A digital framework to build, visualize and analyze a gene expression atlas with cellular resolution in zebrafish early embryogenesis

A gene expression atlas is an essential resource to quantify and understand the multiscale processes of embryogenesis in time and space. The automated reconstruction of a prototypic 4D atlas for vertebrate early embryos, using multicolor fluorescence in situ hybridization with nuclear counterstain, requires dedicated computational strategies. To this goal, we designed an original methodological framework implemented in a software tool called Match-IT. With only minimal human supervision, our system is able to gather gene expression patterns observed in different analyzed embryos with phenotypic variability and map them onto a series of common 3D templates over time, creating a 4D atlas. This framework was used to construct an atlas composed of 6 gene expression templates from a cohort of zebrafish early embryos spanning 6 developmental stages from 4 to 6.3 hpf (hours post fertilization). They included 53 specimens, 181,415 detected cell nuclei and the segmentation of 98 gene expression patterns observed in 3D for 9 different genes. In addition, an interactive visualization software, Atlas-IT, was developed to inspect, supervise and analyze the atlas. Match-IT and Atlas-IT, including user manuals, representative datasets and video tutorials, are publicly and freely available online. We also propose computational methods and tools for the quantitative assessment of the gene expression templates at the cellular scale, with the identification, visualization and analysis of coexpression patterns, synexpression groups and their dynamics through developmental stages.

Hydrodynamic forces on heave plates for offshore systems oscillating close to the seabed or the free surface

La energía eólica marina es uno de los recursos energéticos con mayor proyección pudiendo contribuir a reducir el consumo de combustibles fósiles y a cubrir la demanda de energía en todo el mundo. El concepto de aerogenerador marino está basado en estructuras fijas como jackets o en plataformas flotantes, ya sea una semisumergible o una TLP. Se espera que la energía eólica offshore juegue un papel importante en el perfil de producción energética de los próximos años; por tanto, las turbinas eólicas deben hacerse más fables y rentables para ser competitivas frente a otras fuentes de energía. Las estructuras flotantes pueden experimentar movimientos resonantes en estados de la mar con largos períodos de oleaje. Estos movimientos disminuyen su operatividad y pueden causar daños en los componentes eléctricos de las turbinas y en las palas, también en los risers y moorings. La respuesta de la componente vertical del movimiento puede reducirse mediante diferentes actuaciones: (1) aumentando la amortiguación del sistema, (2) manteniendo el período del movimiento vertical fuera del rango de la energía de la ola, y (3) reduciendo las fuerzas de excitación verticales. Un ejemplo típico para llevar a cabo esta reducción son las "Heave Plates". Las heave plates son placas que se utilizan en la industria offshore debido a sus características hidrodinámicas, ya que aumentan la masa añadida y la amortiguación del sistema. En un análisis hidrodinámico convencional, se considera una estructura sometida a un oleaje con determinadas características y se evalúan las cargas lineales usando la teoría potencial. El amortiguamiento viscoso, que juega un papel crucial en la respuesta en resonancia del sistema, es un dato de entrada para el análisis. La tesis se centra principalmente en la predicción del amortiguamiento viscoso y de la masa añadida de las heave plates usadas en las turbinas eólicas flotantes. En los cálculos, las fuerzas hidrodinámicas se han obtenido con el f n de estudiar cómo los coeficientes hidrodinámicos de masa añadida5 y amortiguamiento varían con el número de KC, que caracteriza la amplitud del movimiento respecto al diámetro del disco. Por otra parte, se ha investigado la influencia de la distancia media de la ‘heave plate’ a la superficie libre o al fondo del mar, sobre los coeficientes hidrodinámicos. En este proceso, un nuevo modelo que describe el trabajo realizado por la amortiguación en función de la enstrofía, es descrito en el presente documento. Este nuevo enfoque es capaz de proporcionar una correlación directa entre el desprendimiento local de vorticidad y la fuerza de amortiguación global. El análisis también incluye el estudio de los efectos de la geometría de la heave plate, y examina la sensibilidad de los coeficientes hidrodinámicos al incluir porosidad en ésta. Un diseño novedoso de una heave plate, basado en la teoría fractal, también fue analizado experimentalmente y comparado con datos experimentales obtenidos por otros autores. Para la resolución de las ecuaciones de Navier Stokes se ha usado un solver basado en el método de volúmenes finitos. El solver usa las librerías de OpenFOAM (Open source Field Operation And Manipulation), para resolver un problema multifásico e incompresible, usando la técnica VOF (volume