Contribuciones en sistemas de adquisición de datos inteligentes para entornos de fusión por confinamiento magnético

Los sistemas de adquisición de datos utilizados en los diagnósticos de los dispositivos de fusión termonuclear se enfrentan a importantes retos planteados en los dispositivos de pulso largo. Incluso en los dispositivos de pulso corto, en los que se analizan los datos después de la descarga, existen aún una gran cantidad de datos sin analizar, lo cual supone que queda una gran cantidad de conocimiento por descubrir dentro de las bases de datos existentes. En la última década, la comunidad de fusión ha realizado un gran esfuerzo para mejorar los métodos de análisis off‐line para mejorar este problema, pero no se ha conseguido resolver completamente, debido a que algunos de estos métodos han de resolverse en tiempo real. Este paradigma lleva a establecer que los dispositivos de pulso largo deberán incluir dispositivos de adquisición de datos con capacidades de procesamiento local, capaces de ejecutar avanzados algoritmos de análisis. Los trabajos de investigación realizados en esta tesis tienen como objetivo determinar si es posible incrementar la capacidad local de procesamiento en tiempo real de dichos sistemas mediante el uso de GPUs. Para ello durante el trascurso del periodo de experimentación realizado se han evaluado distintas propuestas a través de casos de uso reales elaborados para algunos de los dispositivos de fusión más representativos como ITER, JET y TCV. Las conclusiones y experiencias obtenidas en dicha fase han permitido proponer un modelo y una metodología de desarrollo para incluir esta tecnología en los sistemas de adquisición para diagnósticos de distinta naturaleza. El modelo define no sólo la arquitectura hardware óptima para realizar dicha integración, sino también la incorporación de este nuevo recurso de procesamiento en los Sistemas de Control de Supervisión y Adquisición de Datos (SCADA) utilizados en la comunidad de fusión (EPICS), proporcionando una solución completa. La propuesta se complementa con la definición de una metodología que resuelve las debilidades detectadas, y permite trazar un camino de integración de la solución en los estándares hardware y software existentes. La evaluación final se ha realizado mediante el desarrollo de un caso de uso representativo de los diagnósticos que necesitan adquisición y procesado de imágenes en el contexto del dispositivo internacional ITER, y ha sido testeada con éxito en sus instalaciones. La solución propuesta en este trabajo ha sido incluida por la ITER IO en su catálogo de soluciones estándar para el desarrollo de sus futuros diagnósticos. Por otra parte, como resultado y fruto de la investigación de esta tesis, cabe destacar el acuerdo llevado a cabo con la empresa National Instruments en términos de transferencia tecnológica, lo que va a permitir la actualización de los sistemas de adquisición utilizados en los dispositivos de fusión. ABSTRACT Data acquisition systems used in the diagnostics of thermonuclear fusion devices face important challenges due to the change in the data acquisition paradigm needed for long pulse operation. Even in shot pulse devices, where data is mainly analyzed after the discharge has finished , there is still a large amount of data that has not been analyzed, therefore producing a lot of buried knowledge that still lies undiscovered in the data bases holding the vast amount of data that has been generated. There has been a strong effort in the fusion community in the last decade to improve the offline analysis methods to overcome this problem, but it has proved to be insufficient unless some of these mechanisms can be run in real time. In long pulse devices this new paradigm, where data acquisition devices include local processing capabilities to be able to run advanced data analysis algorithms, will be a must. The research works done in this thesis aim to determining whether it is possible to increase local capacity for real‐time processing of such systems by using GPUs. For that, during the experimentation period, various proposals have been evaluated through use cases developed for several of the most representative fusion devices, ITER, JET and TCV. Conclusions and experiences obtained have allowed to propose a model, and a development methodology, to include this technology in systems for diagnostics of different nature. The model defines not only the optimal hardware architecture for achieving this integration, but also the incorporation of this new processing resource in one of the Systems of Supervision Control and Data Acquisition (SCADA) systems more relevant at the moment in the fusion community (EPICS), providing a complete solution. The final evaluation has been performed through a use case developed for a generic diagnostic requiring image acquisition and processing for the international ITER device, and has been successfully tested in their premises. The solution proposed in this thesis has been included by the ITER IO in his catalog of standard solutions for the development of their future diagnostics. This has been possible thanks to the technologic transfer agreement signed with xi National Instruments which has permitted us to modify and update one of their core software products targeted for the acquisition systems used in these devices.

