balance de gradientes e intensidades aumenta la robustez del modelo propuesto ante cambios de iluminación. La inclusión de correspondencias adicionales (obtenidas usando búsqueda exhaustiva en ubicaciones específicas) ayuda a estimar grandes desplazamientos.

En aquesta dissertació es fusionen dos dels temes tradicionals de la Visió per Computador: la segmentació i el seguiment d'objectes. Per a la segmentació s'utilitzen mètodes basats en "Active Contours (AC)" i per al seguiment mètodes basats en "templates" o patrons. El nostre objectiu és combinar-los per tal de crear mètodes robustos i eficients a l'hora de segmentar i seguir objectes articulats o deformables. Al capítol 1 es revisa el marc teòric dels AC i s'aplica en la segmentació de cossos i amenaces (com explosius o pistoles) que estan amagades darrera la roba en imatges MilliMeter-Waves (MMW). Al capítol 2 es revisen dos dels marcs principals de seguiment de patrons: el flux òptic de Lucas-Kanade i els filtres de partícules, i es combinen amb la segmentació mitjançant AC per tal de crear un mètode robust i eficient capaç de seguir objectes articulats o deformables sense informació a priori. Finalment, al capítol 3 es donen les claus per introduir informació a priori d'una manera robusta i eficient dins del marc del seguiment de patrons utilitzant AC. / In this dissertation we fuse two of the traditional topics in Computer Vision: object segmentation and tracking. For segmentation we use the Active Contours (AC) framework and for tracking we use the Template Tracking (TT) scheme. Our aim is to combine them to create efficient and robust methods to segment and track articulated or deformable objects. In Chapter 1, we review the AC framework and we apply it over MilliMeter-Waves (MMW) images to segment bodies and concealed threats (such as explosives or guns) behind their wearing clothes. In Chapter 2 we review two of the main trends of TT methods: Lucas-Kanade optical flow and particle filters. Moreover, we combine them with an AC method to create a robust tracker for articulated or deformable objects without using prior shape information. Finally, in Chapter 3 we give the clues of how to efficiently introduce shape priors into the TT framework using AC methods.

Els Contaminants Organic Persistents (COPs), tals com PCB, PCDD/FS i PAHs, són un grup de compostos químics regulats per a la seva reducció o ja prohibits a causa de la seva persistència, potencial per a ser transportat llargues distàncies i la capacitat de bioacumular en xarxes tròfiques. El transport atmosfèric i la posterior deposició s'han descrit com els processos claus pels quals impacten àrees oceàniques remotes. Així mateix, en la interfície atmòsfera-oceà, que correspon al 70% de la superfície de la Terra, tenen lloc molts processos vitals que determinen el paper dels oceans com a dipòsit i reservori de COPs. La interpretació d'aquests processos no és senzilla a causa de la manca de mesures en àrees remotes de l'oceà i el desconeixement dels mecanismes dominants a diferents escales espacials i temporals. Aquesta tesi doctoral està centrada en la modelització dels processos de transferència de COPs entre l'atmòsfera i els oceans a escales regionals i globals. Per primera vegada, dades derivades de satèl·lits s'han acoblat amb models multimèdia de contaminants i de caixes de nivell I-III, donant lloc a estimacions d'acord amb un factor de dos amb les measures en molts dels casos. Així mateix, s'ha mostrat la variabilitat dels processos de deposició i la importància de considerar processos biogeoquímics a gran escala quan s'avalua la dinàmica dels COPs. Estimacions globals del procés de deposició atmosfèrica dominant, i fluxes d'enfonsament i subducció també s'han dut a terme. S'ha vist que la difusió aire-aigua és la ruta predominant de introducció de contaminants a oceans per a COPs predominantment en la fase gas. En canvi, la deposició seca i humida és dominant per certes regions i per a contaminants que tendeixen a sorbir-se fortament a aerosols. D'altra banda, la metodologia desenvolupada s'ha implementat per a estimar els bescanvis atmosfera-oceà de carboni orgànic total. Sorprenentment aquestes estimacions apunten a fluxes elevats que podrien ajudar a tancar els balanços globals de carboni.El destí dels contaminants a curta escala i un cop han entrat a la columna d'aigua s'ha investigat mitjançant un model dinàmic 0-D i un model acoblat hidrodinàmic-contaminant 1-D. S'ha recalcat el paper dels sediments en el reciclatge de contaminants i dels fluxes atmosfèrics. Així mateix s'ha vist que la influència dels sediments és especialment important per a aigües poc profundes (< 20 m) i la profunditat a la qual difonen en la columna d'aigua s'explica amb la interacció entre fluxes turbulents i d'enfonsament. Així doncs, en aquesta tesi i per primera vegada s'ha dut a terme un analisi exhaustiu de la turbulència vertical en la dinàmica dels COPsTots aquests resultats es presenten en forma d'articles científics que han estat ja publicats o en procés de publicació. / Persistent organic pollutants (POPs), such as PCB, PCDD/FS and PAHs, are a group of chemicals targeted for reduction, or already banned, because of their persistence, potential for long-range transport and their ability to bioaccumulate in food-webs. Atmospheric transport and subsequent deposition has been described as