of fluid) que permite capturar el movimiento de la superficie libre. Los resultados numéricos han sido comparados con resultados experimentales llevados a cabo en el Canal del Ensayos Hidrodinámicos (CEHINAV) de la Universidad Politécnica de Madrid y en el Canal de Experiencias Hidrodinámicas (CEHIPAR) en Madrid, al igual que con otros experimentos realizados en la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Western Australia. Los principales resultados se presentan a continuación: 1. Para pequeños valores de KC, los coeficientes hidrodinámicos de masa añadida y amortiguamiento incrementan su valor a medida que el disco se aproxima al fondo marino. Para los casos cuando el disco oscila cerca de la superficie libre, la dependencia de los coeficientes hidrodinámicos es más fuerte por la influencia del movimiento de la superficie libre. 2. Los casos analizados muestran la existencia de un valor crítico de KC, donde la tendencia de los coeficientes hidrodinámicos se ve alterada. Dicho valor crítico depende de la distancia al fondo marino o a la superficie libre. 3. El comportamiento físico del flujo, para valores de KC cercanos a su valor crítico ha sido estudiado mediante el análisis del campo de vorticidad. 4. Introducir porosidad al disco, reduce la masa añadida para los valores de KC estudiados, pero se ha encontrado que la porosidad incrementa el valor del coeficiente de amortiguamiento cuando se incrementa la amplitud del movimiento, logrando un máximo de damping para un disco con 10% de porosidad. 5. Los resultados numéricos y experimentales para los discos con faldón, muestran que usar este tipo de geometrías incrementa la masa añadida cuando se compara con el disco sólido, pero reduce considerablemente el coeficiente de amortiguamiento. 6. Un diseño novedoso de heave plate basado en la teoría fractal ha sido experimentalmente estudiado a diferentes calados y comparado con datos experimentales obtenidos por otro autores. Los resultados muestran un comportamiento incierto de los coeficientes y por tanto este diseño debería ser estudiado más a fondo. ABSTRACT Offshore wind energy is one of the promising resources which can reduce the fossil fuel energy consumption and cover worldwide energy demands. Offshore wind turbine concepts are based on either a fixed structure as a jacket or a floating offshore platform like a semisubmersible, spar or tension leg platform. Floating offshore wind turbines have the potential to be an important part of the energy production profile in the coming years. In order to accomplish this wind integration, these wind turbines need to be made more reliable and cost efficient to be competitive with other sources of energy. Floating offshore artifacts, such oil rings and wind turbines, may experience resonant heave motions in sea states with long peak periods. These heave resonances may increase the system downtime and cause damage on the system components and as well as on risers and mooring systems. The heave resonant response may be reduced by different means: (1) increasing the damping of the system, (2) keeping the natural heave period outside the range of the wave energy, and (3) reducing the heave excitation forces. A typical example to accomplish this reduction are “Heave Plates”. Heave plates are used in the offshore industry due to their hydrodynamic characteristics, i.e., increased added mass and damping. Conventional offshore hydrodynamic analysis considers a structure in waves, and evaluates the linear and nonlinear loads using potential theory. Viscous damping, which is expected to play a crucial role in the resonant response, is an empirical input to the analysis, and is not explicitly calculated. The present research has been mainly focused on the prediction of viscous damping and added mass of floating offshore wind turbine heave plates. In the calculations, the hydrodynamic forces have been measured in order to compute how the hydrodynamic coefficients of added mass1 and damping vary with the KC number, which characterises the amplitude of heave motion relative to the diameter of the disc. In addition, the influence on the hydrodynamic coefficients when the heave plate is oscillating close to the free surface or the seabed has been investigated. In this process, a new model describing the work done by damping in terms of the flow enstrophy, is described herein. This new approach is able to provide a direct correlation between the local vortex shedding processes and the global damping force. The analysis also includes the study of different edges geometry, and examines the sensitivity of the damping and added mass coefficients to the porosity of the plate. A novel porous heave plate based on fractal theory has also been proposed, tested experimentally and compared with experimental data obtained by other authors for plates with similar porosity. A numerical solver of Navier Stokes equations, based on the finite volume technique has been applied. It uses the open-source libraries of OpenFOAM (Open source Field Operation And Manipulation), to solve 2 incompressible, isothermal