The advances in high-throughput sequencing techniques and the technological development accompanying them have favoured the development and popularisation of a new range of genomic research disciplines, collectively known as the omics. These technologies are capable of simultaneously measuring thousands of molecules which are essential for life, including DNA, RNA, proteins, and metabolites. Historically, classical genomic research has followed a reductionist approach by studying the structure, regulation, and function of these biological units independently. However, despite being a powerful analytical tool, the reductionist method cannot explain many of the biological phenomena that take place in living systems. This is because these biological events are not represented by the sum of their components, rather, only the interacting dynamics of the different omics elements can explain their complexity. In recent years Systems Biology has established itself as a multidisciplinary area of research which tries to model the dynamic behaviour of biological systems by holistically studying the interactions between the different omics disciplines; it combines simultaneous measurements of different types of molecules and integrates multiple sources of information in order to identify changing components in a coordinated way and under controlled study conditions. Thus, Systems Biology is an interdisciplinary area that requires biologists, mathematicians, biochemists, and other researchers to work closely together, and in which computer sciences plays a fundamental role because of the volume and complexity of the data handled. This thesis addresses the problem of data management, integration, and analysis in multi-omics studies. More specifically, this research focused on two of the most characteristic computational challenges in Systems Biology: the development of integrated databases and the problem of integrative visualisation. Therefore, the first part of this work was devoted to designing and creating a bioinformatics resource for managing multi-omics experiments. The resulting platform, known as STATegra EMS, offers a complete set of tools that facilitate the storage and organisation of the large datasets generated during omics experiments, and also provides tools for data annotation in the later stages of processing and analysis of the information. The development of this platform required overcoming problems created by the heterogeneity, volume, and high variability of the data. Thus, as part of the solution to these problems, detailed metadata can be recorded within STATegra EMS, allowing dataset discrimination and successful data integration. To aid this process, the platform also offers a collaborative and easy-to-use web interface that combines modern web technologies and well-known community standards to represent the different components of the integrated experiments. The second part of this thesis examines the current situation and challenges in integrative data visualisation in multi-omic experiments, and presents the PaintOmics 3 web tool which was developed to address these issues. Since the capacity of the human brain for visual processing is highly evolved, integrative visualisation combined with data analysis techniques is probably one of the most powerful tools for interpreting and validating results in Systems Biology. PaintOmics 3 provides a comprehensive framework for performing biological function enrichment analyses in experiments with multiple conditions and data types; it combines powerful tools for integrative data visualisation on KEGG molecular-interaction diagrams, biological-process interaction-networks, and statistical analyses. Moreover, unlike similar tools, PaintOmics 3 is interactive and easy to use, and stands out for its flexibility and the variety of omics data types it accepts, which include epigenomics data based on genomic regions, proteomics data, and miRNA-study data. / Los avances en las técnicas de secuenciación y el abaratamiento tecnológico han favorecido el desarrollo y la popularización de una nueva gama de disciplinas de investigación genómica, conocidas como "ómicas". Estas tecnologías son capaces de realizar mediciones simultáneas de miles de moléculas esenciales para la vida, tales como el ADN, el ARN, las proteínas y los metabolitos. Históricamente, la investigación genómica clásica ha seguido un enfoque reduccionista al estudiar la estructura, regulación y función de estas moléculas de manera independiente. Sin embargo, el método reduccionista es incapaz de explicar muchos de los fenómenos biológicos que tienen lugar en un sistema vivo, sugiriendo que la esencia del sistema no puede explicarse simplemente mediante la enumeración de elementos que lo componen, sino que radica en la dinámica de los procesos biológicos que entre ellos acontecen. La Biología de Sistemas se ha establecido en los últimos años como el área de investigación multidisciplinaria que trata de modelar el comportamiento dinámico de los sistemas biológicos a través del estudio holístico de las interacciones entre sus partes, combinando mediciones simultáneas