the major process by which they impact remote oceanic areas. Additionally in the air-water interface, which accounts about the 70% of the Earth surface, take place many vital processes that determine the role of the oceans as a sink and as a reservoir of POPs. However the interpretation of these processes encounters difficulties because of the lack of measurements in the remote oceanic areas, and the lack of understanding of the dominant mechanisms at different spatial and temporal scales.This PhD-thesis focuses on the modelling of the transfer processes of POPs between the atmosphere and the oceans at regional and global scales. Satellite derived data has been coupled with multimedia box-contaminant models of level I-III for the first time, yielding estimations in agreement within a factor of two with measurements, in most cases. Moreover, it is shown the noteworthy variability of atmospheric depositional fluxes and the importance of considering large biogeochemical processes in the oceans when evaluating the dynamics of POPs. Global estimations of the dominant atmospheric depositional, sinking and subduction fluxes have been also performed. It is seen that diffusive air-water exchange is the predominant route of introduction of contaminants to the oceans for POPs predominantly in the gaseous phase. However, dry and wet deposition become dominant in certain ocean regions and for compounds that sorb strongly to aerosols. Furthermore the developed methodology has also been implemented to estimate the atmosphere-ocean exchanges of total organic carbon. Surprisingly, these estimations point to high fluxes which could help to close the carbon budgets in the global carbon models. The fate of contaminants on the short-time scale and once they enter the water column has been investigated by means of a 0-D dynamic model and a 1-D dynamic coupled contaminant-hydrodynamic model. It is stressed the role of sediments recycling contaminants and the atmospheric based fluxes. The influence of sediments is especially important for shallow water columns (< 20 m). The extent to which they diffuse in the water column is explained by the interplay between sinking and turbulent fluxes. In this thesis and for the first time a novel and comprehensive analysis of the vertical turbulence to the dynamics of POPs has been performed. All these results have been published in scientific literature, are in press for publication or under review.

Over the last decade Laptop Orchestras and Mobile Ensembles have proliferated. As a result, a large body of research has arisen on infrastructure, evaluation, design principles and compositional methodologies for Computer Music Ensembles (CME). However, little has been addressed and very little is known about the challenges and opportunities provided by CMEs for creativity in musical performance. Therefore, one of the most common issues CMEs have to deal with is the lack of a systematic approach to handle the implications of the performative paradigms they seek to explore, in terms of their creative constraints and affordances. This is the challenging goal this thesis addresses, and for attaining so it first seeks to find a common ground in the strategies developed for assessing creativity in different performative setups, for later proposing an informed pathway for performative engagement in CMEs. Our research combines an exploratory stage and an experimental stage. The exploratory stage was informed by out artistic praxis with our own CME, the Barcelona Laptop Orchestra. Through the study of the multi-user instruments developed over the past years, we identified the creative constraints and affordances provided by different performative paradigms. Informed by the findings provided by our artistic research, the experimental stage addressed the study of musical creativity through the performance analysis on specifically designed multi-user instruments. For such purpose we proposed a novel computational methodology to evaluate the creative content of a musical performance. Two experiments were conducted to incorporate our computational methodology into ecologically valid scenarios, aimed at a better understanding of the relationship between topologies of interdependence and creative outcome. For both experiments, we captured performance data from ensemble improvisations, from where the creativity metrics were then computed. As a preliminary step, we investigated the performative engagement and sharing of musical ideations in an ensemble scenario. In a further step, we computed the creativity attributes to comparatively evaluate performances under different scenarios. The findings provided quantitative evidence of the differences between musical creativity in individual, ensemble and interdependent scenarios. Additionally, the findings point out what strategies performers adopt to best keep their own musical voice in interdependence scenarios, and what novel creative behaviors may be promoted through new topologies of interdependence. Our findings shed light on the nature of performers’ creative behavior with interdependent multi-user instruments, and show that the introduced methodology can have applications in the broader context of analysis of creativity in musical performance. / Durant la darrera d`ecada les Laptop Orchestras i els Mobile Ensembles han proliferat arreu. Com a conseq¨u`encia