Paralelización y mejora del proceso de conformación de haz en sistemas de apertura sintética para la generación de imagen ultrasónica en tiempo real

La ecografía es hoy en día uno de los métodos de visualización más populares para examinar el interior de cuerpos opacos. Su aplicación es especialmente significativa tanto en el campo del diagnóstico médico como en las aplicaciones de evaluación no destructiva en el ámbito industrial, donde se evalúa la integridad de un componente o una estructura. El desarrollo de sistemas ecográficos de alta calidad y con buenas prestaciones se basa en el empleo de sistemas multisensoriales conocidos como arrays que pueden estar compuestos por varias decenas de elementos. El desarrollo de estos dispositivos tiene asociada una elevada complejidad, tanto por el número de sensores y la electrónica necesaria para la adquisición paralela de señales, como por la etapa de procesamiento de los datos adquiridos que debe operar en tiempo real. Esta etapa de procesamiento de señal trabaja con un elevado flujo de datos en paralelo y desarrolla, además de la composición de imagen, otras sofisticadas técnicas de medidas sobre los datos (medida de elasticidad, flujo, etc). En este sentido, el desarrollo de nuevos sistemas de imagen con mayores prestaciones (resolución, rango dinámico, imagen 3D, etc) está fuertemente limitado por el número de canales en la apertura del array. Mientras algunos estudios se han centrado en la reducción activa de sensores (sparse arrays como ejemplo), otros se han centrado en analizar diferentes estrategias de adquisiciónn que, operando con un número reducido de canales electrónicos en paralelo, sean capaz por multiplexación emular el funcionamiento de una apertura plena. A estas últimas técnicas se las agrupa mediante el concepto de Técnicas de Apertura Sintética (SAFT). Su interés radica en que no solo son capaces de reducir los requerimientos hardware del sistema (bajo consumo, portabilidad, coste, etc) sino que además permiten dentro de cierto compromiso la mejora de la calidad de imagen respecto a los sistemas convencionales...

Detección de fraude bancario en tiempo real utilizando tecnologías de procesamiento distribuido

En este Trabajo de Fin de Máster se desarrollará un sistema de detección de fraude en pagos con tarjeta de crédito en tiempo real utilizando tecnologías de procesamiento distribuido. Concretamente se considerarán dos tecnologías: TIBCO, un conjunto de herramientas comerciales diseñadas para el procesamiento de eventos complejos, y Apache Spark, un sistema abierto para el procesamiento de datos en tiempo real. Además de implementar el sistema utilizando las dos tecnologías propuestas, un objetivo, otro objetivo de este Trabajo de Fin de Máster consiste en analizar y comparar estos dos sistemas implementados usados para procesamiento en tiempo real. Para la detección de fraude en pagos con tarjeta de crédito se aplicarán técnicas de aprendizaje máquina, concretamente del campo de anomaly/outlier detection. Como fuentes de datos que alimenten los sistemas, haremos uso de tecnologías de colas de mensajes como TIBCO EMS y Kafka. Los datos generados son enviados a estas colas para que los respectivos sistemas puedan procesarlos y aplicar el algoritmo de aprendizaje máquina, determinando si una nueva instancia es fraude o no. Ambos sistemas hacen uso de una base de datos MongoDB para almacenar los datos generados de forma pseudoaleatoria por los generadores de mensajes, correspondientes a movimientos de tarjetas de crédito. Estos movimientos posteriormente serán usados como conjunto de entrenamiento para el algoritmo de aprendizaje máquina.

Entorno de realidad virtual controlado en tiempo real por señales motoras para la rehabilitación del miembro superior en pacientes con daño cerebral