de diferentes tipos de moléculas e integrando múltiples fuentes de información para identificar aquellos componentes que cambian de manera coordinada en las condiciones estudiadas. La BS es un área interdisciplinar que requiere que biólogos, matemáticos, bioquímicos y otros investigadores trabajen en estrecha colaboración, y en la que la informática tiene un papel fundamental dado el volumen y la complejidad de los datos. Esta tesis aborda el problema de la gestión, integración y análisis de los datos en estudios multi-ómicos. Más específicamente, la investigación se ha centrado en dos de los retos computacionales más característicos de la BS: el desarrollo de bases de datos integrativas y el problema de la visualización integrativa. Así, la primera parte de este trabajo se ha dedicado al diseño y creación de un recurso bioinformático para la gestión de experimentos multi-ómicos. La plataforma desarrollada (STATegra EMS) ofrece un conjunto de herramientas que facilitan el almacenamiento y la organización de los grandes conjuntos de datos que son generados durante los experimentos, así como la anotación de las posteriores etapas de procesamiento y análisis de la información. La heterogeneidad, el volumen y la variabilidad de los datos son algunos de los obstáculos que han sido abordados durante el desarrollo del STATegra EMS, con el fin de alcanzar un registro detallado de la meta-información que permita discriminar cada conjunto de datos y lograr así una integración exitosa de la información. Para ello, la plataforma desarrollada ofrece una interfaz web colaborativa y de fácil manejo en la que se combinan modernas tecnologías web y conocidos estándares comunitarios para la representación de los diferentes componentes del experimento. En la segunda parte de esta tesis se discuten la situación actual y las dificultades de la visualización integrativa de datos multi-ómicos, y se presenta la herramienta desarrollada, PaintOmics 3. La visualización integrativa combinada con técnicas de análisis de datos es probablemente una de las herramientas más poderosa para la interpretación y validación de los resultados en BS. PaintOmics 3 proporciona un completo marco de trabajo para realizar análisis de enriquecimiento de funciones biológicas en experimentos con múltiples condiciones y tipos de datos, en el que se combinan potentes herramientas de visualización integrativa sobre diagramas de interacción molecular y redes de reacción KEGG, redes de interacción de procesos biológicos, y estudios estadísticos de los datos. Además, a diferencia de otras herramientas, PaintOmics 3 destaca por su facilidad de uso e interactividad, así como por su flexibilidad y variedad de los datos / Els avenços en les tècniques de seqüenciació d'alt rendiment i l'abaratiment tecnològic posterior han afavorit el desenvolupament i la popularització d'una nova gamma de disciplines d'investigació genòmica, conegudes col¿lectivament com a "òmiques". Aquestes tecnologies permeten realitzar mesuraments simultanis de milers de molècules essencials per a la vida, com ara l'ADN, l'ARN, les proteïnes i els metabòlits. Històricament, la investigació genòmica clàssica ha seguit un enfocament reduccionista a l'hora d'estudiar l'estructura, la regulació i la funció d'aquestes unitats biològiques de manera independent. No obstant això, el mètode reduccionista és incapaç d'explicar molts dels fenòmens biològics que tenen lloc en un sistema viu, suggerint que l'essència del sistema no es pot explicar simplement mitjançant l'enumeració d'elements que el componen, sinó que radica en la dinàmica dels processos biològics que tenen lloc entre ells. La Biologia de Sistemes (BS) ha esdevingut els darrers anys l'àrea d'investigació multidisciplinària que tracta de modelar el comportament dinàmic dels sistemes biològics a través de l'estudi holístic de les interaccions entre les seues parts, combinant mesuraments simultanis de diferents tipus de molècules i integrant múltiples fonts d'informació per a identificar aquells components que canvien de manera coordinada en les condicions objecte d'estudi. La BS és una àrea interdisciplinar que requereix que biòlegs, matemàtics, bioquímics i altres investigadors treballen plegats i en la qual la informàtica té un paper fonamental, atès el volum i la complexitat de les dades emprades. Aquesta tesi aborda el problema de la gestió, la integració i l'anàlisi de les dades en estudis multi-òmics. Més concretament, la investigació s'ha centrat en dos dels reptes computacionals més característics de la BS: el desenvolupament de bases de dades integratives i el problema de la visualització integrativa. Així, la primera part d'aquest treball s'ha dedicat al disseny i creació d'un recurs bioinformàtic per a la gestió d'experiments multi-òmics. La plataforma desenvolupada (STATegra EMS) ofereix un conjunt d'eines que faciliten l'emmagatzematge i l'organització dels grans conjunts de dades que són generats durant aquests experiments, així com l'anotació de les etapes posteriors de processament i anàlisi de la informació. L'heterogeneïtat, el volum i l'alta variabilitat de les dades òmiques són