Proposal of a trust and reputation model to provide recommendation in open quality oriented environments

El auge y penetración de las nuevas tecnologías junto con la llamada Web Social están cambiando la forma en la que accedemos a la medicina. Cada vez más pacientes y profesionales de la medicina están creando y consumiendo recursos digitales de contenido clínico a través de Internet, surgiendo el problema de cómo asegurar la fiabilidad de estos recursos. Además, un nuevo concepto está apareciendo, el de pervasive healthcare o sanidad ubicua, motivado por pacientes que demandan un acceso a los servicios sanitarios en todo momento y en todo lugar. Este nuevo escenario lleva aparejado un problema de confianza en los proveedores de servicios sanitarios. Las plataformas de eLearning se están erigiendo como paradigma de esta nueva Medicina 2.0 ya que proveen un servicio abierto a la vez que controlado/supervisado a recursos digitales, y facilitan las interacciones y consultas entre usuarios, suponiendo una buena aproximación para esta sanidad ubicua. En estos entornos los problemas de fiabilidad y confianza pueden ser solventados mediante la implementación de mecanismos de recomendación de recursos y personas de manera confiable. Tradicionalmente las plataformas de eLearning ya cuentan con mecanismos de recomendación, si bien están más enfocados a la recomendación de recursos. Para la recomendación de usuarios es necesario acudir a mecanismos más elaborados como son los sistemas de confianza y reputación (trust and reputation) En ambos casos, tanto la recomendación de recursos como el cálculo de la reputación de los usuarios se realiza teniendo en cuenta criterios principalmente subjetivos como son las opiniones de los usuarios. En esta tesis doctoral proponemos un nuevo modelo de confianza y reputación que combina evaluaciones automáticas de los recursos digitales en una plataforma de eLearning, con las opiniones vertidas por los usuarios como resultado de las interacciones con otros usuarios o después de consumir un recurso. El enfoque seguido presenta la novedad de la combinación de una parte objetiva con otra subjetiva, persiguiendo mitigar el efecto de posibles castigos subjetivos por parte de usuarios malintencionados, a la vez que enriquecer las evaluaciones objetivas con información adicional acerca de la capacidad pedagógica del recurso o de la persona. El resultado son recomendaciones siempre adaptadas a los requisitos de los usuarios, y de la máxima calidad tanto técnica como educativa. Esta nueva aproximación requiere una nueva herramienta para su validación in-silico, al no existir ninguna aplicación que permita la simulación de plataformas de eLearning con mecanismos de recomendación de recursos y personas, donde además los recursos sean evaluados objetivamente. Este trabajo de investigación propone pues una nueva herramienta, basada en el paradigma de programación orientada a agentes inteligentes para el modelado de comportamientos complejos de usuarios en plataformas de eLearning. Además, la herramienta permite también la simulación del funcionamiento de este tipo de entornos dedicados al intercambio de conocimiento. La evaluación del trabajo propuesto en este documento de tesis se ha realizado de manera iterativa a lo largo de diferentes escenarios en los que se ha situado al sistema frente a una amplia gama de comportamientos de usuarios. Se ha comparado el rendimiento del modelo de confianza y reputación propuesto frente a dos modos de recomendación tradicionales: a) utilizando sólo las opiniones subjetivas de los usuarios para el cálculo de la reputación y por extensión la recomendación; y b) teniendo en cuenta sólo la calidad objetiva del recurso sin hacer ningún cálculo de reputación. Los resultados obtenidos nos permiten afirmar que el modelo desarrollado mejora la recomendación ofrecida por las aproximaciones tradicionales, mostrando una mayor flexibilidad y capacidad de adaptación a diferentes situaciones. Además, el modelo propuesto es capaz de asegurar la recomendación de nuevos usuarios entrando al sistema frente a la nula recomendación para estos usuarios presentada por el modo de recomendación predominante en otras plataformas que basan la recomendación sólo en las opiniones de otros usuarios. Por último, el paradigma de agentes inteligentes ha probado su valía a la hora de modelar plataformas virtuales complejas orientadas al intercambio de conocimiento, especialmente a la hora de modelar y simular el comportamiento de los usuarios de estos entornos. La herramienta de simulación desarrollada ha permitido la evaluación del modelo de confianza y reputación propuesto en esta tesis en una amplia gama de situaciones diferentes. ABSTRACT Internet is changing everything, and this revolution is especially present in traditionally offline spaces such as medicine. In recent years