Optimización de los procesos de medida e interpretación de la tomografía geoeléctrica en la prospección superficial

Debido al carácter innovador de los objetivos científico-tecnológicos planteados al inicio de la presente Tesis doctoral, además de la primera recopilación bibliográfica, a lo largo del desarrollo de la misma se ha realizado una actualización bibliográfica continua centrada en los desarrollos relativos a la instrumentación, las aplicaciones y los procesos de interpretación de las técnicas de tomografía eléctrica. Durante el desarrollo del presente trabajo, se han realizado una serie de campañas diferenciadas, tanto por los ambientes geológicos y las condiciones antrópicas en los que se han efectuado los perfiles geoeléctricos, como por la profundidad y los objetivos de la prospección. En esas campañas se han obtenido, mediante el programa Res2DInv, las secciones tomográficas con la configuración de variables por defecto y se ha realizado una interpretación estructural de las mismas. Como parte central del desarrollo de esta investigación se han efectuado varios procesos de optimización: Comparación y optimización de los dispositivos empleados para la medición de perfiles de resistividad de cara a la obtención de secciones tomográficas que presenten la mayor resolución en distintos ambientes geológicos. Selección de los rangos de representación (lineales y logarítmicos) y de la gradación cromática que, pudiendo adoptarse de forma generalizada, permita la mejor interpretación gráfica para usuarios no avanzados. Diseño de criterios para la selección del factor de amortiguamiento, como parámetro crítico en los procesos de inversión tomográfica de perfiles geoeléctricos de superficie, de forma que los modelos resultantes alcancen la mejor relación entre fiabilidad y error respecto a los valores medidos. Paralelamente a los procesos anteriores se ha definido un índice de calidad de la inversión, que es directamente normalizado y que permite evaluar el grado en el que pueden considerarse fiables tanto los valores de resistividad obtenidos como su distribución espacial. El índice desarrollado (IRI) está basado en la influencia que tiene la resistividad inicial del modelo de inversión en los valores de cada una de las celdas de la malla de inversión. Tras un exhaustivo análisis estadístico se ha verificado que, a diferencia de otros índices utilizados hasta la fecha, dicho índice no está afectado ni por la profundidad de investigación y la resolución de los dispositivos, ni por la distribución de resistividades que presente el subsuelo. ABSTRACT Due to the innovative character of the scientific and technological objectives proposed at the beginning of this thesis, in addition to preparatory bibliographic reference, a constant bibliographic update on developments related to instrumentation, applications and interpretation processes for electric tomography has been performed all through the development of the work. Several measuring campaigns were performed during the development of the thesis. These campaigns, in which the geoelectric profiles were measured, varied in several aspects, both in the geological and anthropic conditions, and also in the depth and objectives of the prospection. Tomographic sections were obtained and interpretated by making use of the Res2DInv software configured with the default variables. As part of the core development in this research, several optimization processes have been done: Comparison and optimization of the devices used in the measurement of resistivity profiles. This optimization allows increasing the resolution of tomographic sections in different geological conditions. Selection of the best visual representation for the tomographic sections. This involves the selection of the range of values and type of scale (linear vs. logarithmic) as well as the chromatic graduation. This selection allows improving the interpretation of tomographic sections for the non-expert eye. Devising of criteria for the selection of the damping factor, as the critical parameter in processes of tomographic inversion of superficial geoelectrical profiles. The use of these criteria allows selecting the best factors to obtain the best ratio between reliability and error (in relation to the mean values) for the resulting model. In addition to the aforementioned processes, and as part of the work within this thesis, it has been defined a normalized quality index for inversion. This index allows evaluating the degree of reliability of the obtained resistivity values and spatial distribution. The developed index, termed IRI in the thesis, is based on the influence shown by the initial resistivity of the inversion model on the values of each of the cells of the inversion mesh. After an exhaustive statistical analysis it was verified that the IRI index is neither affected by the investigation depth, nor the resolution of the devices, nor the resistivity’s distribution of the sub soil. This independency is a unique characteristic of the IRI index, not present in other indexes developed and used till date.

