Alineamiento múltiple de secuencias con T-Coffee: una aproximación paralela

Las aplicaciones de alineamiento múltiple de secuencias son prototipos de aplicaciones que requieren elevada potencia de cómputo y memoria. Se destacan por la relevancia científica que tienen los resultados que brindan a investigaciones científicas en el campo de la biomedicina, genética y farmacología. Las aplicaciones de alineamiento múltiple tienen la limitante de que no son capaces de procesar miles de secuencias, por lo que se hace necesario crear un modelo para resolver la problemática. Analizando el volumen de datos que se manipulan en el área de las ciencias biológica y la complejidad de los algoritmos de alineamiento de secuencias, la única vía de solución del problema es a través de la utilización de entornos de cómputo paralelos y la computación de altas prestaciones. La investigación realizada por nosotros tiene como objetivo la creación de un modelo paralelo que le permita a los algoritmos de alineamiento múltiple aumentar el número de secuencias a procesar, tratando de mantener la calidad en los resultados para garantizar la precisión científica. El modelo que proponemos emplea como base la clusterización de las secuencias de entrada utilizando criterios biológicos que permiten mantener la calidad de los resultados. Además, el modelo se enfoca en la disminución del tiempo de cómputo y consumo de memoria. Para presentar y validar el modelo utilizamos T-Coffee, como plataforma de desarrollo e investigación. El modelo propuesto pudiera ser aplicado a cualquier otro algoritmo de alineamiento múltiple de secuencias.

Scene classifier for real time road detection

L’objectiu principal del projecte és el de classificar escenes de carretera en funció del contingut de les imatges per així poder fer un desglossament sobre quin tipus de situació tenim en el moment. És important que fixem els paràmetres necessaris en funció de l’escenari en què ens trobem per tal de treure el màxim rendiment possible a cada un dels algoritmes. La seva funcionalitat doncs, ha de ser la d’avís i suport davant els diferents escenaris de conducció. És a dir, el resultat final ha de contenir un algoritme o aplicació capaç de classificar les imatges d’entrada en diferents tipus amb la màxima eficiència espacial i temporal possible. L’algoritme haurà de classificar les imatges en diferents escenaris. Els algoritmes hauran de ser parametritzables i fàcilment manejables per l’usuari. L’eina utilitzada per aconseguir aquests objectius serà el MATLAB amb les toolboxs de visió i xarxes neuronals instal·lades.

Tintín: El reporter del segle XX

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. L’objectiu d’aquest treball és veure de quina manera les historietes de Tintín reflecteixen l’època en què van ser elaborades i establir una relació entre la història i el còmic. La metodologia que s’ha emprat ha estat centrada principalment en dues tasques paral•leles i complementàries. D’una banda, l’estudi de la història del segle XX a partir de l’obra d’Eric Hobsbawm del mateix nom i d’altres fonts bibliogràfiques per tal d’adquirir una idea general sobre l’anterior segle. D’altra banda, l’anàlisi d’uns determinats aspectes dels còmics de Tintín. Aquests són: l’època en què va ser elaborat, una síntesi de l’argument, el recorregut geogràfic que fa Tintín, els conflictes i esdeveniments històrics - paral•lels a la realitat del moment- que hi apareixen, les problemàtiques contemporànies, i un comentari entorn de la documentació i les fonts d’inspiració usades per Hergé. Aquesta anàlisi es va dur a terme a partir d’una selecció de sis còmics del mateix període. En conclusió, veiem que realment existeix una relació entre els esdeveniments dels còmics i l’època en què van ser elaborats. Això ens permet també apropar-nos-hi i conèixer l’autor, Hergé, de qui podem dir que es basa en la realitat que l’envolta i en els esdeveniments del seu moment per elaborar els còmics.