alguns dels obstacles que han estat abordats durant el desenvolupament de l'STATegra EMS, amb la finalitat d'assolir un registre detallat de la meta-informació que permeta discriminar cada conjunt de dades i aconseguir així una integració reeixida de la informació. Per a aconseguir-ho, la plataforma desenvolupada ofereix una interfície web collaborativa i fàcil de fer servir que conjumina modernes tecnologies web i coneguts estàndards comunitaris per a la representació dels diferents components de l'experiment. En la segona part d'aquesta tesi s'hi estudia la situació actual i les dificultats de la visualització integrativa de dades en experiments multi-òmics i s'hi presenta l'eina web desenvolupada: PaintOmics 3. La visualització integrativa en combinació amb tècniques d'anàlisi de dades és probablement una de les eines més poderosa per a la interpretació i validació dels resultats en BS. PaintOmics 3 proporciona un marc complet de treball per a fer anàlisis d'enriquiment de funcions biològiques en experiments amb múltiples condicions i tipus de dades; s'hi combinen eines potents de visualització integrativa de dades sobre diagrames d'interacció molecular i xarxes de reacció KEGG, xarxes d'interacció de processos biològics i estudis estadístics de les dades. A més, a diferència d'altres eines desenvolupades, PaintOmics 3 és molt interactiva i fàcil d'usar, i destaca per la flexibilitat i varietat de dades que accepta, co / Hernández De Diego, R. (2017). Development of bioinformatics resources for the integrative analysis of Next Generation omics data [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/91227 / TESIS

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El objetivo principal del presente trabajo de investigación es el desarrollo de un modelo de mejora para el ciclo de vida del desarrollo de software de la empresa de estudio HOLINSYS, la cual pretende certificarse en la norma internacional ISO/IEC 29110. Siendo esta ISO, la primera orientada a mejorar la calidad de los proyectos de desarrollo de software de las pequeñas y medianas empresas, presentando los perfiles del ciclo de vida del desarrollo de software. / Trabajo de investigación

Tesis por compendio / [ES] Hoy en día, el software existe en casi todo. Las empresas a menudo desarrollan y mantienen colecciones de sistemas de software personalizados que comparten algunas características entre ellos, pero que también tienen otras características particulares. Conforme el número de características y el número de variantes de un producto crece, el mantenimiento del software se vuelve cada vez más complejo. Para hacer frente a esta situación la Comunidad de Ingeniería del Software basada en Modelos está abordando una actividad clave: la Localización de Fragmentos de Modelo. Esta actividad consiste en la identificación de elementos del modelo que son relevantes para un requisito, una característica o un bug. Durante los últimos años se han propuesto muchos enfoques para abordar la identificación de los elementos del modelo que corresponden a una funcionalidad en particular. Sin embargo, existe una carencia a la hora de cómo se reportan las medidas del espacio de búsqueda, así como las medidas de la solución a encontrar. El objetivo de nuestra tesis radica en proporcionar a la comunidad dedicada a la actividad de localización de fragmentos de modelo una serie de medidas (tamaño, volumen, densidad, multiplicidad y dispersión) para reportar los problemas de localización de fragmentos de modelo. El uso de estas novedosas medidas ayuda a los investigadores durante la creación de nuevos enfoques, así como la mejora de aquellos enfoques ya existentes. Mediante el uso de dos casos de estudio reales e industriales, esta tesis pone en valor la importancia de estas medidas para comparar resultados de diferentes enfoques de una manera precisa. Los resultados de este trabajo han sido redactados y publicados en foros, conferencias y revistas especializadas en los temas y contexto de la investigación. Esta tesis se presenta como un compendio de artículos acorde a la regulación de la Universitat Politècnica de València. Este documento de tesis presenta los temas, el contexto y los objetivos de la investigación. Presenta las publicaciones académicas que se han publicado como resultado del trabajo y luego analiza los resultados de la investigación. / [CA] Hui en dia, el programari existix en quasi tot. Les empreses sovint desenrotllen i mantenen col·leccions de sistemes de programari personalitzats que compartixen algunes característiques entre ells, però que també tenen altres característiques particulars. Conforme el nombre de característiques i el nombre de variants d'un producte creix, el manteniment del programari es torna cada vegada més complex. Per a fer front a esta situació la Comunitat d'Enginyeria del Programari basada en Models està abordant una activitat clau: la Localització de Fragments de Model. Esta activitat consistix en la identificació d'elements del model que són rellevants per a un requisit, una característica o un bug. Durant els últims anys s'han proposat molts enfocaments per a abordar la