Modelización de costas rocosas acantiladas

El retroceso de las costas acantiladas es un fenómeno muy extendido sobre los litorales rocosos expuestos a la incidencia combinada de los procesos marinos y meteorológicos que se dan en la franja costera. Este fenómeno se revela violentamente como movimientos gravitacionales del terreno esporádicos, pudiendo causar pérdidas materiales y/o humanas. Aunque el conocimiento de estos riesgos de erosión resulta de vital importancia para la correcta gestión de la costa, el desarrollo de modelos predictivos se encuentra limitado desde el punto de vista geomorfológico debido a la complejidad e interacción de los procesos de desarrollo espacio-temporal que tienen lugar en la zona costera. Los modelos de predicción publicados son escasos y con importantes inconvenientes: a) extrapolación, extienden la información de registros históricos; b) empíricos, sobre registros históricos estudian la respuesta al cambio de un parámetro; c) estocásticos, determinan la cadencia y magnitud de los eventos futuros extrapolando las distribuciones de probabilidad extraídas de catálogos históricos; d) proceso-respuesta, de estabilidad y propagación del error inexplorada; e) en Ecuaciones en Derivadas Parciales, computacionalmente costosos y poco exactos. La primera parte de esta tesis detalla las principales características de los modelos más recientes de cada tipo y, para los más habitualmente utilizados, se indican sus rangos de aplicación, ventajas e inconvenientes. Finalmente como síntesis de los procesos más relevantes que contemplan los modelos revisados, se presenta un diagrama conceptual de la recesión costera, donde se recogen los procesos más influyentes que deben ser tenidos en cuenta, a la hora de utilizar o crear un modelo de recesión costera con el objetivo de evaluar la peligrosidad (tiempo/frecuencia) del fenómeno a medio-corto plazo. En esta tesis se desarrolla un modelo de proceso-respuesta de retroceso de acantilados costeros que incorpora el comportamiento geomecánico de materiales cuya resistencia a compresión no supere los 5 MPa. El modelo simula la evolución espaciotemporal de un perfil-2D del acantilado que puede estar formado por materiales heterogéneos. Para ello, se acoplan la dinámica marina: nivel medio del mar, cambios en el nivel medio del lago, mareas y oleaje; con la evolución del terreno: erosión, desprendimiento rocoso y formación de talud de derrubios. El modelo en sus diferentes variantes es capaz de incluir el análisis de la estabilidad geomecánica de los materiales, el efecto de los derrubios presentes al pie del acantilado, el efecto del agua subterránea, la playa, el run-up, cambios en el nivel medio del mar o cambios (estacionales o interanuales) en el nivel medio de la masa de agua (lagos). Se ha estudiado el error de discretización del modelo y su propagación en el tiempo a partir de las soluciones exactas para los dos primeros periodos de marea para diferentes aproximaciones numéricas tanto en tiempo como en espacio. Los resultados obtenidos han permitido justificar las elecciones que minimizan el error y los métodos de aproximación más adecuados para su posterior uso en la modelización. El modelo ha sido validado frente a datos reales en la costa de Holderness, Yorkshire, Reino Unido; y en la costa norte del lago Erie, Ontario, Canadá. Los resultados obtenidos presentan un importante avance en los modelos de recesión costera, especialmente en su relación con las condiciones geomecánicas del medio, la influencia del agua subterránea, la verticalización de los perfiles rocosos y su respuesta ante condiciones variables producidas por el cambio climático (por ejemplo, nivel medio del mar, cambios en los niveles de lago, etc.). The recession of coastal cliffs is a widespread phenomenon on the rocky shores that are exposed to the combined incidence of marine and meteorological processes that occur in the shoreline. This phenomenon is revealed violently and occasionally, as gravitational movements of the ground and can cause material or human losses. Although knowledge of the risks of erosion is vital for the proper management of the coast, the development of cliff erosion predictive models is limited by the complex interactions between environmental processes and material properties over a range of temporal and spatial scales. Published prediction models are scarce and present important drawbacks: extrapolation, that extend historical records to the future; empirical, that based on historical records studies the system response against the change in one parameter; stochastic, that represent of cliff behaviour based on assumptions regarding the magnitude and frequency of events in a probabilistic framework based on historical records; process-response, stability and error propagation unexplored; PDE´s, highly computationally expensive and not very accurate. The first part of this thesis describes the main features of the latest models of each type and, for the most commonly used, their ranges of application, advantages and disadvantages are given. Finally as a synthesis of the most relevant processes that include the revised models, a conceptual diagram of coastal recession is presented. This conceptual model includes the most influential processes that must be taken into account when using or creating a model of coastal recession to evaluate the dangerousness (time/frequency) of the phenomenon to medium-short term. A new process-response coastal recession model developed in this thesis has been designed to incorporate the behavioural and mechanical characteristics of coastal cliffs which are composed of with materials whose compressive strength is less than 5 MPa. The model simulates the spatial and temporal evolution of a cliff-2D profile that can consist of heterogeneous materials. To do so, marine dynamics: mean sea level, waves, tides, lake seasonal changes; is coupled with the evolution of land recession: erosion, cliff face failure and associated protective colluvial wedge. The model in its different variants can include analysis of material geomechanical stability, the effect of debris present at the cliff foot, groundwater effects, beach and run-up effects, changes in the mean sea level or changes (seasonal or inter-annual) in the mean lake level. Computational implementation and study of different numerical resolution techniques, in both time and space approximations, and the produced errors are exposed and analysed for the first two tidal periods. The results obtained in the errors analysis allow us to operate the model with a configuration that minimizes the error of the approximation methods. The model is validated through profile evolution assessment at various locations of coastline retreat on the Holderness Coast, Yorkshire, UK and on the north coast of Lake Erie, Ontario, Canada. The results represent an important stepforward in linking material properties to the processes of cliff recession, in considering the effect of groundwater charge and the slope oversteeping and their response to changing conditions caused by climate change (i.e. sea level, changes in lakes levels, etc.).

Estudio de las formas de aplicación de la fotografía sobre los materiales pétreos para la arquitectura = Study of photography application methods over architectural stony materials