Este trabajo tiene como meta el desarrollo de un sistema de neurorrehabilitación mediante realidad virtual para pacientes con problemas motores en las extremidades superiores provocados por un daño cerebral. Para entender y enfrentarse de manera correcta al problema, se han revisado todos los aspectos concernientes al daño cerebral y déficits motores derivados así como las terapias empleadas para su rehabilitación, como las que utilizan tecnologías asistidas como la realidad virtual. Se han expuesto las ventajas que han llevado a utilizar esta terapia en el proyecto y se han mencionado algunos estudios de investigación previos y con resultados favorables. Por último, se ha hecho hincapié en las novedades (embodiment y neuronas espejo) que aporta este proyecto con las que se podría acelerar la rehabilitación de los pacientes incidiendo en la plasticidad cerebral. En lo que se refiere al desarrollo del entorno, se ha utilizado el motor de videojuegos Unity 3D, con el que se ha integrado el dispositivo Myo Armband, para capturar el movimiento, y las gafas de realidad virtual Oculus Rift DK2. Durante la terapia, el paciente tiene que superar una serie de niveles definidos por el terapeuta y, para ello, debe realizar un alcance y tocar un botón un número de veces por cada nivel. En cada nivel, el esfuerzo que tiene que realizar el paciente es distinto, dependiendo de la distancia a la que se encuentre el botón (relativa al calibrado previo del paciente) e igualmente, está definido por el terapeuta. También se lleva a cabo un registro de las aceleraciones y del porcentaje de acierto del paciente en un fichero, para llevar un control de su progreso. Como conclusión, cabe mencionar que el entorno desarrollado es adaptable a las posibilidades de cada paciente, permitiendo una recuperación óptima. Se trata de un sistema de bajo coste, intuitivo y que lleva a cabo un registro de datos de la actividad del paciente, lo que posibilita, como trabajo futuro, el control de forma remota por parte del terapeuta. Todos estos aspectos dejan abierta la posibilidad de que el paciente lo utilice a domicilio, con las ventajas que conlleva. Del mismo modo, el sistema se podría adaptar fácilmente para la rehabilitación de las extremidades inferiores. Tras su análisis, los investigadores expertos en la materia del Consejo Superior de Investigaciones Científicas afirman que el sistema satisface con creces su propósito. Con todo esto, se concluye que este entorno tiene un excelente presente y un futuro muy prometedor.

Diseño e implementación de una herramienta de visualización para análisis en tiempo real de redes SDN/OpenFlow

Las Redes Definidas por Software (Software Defined Networking) permiten la monitorización y el control centralizado de la red, de forma que los administradores pueden tener una visión real y completa de la misma. El análisis y visualización de los diferentes parámetros obtenidos representan la forma más viable y práctica de programar la red en función de las necesidades del usuario. Por este motivo, en este proyecto se desarrolla una arquitectura modular cuyo objetivo es presentar en tiempo real la información que se monitoriza en una red SDN. En primera instancia, las diferentes métricas monitorizadas (error, retardo y tasa de datos) son almacenadas en una base de datos, para que en una etapa posterior se realice el análisis de dichas métricas. Finalmente, los resultados obtenidos, tanto de métricas en tiempo real como de los datos estadísticos, son presentados en una aplicación web. La información es obtenida a través de la interfaz REST que expone el controlador Floodlight y para el análisis de la información se plantea una comparación entre los valores medios y máximos del conjunto de datos. Los resultados obtenidos muestran gráficamente de forma clara y precisa las diferentes métricas de monitorización. Además, debido al carácter modular de la arquitectura, se ofrece un valor añadido a los sistemas actuales de monitorización SDN.

Aplicación de técnicas de PCR en tiempo real a la trazabilidad y autenticidad de los piensos

La trazabilidad y el correcto etiquetado de los piensos y sus ingredientes son factores esenciales para prevenir fraudes y garantizar la seguridad alimentaria. En el ámbito de la lucha contra las Encefalopatías Espongiformes Transmisibles (EETs), la prohibición de la Unión Europea (UE) de alimentar a rumiantes y otros animales de granja con harinas de carne y huesos derivadas de animales, hace necesaria la disponibilidad de metodologías que permitan identificar el origen de las materias primas e ingredientes presentes en los piensos. El método oficial de análisis microscópico tradicionalmente empleado para este fin presenta limitaciones a la hora de diferenciar entre los huesos de mamíferos y de aves, así como para determinar el origen animal específico de las partículas detectadas. Por ello, una de las prioridades de la UE en los últimos años ha sido potenciar la búsqueda y desarrollo de técnicas analíticas alternativas que permitan la detección específica de todos los componentes que integran los piensos. Teniendo en cuenta estos aspectos, en esta Tesis Doctoral se han desarrollado técnicas de PCR en tiempo real con sondas TaqMan® para el control de autenticidad y trazabilidad de ingredientes de origen animal utilizados en la fabricación de los piensos. Las especies objeto de este trabajo han sido: vaca (Bos taurus), oveja (Ovis aries), cabra (Capra hircos), grupo rumiante, cerdo (Sus scrofa), pollo (Gallus gallos), pavo (Meleagris g-allopavo), pato (Anal platyrhynchos x Cairina moschata), oca (Anser anser), grupo aviar, caballo (Equus caballus), conejo (Oryctolagus cuniculus), liebre (Lepus capensis), grupo lepórido (conejo y liebre) y pescados...

Técnicas de subjetivación e interacción virtual en el tiempo real. ¿Tienen algo en común Michel Foucault y los "chats"?