health consumers and health service providers are actively creating and consuming Web contents stimulated by the emergence of the Social Web. Reliability stands out as the main concern when accessing the overwhelming amount of information available online. Along with this new way of accessing the medicine, new concepts like ubiquitous or pervasive healthcare are appearing. Trustworthiness assessment is gaining relevance: open health provisioning systems require mechanisms that help evaluating individuals’ reputation in pursuit of introducing safety to these open and dynamic environments. Technical Enhanced Learning (TEL) -commonly known as eLearning- platforms arise as a paradigm of this Medicine 2.0. They provide an open while controlled/supervised access to resources generated and shared by users, enhancing what it is being called informal learning. TEL systems also facilitate direct interactions amongst users for consultation, resulting in a good approach to ubiquitous healthcare. The aforementioned reliability and trustworthiness problems can be faced by the implementation of mechanisms for the trusted recommendation of both resources and healthcare services providers. Traditionally, eLearning platforms already integrate recommendation mechanisms, although this recommendations are basically focused on providing an ordered classifications of resources. For users’ recommendation, the implementation of trust and reputation systems appears as the best solution. Nevertheless, both approaches base the recommendation on the information from the subjective opinions of other users of the platform regarding the resources or the users. In this PhD work a novel approach is presented for the recommendation of both resources and users within open environments focused on knowledge exchange, as it is the case of TEL systems for ubiquitous healthcare. The proposed solution adds the objective evaluation of the resources to the traditional subjective personal opinions to estimate the reputation of the resources and of the users of the system. This combined measure, along with the reliability of that calculation, is used to provide trusted recommendations. The integration of opinions and evaluations, subjective and objective, allows the model to defend itself against misbehaviours. Furthermore, it also allows ‘colouring’ cold evaluation values by providing additional quality information such as the educational capacities of a digital resource in an eLearning system. As a result, the recommendations are always adapted to user requirements, and of the maximum technical and educational quality. To our knowledge, the combination of objective assessments and subjective opinions to provide recommendation has not been considered before in the literature. Therefore, for the evaluation of the trust and reputation model defined in this PhD thesis, a new simulation tool will be developed following the agent-oriented programming paradigm. The multi-agent approach allows an easy modelling of independent and proactive behaviours for the simulation of users of the system, conforming a faithful resemblance of real users of TEL platforms. For the evaluation of the proposed work, an iterative approach have been followed, testing the performance of the trust and reputation model while providing recommendation in a varied range of scenarios. A comparison with two traditional recommendation mechanisms was performed: a) using only users’ past opinions about a resource and/or other users; and b) not using any reputation assessment and providing the recommendation considering directly the objective quality of the resources. The results show that the developed model improves traditional approaches at providing recommendations in Technology Enhanced Learning (TEL) platforms, presenting a higher adaptability to different situations, whereas traditional approaches only have good results under favourable conditions. Furthermore the promotion period mechanism implemented successfully helps new users in the system to be recommended for direct interactions as well as the resources created by them. On the contrary OnlyOpinions fails completely and new users are never recommended, while traditional approaches only work partially. Finally, the agent-oriented programming (AOP) paradigm has proven its validity at modelling users’ behaviours in TEL platforms. Intelligent software agents’ characteristics matched the main requirements of the simulation tool. The proactivity, sociability and adaptability of the developed agents allowed reproducing real users’ actions and attitudes through the diverse situations defined in the evaluation framework. The result were independent users, accessing to different resources and communicating amongst them to fulfil their needs, basing these interactions on the recommendations provided by the reputation engine.