immiscible fluids using a VOF (volume of fluid) phase-fraction based interface capturing approach, with optional mesh motion and mesh topology changes including adaptive re-meshing. Numerical results have been compared with experiments conducted at Technical University of Madrid (CEHINAV) and CEHIPAR model basins in Madrid and with others performed at School of Mechanical Engineering in The University of Western Australia. A brief summary of main results are presented below: 1. At low KC numbers, a systematic increase in added mass and damping, corresponding to an increase in the seabed proximity, is observed. Specifically, for the cases when the heave plate is oscillating closer to the free surface, the dependence of the hydrodynamic coefficients is strongly influenced by the free surface. 2. As seen in experiments, a critical KC, where the linear trend of the hydrodynamic coefficients with KC is disrupted and that depends on the seabed or free surface distance, has been found. 3. The physical behavior of the flow around the critical KC has been explained through an analysis of the flow vorticity field. 4. The porosity of the heave plates reduces the added mass for the studied porosity at all KC numbers, but the porous heave plates are found to increase the damping coefficient with increasing amplitude of oscillation, achieving a maximum damping coefficient for the heave plate with 10% porosity in the entire KC range. 5. Another concept taken into account in this work has been the heave plates with flaps. Numerical and experimental results show that using discs with flaps will increase added mass when compared to the plain plate but may also significantly reduce damping. 6. A novel heave plate design based on fractal theory has tested experimentally for different submergences and compared with experimental data obtained by other authors for porous plates. Results show an unclear behavior in the coefficients and should be studied further. Future work is necessary in order to address a series of open questions focusing on 3D effects, optimization of the heave plates shapes, etc.

Recuperación cruzada de información pública clínico-genómica a partir de consultas sobre repositorios clínicos privados

Parte de la investigación biomédica actual se encuentra centrada en el análisis de datos heterogéneos. Estos datos pueden tener distinto origen, estructura, y semántica. Gran cantidad de datos de interés para los investigadores se encuentran en bases de datos públicas, que recogen información de distintas fuentes y la ponen a disposición de la comunidad de forma gratuita. Para homogeneizar estas fuentes de datos públicas con otras de origen privado, existen diversas herramientas y técnicas que permiten automatizar los procesos de homogeneización de datos heterogéneos. El Grupo de Informática Biomédica (GIB) [1] de la Universidad Politécnica de Madrid colabora en el proyecto europeo P-medicine [2], cuya finalidad reside en el desarrollo de una infraestructura que facilite la evolución de los procedimientos médicos actuales hacia la medicina personalizada. Una de las tareas enmarcadas en el proyecto P-medicine que tiene asignado el grupo consiste en elaborar herramientas que ayuden a usuarios en el proceso de integración de datos contenidos en fuentes de información heterogéneas. Algunas de estas fuentes de información son bases de datos públicas de ámbito biomédico contenidas en la plataforma NCBI [3] (National Center for Biotechnology Information). Una de las herramientas que el grupo desarrolla para integrar fuentes de datos es Ontology Annotator. En una de sus fases, la labor del usuario consiste en recuperar información de una base de datos pública y seleccionar de forma manual los resultados relevantes. Para automatizar el proceso de búsqueda y selección de resultados relevantes, por un lado existe un gran interés en conseguir generar consultas que guíen hacia resultados lo más precisos y exactos como sea posible, por otro lado, existe un gran interés en extraer información relevante de elevadas cantidades de documentos, lo cual requiere de sistemas que analicen y ponderen los datos que caracterizan a los mismos. En el campo informático de la inteligencia artificial, dentro de la rama de la recuperación de la información, existen diversos estudios acerca de la expansión de consultas a partir de retroalimentación relevante que podrían ser de gran utilidad para dar solución a la cuestión. Estos estudios se centran en técnicas para reformular o expandir la consulta inicial utilizando como realimentación los resultados que en una primera instancia fueron relevantes para el usuario, de forma que el nuevo conjunto de resultados tenga mayor proximidad con los que el usuario realmente desea. El objetivo de este trabajo de fin de grado consiste en el estudio, implementación y experimentación de métodos que automaticen el proceso de extracción de información trascendente de documentos, utilizándola para expandir o reformular consultas. De esta forma se pretende mejorar la precisión y el ranking de los resultados asociados. Dichos métodos serán integrados en la herramienta Ontology Annotator y enfocados a la fuente de datos de PubMed [4].