d’aix`o, ha aparegut un volum considerable de recerca al voltant de la infraestructura, l’avaluaci´o, els principis de disseny i les metodologies composicionals per ensembles de computadors (CMEs). Tanmateix, poc coneixem dels reptes i oportunitats que els CMEs ens ofereixen respecte de la creativitat en la pr`actica musical. En conseq¨u`encia, un dels reptes que la majoria de CMEs han d’encarar ´es la manca d’una estrat`egia sistem` atica per preveure i abordar les implicacions dels paradigmes performatius a explorar, respecte de les seves limitacions i possibilitats creatives. Aquest ´es el repte que adrecem en aquesta tesi, i per assolir-lo primer tractem d’establir un denominador com´u en les estrat`egies desenvolupades per avaluar la creativitat en diversos entorns performatius, per despr´es proposar un itinerari que permeti assolir una adequada involucraci´o creativa en els CMEs. La nostra recerca ha combinat una fase explorat`oria i una d’experimental. La fase explorat`oria s’ha fonamentat en la praxi art´ıstica duta a terme en el nostre propi CME, la Barcelona Laptop Orchestra. A trav´es de l’estudi dels instruments multi-usuari desenvolupats durant els darrers anys, hem identificat les potencialitats i restriccions presents en diversos paradigmes performatius. Basats en els resultats de la nostra recerca art´ıstica, la fase experimental s’ha centrat en l’estudi de la creativitat musical a trav´es de l’an`alisi interpretatiu en instruments multiusuari desenvolupats a tal efecte. A tal fi, hem proposat una nova metodologia computacional per avaluar el contingut creatiu d’una execuci´o musical. Hem dut a terme dos experiments incorporant la nostra m`etrica en escenaris realistes, a fi de comprendre millor la relaci´o entre topologies d’interdepend`encia i resultat creatiu. Per ambd´os experiments, hem recollit informaci´o d’improvisacions en grup, d’on hem calculat les m`etriques de creativitat. Com a pas previ, hem investigat en grau d’involucraci´o i la compartici´o d’ideacions musicals en escenaris col lectius. Tot seguit, hem calculat els atributs de creativitat per comparar execucions musicals en diferents escenaris. Els resultats proporcionen una evid`encia quantitativa de la difer`encia entre la creativitat musical en escenaris d’execuci´o musical individual, en grup i interdependent. Addicionalment, ens il lustren quines estrat`egies adopten els m´usics per mantenir la seva pr`opia individualitat musical en escenaris d’interdepend`encia, i quins nous comportaments creatius podem promoure a trav´es de noves topologies d’interdepend`encia. Els resultats obtinguts aporten nova llum en la natura del comportament creatiu dels m´usics amb instruments multi-usuari interdependents, i mostren que la metodologia presentada pot tenir aplicacions en el context m´es ampli de l’an`alisi de la creativitat musical en l’execuci´o musical.

This dissertation analyses, reflects on, and re-thinks the way in which Human-Computer-Interaction (HCI) research is conducted with a growing ageing population. This dissertation draws upon a 5-year research-through design study that combined ethnography and participatory design to explore the use and design of technologies aimed to enhance the social life of older people in civic contexts. The findings show a varied, proactive, dynamic and mutually shaping relationship between older people and digital technologies. This dissertation argues that this relationship challenges current ways in which older people and technologies are theorized within HCI. The results highlight the relevance of considering the communities in which older people interact in their daily lives in order to better understand their relationship with interactive technologies and design new digital artefacts that they find worthy of appropriation. By drawing upon the findings and theoretical discussions of dominant approaches in HCI research with older people, the dissertation proposes a re-formulation of fundamental aspects of thinking about and conducting HCI research and design with a growing and heterogeneous ageing population. Central to this re-formulation is to (a) widen the contexts of ICTs use by conducting more HCI research in civic contexts, (b) change the object of design, shifting the focus from defining the features of a technological artefact to fostering a mutual shaping relationship between technologies and everyday practices, and (c) re-think the subjects of design by moving from designing “for older people” to designing for “situated communities”. Keywords: HCI, older people, research-through design, ethnography, participatory design, technology appropriation, communities, civic contexts / Esta tesis analiza, reflexiona y reconsidera la forma en que la investigación en el campo de la “Interacción Persona-Ordenador” (IPO) con personas mayores se ha estado realizando durante las últimas décadas. Esta tesis se basa en 5 años de investigación a través del diseño (research-through-design), combinando etnografía y diseño participativo para explorar el uso y el diseño de tecnologías destinadas a mejorar la vida social de las personas mayores en entornos cívicos. Los resultados muestran una relación variada, proactiva, dinámica y mutuamente condicionada entre las personas mayores y las tecnologías digitales. Esta tesis sostiene que dicha relación desafía el discurso actual utilizado