Creació d'una ràdio musical participativa amb difusió online i FM

Aquest projecte té com a propòsit crear una ràdio musical participativa amb difusió online i FM on a partir d’una interfície web l’usuari pugui participar-hi activament votant les cançons que hi sonaran. A més a més els usuaris registrats gaudiran d’una xarxa social on podran fer amistats i deixa’ls-hi comentaris. Primer de tot faig una ràpida introducció a l’estat de l’art de les ràdios actuals, a continuació analitzo els requeriments, especifico el comportament desitjat del sistema, explico detalladament el disseny i l’ implementació i, per últim, faig un seguit de proves de les quals n’extrec les conclusions.

Estudi per a un sistema de mesura de pes per a marmota alpina

Aquest projecte tracta sobre la viabilitat de la construcció d’un sistema per al seguiment del pes d’una població de marmotes en alta muntanya. Bàsicament, es construeix una bàscula amb un sensor de força i un sensor de temperatura. Aquestes sortides analògiques es connecten a un microcontrolador ATmega8 que, mitjançant un algorisme desenvolupat en aquest projecte, està contínuament en escolta fins a detectar un canvi sobtat en el pes. Aleshores les dades s’enregistren i es guarden en una memòria SRAM per a, posteriorment, poder ser descarregades a un ordinador i analitzades per un programa que s’ha creat per a tal finalitat.

Development of a tool for the construction of "ground truth" for complex color images with text

Aquesta memoria resumeix el treball de final de carrera d’Enginyeria Superior d’Informàtica. Explicarà les principals raons que han motivat el projecte així com exemples que il·lustren l’aplicació resultant. En aquest cas el software intentarà resoldre la actual necessitat que hi ha de tenir dades de Ground Truth per als algoritmes de segmentació de text per imatges de color complexes. Tots els procesos seran explicats en els diferents capítols partint de la definició del problema, la planificació, els requeriments i el disseny fins a completar la il·lustració dels resultats del programa i les dades de Ground Truth resultants.

Sincronización de dispositivos móviles con Coneix

La aplicación presentada trata sobre la sincronización entre diferentes grupos de información dentro de cualquier dispositivo móvil con la intranet Coneix de forma Wi-Fi. El proyecto se ha apoyado en una herramienta OpenSource con la que se puede tratar datos internamente en los dispositivos móviles. Otras tecnologías usadas son HTML, PHP para el desarrollo de interfaz y de algoritmos, y MySQL como soporte para las bases de datos usadas durante el proceso de la sincronización.

Sintonización dinámica de aplicaciones MPI

En la actualidad, la computación de altas prestaciones está siendo utilizada en multitud de campos científicos donde los distintos problemas estudiados se resuelven mediante aplicaciones paralelas/distribuidas. Estas aplicaciones requieren gran capacidad de cómputo, bien sea por la complejidad de los problemas o por la necesidad de solventar situaciones en tiempo real. Por lo tanto se debe aprovechar los recursos y altas capacidades computacionales de los sistemas paralelos en los que se ejecutan estas aplicaciones con el fin de obtener un buen rendimiento. Sin embargo, lograr este rendimiento en una aplicación ejecutándose en un sistema es una dura tarea que requiere un alto grado de experiencia, especialmente cuando se trata de aplicaciones que presentan un comportamiento dinámico o cuando se usan sistemas heterogéneos. En estos casos actualmente se plantea realizar una mejora de rendimiento automática y dinámica de las aplicaciones como mejor enfoque para el análisis del rendimiento. El presente trabajo de investigación se sitúa dentro de este ámbito de estudio y su objetivo principal es sintonizar dinámicamente mediante MATE (Monitoring, Analysis and Tuning Environment) una aplicación MPI empleada en computación de altas prestaciones que siga un paradigma Master/Worker. Las técnicas de sintonización integradas en MATE han sido desarrolladas a partir del estudio de un modelo de rendimiento que refleja los cuellos de botella propios de aplicaciones situadas bajo un paradigma Master/Worker: balanceo de carga y número de workers. La ejecución de la aplicación elegida bajo el control dinámico de MATE y de la estrategia de sintonización implementada ha permitido observar la adaptación del comportamiento de dicha aplicación a las condiciones actuales del sistema donde se ejecuta, obteniendo así una mejora de su rendimiento.