Desde que el Hombre era morador de las cavernas ha sido manifiesto su deseo innato por grabar y reproducir "instantáneas con las que perpetuarse o sobre las que mirarse ". La aparición y desarrollo de la fotografía como medio para poder captar y fijar "la imagen directa de la realidad circundante " pronto se convierte en un nuevo lenguaje estético y poético que permite al artista la interpretación y reflexión de lo observado. Se imprime a la imagen el carácter de la mirada del fotógrafo, estableciendo un diálogo conceptual con el juego de luces. La presente Tesis plantea la creación de una nueva piel de arquitectura mediante la impresión fotográfica sobre materiales pétreos. La búsqueda de la expresividad de los materiales como soporte de expresión artística implica un cambio de escala al trasladar la instantánea fotográfica a la arquitectura y la aplicación de un nuevo soporte al imprimir la fotografía sobre materiales arquitectónicos. Se justifica la elección del dispositivo láser CO2 como sistema de impresión fotográfica sobre los materiales pétreos arquitectónicos, como la técnica que permite la unión física de la imagen y el proyecto arquitectónico, generando un valor añadido a través del arte de la fotografía. Se justifica la elección de los materiales investigados, Silestone® Blanco Zeus y GRC® con TX Active® Aria, de forma que la investigación de esta nueva piel de arquitectura abarca tanto la envolvente del edificio como su volumen interior, permitiendo cerrar el círculo arquitectónico "in&out" y dota al proyecto arquitectónico de un valor añadido al introducir conceptos sostenibles de carácter estético y medioambiental. Se realiza una consulta a las empresas del sector arquitectónico relacionadas directamente con la producción y distribución de los materiales Silestone® y GRC®, así como a las empresas especializadas en sistemas de impresión fotográfica sobre materiales, acerca del estado del arte. Se recorre la Historia de la fotografía desde sus orígenes hasta el desarrollo de la era digital y se analiza su condición artística. Se recopilan los sistemas de impresión fotográfica que han evolucionado en paralelo con los dispositivos de captura de la instantánea fotográfica y se describe en profundidad el sistema de impresión fotográfica mediante dispositivo láser CO2. Se describen los procesos de fabricación, las características técnicas, cualidades y aplicaciones de los materiales pétreos arquitectónicos Silestone® Blanco Zeus y GRC® con TX Active® Aria. Se explica la técnica utilizada para la captación de la imagen fotográfica, su justificación artística y su proceso de impresión mediante dispositivo láser CO2 bajo diferentes parámetros sobre muestras de los materiales arquitectónicos investigados. Se comprueba la viabilidad de desarrollo de la nueva piel de arquitectura sobre Silestone® Blanco Zeus y GRC® con TX Active® Aria sometiendo a las piezas impresas bajo diferentes parámetros a tres ensayos de laboratorio. En cada uno de ellos se concreta el objetivo y procedimiento del ensayo, la enumeración de las muestras ensayadas y los parámetros bajo los que han sido impresas, el análisis de los resultados del ensayo y las conclusiones del ensayo. Ensayo de amplitud térmica. Se determina el grado de afectación de las imágenes impresas bajo la acción de contrastes térmicos. Series de muestras de Silestone® Blanco Zeus y GRC® con TX Active® Aria impresas con láser CO2 se someten a ciclos de contraste frío-calor de 12 horas de duración para una amplitud térmica total de 102°C. Se realiza una toma sistemática de fotografías microscópicas con lupa de aumento de cada pieza antes y después de los ciclos frío-calor y la observación de las transformaciones que experimentan los materiales bajo la acción del láser CO2. Ensayo de exposición a la acción de la radiación ultravioleta (UV). Se determina el grado de afectación de las imágenes impresas al activar la capacidad autolimpiante de partículas orgánicas. Una serie de muestras de GRC® con TX Active® Aria impresa con láser CO2 se someten a ciclos de exposición de radiación ultravioleta de 26 horas de duración. Se somete la serie a un procedimiento de activación del aditivo TX Active®. Se simula la contaminación orgánica mediante la aplicación controlada de Rodamina B, tinte orgánico, y se simula la radiación UV mediante el empleo de una bombilla de emisión de rayos ultravioleta. Se realiza una toma sistemática de fotografías macroscópicas de la serie de muestras ensayadas: antes de aplicación de la Rodamina B, momento 00:00h, momento 04:00h y momento 26:00h del ensayo. Se procede a la descarga y análisis del histograma de las fotografías como registro de la actividad fotocatalítica. Ensayo de la capacidad autodescontaminante del GRC® con TX Active® impreso con láser CO2. Se comprueba si la capacidad autodescontaminante del GRC® con TX Active® se ve alterada como consecuencia de la impresión de la imagen fotográfica impresa con láser CO2. Serie de muestras de GRC® con TX Active® Aria impresa con láser CO2 se someten a test de capacidad autodescontaminante: atmósfera controlada y contaminada con óxidos de nitrógeno en los que se coloca cada pieza ensayada bajo la acción de una lámpara de emisión de radiación ultravioleta (UV). Se registra la actividad fotocatalítica en base a la variación de concentración de óxido de nitrógeno. Se recopila el análisis e interpretación de los resultados de los ensayos de laboratorio y se elaboran las conclusiones generales de la