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In the last decade, the Web 2.0 brought technological changes in the manner of interaction and communication between users and applications, and among applications as well. Rich Internet Applications (RIA) offer user interfaces with a higher level of interactivity, similar to desktop interfaces, embed multimedia contents and minimise the communication between client and server components. Nonetheless, RIAs behave as black boxes that show the information in a user-friendly manner but this information can be only visualised gradually, according to the events triggered by the users on the Web browser, which limits the access of software agents, e.g., Web searchers. In the context of the present Internet, where the value has been moved from the Web applications to the data they manage, the use of open technological solutions is a need. In this way, the Semantic Web was aimed at solving issues of semantic incompatibility among systems by means of standard techniques and technologies (from knowledge representation and sharing to trust and security), which can be the key to solving the issues detected in RIA. Although some solutions exist, they do not cover all the possible types of RIA or they are dependent on the technology chosen for the implementation of the Web application. As a first contribution, this thesis introduces the concept of Semantic Rich Internet Application (SRIA), which can be defined as a RIA that extensively uses Semantic Web technologies to provide a representation of its contents and to reuse existing knowledge sources on the Web. The solution proposed is adapted to the existing RIA types and technologies. The thesis presents the architecture proposed for this type of application, describing its software modules and components. The evaluation of the solution was performed based on a collection of case studies. The development of Web applications, especially in the context of the Semantic Web, is a process traditionally performed manually and, given the complexity of the SRIA applications in this case, it is a process which might be prone to errors. The application of model-driven engineering techniques can reduce the cost of development and maintenance (in terms of time and resources) of the proposed applications, as demonstrated their use in other types of Web applications. Moreover, they can facilitate the adoption of the solution by the community. In the light of these issues, as a second contribution, this thesis presents the Sm4RIA methodology (Semantic Models for RIA) for the development of SRIA, as an extension of the OOH4RIA methodology. The thesis describes the development process, the models (with the corresponding metamodels) and the transformations included in the methodology. The evaluation of the methodology consisted in the development of the case studies proposed. The application of this model-driven methodology can speed up the development of these Web applications and simplify the reuse of external sources of knowledge. Finally, the thesis describes the Sm4RIA extension for OIDE, i.e., an extension of the OIDE CASE tool that implements all the elements of the Sm4RIA methodology.

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Los problemas de scheduling aparecen con profusión en la vida real en numerosos entornos productivos y de servicios. Se trata de problemas que requieren organizar en el tiempo la ejecución de tareas que compiten por el uso de un conjunto finito de recursos y que están sujetas a un conjunto de restricciones impuestas por factores como las características físicas del entorno, relaciones temporales o la normativa laboral. Además se trata de optimizar uno o varios criterios que se representan mediante funciones objetivo y que están relacionados normalmente con el coste, el beneficio o el tiempo de ejecución.Algunos ejemplos de problemas de esta naturaleza son los siguientes:· Fabricación de obleas para circuitos semiconductores, donde cada oblea precisa de una serie de tareas como limpieza, oxidación, metalización, etc. El objetivo puede maximizar la utilización de algunas máquinas que son cuello de botella o minimizar el tiempo de ejecución.· Planificar el aterrizaje de un conjunto de aviones sujetos a restricciones temporales que dependen de las características de los aviones. Los objetivos pueden ser minimizar la penalización por desvío con respecto al tiempo preferente de los aviones o maximizar las condiciones de seguridad.· Planificar las rutas de flotas de autobuses, donde se trata de optimizar la ocupación de los vehículos y de ajustar los turnos de los conductores de acuerdo con la normativa laboral.· Enrutamiento de paquetes de datos a través líneas de comunicación, donde se trata de maximizar el uso de la red y de minimizar los tiempos de llegada de los mensajes.Dado que estos problemas son de naturaleza combinatoria, es decir que hay que elegir una entre un conjunto exponencialmente grande de combinaciones posibles, los problemas de scheduling precisan de algoritmos de búsqueda inteligentes para encontrar soluciones aceptables en un tiempo razonable. Así, en la literatura se pueden encontrar aproximaciones a los problemas de scheduling basadas en prácticamente todas las metaheurísticas conocidas y en particular en los algoritmos de búsqueda heurística propios de áreas como la Investigación Operativa y la Inteligencia Artificial.En esta tesis nos centramos en el problema Job Shop Scheduling y en la técnica de búsqueda heurística en espacios de estados. Nuestro objetivo es diseñar estrategias que resulten eficaces y eficientes para diferentes funciones objetivo, tanto para encontrar soluciones exactas, cuando el tamaño del problema lo permita, como para obtener soluciones aproximadas para instancias mayores. La función objetivo a la que los investigadores han prestado mayor atención es sin duda el makespan, o tiempo de finalización de la última tarea. Las propiedades de esta versión del problema son muy bien conocidas y han permitido desarrollar métodos exactos y aproximados muy eficientes que se basan en el concepto de camino crítico. El inconveniente de estos métodos es que no se generalizan de forma eficiente para otras funciones objetivo como el tiempo de flujo total o el tardiness.La aportación principal de esta tesis es la formalización de un método de poda basado en relaciones de dominancia entre los estados del espacio de búsqueda que se puede aplicar en principio a todas las funciones objetivo convencionales. Aunque el método no resulta competitivo con los métodos basados en el camino crítico cuando se trata de minimizar el makespan, sí lo es con los métodos que no están basados en el camino crítico y que son generalizables a otras funciones objetivo. Para funciones objetivo como el tiempo de flujo total, los resultados experimentales que hemos realizado sobre bancos de ejemplos estándar demuestran que el método es competitivo con otros métodos del estado del arte tanto para obtener soluciones óptimas como sub-óptimas.