Dinàmica de sistemes mesoscòpics amb correlacions quàntiques mitjançant la formulació de de Broglie-Bohm

Per a determinar la dinàmica espai-temporal completa d’un sistema quàntic tridimensional de N partícules cal integrar l’equació d’Schrödinger en 3N dimensions. La capacitat dels ordinadors actuals permet fer-ho com a molt en 3 dimensions. Amb l’objectiu de disminuir el temps de càlcul necessari per a integrar l’equació d’Schrödinger multidimensional, es realitzen usualment una sèrie d’aproximacions, com l’aproximació de Born–Oppenheimer o la de camp mig. En general, el preu que es paga en realitzar aquestes aproximacions és la pèrdua de les correlacions quàntiques (o entrellaçament). Per tant, és necessari desenvolupar mètodes numèrics que permetin integrar i estudiar la dinàmica de sistemes mesoscòpics (sistemes d’entre tres i unes deu partícules) i en els que es tinguin en compte, encara que sigui de forma aproximada, les correlacions quàntiques entre partícules. Recentment, en el context de la propagació d’electrons per efecte túnel en materials semiconductors, X. Oriols ha desenvolupat un nou mètode [Phys. Rev. Lett. 98, 066803 (2007)] per al tractament de les correlacions quàntiques en sistemes mesoscòpics. Aquesta nova proposta es fonamenta en la formulació de la mecànica quàntica de de Broglie– Bohm. Així, volem fer notar que l’enfoc del problema que realitza X. Oriols i que pretenem aquí seguir no es realitza a fi de comptar amb una eina interpretativa, sinó per a obtenir una eina de càlcul numèric amb la que integrar de manera més eficient l’equació d’Schrödinger corresponent a sistemes quàntics de poques partícules. En el marc del present projecte de tesi doctoral es pretén estendre els algorismes desenvolupats per X. Oriols a sistemes quàntics constituïts tant per fermions com per bosons, i aplicar aquests algorismes a diferents sistemes quàntics mesoscòpics on les correlacions quàntiques juguen un paper important. De forma específica, els problemes a estudiar són els següents: (i) Fotoionització de l’àtom d’heli i de l’àtom de liti mitjançant un làser intens. (ii) Estudi de la relació entre la formulació de X. Oriols amb la aproximació de Born–Oppenheimer. (iii) Estudi de les correlacions quàntiques en sistemes bi- i tripartits en l’espai de configuració de les partícules mitjançant la formulació de de Broglie–Bohm.

Evaluación de la regeneración ósea mediante procesado de imagen

La regeneració òssia és un procés estudiat per experts de tot el món. Aquests experts estudien materials capaços d’accelerar el procés de formació de teixit ossi en zones on s’han produït defectes ossis. Després d’un determinat període de temps de l’aplicació dels materials d’estudi en la zona on hi havia una manca de teixit ossi, s’obtenen imatges d’aquesta zona on l’expert mitjançant l’ inspecció visual d’aquestes imatges avalua si l’os s’ha regenerat bé o no. El problema d’aquest mètode d’avaluació es que requereix d’un expert on la valoració d’aquest és subjectiva i difícil de quantificar, el que pot provocar que hi hagi discordança entre experts. Amb la finalitat de aprofitar les imatges en que es basa l’expert per avaluar la capacitat de regeneració òssia dels materials d’estudi es proposa realitzar un anàlisi quantitatiu de la regeneració òssia basat en el processament d’imatge. L’algorisme dissenyat es capaç de classificar imatges de la mandíbula en: imatges de regeneració bona i dolenta mitjançant la parametrització de l’histograma de nivells de grisos de la imatge, solucionant la falta d’objectivitat del mètode d’avaluació de la regeneració òssia i la necessitat d’un expert per realitzar-la.