investigación. Se sintetizan las futuras líneas de investigación que, a partir de las investigaciones realizadas y de sus conclusiones generales, podrían desarrollarse en el ámbito de la impresión fotográfica sobre materiales arquitectónicos. Se describe el rendimiento tecnológico y artístico generado por las investigaciones previas que han dado origen y desarrollo a la Tesis Doctoral. ABSTRACT Since ancient time, humanity has been driven by an innate wish to reproduce and engrave "snapshots that could help to perpetúate or to look at one self". Photography's birth and its development as a mean to capture and fix "the direct image of the surrounding reality" quickly becomes a new aesthetical and poetical language allowing the artist to interpret and think over what has been observed. The photographer's eye is imprinted onto the image, and so the conceptual dialogue between the artist and the light beams begins. The current thesis suggests the creation of a new architectural skin through photography imprinting over stony materials. The search for material's expressiveness as a medium of artistic expression involves a change of scale as it transfers photographic snapshot into architecture and the use of a new photographic printing support over architectural materials. CO2 laser is the chosen printing system for this technique as it allows the physical union of the image and the architectonic project, generating an added value through the art of photography. The researched materials selected were Silestone®, Blanco Zeus and GRC® with TX Active® Aria. This new architectural skin contains the building surrounding as well as its interior volume, closing the architectonic "in & out" circle and adding a value to the project by introducing aesthetical and environmental sustainable concepts. Architecture companies related to the production and distribution of materials like Silestone® and GRC®, as well as companies specialized in photography printing over materials were consulted to obtain a State of the Art. A thorough analysis of photography's History from its origins to the digital era development was made and its artistic condition was studied in this thesis. In this study the author also makes a compilation of several photographic printing systems that evolved together with photographic snapshot devices. The CO2 laser-based photographic printing system is also described in depth. Regarding stony materials of architecture like Silestone®, Blanco Zeus and GRC® with TX Active® Aria, the present study also describes their manufacture processes as well as technical features, quality and application. There is also an explanation about the technique to capture the photographic image, its artistic justification and its CO2 laser-based printing system over the researched materials under different parameters. We also tested the feasibility of this new architectural skin over Silestone® Blanco Zeus and GRC® with TX Active® Aria. The pieces were tested under different parameters in three laboratory trials. Each trial comprises of an explanation of its objective and its process, the samples were numbered and the printing parameters were specified. Finally, with the analysis of the results some conclusions were drawn. In the thermal amplitude trial we tried to determine how printed images were affected as a result of the action of thermal contrasts. Series of samples of Silestone® Blanco Zeus and GRC® with TX Active® Aria printed with CO2 laser were subjected to several 12h warm-cold cycles for thermal total amplitude of 102oc. Each sample was captured systematically with microscopic enhanced lenses before and after cold-warm cycles. The changes experienced by these materials under the effect of CO2 laser were observed and recorded. Trial regarding the Ultraviolet Radiation (UR) effect on images. We determined to which extent printed images were affected once the self-cleaning organic particles were activated. This time GRC® with TX Active® Aria samples printed with CO2 laser were exposed to a 26h UR cycle. The samples were subjected to the activation of TX Active® additive. Through the controlled application of Rodamine B and organic dye we were able to simulate the organic contamination process. UR was simulated using an ultraviolet beam emission bulb. A systematic capture of macroscopic pictures of the tested sample series was performed at different time points: before Rodamine B application, at moment 00:00h, moment 04:00h and moment 26:00h of the trial. Picture's histogram was downloaded and analyzed as a log of photocatalytic activity. Trial regarding the self-decontaminating ability of GRC® with TX Active® printed with CO2 laser. We tested if this self-decontaminating ability is altered as a result of CO2 laser printed image. GRC® with TX Active® Aria samples printed with CO2 laser, were subject to self-decontaminating ability tests with controlled and nitrogen oxide contaminated atmosphere. Each piece was put under the action of an UR emission lamp. Photocatalytic activity was recorded according to the variation in nitrogen oxide concentration. The results of the trial and their interpretation as well as the general conclusions of the research are also compiled in the present study. Study conclusions enable to draw future research lines of potential applications of photographic printing over architecture materials. Previous research generated an artistic and technological outcome that led to the development of this doctoral thesis.