---ABSTRACT---Part of the current biomedical research is focused on the analysis of heterogeneous data. These data may have different origin, structure and semantics. A big quantity of interesting data is contained in public databases which gather information from different sources and make it open and free to be used by the community. In order to homogenize thise sources of public data with others which origin is private, there are some tools and techniques that allow automating the processes of integration heterogeneous data. The biomedical informatics group of the Universidad Politécnica de Madrid cooperates with the European project P-medicine which main purpose is to create an infrastructure and models to facilitate the transition from current medical practice to personalized medicine. One of the tasks of the project that the group is in charge of consists on the development of tools that will help users in the process of integrating data from diverse sources. Some of the sources are biomedical public data bases from the NCBI platform (National Center for Biotechnology Information). One of the tools in which the group is currently working on for the integration of data sources is called the Ontology Annotator. In this tool there is a phase in which the user has to retrieve information from a public data base and select the relevant data contained in it manually. For automating the process of searching and selecting data on the one hand, there is an interest in automatically generating queries that guide towards the more precise results as possible. On the other hand, there is an interest on retrieve relevant information from large quantities of documents. The solution requires systems that analyze and weigh the data allowing the localization of the relevant items. In the computer science field of the artificial intelligence, in the branch of information retrieval there are diverse studies about the query expansion from relevance feedback that could be used to solve the problem. The main purpose of this studies is to obtain a set of results that is the closer as possible to the information that the user really wants to retrieve. In order to reach this purpose different techniques are used to reformulate or expand the initial query using a feedback the results that where relevant for the user, with this method, the new set of results will have more proximity with the ones that the user really desires. The goal of this final dissertation project consists on the study, implementation and experimentation of methods that automate the process of extraction of relevant information from documents using this information to expand queries. This way, the precision and the ranking of the results associated will be improved. These methods will be integrated in the Ontology Annotator tool and will focus on the PubMed data source.

Diseño de un modelo para la identificación y análisis de tramos de carreteras sin accidentes : una nueva visión de la seguridad vial

El planteamiento tradicional de análisis de la accidentalidad en carretera pasa por la consideración de herramientas paliativas, como son la identificación y gestión de los puntos negros o tramos de concentración de accidentes, o preventivas, como las auditorías e inspecciones de seguridad vial. En esta tesis doctoral se presenta un planteamiento complementario a estas herramientas, desde una perspectiva novedosa: la consideración de los tramos donde no se producen accidentes; son los denominados Tramos Blancos. La tesis persigue demostrar que existen determinados parámetros del diseño de las carreteras y del tráfico que, bajo características generales similares de las vías, tienen influencia en el hecho de que se produzcan o no accidentes, adicionalmente a la exposición al riesgo, como factor principal, y a otros factores. La propia definición de los Tramos Blancos, entendidos como tramos de carreteras de longitud representativa donde no se han producido accidentes con víctimas mortales o heridos graves durante un periodo largo de tiempo, garantiza que esta situación no se produzca como consecuencia de la aleatoriedad de los accidentes, sino que pudiera deberse a una confluencia específica de determinados parámetros de la geometría de la vía y del tráfico total y de vehículos pesados. Para el desarrollo de esta investigación se han considerado la red de autopistas de peaje y las carreteras convencionales de la Red del Estado de España, que supone un total de 17.000 kilómetros, y los datos de accidentes con víctimas mortales y heridos graves en el periodo 2006-2010, ambos incluidos, en estas redes (un total de 10.000 accidentes). La red viaria objeto de análisis supone el 65% de la longitud de la Red de Carreteras del Estado, por la que circula el 33% de su tráfico; en ella se produjeron en el año 2013 el 47% de los accidentes con víctimas y el 60% de las víctimas mortales de la Red de Carreteras del Estado. Durante la investigación se ha desarrollado una base de datos de 250.130 registros