Aplicación de aprendizaje de idiomas para plataformas móviles

El proyecto aquí desarrollado es una aplicación Android para smartphone. Consiste en una plataforma para aprender inglés clasificada en varios niveles de aprendizaje que ofrece al usuario gramática y vocabulario clasificado en lecciones concretas; una vez aprendidas se pueden poner en práctica realizando ejercicios específicos. La aplicación está escrita en lenguaje Java. Para el almacenamiento de los datos se ha utilizado MySQL y su obtención fue posible gracias al diseño de una API utilizando Google App Engine. El objetivo era crear una aplicación que descargase los datos de una API por medio de peticiones. De esta forma se lograron dos propósitos: el primero es que la aplicación pueda usarse de manera offline una vez que ya tiene los datos en el dispositivo. El segundo es conseguir que la aplicación no tenga en su código los datos de la gramática ya que, al pedirlos a un servicio externo, adquiere total independencia. ABSTRACT The project developed is an Android application for smartphones. It is a platform to learn English covering different levels. It offers the user grammar and vocabulary contents in every lesson. In addition, once the lesson is finished it can be put into practice by performing specific exercises. The application is written in Java. For data storing, MySQL was used. As for data obtaining an API using Google App Engine was created. The aim was to create an application that could download data via an API using requests. Thus, two goals were achieved: first, the application can be used offline once you have the data on the device. Second, the application does not have in its code any grammar data: by ordering them to an external service the application becomes independent.

Análisis de la incidencia lesional en el fútbol profesional español en la temporada 2008-2009

Se ha descrito en la literatura como el fútbol es un deporte en cuya práctica existe una alta incidencia de lesión. Sin embargo, en España, hasta el momento no se había llevado a cabo ningún estudio que analizara la incidencia de lesión de los jugadores de fútbol profesional. Para poder prevenir lesiones, en primer lugar debemos de identificar la magnitud del problema, así como conocer aquellos factores que pueden influir sobre la producción de lesiones, Éste es principal objetivo de nuestro estudio para, a partir de él, poder diseñar e introducir en la práctica deportiva medidas preventivas con el objetivo de disminuir la incidencia de lesión en el fútbol. Hay que considerar que nos encontramos ante un estudio descriptivo, el cual se caracteriza, por no tener una hipótesis previa. En él nos planteamos como principal objetivo el conocer la influencia de los diferentes factores que influyen en la posibilidad de sufrir una lesión en el fútbol, además de realizar un análisis que describiera las lesiones sufridas, así como sus periodos de recuperación, en el fútbol profesional español, En esta investigación, participaron 27 equipos pertenecientes a la primera y segunda división española (728 jugadores), registrándose durante la temporada 2008- 2009 un total de 2184 lesiones. Para el registro de las lesiones, se utilizó el cuestionario REINLE cumplimentado de forma confidencial por miembros del equipo técnico de los clubes colaboradores, a través de la base de datos LEFUTPRO con acceso vía internet. Como dato general, encontramos que en la práctica del fútbol profesional existe una elevada incidencia de lesión con 8,92 les.*1000h. de exposición, siendo ésta mayor en competición (41,33 les.*1000h.) que en entrenamiento (6,02 les.*1000h.), valores muy acordes a los encontrados en la literatura científica especifica. Se registraron un promedio de 81 lesiones que causaron baja por equipo y temporada, provocando una ausencia media por lesión de 11,3 días. De estas lesiones, el 11,9% de ellas fueron de carácter recidivante, las cuales causaron periodos de baja superiores a las lesiones iníciales, alcanzando un valor promedio de 17,9 días de baja por lesión. El 84,4% las lesiones que se registraron, se localizaron en la extremidad inferior, siendo el muslo, con un 30,5% de todas las lesiones, la región corporal más afectada. A su vez, dentro del muslo, el 53% de las lesiones se localizaron en la región posterior, dentro de la cual, en el 73% de los casos la lesión afectó al bíceps femoral. Además, se encontró una mayor frecuencia de lesión en la pierna dominante (54,4% de las todas las lesiones) frente a la no dominante (36,5% de las todas las lesiones). Desde el punto de vista de la tipología de la lesión, las lesiones de carácter muscular con un 49,1% de los casos, fueron las más frecuentes, seguidas de