Relationship between solar radiation on watercore on apple fruit assessed with MRI

This work is a preliminary studio of the possibility of assess a relationship between solar radiation and watercore development on apple fruit, during maturation, using a non destructive method such as Magnetic Resonance Imaging (MRI). For such purpose, several low cost solar radiation sensors were designed for the trial and placed at 2 different heights (1.5 and 2.5 m) on 6 adult ?Esperiega? apple trees, in a commercial orchard in Ademuz (Valencia). Sensors were connected along 27 days, during the end of the growth period and start of the fruit maturation process, and radiation measurements of the a-Si sensors were recorded every 1 minute. At the end of this period, fruits from the upper and the lower part of the canopy of each tree were harvested. In all, 152 apples were collected and images with MRI. A Principal Component Analysis, perfomed over the histograms of the images, as well as segmentation methods were performed on the MR images in order to find a pattern involving solar radiation and watercore incidence.

Contribution to flexible service coordination in mobile prosumer environments

Este trabajo de Tesis se desarrolla en el marco de los escenarios de ejecución distribuida de servicios móviles y contribuye a la definición y desarrollo del concepto de usuario prosumer. El usuario prosumer se caracteriza por utilizar su teléfono móvil para crear, proveer y ejecutar servicios. Este nuevo modelo de usuario contribuye al avance de la sociedad de la información, ya que el usuario prosumer se transforma de creador de contenidos a creador de servicios (estos últimos formados por contenidos y la lógica para acceder a ellos, procesarlos y representarlos). El objetivo general de este trabajo de Tesis es la provisión de un modelo de creación, distribución y ejecución de servicios para entorno móvil que permita a los usuarios no programadores (usuarios prosumer), pero expertos en un determinado dominio, crear y ejecutar sus propias aplicaciones y servicios. Para ello se definen, desarrollan e implementan metodologías, procesos, algoritmos y mecanismos adaptables a dominios específicos, para construir entornos de ejecución distribuida de servicios móviles para usuarios prosumer. La provisión de herramientas de creación adaptadas a usuarios no expertos es una tendencia actual que está siendo desarrollada en distintos trabajos de investigación. Sin embargo, no se ha propuesto una metodología de desarrollo de servicios que involucre al usuario prosumer en el proceso de diseño, desarrollo, implementación y validación de servicios. Este trabajo de Tesis realiza un estudio de las metodologías y tecnologías más innovadoras relacionadas con la co‐creación y utiliza este análisis para definir y validar una metodología que habilita al usuario para ser el responsable de la creación de servicios finales. Siendo los entornos móviles prosumer (mobile prosumer environments) una particularización de los entornos de ejecución distribuida de servicios móviles, en este trabajo se tesis se investiga en técnicas de adaptación, distribución, coordinación de servicios y acceso a recursos identificando como requisitos las problemáticas de este tipo de entornos y las características de los usuarios que participan en los mismos. Se contribuye a la adaptación de servicios definiendo un modelo de variabilidad que soporte la interdependencia entre las decisiones de personalización de los usuarios, incorporando mecanismos de guiado y detección de errores. La distribución de servicios se implementa utilizando técnicas de descomposición en árbol SPQR, cuantificando el impacto de separar cualquier servicio en distintos dominios. Considerando el plano de comunicaciones para la coordinación en la ejecución de servicios distribuidos hemos identificado varias problemáticas, como las pérdidas de enlace, conexiones, desconexiones y descubrimiento de participantes, que resolvemos utilizando técnicas de diseminación basadas en publicación subscripción y algoritmos Gossip. Para lograr una ejecución flexible de servicios distribuidos en entorno móvil, soportamos la adaptación a cambios en la disponibilidad de los recursos, proporcionando una infraestructura de comunicaciones para el acceso uniforme y eficiente a recursos. Se han realizado validaciones experimentales para evaluar la viabilidad de las soluciones propuestas, definiendo escenarios de aplicación relevantes (el nuevo universo inteligente, prosumerización de servicios en entornos hospitalarios y emergencias en la web de la cosas). Abstract This Thesis work is developed in the framework of distributed execution of mobile services and contributes to the definition and development of the concept of prosumer user. The prosumer user is characterized by using his mobile phone to create, provide and execute services. This new user model contributes to the advancement of the information society, as the prosumer is transformed from producer of content, to producer of services (consisting of content and logic to access them, process them and represent them). The overall goal of this Thesis work is to provide a model for creation, distribution and execution of services for the mobile environment that enables non‐programmers (prosumer users), but experts in a given domain, to create and execute their own applications and services. For this purpose I define, develop and implement methodologies, processes, algorithms and mechanisms, adapted to specific domains, to build distributed environments for the execution of mobile services for prosumer users. The provision of creation tools adapted to non‐expert users is a current trend that is being developed in different research works. However, it has not been proposed a service development methodology involving the prosumer user in the process of design, development, implementation and validation of services. This thesis work studies innovative methodologies and technologies related to the co‐creation and relies on this analysis to define and validate a methodological approach that enables the user to be responsible for creating final services. Being mobile prosumer environments a specific case of environments for distributed execution of mobile services, this Thesis work researches in service adaptation, distribution, coordination and resource access techniques, and identifies as requirements the challenges of such environments and characteristics of the participating users. I contribute to service adaptation by defining a variability model that supports the dependency of user personalization decisions, incorporating guiding and error detection mechanisms. Service distribution is implemented by using decomposition techniques based on SPQR trees, quantifying the impact of separating any service in different domains. Considering the communication level for the coordination of distributed service executions I have identified several problems, such as link losses, connections, disconnections and discovery of participants, which I solve using dissemination techniques based on publish‐subscribe communication models and Gossip algorithms. To achieve a flexible distributed service execution in mobile environments, I support adaptation to changes in the availability of resources, while providing a communication infrastructure for the uniform and efficient access to resources. Experimental validations have been conducted to assess the feasibility of the proposed solutions, defining relevant application scenarios (the new intelligent universe, service prosumerization in hospitals and emergency situations in the web of things).

An approach to a model of the visual cortex: disorders of vision

One of the most challenging problems that must be solved by any theoretical model purporting to explain the competence of the human brain for relational tasks is the one related with the analysis and representation of the internal structure in an extended spatial layout of múltiple objects. In this way, some of the problems are related with specific aims as how can we extract and represent spatial relationships among objects, how can we represent the movement of a selected object and so on. The main objective of this paper is the study of some plausible brain structures that can provide answers in these problems. Moreover, in order to achieve a more concrete knowledge, our study will be focused on the response of the retinal layers for optical information processing and how this information can be processed in the first cortex layers. The model to be reported is just a first trial and some major additions are needed to complete the whole vision process.

Variable structure control with chattering reduction of a generalized T-S model

In this paper, a fuzzy logic controller (FLC) based variable structure control (VSC) is presented. The main objective is to obtain an improved performance of highly non-linear unstable systems. New functions for chattering reduction and error convergence without sacrificing invariant properties are proposed. The main feature of the proposed method is that the switching function is added as an additional fuzzy variable and will be introduced in the premise part of the fuzzy rules; together with the state variables. In this work, a tuning of the well known weighting parameters approach is proposed to optimize local and global approximation and modelling capability of the Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model to improve the choice of the performance index and minimize it. The main problem encountered is that the T-S identification method can not be applied when the membership functions are overlapped by pairs. This in turn restricts the application of the T-S method because this type of membership function has been widely used in control applications. The approach developed here can be considered as a generalized version of the T-S method. An inverted pendulum mounted on a cart is chosen to evaluate the robustness, effectiveness, accuracy and remarkable performance of the proposed estimation approach in comparison with the original T-S model. Simulation results indicate the potential, simplicity and generality of the estimation method and the robustness of the chattering reduction algorithm. In this paper, we prove that the proposed estimation algorithm converge the very fast, thereby making it very practical to use. The application of the proposed FLC-VSC shows that both alleviation of chattering and robust performance are achieved.