y más de 3.5 millones de datos en el caso de las autopistas de peaje de la Red de Carreteras del Estado y de 935.402 registros y más de 14 millones de datos en el caso de la red convencional del Estado analizada. Tanto las autopistas de peaje como las carreteras convencionales han sido clasificadas según sus características de tráfico, de manera que se valoren vías con nivel de exposición al riesgo similar. Para cada tipología de vía, se ha definido como longitud de referencia para que un tramo se considere Tramo Blanco la longitud igual al percentil 95 de las longitudes de tramos sin accidentes con heridos graves o víctimas mortales durante el periodo 2006-2010. En el caso de las autopistas de peaje, en la tipología que ha sido considerada para la definición del modelo, esta longitud de referencia se estableció en 14.5 kilómetros, mientras que en el caso de las carreteras convencionales, se estableció en 7.75 kilómetros. Para cada uno de los tipos de vía considerados se han construido una base de datos en la que se han incluido las variables de existencia o no de Tramo Blanco, así como las variables de tráfico (intensidad media diaria total, intensidad de vehículos pesados y porcentaje de vehículos pesados ), la velocidad media y las variables de geometría (número de carriles, ancho de carril, ancho de arcén derecho e izquierdo, ancho de calzada y plataforma, radio, peralte, pendiente y visibilidad directa e inversa en los casos disponibles); como variables adicionales, se han incluido el número de accidentes con víctimas, los fallecidos y heridos graves, índices de peligrosidad, índices de mortalidad y exposición al riesgo. Los trabajos desarrollados para explicar la presencia de Tramos Blancos en la red de autopistas de peaje han permitido establecer las diferencias entre los valores medios de las variables de tráfico y diseño geométrico en Tramos Blancos respecto a tramos no blancos y comprobar que estas diferencias son significativas. Así mismo, se ha podido calibrar un modelo de regresión logística que explica parcialmente la existencia de Tramos Blancos, para rangos de tráfico inferiores a 10.000 vehículos diarios y para tráficos entre 10.000 y 15.000 vehículos diarios. Para el primer grupo (menos de 10.000 vehículos al día), las variables que han demostrado tener una mayor influencia en la existencia de Tramo Blanco son la velocidad media de circulación, el ancho de carril, el ancho de arcén izquierdo y el porcentaje de vehículos pesados. Para el segundo grupo (entre 10.000 y 15.000 vehículos al día), las variables independientes más influyentes en la existencia de Tramo Blanco han sido la velocidad de circulación, el ancho de calzada y el porcentaje de vehículos pesados. En el caso de las carreteras convencionales, los diferentes análisis realizados no han permitido identificar un modelo que consiga una buena clasificación de los Tramos Blancos. Aun así, se puede afirmar que los valores medios de las variables de intensidad de tráfico, radio, visibilidad, peralte y pendiente presentan diferencias significativas en los Tramos Blancos respecto a los no blancos, que varían en función de la intensidad de tráfico. Los resultados obtenidos deben considerarse como la conclusión de un análisis preliminar, dado que existen otros parámetros, tanto de diseño de la vía como de la circulación, el entorno, el factor humano o el vehículo que podrían tener una influencia en el hecho que se analiza, y no se han considerado por no disponer de esta información. En esta misma línea, el análisis de las circunstancias que rodean al viaje que el usuario de la vía realiza, su tipología y motivación es una fuente de información de interés de la que no se tienen datos y que permitiría mejorar el análisis de accidentalidad en general, y en particular el de esta investigación. Adicionalmente, se reconocen limitaciones en el desarrollo de esta investigación, en las que sería preciso profundizar en el futuro, reconociendo así nuevas líneas de investigación de interés. The traditional approach to road accidents analysis has been based in the use of palliative tools, such as black spot (or road sections) identification and management, or preventive tools, such as road safety audits and inspections. This thesis shows a complementary approach to the existing tools, from a new perspective: the consideration of road sections where no accidents have occurred; these are the so-called White Road Sections. The aim of this thesis is to show that there are certain design parameters and traffic characteristics which, under similar circumstances for roads, have influence in the fact that accidents occur, in addition to the main factor, which is the risk exposure, and others. White Road Sections, defined as road sections of a representative length, where no fatal accidents or accidents involving serious injured have happened during a long period of time, should not be a product of randomness of accidents; on the contrary, they might be the consequence of a confluence of specific parameters of road geometry, traffic volumes and heavy vehicles traffic volumes. For