para teorizar sobre la relación de las personas de edad avanzada y las nuevas tecnologías. Los resultados destacan la importancia de considerar las comunidades en las que las personas mayores interactúan en su vida diaria con el fin de comprender mejor su relación con las tecnologías interactivas y diseñar nuevos artefactos digitales que realmente sean apropiados por los mayores en su vida diaria. Partiendo de los resultados de este estudio y discusiones teóricas sobre los enfoques dominantes en la investigación IPO con las personas mayores, esta tesis propone una reformulación de los aspectos fundamentales de reflexión y desarrollo de la investigación y el diseño IPO con una población anciana heterogénea y en constante crecimiento. Temas centrales de esta reformulación son: (a) ampliar los contextos de uso de las TIC, realizando más investigaciones IPO en entornos cívicos, (b) modificar el objeto de diseño, desplazando el enfoque de la definición de las características de un artefacto tecnológico, por el impulso de una relación de condicionamiento mutuo entre tecnologías y prácticas cotidianas, y (c) repensar los sujetos del diseño, sustituyendo el concepto de diseñar “para las personas mayores" por diseñar para “comunidades situadas". / Aquesta tesi analitza, reflexiona i reconsidera com s'ha estat realitzant la recerca amb persones grans en el camp "Interacció Persona-Ordinador" (IPO) durant les darreres dues dècades. Aquesta tesi es basa en 5 anys d'investigació a través del disseny (research-through-design), que combina l'etnografia i el disseny participatiu, per explorar l'ús i el disseny de tecnologies destinades a millorar la vida social de les persones grans en entorns cívics. Els resultats mostren una relació variada, proactiva, dinàmica i mútuament condicionada entre la gent gran i les tecnologies digitals. Aquesta tesi sosté que aquesta relació desafia la manera de teoritzar la relació entre les persones grans i les TIC en el marc de la IPO. Els resultats destaquen la importància de considerar les comunitats en què les persones grans interactuen en la seva vida diària per tal de comprendre millor la seva relació amb les tecnologies interactives i de dissenyar nous artefactes digitals que la gent gran vulgui utilitzar en la seva vida quotidiana. Tenint en compte els resultats d'aquest estudi i les discussions teòriques sobre els enfocaments dominants en la investigació IPO amb les persones grans, aquesta tesi proposa una reformulació dels aspectes fonamentals de reflexió i desenvolupament de la investigació i el disseny IPO amb una població anciana heterogènia i en constant creixement. Temes centrals d'aquesta reformulació són: (a) ampliar els contextos d'ús de les TIC, mitjançant la realització de més investigacions IPO en entorns cívics, (b) modificar l'objecte de disseny, desplaçant l'enfocament de la definició de les característiques d'un artefacte tecnològic cap a una formulació en la que la relació entre tecnologies i pràctiques quotidianes és de condicionament mutu, i (c) repensar els subjectes del disseny, substituint el concepte de “dissenyar per a la gent gran” per “dissenyar per comunitats situades”.

The Internet of Things (IOT) technologies introduced the “things” entity to interact with computers and people, being a key factor to enhance services in the Smart City context. An example of IoT technology is radio-frequency identification (RFID) which provides identification and communication capabilities to simple objects. Based on the utilization of RFID, our goal is to enable context-aware scenarios providing further information on the people-object interaction in the environment. Our contributions are focused on hardware infrastructure and intelligent systems applied to the IoT. Specifically, we propose the design and implementation of low-cost antennas providing the context-aware hardware infrastructure, and empirical methods to detect people-object interactions for the following applications: user interest, loss prevention system and direction of pass. Finally, we evaluate part of the contributions of this dissertation in real retail environments. We believe this dissertation may contribute towards improving the state-of-the-art in IoT and Smart City technologies. / La Internet de les coses (IoT) va introduir l’element “coses” per interactuar amb ordinadors i persones sent un factor clau per millorar serveis en el context de ciutat intel•ligent. Un exemple de tecnologia IoT és la identificació per radiofreqüència (RFID) la qual proporciona propietats d’identificació i comunicació d’objectes simples. Basat en la utilització de RFID, el nostre objectiu és permetre als escenaris sensibles al context de proveir d’informació addicional en la interacció persona-objecte en entorns. Les nostres contribucions estan centrades en la infraestructura de maquinari i sistemes intel•ligents aplicats en la IoT. Específicament, proposem el disseny i implementació d’antenes econòmiques proporcionant la infraestructura de maquinari, i mètodes empírics per detectar les interaccions persona-objecte per les següents aplicacions: interest d’usuaris, sistema en prevenció de pèrdues i direcció de pas. Finalment, avaluem part de les contribucions d’aquesta dissertació en botigues. Creiem que aquesta dissertació pot contribuir a la millora de l’estat de l’art en IoT i tecnologies de ciutat intel•ligent.