Influencia de la castración y la línea genética paterna sobre el rendimiento productivo y la calidad de la canal y de la carne en cerdos sacrificados a pesos elevados

El objetivo general de esta Tesis Doctoral fue estudiar la influencia del sexo, el método de castración de los machos y la línea genética paterna sobre la productividad y la calidad de la canal y de la carne en cerdos blancos sacrificados a pesos elevados con destino a la industria de los productos curados de calidad. En el experimento 1, se utilizaron 360 cerdos sacrificados a 125 kg de peso vivo (PV) para estudiar la influencia del sexo y la castración [machos inmunocastrados (MI), machos castrados quirúrgicamente (MC) y hembras enteras (HE)] de dos líneas genéticas paternas Large White (Top York y Tempo) sobre los rendimientos productivos y la calidad de la canal y de la carne. La línea materna utilizada fue Large White × Landrace en todos los casos. Los MI se inmunizaron contra el factor de liberación de gonadotropina (GnRF) mediante la utilización de Improvac a los 78 (16 d en prueba) y 126 (64 d en prueba y 48 d antes del sacrificio) d de edad. Cada uno de los 6 tratamientos experimentales fue replicado 6 veces (cuadra con 10 cerdos). Desde el inicio de la prueba hasta el día de la primera inyección con Improvac (62 a 78 d de edad) los MI y las HE crecieron menos (P < 0,001) que los MC sin que se observaran diferencias en el consumo medio diario de pienso (CMD). Los MC tuvieron peor eficiencia alimenticia que las HE con los MI mostrando valores intermedios (P < 0,01). Entre las dos inyecciones de Improvac (78 a 126 d de edad), los MI crecieron y comieron menos que los MC, mostrando las HE valores intermedios (P < 0,001). Los MI fueron más eficientes que las HE y ambos más eficientes que los MC (P < 0,001). Sin embargo, desde la segunda inyección de Improvac hasta el sacrificio (126 a 174 d de edad) los MI crecieron más y fueron más eficientes (P < 0,001) que las HE y los MC. Al final de la prueba, MI y MC crecieron más (P < 0,01) que HE. Asimismo, los MI fueron más eficientes (P < 0,001) pero presentaron menor rendimiento de canal (P < 0,001) que los MC y las HE. Por otro lado, los MI y las HE depositaron menos grasa dorsal que los MC (P < 0,001). Las hembras tuvieron mayor rendimiento de lomo y menos grasa intramuscular que MI y MC (P < 0,01). Asimismo, las HE tuvieron mayor rendimiento de jamón en fresco y perfilado que los MC con los MI mostrando valores intermedios (P < 0,05). Los cerdos híbridos procedentes de machos Tempo crecieron más (P < 0,001) que los procedentes de machos Top York, sin que se encontraran diferencias para el CMD o para la eficiencia alimenticia. Los híbridos de los cruces con Top York tuvieron mejores rendimientos de jamones frescos y perfilados (P < 0,05) pero menor rendimiento de lomo y menos grasa intramuscular que los cruces con Tempo (P < 0,01). En conclusión, los MI presentaron mejor eficiencia alimenticia, pero menor rendimiento de canal que los MC y las HE. El contenido en grasa intramuscular fue similar entre MC y MI y superior para ambos que para las HE. Los cruces procedentes de la línea paterna Tempo crecieron más y tuvieron mayor contenido en grasa intramuscular, pero un rendimiento en jamón perfilado ligeramente inferior al de los cruces procedentes de la línea paterna Top York. Se concluye que la inmunocastración de los machos es una alternativa viable a la castración quirúrgica para la producción de cerdos pesados destinados a la industria de los productos curados. Debido a su mayor potencial de crecimiento y mayor contenido en grasa intramuscular, los híbridos procedentes de la línea paterna Tempo presentan ventajas frente a los híbridos procedentes de la línea paterna Top York cuando se destinan a la industria de productos curados de calidad. En el experimento 2, se utilizaron 240 cerdos para comparar los rendimientos productivos y los parámetros de calidad de la canal de MI, MC y HE destinados a la industria de productos cárnicos curados procedentes del cruce de la línea materna Large White × Landrace con la línea genética paterna Duroc o Pietrain. Entre las 2 inyecciones de Improvac (87 a 137 d de edad), los MI y las HE crecieron menos que los MC (P < 0,01). Asimismo, los MI comieron menos pienso que las HE y ambos menos que los MC (2,33, 2,55 y 2,77 kg/d; respectivamente; P < 0,001). Como resultado, los MI fueron más eficientes que los MC y las HE (P < 0,001). Desde la segunda inyección de Improvac hasta el momento del sacrificio (137 a 164 d de edad), los MI fueron más eficientes que las HE y ambos más que los MC (0,346, 0,323 y 0,300, respectivamente; P < 0,001). Las diferencias observadas en este periodo entre los sexos en cuanto a rendimientos productivos fueron más pronunciadas en los cerdos procedentes de la línea paterna Pietrain que los de la línea Duroc (P < 0,05 para la interacción). En el global de la prueba (87 a 164 d de edad) el sexo no afectó al crecimiento en los cerdos procedentes de la línea paterna Duroc pero en los cerdos procedentes de la línea paterna Pietrain, los MI y los MC crecieron más que las HE (P < 0,05 para la interacción). Asimismo, los MI tuvieron mejor eficiencia alimenticia (0,406, 0,364 y 0,380, P < 0,001) y menor rendimiento de la canal (76,6, 78,1 y 78,8%; P < 0,001) que los MC y las HE. Las canales de las HE fueron más magras que las canales de los MC, con las canales de los MI mostrando valores intermedios (P < 0,01). El rendimiento en jamones y lomos fue mayor para las HE que para los MI y los MC (P < 0,001). El contenido en grasa intramuscular fue menor en las HE que en los MC, con los MI mostrando valores intermedios (3,5 vs. 3,9 y 3,7%; P < 0,05). Por otra parte, los híbridos procedentes de machos Duroc crecieron más rápido (1,167 vs. 0,986 kg/d; P < 0,001), consumieron más pienso (3,07 vs. 2,56 kg/d; P < 0,001) y tuvieron más grasa intramuscular (P < 0,001), pero menor rendimiento en jamones y lomos (P < 0,01) que los híbridos procedentes de machos Pietrain. Se concluye que los MI presentaron mejores productividades pero menores rendimientos de canal que MC y HE. El contenido en grasa intramuscular en el músculo longissimus dorsi fue menor para las HE que para los MC con valores intermedios para los MI. Los cruces procedentes de la genética paterna Duroc crecieron más y tuvieron más grasa intramuscular pero menos rendimiento de jamón que los cerdos procedentes de machos Pietrain. Por tanto, los MI deben ser preferidos a los MC y los cruces con la línea paterna Duroc deben ser preferidos a los cruces con Pietrain para producir canales cuando sus partes nobles están destinadas a la industria de productos cárnicos curados. En base a estos resultados, se concluye que la