Frente a la utilización del panoptismo y sus consiguientes efectos de poder, cabe rescatar la noción foucaultiana del “cuidado de sí” para considerar la práctica de las interacciones virtuales en tiempo real (por ejemplo los chats) como una determinada técnica de subjetivación en la constitución del sí mismo (self) que hunde sus raíces en la filosofía griega y cristiana. Los elementos que se consideran en esta indagación son cuatro: la sustancia interna de la identidad personal, el grado y tipo de comportamiento, el ritual y la habituación que se adoptan para reformular la propia identidad, los reanclajes de la identidad personal y el objetivo final de la transformación personal que se lleva a cabo.

Sensor IoT para monitorización de consumo de energía en continua

Hoy en día la mayor parte de los sensores de energía IoT (Internet of Things) están orientados a la medida de corriente alterna (AC). No son aptos para monitorizar equipos que no estén conectados a la red eléctrica (baterías, paneles fotovoltaicos, etc.) o que formen parte de otros equipos más grandes y que estén situados detrás del transformador (ej. aceleradores de cómputo en supercomputadores). El presente trabajo tiene como objetivo principal construir un sistema, con una instalación sencilla y reducida, que permita la monitorización de consumo de dispositivos conectados a corriente continua. Toda la información recogida será mostrada a través de una interfaz web, que nos permitirá observar los cambios en el consumo en tiempo real con un intervalo de actualización especificado por el usuario. Además el sistema será robusto, con bajo coste de implementación y permitirá una alta escalabilidad, ya que el objetivo del proyecto es que sea escalable a nivel de centro de datos o institución.

FREEZE SENSE : sensor IoT para monitorizar la cadena de frío en el transporte y almacenamiento de alimentos

Mantener y asegurar la cadena del frío en el transporte de alimentos perecederos es uno de los aspectos más importantes que deben tener en cuenta las empresas de logística y cadenas de venta al consumidor. Con el control de la cadena del frío se puede asegurar tanto unos mínimos de calidad como de seguridad del producto en cuestión. Para asegurar el cumplimiento de la cadena de frío en el transporte de alimentos (o medicamentos) existen actualmente multitud de sistemas o dispositivos en el mercado que pueden cumplir perfectamente ese papel. Algunos de ellos son sistemas que únicamente informan al operario en destino si se ha producido una ruptura de la cadena del frío sirviendo como control de calidad previo a la venta de los alimentos, pero por el contrario otros sistemas sí que realizan un control exhaustivo de la cadena de frío en tiempo real dando una mayor capacidad de reacción a la empresa logística o cadena de venta para subsanar cuanto antes esa ruptura en la cadena del frío. Es este tipo de sistemas en el que se va a basar este proyecto. Por ello con la ayuda de la arquitectura IoT se mejorarán las principales ventajas que tienen este tipo de sistemas (funcionalidad) y disminuirán o incluso eliminarán las desventajas que tienen este tipo de sistemas, principalmente coste (objetivo más importante del proyecto) y dificultad de instalación.

Diseño, optimización y validación de sistemas de amplificación genómica para el diagnóstico de malaria y filariosis humanas

Las enfermedades parasitarias o parasitosis son un conjunto de enfermedades infecciosas producidas por protozoos, helmintos, e incluso artrópodos. La enfermedad parasitaria más importante es la malaria que está incluida en la lista de enfermedades de la pobreza. Otras enfermedades parasitarias han sido incluidas en las denominadas enfermedades olvidadas o desatendidas (NTD: Neglected Tropical Diseases) entre las que se encuentran las filariosis linfática y onchocercosis. La malaria está causada por el género Plasmodium (protozoos apicomplexo) Las especies que pueden causar la infección en humanos son: P. falciparum. P. vivax, P. malariae, P. ovale y P. knowlesi. Las filarias son nematodos finos y largos, parásitos de la sangre, la linfa y los tejidos subcutáneos y conectivos que producen en el humano la filariosis. Su transmisión se produce por insectos hematófagos (mosquitos y moscas) que actúan como vectores. Las especies de filarias de interés clínico para los humanos son Wuchereria. bancrofti, Brugia. malayi y B. timori (filariosis linfática), Onchocerca volvulus, Loa. loa y Mansonella streptocerca (filarias dérmicas), y Mansonella perstans y M. ozzardi (mansonelosis). Todas ellas presentan estadios larvales, conocidos como microfilarias (L1), que circulan en sangre o en tejido subcutáneo que son las formas infectivas para los vectores. En el Laboratorio de Malaria & otras Parasitosis Emergentes se ha desarrollado una PCR en tiempo real para malaria (Malaria RT-PCR), una Nested-PCR para filarias (Nested-Filaria PCR) y una PCR en tiempo real para filarias (RT-Filaria-PCR) como Sistemas de Análisis Múltiple para la detección de varias especies de plasmodios y varias especies de filarias en muestras de cualquier índole como indicador que los Sistemas de Análisis Múltiple son comparativamente superiores a los métodos de detección individual y a la microscopía sin perder sensibilidad y especificidad. Todos los métodos desarrollados han dado muy buenos resultados en cuanto a sensibilidad y especificidad frente a los métodos tradicionales, de tal manera que hoy en día se usan en el Laboratorio de Malaria & otras Parasitosis Emergentes como métodos de referencia, planteando la posibilidad de usar el método de las filarias para un estudio actualizado de la distribución y prevalencia de las filarias en las zonas endémicas.