Simulador d'un processador amb Adobe Flash Player

Aquest Projecte pretén crear un simulador d’una màquina algorísmica, de caràcter didàctic amb Adobe Flash CS3 per a reproduir-lo amb Adobe Flash Lite Player, que és la versió per a dispositius mòbils. Simularà el comportament de la màquina algorísmica anomenada FEMTOPROC, que és capaç d’interpretar 4 instruccions molt senzilles: ADD, AND, NOT i JZ (jump if zero). Les diferents instruccions introduïdes que compondran un programa seran emmagatzemades en una memòria de 64 posicions de 8 bits cadascuna i hi haurà un Banc de Registres amb 8 registres de 8 bits, que es podrà inicialitzar al començament de la simulació.

La privacitat de les connexions dels usuaris d'una xarxa social

Aquest projecte mostra com les connexions dels usuaris d'una xarxa social suposen un risc afegit per a la privacitat dels usuaris que hi formen part. Aquestes connexions ofereixen informació suficient per a poder dur a terme processos d'agregació d'informació entre diferents xarxes socials, permetent a un atacant millorar el seu coneixement inicial sobre les xarxes. El projecte és un recorregut per totes les fases necessàries per dur a terme aquest procés, des de la recollida de la informació fins a l'agregació de les dades obtingudes.

MR MAQ: algorisme de Read Mapping utilitzant la plataforma Hadoop

L’èxit del Projecte Genoma Humà (PGH) l’any 2000 va fer de la “medicina personalitzada” una realitat més propera. Els descobriments del PGH han simplificat les tècniques de seqüenciació de tal manera que actualment qualsevol persona pot aconseguir la seva seqüència d’ADN complerta. La tecnologia de Read Mapping destaca en aquest tipus de tècniques i es caracteritza per manegar una gran quantitat de dades. Hadoop, el framework d’Apache per aplicacions intensives de dades sota el paradigma Map Reduce, resulta un aliat perfecte per aquest tipus de tecnologia i ha sigut l’opció escollida per a realitzar aquest projecte. Durant tot el treball es realitza l’estudi, l’anàlisi i les experimentacions necessàries per aconseguir un Algorisme Genètic innovador que utilitzi tot el potencial de Hadoop.

Alineamiento de secuencias genéticas en procesadores multicore

Este trabajo analiza el rendimiento del algoritmo de alineamiento de secuencias conocido como Needleman-Wunsch, sobre 3 sistemas de cómputo multiprocesador diferentes. Se analiza y se codifica el algoritmo serie usando el lenguaje de programación C y se plantean una serie de optimizaciones con la finalidad de minimizar el volumen y el tiempo de cómputo. Posteriormente, se realiza un análisis de las prestaciones del programa sobre los diferentes sistemas de cómputo. En la segunda parte del trabajo, se paraleliza el algoritmo serie y se codifica ayudándonos de OpenMP. El resultado son dos variantes del programa que difieren en la relación entre la cantidad de cómputo y la de comunicación. En la primera variante, la comunicación entre procesadores es poco frecuente y se realiza tras largos periodos de ejecución (granularidad gruesa). En cambio, en la segunda variante las tareas individuales son relativamente pequeñas en término de tiempo de ejecución y la comunicación entre los procesadores es frecuente (granularidad fina). Ambas variantes se ejecutan y analizan en arquitecturas multicore que explotan el paralelismo a nivel de thread. Los resultados obtenidos muestran la importancia de entender y saber analizar el efecto del multicore y multithreading en el rendimiento.

Sistema de reconeixement de cares basat en múltiples vistes

En aquest projecte es proposa un algorisme de detecció de pell que introdueix el veïnatge a l’hora de classificar píxels. Partim d’un espai de color invariant après a partir de múltiples vistes i introduïm la influència del veïnatge mitjançant camps aleatoris de Markov. A partir dels experiments realitzats podem concloure que la inclusió del veïnatge en el procés de classificació de píxels millora significativament els resultats de detecció.