inmunocastración es una alternativa factible a la castración quirúrgica y que líneas genéticas paternas Tempo y Duroc son mejores para la producción de cerdo blanco pesado que las líneas Top York y Pietrain. Las interacciones entre el sexo y las líneas genéticas paternas estudiadas, sugieren que el resultado final depende en parte de la línea genética paterna utilizada. En cualquier caso, la inmunocastración es una alternativa factible a la castración quirúrgica para la producción de canales destinadas a la industria de los productos cárnicos curados. ABSTRACT The general aim of this PhD Thesis was to study the influence of sex, method of castration, and genetic background of the sire line on growth performance and carcass and meat quality merits of heavy white pigs destined to the dry-cured industry. In experiment 1, 360 pigs slaughtered at 125 kg of body weight were used to study the influence of sex and castration methodology [immunocastrated males (ICM), surgically castrated males (SCM), and intact females (IF)] of 2 terminal Large White sire lines (Top York and Tempo) on growth performance and carcass and meat quality. The female line was Large White × Landrace in all cases. The ICM pigs were immunized against gonadotropin-releasing factor with Improvac at 78 (16 d on trial) and 126 (64 d on trial and 48 d before slaughter) d of age. Each of the 6 treatments was replicated 6 times (10 pigs/pen). From the start of the experiment to the day of the first Improvac injection (62 to 78 d of age), ICM and IF grew slowlier (P < 0.001) than SCM but no differences in feed intake were detected. The SCM pigs had greater gain to feed ratio (G:F) than the IF with the ICM pigs being intermediate (P < 0.01). Between the 2 Improvac injections (78 to 126 d of age), the ICM pigs ate less feed (P < 0.001) and grew slowlier rate than the SCM pigs, with the growth of IF being intermediate. The ICM pigs were more efficient than the IF, and both were more efficient than the SCM pigs (P < 0.001). However, from the second Improvac injection to slaughter (126 to 174 d of age), the ICM pigs grew at a faster rate (P < 0.001) and were more efficient (P < 0.001) than the IF and the SCM pigs. Cumulatively, ICM and SCM pigs grew faster (P < 0.01) than IF and the ICM pigs were more efficient than the other two sexes (P < 0.001). However, the ICM pigs had reduced (P < 0.001) carcass yield compared with SCM and IF. The ICM and IF pigs also had less (P < 0.001) backfat depth than the SCM pigs. Intact females had higher (P < 0.01) loin yield but less intramuscular fat (P < 0.01) than ICM and SCM pigs and higher (P < 0.05) fresh and trimmed ham yields than SCM pigs, with ICM pigs being intermediate. Crossbreds from the Tempo sires grew faster (P < 0.001) than crossbreds from the Top York sires but no differences (P > 0.10) were detected for feed intake or feed efficiency. Crossbreds from the Top York sires had higher (P < 0.05) fresh and trimmed ham yields but less (P < 0.01) loin yield and intramuscular fat content than crossbreds from the Tempo sires. In conclusion, ICM pigs are more efficient, but have less carcass yield than SCM and IF pigs. The intramuscular fat content was lowest for the IF and similar for ICM and SCM pigs. Crossbreds from Tempo sires were heavier and had greater intramuscular fat content, but had less trimmed ham yield as compared with crossbreds from the Top York sires. Immunocastrated pigs can replace SCM pigs for the production of heavy pigs destined for the dry-cured industry. Because of increased carcass weight and the higher intramuscular content, crossbreds from Tempo sires may have an advantage over crossbreds from Top York sires for the dry-cured industry. In experiment 2, a total of 240 pigs were used to compare growth performance and carcass quality traits of immunocastrated males, surgically castrated males, and intact females of crossbreds from Large White × Landrace females and Duroc or Pietrain sires destined to the dry-cured industry. Between the 2 Improvac injections (87 and 137 d of age), ICM and IF pigs had lower average daily gain (ADG) than SCM pigs (P < 0.01). Also, ICM pigs ate less feed than IF and both type of pigs ate less than SCM pigs (2.33, 2.55, and 2.77 kg/d; P < 0.001). Consequently, ICM pigs had better G:F than SCM and IF (P < 0.001). From the second Improvac injection to slaughter (137 to 164 d of age), ICM pigs were more efficient than IF and both were more efficient than SCM pigs (0.346, 0.323, and 0.300 g/g; P < 0.001). The differences in growth performance among genders observed in this period were more pronounced for the Pietrain than for the Duroc crossbreds (P < 0.05 for the interaction). For the entire experimental period (87 to 164 d of age), gender did not affect ADG for Duroc crossbreds but for Pietrain crossbreds ICM and SCM had higher ADG than IF (P < 0.05 for the interaction). The ICM pigs had better feed efficiency (0.406, 0.364, and 0.380; g/g; P < 0.001) and lower carcass yield (76.6, 78.1, and 78.8%; P < 0.001) than SCM or IF. Carcasses from IF were leaner than carcasses from SCM with carcasses from ICM being intermediate (P < 0.01). Ham and loin (P < 0.001) yields were higher for IF than for ICM or SCM pigs. Intramuscular fat content was lower for IF than for SCM pigs with that of ICM pigs being intermediate (3.5 vs. 3.9 and 3.7%; P < 0.05). Cumulatively, crossbreds from Duroc sires had higher ADG (1.167 vs. 0.986 kg/d; P < 0.001) and average daily feed intake (3.07 vs. 2.56 kg/d; P < 0.001) and more intramuscular fat (P < 0.001) but less ham and loin yields (P < 0.01) than crossbreds from Pietrain sires. It is concluded that growth performance was better, but carcass yield lower, for ICM pigs than for SCM and IF. Intramuscular fat content in longissimus dorsi muscle was lower for IF than for SCM pigs with ICM pigs being intermediate. Crossbreds from Duroc sires grew faster and had more intramuscular fat but less ham yield than crossbreds from Pietrain sires. Therefore, ICM pigs should be preferred to SCM pigs, and Duroc crossbreds should be preferred to Pietrain crossbreds to produce carcasses destined to the production of primal cuts for the dry-cured industry. We conclude that immunocastration might be a sound alternative to surgical castration in pigs and that Tempo and Duroc might be better for the production of heavy pigs than Top York and Pietrain. The interactions reported between sex and genetic sire line, suggested that the benefits of immunocastration as an alternative to surgical castration might depend at least part on the sire line used. In any case, immunocastration is a good alternative to surgical castration for the production of carcasses destined to the dry-cured industry.