Diseño y validación de políticas de transmisión de datos en redes inalámbricas de sensores de bajo consumo

El envejecimiento de la poblaci on, el sobrepeso, y el aumento de enfermedades cr onicas, tales como: afecciones cardiacas, diabetes e hipertensi on, plantean nuevos retos al sistema de salud p ublica. En este contexto, las redes de sensores inal ambricas corporales (Wireless Body Area Networks (WBAN)/Wireless Body Sensor Networks (WBSN)) tienen gran potencial para revolucionar el sistema de salud ya que facilitan el seguimiento, la monitorizaci on y el diagn ostico de pacientes en casa, mejorando as su calidad de vida y reduciendo los costes asociados la asistencia sanitaria. Las redes WBAN/WBSN est an constituidas por nodos sensores que miden diferentes variables siol ogicas y cin eticas y disponen de interfaces inal ambricas de bajo coste para transmitir en tiempo real la informaci on a dispositivos en otros niveles de la red. En este tipo de redes, la transmisi on inal ambrica de datos es probablemente la tarea que presenta mayor consumo de energ a, por lo que dicho consumo debe ser reducido para maximizar su vida util. Adicionalmente, en escenarios WBAN/WBSN, el cuerpo humano juega un papel muy importante en la calidad de la comunicaci on. El cuerpo act ua como un canal de comunicaci on para la propagaci on de ondas electromagn eticas, por lo que el comportamiento de este tipo de canal representa un conjunto unico de desaf os para la transferencia able de datos...

Herramienta de gestión de contadores hardware para Android

PMCTrack es una herramienta de código abierto para Linux que permite monitorizar el rendimiento de las aplicaciones haciendo uso de los contadores hardware del procesador. Esta herramienta soporta la captura de métricas como el número de instrucciones por ciclo o la tasa de fallos de cache. El objetivo de este proyecto es portar PMCTrack al sistema operativo Android sobre plataformas que integran procesadores de ARM. Esto conlleva la realización de las siguientes tareas: (1) modificación de la variante del kernel Linux propia de Android para incluir las extensiones requeridas por el módulo del kernel de PMCTrack, (2) adaptación de las herramientas de modo usuario de PMCTrack, y (3) desarrollo de una aplicación Android que permita visualizar en tiempo real las medidas de los contadores recabadas para las distintas aplicaciones que están siendo monitorizadas. Para poner a prueba la adaptación de la herramienta PMCTrack al sistema operativo Android y mostrar la utilidad de nuestras aportaciones, se han llevado a cabo diversos casos de estudio empleando la placa de desarrollo Odroid XU4.

Generación de historias centradas en el usuario con plataformas móviles

Dentro del área de la creatividad computacional, una de las aplicaciones que despiertan mayor interés actualmente es la de la generación de historias, con aplicaciones prácticas dentro del mundo empresarial (por ejemplo, en coaching). Habitualmente, esta generación no se realiza en tiempo real, debido al coste computacional que requiere el proceso de generación. En el presente proyecto se propone la construcción de un generador que funcione de manera similar al juego The Stanley Parable, donde las historias se generan, de una manera muy reducida, a medida que el jugador se mueve y explora el escenario del juego. Se propone, por tanto, la creación de un generador de historias basado en el uso de plataformas móviles, que cree en tiempo real una historia basada en los movimientos del jugador por un entorno real.