La especificación Model Driven Architecture (MDA), es una especialización del desarrollo dirigido por modelos que separa la lógica del negocio del software y las plataformas tecnológicas. Para ello MDA define tres tipos de modelos. Los CIM, Computation Independent Model, asociados al dominio del negocio, los PIM, Platform Independent Model, asociados a modelos abstractos del software, y los PSM, Platform Specific Model, relacionados con modelos de software específicos de plataformas tecnológicas. Sin embargo MDA no detalla cómo deben ser los modelos CIM y tampoco describe cómo deben ser transformados a modelos PIM. Como solución a dicho problema, esta tesis presenta una recomendación que propone un proceso de desarrollo de software basado en la creación de modelos de procesos del negocio, clasificados como CIM, que son asociados a los modelos iniciales del software, considerados PIM. Partiendo de una interpretación válida de MDA, la recomendación propuesta se apoya además en la aplicación de otras disciplinas de gran actualidad. Entre ellas destacamos el uso de desarrollo ágil de software, para la definición adecuada de los procesos del negocio.

[EN] Mathematical notation is well-known and used all over the world. Humankind has evolved from simple methods representing countings to current well-defined math notation able to account for complex problems. Furthermore, mathematical expressions constitute a universal language in scientific fields, and many information resources containing mathematics have been created during the last decades. However, in order to efficiently access all that information, scientific documents have to be digitized or produced directly in electronic formats. Although most people is able to understand and produce mathematical information, introducing math expressions into electronic devices requires learning specific notations or using editors. Automatic recognition of mathematical expressions aims at filling this gap between the knowledge of a person and the input accepted by computers. This way, printed documents containing math expressions could be automatically digitized, and handwriting could be used for direct input of math notation into electronic devices. This thesis is devoted to develop an approach for mathematical expression recognition. In this document we propose an approach for recognizing any type of mathematical expression (printed or handwritten) based on probabilistic grammars. In order to do so, we develop the formal statistical framework such that derives several probability distributions. Along the document, we deal with the definition and estimation of all these probabilistic sources of information. Finally, we define the parsing algorithm that globally computes the most probable mathematical expression for a given input according to the statistical framework. An important point in this study is to provide objective performance evaluation and report results using public data and standard metrics. We inspected the problems of automatic evaluation in this field and looked for the best solutions. We also report several experiments using public databases and we participated in several international competitions. Furthermore, we have released most of the software developed in this thesis as open source. We also explore some of the applications of mathematical expression recognition. In addition to the direct applications of transcription and digitization, we report two important proposals. First, we developed mucaptcha, a method to tell humans and computers apart by means of math handwriting input, which represents a novel application of math expression recognition. Second, we tackled the problem of layout analysis of structured documents using the statistical framework developed in this thesis, because both are two-dimensional problems that can be modeled with probabilistic grammars. The approach developed in this thesis for mathematical expression recognition has obtained good results at different levels. It has produced several scientific publications in international conferences and journals, and has been awarded in international competitions. / [ES] La notación matemática es bien conocida y se utiliza en todo el mundo. La humanidad ha evolucionado desde simples métodos para representar cuentas hasta la notación formal actual capaz de modelar problemas complejos. Además, las expresiones matemáticas constituyen un idioma universal en el mundo científico, y se han creado muchos recursos que contienen matemáticas durante las últimas décadas. Sin embargo, para acceder de forma eficiente a toda esa información, los documentos científicos han de ser digitalizados o producidos directamente en formatos electrónicos. Aunque la mayoría de personas es capaz de entender y producir información matemática, introducir expresiones matemáticas en dispositivos electrónicos requiere aprender notaciones especiales o usar editores. El reconocimiento automático de expresiones matemáticas tiene como objetivo llenar ese espacio existente entre el conocimiento de una persona y la entrada que aceptan los ordenadores. De este modo, documentos impresos que contienen fórmulas podrían digitalizarse automáticamente, y la escritura se podría utilizar para introducir directamente notación matemática en dispositivos electrónicos. Esta tesis está