CsRAV1: a candidate gene for improving lignocellulosic biomass yield

Fast-growing tree species of Populus spp.,Salix spp. and Eucalyptus spp. are cultivated to produce wood in a short time. Poplars are cultivated with cycles of 15-18 years to obtain saw timber and peeler logs, but when grown as short -rotation coppice(SRC) to produce biomass, planting density increases and rotation is considerably reduced (3-5 years). In this regard, research efforts are focused in the identification of traits and loci that allow the generation of improved SRC biomass-yielding genotypes. Biomass yield is a highly complex trait as it is the combined outcome of many other complex traits, each under separate polygenic control. Among profitable biomass yield-related traits are the amount of sylleptic branching and the length of winter dormancy. In poplar and in a few other Salicaceae species some lateral buds grow out sylleptically, the same season in which they form without the need of an intervening rest period. Sylleptic branching in poplar increases branch number, leaf area and general growth of the tree in its early years, and is a reasonable predictor of coppice yield. On the other hand, the length of winter dormancy determines the extent of the growth period. Our group has characterized the RAV1 gene of Castanea sativa (CsRAV1), encoding a transcription factor of the subfamily RAV (Related to ABI3/VP1). CsRAV1 expression shows a marked seasonal pattern, being higher in autumn and winter both in stems and buds. We generated transgenic lines of the hybrid clone Populus tremulax P. alba INRA 717 1B4 constitutively expressing CsRAV 1. These CsRAV1-expressing poplars develop sylleptic branches only a few weeks after potting. In addition to the sylleptic branching phenotype, these trees show phenological features that could give rise to an extended growth period. We are currently assessing the phenotype and behavior of these transgenic trees in a field trial, and ultimately, we will evaluate the impact on lignocellulosic biomass quality and production.

Generation of human computational models with machine learning

Services in smart environments pursue to increase the quality of people?s lives. The most important issues when developing this kind of environments is testing and validating such services. These tasks usually imply high costs and annoying or unfeasible real-world testing. In such cases, artificial societies may be used to simulate the smart environment (i.e. physical environment, equipment and humans). With this aim, the CHROMUBE methodology guides test engineers when modeling human beings. Such models reproduce behaviors which are highly similar to the real ones. Originally, these models are based on automata whose transitions are governed by random variables. Automaton?s structure and the probability distribution functions of each random variable are determined by a manual test and error process. In this paper, it is presented an alternative extension of this methodology which avoids the said manual process. It is based on learning human behavior patterns automatically from sensor data by using machine learning techniques. The presented approach has been tested on a real scenario, where this extension has given highly accurate human behavior models,

Application of user-centered design in the development of an atomated/assisted testing system for self-service devices

Automated Teller Machines (ATMs) are sensitive self-service systems that require important investments in security and testing. ATM certifications are testing processes for machines that integrate software components from different vendors and are performed before their deployment for public use. This project was originated from the need of optimization of the certification process in an ATM manufacturing company. The process identifies compatibility problems between software components through testing. It is composed by a huge number of manual user tasks that makes the process very expensive and error-prone. Moreover, it is not possible to fully automate the process as it requires human intervention for manipulating ATM peripherals. This project presented important challenges for the development team. First, this is a critical process, as all the ATM operations rely on the software under test. Second, the context of use of ATMs applications is vastly different from ordinary software. Third, ATMs’ useful lifetime is beyond 15 years and both new and old models need to be supported. Fourth, the know-how for efficient testing depends on each specialist and it is not explicitly documented. Fifth, the huge number of tests and their importance implies the need for user efficiency and accuracy. All these factors led us conclude that besides the technical challenges, the usability of the intended software solution was critical for the project success. This business context is the motivation of this Master Thesis project. Our proposal focused in the development process applied. By combining user-centered design (UCD) with agile development we ensured both the high priority of usability and the early mitigation of software development risks caused by all the technology constraints. We performed 23 development iterations and finally we were able to provide a working solution on time according to users’ expectations. The evaluation of the project was carried out through usability tests, where 4 real users participated in different tests in the real context of use. The results were positive, according to different metrics: error rate, efficiency, effectiveness, and user satisfaction. We discuss the problems found, the benefits and the lessons learned in the process. Finally, we measured the expected project benefits by comparing the effort required by the current and the new process (once the new software tool is adopted). The savings corresponded to 40% less effort (man-hours) per certification. Future work includes additional evaluation of product usability in a real scenario (with customers) and the measuring of benefits in terms of quality improvement.