identificació dels elements del model que corresponen a una funcionalitat en particular. No obstant això, hi ha una carència a l'hora de com es reporten les mesures de l'espai de busca, així com les mesures de la solució a trobar. L'objectiu de la nostra tesi radica a proporcionar a la comunitat dedicada a l'activitat de localització de fragments de model una sèrie de mesures (grandària, volum, densitat, multiplicitat i dispersió) per a reportar els problemes de localització de fragments de model. L'ús d'estes noves mesures ajuda als investigadors durant la creació de nous enfocaments, així com la millora d'aquells enfocaments ja existents. Per mitjà de l'ús de dos casos d'estudi reals i industrials, esta tesi posa en valor la importància d'estes mesures per a comparar resultats de diferents enfocaments d'una manera precisa. Els resultats d'este treball han sigut redactats i publicats en fòrums, conferències i revistes especialitzades en els temes i context de la investigació. Esta tesi es presenta com un compendi d'articles d'acord amb la regulació de la Universitat Politècnica de València. Este document de tesi presenta els temes, el context i els objectius de la investigació. Presenta les publicacions acadèmiques que s'han publicat com resultat del treball i després analitza els resultats de la investigació. / [EN] Nowadays, software exists in almost everything. Companies often develop and maintain a collection of custom-tailored software systems that share some common features but also support customer-specific ones. As the number of features and the number of product variants grows, software maintenance is becoming more and more complex. To keep pace with this situation, Model-Based Software Engineering Community is addressing a key-activity: Model Fragment Location (MFL). MFL aims at identifying model elements that are relevant to a requirement, feature, or bug. Many MFL approaches have been introduced in the last few years to address the identification of the model elements that correspond to a specific functionality. However, there is a lack of detail when the measurements about the search space (models) and the measurements about the solution to be found (model fragment) are reported. The goal of this thesis is to provide insights to MFL Research Community of how to improve the report of location problems. We propose using five measurements (size, volume, density, multiplicity, and dispersion) to report the location problems during MFL. The usage of these novel measurements support researchers during the creation of new MFL approaches and during the improvement of those existing ones. Using two different case studies, both real and industrial, we emphasize the importance of these measurements in order to compare results in a deeply way. The results of the research have been redacted and published in forums, conferences, and journals specialized in the topics and context of the research. This thesis is presented as compendium of articles according the regulations in Universitat Politècnica de València. This thesis document introduces the topics, context, and objectives of the research, presents the academic publications that have been published as a result of the work, and then discusses the outcomes of the investigation. / Ballarin Naya, M. (2021). Definition of Descriptive and Diagnostic Measurements for Model Fragment Retrieval [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171604 / TESIS / Compendio

En la actualidad, el uso de las tecnologías ha sido primordial para el avance de las sociedades, estas han permitido que personas sin conocimientos informáticos o usuarios llamados “no expertos” se interesen en su uso, razón por la cual los investigadores científicos se han visto en la necesidad de producir estudios que permitan la adaptación de sistemas, a la problemática existente dentro del ámbito informático. Una necesidad recurrente de todo usuario de un sistema es la gestión de la información, la cual se puede administrar por medio de una base de datos y lenguaje específico, como lo es el SQL (Structured Query Language), pero esto obliga al usuario sin conocimientos a acudir a un especialista para su diseño y construcción, lo cual se ve reflejado en costos y métodos complejos, entonces se plantea una pregunta ¿qué hacer cuando los proyectos son pequeñas y los recursos y procesos son limitados? Teniendo como base la investigación realizada por la universidad de Washington[39], donde sintetizan sentencias SQL a partir de ejemplos de entrada y salida, se pretende con esta memoria automatizar el proceso y aplicar una técnica diferente de aprendizaje, para lo cual utiliza una aproximación evolucionista, donde la aplicación de un algoritmo genético adaptado origina sentencias SQL válidas que responden a las condiciones establecidas por los ejemplos de entrada y salida dados por el usuario. Se obtuvo como resultado de la aproximación, una herramienta denominada EvoSQL que fue validada en este estudio. Sobre los 28 ejercicios empleados por la investigación [39], 23 de los cuales se obtuvieron resultados perfectos y 5 ejercicios sin éxito, esto representa un 