centrada en desarrollar un método para reconocer expresiones matemáticas. En este documento proponemos un método para reconocer cualquier tipo de fórmula (impresa o manuscrita) basado en gramáticas probabilísticas. Para ello, desarrollamos el marco estadístico formal que deriva varias distribuciones de probabilidad. A lo largo del documento, abordamos la definición y estimación de todas estas fuentes de información probabilística. Finalmente, definimos el algoritmo que, dada cierta entrada, calcula globalmente la expresión matemática más probable de acuerdo al marco estadístico. Un aspecto importante de este trabajo es proporcionar una evaluación objetiva de los resultados y presentarlos usando datos públicos y medidas estándar. Por ello, estudiamos los problemas de la evaluación automática en este campo y buscamos las mejores soluciones. Asimismo, presentamos diversos experimentos usando bases de datos públicas y hemos participado en varias competiciones internacionales. Además, hemos publicado como código abierto la mayoría del software desarrollado en esta tesis. También hemos explorado algunas de las aplicaciones del reconocimiento de expresiones matemáticas. Además de las aplicaciones directas de transcripción y digitalización, presentamos dos propuestas importantes. En primer lugar, desarrollamos mucaptcha, un método para discriminar entre humanos y ordenadores mediante la escritura de expresiones matemáticas, el cual representa una novedosa aplicación del reconocimiento de fórmulas. En segundo lugar, abordamos el problema de detectar y segmentar la estructura de documentos utilizando el marco estadístico formal desarrollado en esta tesis, dado que ambos son problemas bidimensionales que pueden modelarse con gramáticas probabilísticas. El método desarrollado en esta tesis para reconocer expresiones matemáticas ha obtenido buenos resultados a diferentes niveles. Este trabajo ha producido varias publicaciones en conferencias internacionales y revistas, y ha sido premiado en competiciones internacionales. / [CAT] La notació matemàtica és ben coneguda i s'utilitza a tot el món. La humanitat ha evolucionat des de simples mètodes per representar comptes fins a la notació formal actual capaç de modelar problemes complexos. A més, les expressions matemàtiques constitueixen un idioma universal al món científic, i s'han creat molts recursos que contenen matemàtiques durant les últimes dècades. No obstant això, per accedir de forma eficient a tota aquesta informació, els documents científics han de ser digitalitzats o produïts directament en formats electrònics. Encara que la majoria de persones és capaç d'entendre i produir informació matemàtica, introduir expressions matemàtiques en dispositius electrònics requereix aprendre notacions especials o usar editors. El reconeixement automàtic d'expressions matemàtiques té per objectiu omplir aquest espai existent entre el coneixement d'una persona i l'entrada que accepten els ordinadors. D'aquesta manera, documents impresos que contenen fórmules podrien digitalitzar-se automàticament, i l'escriptura es podria utilitzar per introduir directament notació matemàtica en dispositius electrònics. Aquesta tesi està centrada en desenvolupar un mètode per reconèixer expressions matemàtiques. En aquest document proposem un mètode per reconèixer qualsevol tipus de fórmula (impresa o manuscrita) basat en gramàtiques probabilístiques. Amb aquesta finalitat, desenvolupem el marc estadístic formal que deriva diverses distribucions de probabilitat. Al llarg del document, abordem la definició i estimació de totes aquestes fonts d'informació probabilística. Finalment, definim l'algorisme que, donada certa entrada, calcula globalment l'expressió matemàtica més probable d'acord al marc estadístic. Un aspecte important d'aquest treball és proporcionar una avaluació objectiva dels resultats i presentar-los usant dades públiques i mesures estàndard. Per això, estudiem els problemes de l'avaluació automàtica en aquest camp i busquem les millors solucions. Així mateix, presentem diversos experiments usant bases de dades públiques i hem participat en diverses competicions internacionals. A més, hem publicat com a codi obert la majoria del software desenvolupat en aquesta tesi. També hem explorat algunes de les aplicacions del reconeixement d'expressions matemàtiques. A més de les aplicacions directes de transcripció i digitalització, presentem dues propostes importants. En primer lloc, desenvolupem mucaptcha, un mètode per discriminar entre humans i ordinadors mitjançant l'escriptura d'expressions matemàtiques, el qual representa una nova aplicació del reconeixement de fórmules. En segon lloc, abordem el problema de detectar i segmentar l'estructura de documents utilitzant el marc estadístic formal desenvolupat en aquesta tesi, donat que ambdós són problemes bidimensionals que poden modelar-se amb gramàtiques probabilístiques. El mètode desenvolupat en aquesta tesi per reconèixer expressions matemàtiques ha obtingut bons resultats a diferents nivells. Aquest treball ha produït diverses publicacions en conferències internacionals i revistes, i ha sigut premiat en competicions internacionals. / Álvaro Muñoz, F. (2015). Mathematical Expression Recognition based on Probabilistic Grammars [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/51665 / TESIS