Generación de historias centradas en el usuario en entornos 3D

En la actualidad, los videojuegos han ido adquiriendo cada vez más protagonismo en el sector de la tecnología, considerándose un arte para muchos y más que un entretenimiento para otros. Ha supuesto una de las principales fuentes de ingresos en las últimos años superando incluso al cine. A día de hoy, hay muchas herramientas que permiten y facilitan su implementación. Concretamente encontramos programas software que ejercen de motores de desarrollo de videojuegos, como por ejemplo Unreal Engine o Unity3D, que brindan todo lo necesario para llevar a cabo esos juegos que tanto nos gustan. Existen innumerables géneros, como los de aventura gráfica, que cobran más importancia porque intentan darle al usuario un mayor control intentando, cada vez más, simular la realidad. Por esta razón, surge el concepto de generación de historias en tiempo real, con el fin de diferenciarse de aquellas que están predefinidas y dar al usuario la posibilidad de crear una infinidad de historias que dependerán de los movimientos y decisiones que tome a lo largo del juego. Este proyecto se centra en implementar esta idea, partiendo de un entorno gráfico que es el edificio de nuestra facultad. Sobre él desarrollaremos un sistema que permita al usuario moverse libremente por todo el edificio, generando distintas historias en función de los caminos que tome dentro de él. Existe la figura del narrador que le guiará y le aconsejará para completar los objetivos que vayan apareciendo. El usuario puede optar por hacerle caso y seguir sus indicaciones o ignorarlo.

Arte en el Real Jardín Botánico: patrimonio, memoria y creación

Este libro analiza los intercambios entre arte y naturaleza a través del caso del Real Jardín Botánico de Madrid como espacio de encuentro para artistas, científicos e intelectuales entre los siglos XV y XXI. En él se presentan los resultados de distintas líneas de investigación en historia del arte e historia de la ciencia, que participaron en la Noche Europea de los Investigadores de Madrid 2016, un evento público a nivel europeo organizado por las Acciones Marie Sklodowska-Curie de la Comisión Europea para la divulgación científica.

Integración y visualización de datos abiertos medioambientales

En la actualidad, muchos gobiernos están publicando (o tienen la intención de publicar en breve) miles de conjuntos de datos para que personas y organizaciones los puedan utilizar. Como consecuencia, la cantidad de aplicaciones basadas en Open Data está incrementándose. Sin embargo cada gobierno tiene sus propios procedimientos para publicar sus datos, y esto causa una variedad de formatos dado que no existe un estándar internacional para especificar los formatos de estos datos. El objetivo principal de este trabajo es un análisis comparativo de datos ambientales en bases de datos abiertas (Open Data) pertenecientes a distintos gobiernos. Debido a esta variedad de formatos, debemos construir un proceso de integración de datos que sea capaz de unir todos los tipos de formatos. El trabajo implica un pre-procesado, limpieza e integración de las diferentes fuentes de datos. Existen muchas aplicaciones desarrolladas para dar soporte en el proceso de integración por ejemplo Data Tamer, Data Wrangler como se explica en este documento. El problema con estas aplicaciones es que necesitan la interacción del usuario como parte fundamental del proceso de integración. En este trabajo tratamos de evitar la supervisión humana aprovechando las similitudes de los datasets procedentes de igual área que en nuestro caso se aplica al área de medioambiente. De esta forma los procesos pueden ser automatizados con una programación adecuada. Para conseguirlo, la idea principal de este trabajo es construir procesos ad hoc adaptados a las fuentes de cada gobierno para conseguir una integración automática. Concretamente este trabajo se enfoca en datos ambientales como lo son la temperatura, consumo de energía, calidad de aire, radiación solar, velocidad del viento, etc. Desde hace dos años el gobierno de Madrid está publicando sus datos relativos a indicadores ambientales en tiempo real. Del mismo modo, otros gobiernos han publicado conjuntos de datos Open Data relativos al medio ambiente (como Andalucía o Bilbao), pero todos estos datos tienen diferentes formatos. En este trabajo se presenta una solución capaz de integrar todas ellos que además permite al usuario visualizar y hacer análisis sobre los datos en tiempo real. Una vez que el proceso de integración está realizado, todos los datos de cada gobierno poseen el mismo formato y se pueden lanzar procesos de análisis de una manera más computacional. Este trabajo tiene tres partes fundamentales: 1. Estudio de los entornos Open Data y la literatura al respecto; 2. Desarrollo de un proceso de integración y 3. Desarrollo de una Interface Gráfica y Analítica. Aunque en una primera fase se implementaron los procesos de integración mediante Java y Oracle y la Interface Gráfica con Java (jsp), en una fase posterior se realizó toda la implementación con lenguaje R y la interface gráfica mediante sus librerías, principalmente con Shiny. El resultado es una aplicación que provee de un conjunto de Datos Ambientales Integrados en Tiempo Real respecto a dos gobiernos muy diferentes en España, disponible para cualquier desarrollador que desee construir sus propias aplicaciones.