this research, the toll motorway network and single-carriageway network of the Spanish National Road Network have been considered, which is a total of 17.000 kilometers; fatal accidents and those involving serious injured from the period 2006-2010 have been considered (a total number of 10.000 accidents). The road network covered means 65% of the total length of the National Road Network, which allocates 33% of traffic volume; 47% of accidents with victims and 60% of fatalities happened in these road networks during 2013. During the research, a database of 250.130 registers and more than 3.5 million data for toll motorways and 935.042 registers and more than 14 million data for single carriageways of the National Road Network was developed. Both toll motorways and single-carriageways have been classified according to their traffic characteristics, so that the analysis is performed over roads with similar risk exposure. For each road type, a reference length for White Road Section has been defined, as the 95 percentile of all road sections lengths without accidents (with fatalities or serious injured) for 2006-2010. For toll motorways, this reference length concluded to be 14.5 kilometers, while for single-carriageways, it was defined as 7.75 kilometers. A detailed database was developed for each type of road, including the variable “existence of White Road Section”, as well as variables of traffic (average daily traffic volume, heavy vehicles average daily traffic and percentage of heavy vehicles from the total traffic volume), average speed and geometry variables (number of lanes, width of lane, width of shoulders, carriageway width, platform width, radius, superelevation, slope and visibility); additional variables, such as number of accidents with victims, number of fatalities or serious injured, risk and fatality rates and risk exposure, have also been included. Research conducted for the explanation of the presence of White Road Sections in the toll motorway network have shown statistically significant differences in the average values of variables of traffic and geometric design in White Road Sections compared with other road sections. In addition, a binary logistic model for the partial explanation of the presence of White Road Sections was developed, for traffic volumes lower than 10.000 daily vehicles and for those running from 10.000 to 15.000 daily vehicles. For the first group, the most influent variables for the presence of White Road Sections were the average speed, width of lane, width of left shoulder and percentage of heavy vehicles. For the second group, the most influent variables were found to be average speed, carriageway width and percentage of heavy vehicles. For single-carriageways, the different analysis developed did not reach a proper model for the explanation of White Road Sections. However, it can be assumed that the average values of the variables of traffic volume, radius, visibility, superelevation and slope show significant differences in White Road Sections if compared with others, which also vary with traffic volumes. Results obtained should be considered as a conclusion of a preliminary analysis, as there are other parameters, not only design-related, but also regarding traffic, environment, human factor and vehicle which could have an influence in the fact under research, but this information has not been considered in the analysis, as it was not available. In parallel, the analysis of the circumstances around the trip, including its typology and motivation is an interesting source of information, from which data are not available; the availability of this information would be useful for the improvement of accident analysis, in general, and for this research work, in particular. In addition, there are some limitations in the development of the research work; it would be necessary to develop an in-depth analysis in the future, thus assuming new research lines of interest.

Performance variability in basketball players with intellectual impairment: Ankara World Championships 2013 analysis

The aim of the present study was to identify performance variability in basketball for players with intellectual impairment (II) and to compare it with able-bodied (AB) players. Official game statistics from the 13 games played in the Ankara World II-Basketball Championships (2013) were gathered and descriptive data, variability coefficient (VC), maximum scores and its Z-score were calculated from those players who participated at least 10 minutes per game (N = 46; guards = 10, forwards = 21, centers = 15). Results indicated higher performance variability and lower efficiency in shooting percentages and turnovers in II-players comparing with studies in ABplayers. Differences found between game positions indicated similar roles of guards, forwards and centers in II and AB-players. These findings are relevant to understand how II impact on basketball performance, which is a necessary step to develop specific eligibility systems in II-basketball according to the guidelines of the International Paralympic Committee.