las lesiones ligamentosas con un 15,1% de los casos. Los mecanismos de producción de lesiones en el jugador sin contacto, fueron más frecuentes (69,1% de todos los casos), que aquellos mecanismos de lesión en los que si hubo contacto (30,9%). En relación al momento de producción de lesión a lo largo de la temporada, se encontró que las lesiones sufridas en entrenamiento fueron progresivamente menos frecuentes con el transcurso de la temporada, mientras que en la competición se fueron incrementando, siendo los últimos meses de la temporada cuando se registraron la mayor parte de las lesiones. A partir de este estudio, proponemos ampliar la investigación en esta línea, concretando algunos de los aspectos que hemos podido identificar a través de nuestros resultados, y que en un futuro puedan tener alguna aplicación práctica en el objetivo común de reducir la incidencia de lesión existente en la práctica deportiva del fútbol. ABSTRACT Football has been described in literature as a sport in which there is a high incidence of injuries. Nevertheless, in Spain, to date, not a single study analyzing the incidence of lesions in professional football players has been carried out. In order to prevent lesions, in the first place we must identify the magnitude of the problem, as well as discover those factors that may influence on the production of lesions, being the latter the main objective of our study, and hence, starting from this point, be able to design and introduce in sports practice preventive measures with the aim of decreasing the incidence of lesions. We must take into consideration that we are before a study characterized by the fact of not having a previous hypothesis. In the present study, our main areas of focus is finding out the different factors that have influence on the possibility of suffering a lesion in this sports practice, as well as carrying out an analysis that describes the lesions suffered in professional football, as well as the necessary recovery periods. 27 teams (728 players), belonging to Spain’s First and Second Football (soccer) Divisions took part in this research. During the 2008-2009 season, a total of 2,184 lesions were registered. To register the lesions, a REINLE questionnaire, of the LEFUTPRO database was used, with access via internet. Each of the participating teams was given a password in a totally confidential manner. In the first place, we found that in the practice of professional football there exists a high incidence of lesions, with 8.92 lesions per 1000 h. of exposure. We found an increase in lesions during competitions (41.33 lesions per 1000 h.) with respect to those occurring during training (6.02 lesions per 1000 h.); these values being in accordance with those found in specific scientific literature. An average of 81 lesions that implied sick leaves were registered per team and season, causing an average of 11.3 days of absence per lesion. Of these, 11.9% of all the lesions studied were recurrent, causing longer sick leave periods than the ones due to the initial lesions and reaching an average of 17.9 days of sick leave per lesion. 84.4% of the lesions registered were located in the inferior extremities, the thigh being the anatomical region, with 30.5% of all the lesions, the most affected body region. In turn, 53% of the lesions to the thigh occurred in the posterior area, and within the latter, in 73% of the cases, the lesion affected the femoral biceps. In addition, we found a greater frequency of lesions in the dominant leg (54.4% of all the lesions), in contrast with the non dominant leg (36.5% of all the lesions). From the point of view of lesion type the most frequent lesions were muscular (49.1% of all cases), followed by ligament lesions (15.1%). Most of the lesions were produced during moments in which the players were not in physical contact at the moment of suffering the injury (69.1%), in comparison with those produced when there was physical contact (30.9%). With relation to the instance in which the injuries were produced along the season, we found that those lesions suffered during training were progressively less frequent as the season wore on, whilst those suffered during competitions gradually incremented, being the last months of the season when most of the injuries were registered. From the research of this study, we propose the need to carry out more research in this same line, focalizing on some more concrete aspects, which, through our results, we have been able to realize that would be interesting to study in greater depth, and that in the future, our results may have a practical application, helping reduce the incidence of injuries that exist in this sport practice.