82.1% de efectividad. Esta efectividad es superior en un 10.7% al establecido por la herramienta desarrollada en [39] SQLSynthesizer y 75% más alto que la herramienta siguiente más próxima Query by Output QBO[31]. El promedio obtenido en la ejecución de cada ejercicio fue de 3 minutos y 11 segundos, este tiempo es superior al establecido por SQLSynthesizer; sin embargo, en la medida un algoritmo genético supone la existencia de fases que amplían los rangos de tiempos, por lo cual el tiempo obtenido es aceptable con relación a las aplicaciones de este tipo. En conclusión y según lo anteriormente expuesto, se obtuvo una herramienta automática con una aproximación evolucionista, con buenos resultados y un proceso simple para el usuario “no experto”. / Actuellement l'usage des technologies est primordial pour l'avance de la société, celles-ci ont permis que des personnes sans connaissances informatiques ou des utilisateurs appelés "non expert" s'intéressent à son usage. C'est la raison pour laquelle les enquêteurs scientifiques se sont vus dans la nécessité de produire les études qui permettent l'adaptation des systèmes à la problématique existante à l'intérieur du domaine informatique. Une nécessité récurrente pour tout utilisateur d'un système est la gestion de l'information, que l’on peut administrer au moyen d'une base de données et de langage spécifique pour celles-ci comme est le SQL (Structured Query Language), mais qui oblige à l'utilisateur à chercher un spécialiste pour sa conception et sa construction, et qui représente des prix et des méthodes complexes. Une question se pose alors, quoi faire quand les projets sont petites et les ressources et les processus limités ? Ayant pour base la recherche de l'université de Washington [39], ce mémoire automatise le processus et applique une différente technique d'apprentissage qui utilise une approche évolutionniste, où l'application d'un algorithme génétique adapté génère des requêtes SQL valides répondant aux conditions établies par les exemples d'entrée et de sortie donnés par l'utilisateur. On a obtenu comme résultat de l’approche un outil dénommé EvoSQL qui a été validé dans cette étude. Sur les 28 exercices employés par la recherche [39], 23 exercices ont été obtenus avec des résultats parfaits et 5 exercices sans succès, ce qui représente 82.1 % d'effectivité. Cette effectivité est supérieure de 10.7 % à celle établie par l'outil développé dans [32] SQLSynthesizer et 75% plus haute que l'outil suivant le plus proche Query by Output QBO [31]. La moyenne obtenue dans l'exécution de chaque exercice a été de 3 min et 11sec, ce qui est supérieur au temps établi par SQlSynthesizer, cependant dans la mesure où un algorithme génétique suppose que l'existence de phases augmente les rangs des temps, le temps obtenu est acceptable par rapport aux applications de ce type. Dans une conclusion et selon ce qui a été antérieurement exposé nous avons obtenu un outil automatique, avec une approche évolutionniste, avec de bons résultats et un processus simple pour l'utilisateur « non expert ». / At present the use of the technologies is basic for the advance of the society; these have allowed that persons without knowledge or so called "non expert" users are interested in this use, is for it that the researchers have seen the need to produce studies that allow the adjustment of the systems the existing at the problematic inside the area of the technology. A need of every user of a system is the management of the information, which can be manage by a database and specific language for these as the SQL (Structured Query Language), which forces the user to come to a specialist for the design and construction of this one, which represents costs and complex methods, but what to do when they are small investigations where the resources and processes are limited? Taking as a base the research of the university of Washington [32], this report automates the process and applies a different learning technique, for which uses an evolutionary approach, where the application of a genetic adapted algorithm generates query SQL valid that answer to the conditions established by the given examples of entry and exit given by the user. There was obtained as a result of the approach a tool named EvoSQL that was validated in the same 28 exercises used by the investigation [32], of which 23 exercises were obtained by ideal results and 5 not successful exercises, which represents 82.1 % of efficiency, superior in 10.7 % to the established one for the tool developed in [32] SQLSynthesizer and 75% higher than the following near tool Query by Output QBO [26]. The average obtained in the execution of every exercise was of 3 min and 11seg that is superior to the time established by SQlSynthesizer, Nevertheless, being a genetic algorithm where the steps existence makes that the ranges of times are extended, the obtained one is acceptable with relation to the applications of this type. In conclusion et according to previously exposed, we have obtained an automatic tool, with an evolutionary approach, with good results and a simple process for the « not expert » user.