Supercomputación gráfica aplicada al análisis de imágenes cerebrales con niftyreg

Abstract: Medical image processing in general and brain image processing in particular are computationally intensive tasks. Luckily, their use can be liberalized by means of techniques such as GPU programming. In this article we study NiftyReg, a brain image processing library with a GPU implementation using CUDA, and analyse different possible ways of further optimising the existing codes. We will focus on fully using the memory hierarchy and on exploiting the computational power of the CPU. The ideas that lead us towards the different attempts to change and optimize the code will be shown as hypotheses, which we will then test empirically using the results obtained from running the application. Finally, for each set of related optimizations we will study the validity of the obtained results in terms of both performance and the accuracy of the resulting images.

Los Sistemas de Gestión Documental de Proyectos. Un análisis y optimización aplicada a los Proyectos de Ingeniería en Edificación

La presente memoria de Tesis Doctoral ha seguido un largo recorrido desde sus inicios allá por el año 2007, dado el interés del doctorando por la mejora de la gestión de los proyectos que se desarrollaban en aquellos momentos. La fortuna de haber conocido proyectos de edificación singular en multitud de países, especialmente provenientes del mundo anglosajón, centroamericano y francés, ha abierto el campo de investigación del doctorando hacia la estandarización de la documentación de los proyectos más allá de la actual tendencia en España. En la actualidad, la evolución de los proyectos en el mundo ha sido vertiginosa, apareciendo nuevos sistemas de gestión de proyectos y nuevas tecnologías de gestión de la información gráfica (BIM). A lo largo de la investigación hemos querido desarrollar un sistema novedoso de gestión de proyectos que hemos llamado SGDP que incluya no sólo una nueva forma de gestionar los documentos de un proyecto, sino de crearlos, mantenerlos y mejorarlos. Además, surge la necesidad de conocer cómo de productivos son y van a ser nuestros proyectos, por lo que hemos intentado aportar una sencilla pero operativa forma de definir la rentabilidad de un proyecto de ingeniería y herramientas prototipo que favorezcan el conocimiento de los costes de los proyectos. Para desarrollar estas ideas y herramientas se ha contado durante toda las fases de la investigación con la empresa piloto sobre la que se han implementado los prototipos de las herramientas de la gestión documental y de contabilidad de costes de los proyectos además de ser sobre la que se han generado las nuevas estructuras de proyectos, codificaciones y otras novedosas funciones del SGDP aquí descrito.

Evaluación del estado de eutrofización del mar Alborán mediante el empleo combinado de imágenes de satélite y de muestreos in situ

La eutrofización marina es un problema que afecta a los mares europeos y particularmente a sus aguas costeras. Se trata del enriquecimiento anómalo en nutrientes de las aguas marinas, generalmente compuestos del nitrógeno y fósforo aportados por la actividad del ser humano, y que tiene como resultado consecuencias nocivas para la calidad de las aguas y la biodiversidad. La Directiva Marco de las Estrategias Marinas, que entró en vigor en 2010, recoge esta problemática y emplaza a los estados miembros para su evaluación y en su caso para la remediación de sus efectos nocivos identificando el origen de los aportes de nutrientes. Esta tarea requiere metodologías y procedimientos operativos que permitan ser implementados de forma coordinada por los estados miembros a nivel regional. En el primer capítulo de esta tesis se presenta una metodología para realizar la zonación del norte del mar Alborán a partir de imágenes de satélite de clorofila a tal que permite delimitar las áreas con características de productividad diferenciadas que pueden ser propuestas como unidades de gestión de la eutrofización y que se puedan emplear tanto en el diseño de los programas de seguimiento como en el aprovechamiento de los datos oceanográficos medidos in situ. En este capítulo se describe la metodología analítica utilizada, que está basada en la aplicación del análisis clúster de las k-medias a las imágenes de satélite de clorofila, así como su validez a partir del análisis de las series temporales de datos tomados in situ. El segundo capítulo se hace una evaluación de los indicadores de la eutrofización en una zona reducida de Alborán, donde existen multitud de datos oceanográficos, meteorológicos y ambientales. Para llevarla a cabo, se adaptó la metodología empleada en el capítulo 1 a la región ECOMALAGA. Una vez realizada la zonación, se agregaron los datos oceanográficos, meteorológicos y ambientales potencialmente relacionados con la eutrofización en cada área, y posteriormente se evaluaron las diferencias estadísticas a lo largo del ciclo estacional y entre las diferentes zonas. Con esta finalidad, se estiman las tendencias temporales de las variables ambientales en cada zona. A partir de los resultados obtenidos se infirió qué variables y/o mecanismos podrían estar influyendo sobre la concentración superficial de la clorofila a. En el tercer capítulo se ensayaron modelos aditivos generalizados (GAM) con el fin de identificar las variables más importantes que afectan a los indicadores de la eutrofización. Como variable respuesta del modelo se usó la clorofila a, pues se trata del indicador directo de la eutrofización más empleado. Las variables explicativas se componen de variables oceanográficas, meteorológicas y ambientales. En el cuarto capítulo se desarrolla un algoritmo regional para el mar de Alborán que permite obtener valores de clorofila a a partir de imágenes de satélite más ajustados a los valores que proporcionan los algoritmos disponibles que la sobreestiman considerablemente. En la discusión final y conclusiones se hace énfasis en el enfoque práctico de esta tesis doctoral, detallando la potencialidad de la metodología presentada para la evaluación de la eutrofización. Para esto, se detallan los resultados de la evaluación obtenidos para el mar Alborán empleando dicha metodología, definiendo su estado actual y las tendencias registradas, así como las causas de los problemas encontrados. Finalmente se evalúan y proponen posibles medidas para su remediación y control.