Analytical models for the power subsystem and the attitude control subsystem of a microsatellite

El trabajo realizado en la presente tesis doctoral se debe considerar parte del proyecto UPMSat-2, que se enmarca dentro del ámbito de la tecnología aeroespacial. El UPMSat-2 es un microsatélite (de bajo coste y pequeño tamaño) diseñado, construido, probado e integrado por la Universidad Politécnica de Madrid (España), para fines de demostración tecnológica y educación. El objetivo de la presente tesis doctoral es presentar nuevos modelos analíticos para estudiar la interdependencia energética entre los subsistemas de potencia y de control de actitud de un satélite. En primer lugar, se estudia la simulación del subsistema de potencia de un microsatélite, prestando especial atención a la simulación de la fuente de potencia, esto es, los paneles solares. En la tesis se presentan métodos sencillos pero precisos para simular la producción de energía de los paneles en condiciones ambientales variables a través de su circuito equivalente. Los métodos propuestos para el cálculo de los parámetros del circuito equivalente son explícitos (o al menos, con las variables desacopladas), no iterativos y directos; no se necesitan iteraciones o valores iniciales para calcular los parámetros. La precisión de este método se prueba y se compara con métodos similares de la literatura disponible, demostrando una precisión similar para mayor simplicidad. En segundo lugar, se presenta la simulación del subsistema de control de actitud de un microsatélite, prestando especial atención a la nueva ley de control propuesta. La tesis presenta un nuevo tipo de control magnético es aplicable a la órbita baja terrestre (LEO). La ley de control propuesta es capaz de ajustar la velocidad de rotación del satélite alrededor de su eje principal de inercia máximo o mínimo. Además, en el caso de órbitas de alta inclinación, la ley de control favorece la alineación del eje de rotación con la dirección normal al plano orbital. El algoritmo de control propuesto es simple, sólo se requieren magnetopares como actuadores; sólo se requieren magnetómetros como sensores; no hace falta estimar la velocidad angular; no incluye un modelo de campo magnético de la Tierra; no tiene por qué ser externamente activado con información sobre las características orbitales y permite el rearme automático después de un apagado total del subsistema de control de actitud. La viabilidad teórica de la citada ley de control se demuestra a través de análisis de Monte Carlo. Por último, en términos de producción de energía, se demuestra que la actitud propuesto (en eje principal perpendicular al plano de la órbita, y el satélite que gira alrededor de ella con una velocidad controlada) es muy adecuado para la misión UPMSat-2, ya que permite una área superior de los paneles apuntando hacia el sol cuando se compara con otras actitudes estudiadas. En comparación con el control de actitud anterior propuesto para el UPMSat-2 resulta en un incremento de 25% en la potencia disponible. Además, la actitud propuesto mostró mejoras significativas, en comparación con otros, en términos de control térmico, como la tasa de rotación angular por satélite puede seleccionarse para conseguir una homogeneización de la temperatura más alta que apunta satélite y la antena. ABSTRACT The work carried out in the present doctoral dissertation should be considered part of the UPMSat-2 project, falling within the scope of the aerospace technology. The UPMSat-2 is a microsatellite (low cost and small size) designed, constructed integrated and tested for educational and technology demonstration purposes at the Universidad Politécnica de Madrid (Spain). The aim of the present doctoral dissertation is to present new analytical models to study the energy interdependence between the power and the attitude control subsystems of a satellite. First, the simulation of the power subsystem of a microsatellite is studied, paying particular attention to the simulation of the power supply, i.e. the solar panels. Simple but accurate methods for simulate the power production under variable ambient conditions using its equivalent circuit are presented. The proposed methods for calculate the equivalent circuit parameters are explicit (or at least, with decoupled variables), non-iterative and straight forward; no iterations or initial values for the parameters are needed. The accuracy of this method is tested and compared with similar methods from the available literature demonstrating similar precision but higher simplicity. Second, the simulation of the control subsystem of a microsatellite is presented, paying particular attention to the new control law proposed. A new type of magnetic control applied to Low Earth Orbit (LEO) satellites has been presented. The proposed control law is able to set the satellite rotation speed around its maximum or minimum inertia principal axis. Besides, the proposed control law favors the alignment of this axis with the normal direction to the orbital plane for high inclination orbits. The proposed control algorithm is simples, only magnetorquers are required as actuators; only magnetometers are required as sensors; no estimation of the angular velocity is needed; it does not include an in-orbit Earth magnetic field model; it does not need to be externally activated with information about the orbital characteristics and it allows automatic reset after a total shutdown of attitude control subsystem. The theoretical viability of the control law is demonstrated through Monte Carlo analysis. Finally, in terms of power production, it is demonstrated that the proposed attitude (on principal axis perpendicular to the orbit plane, and the satellite rotating around it with a controlled rate) is quite suitable for the UPMSat-2 mission, as it allows a higher area of the panels pointing towards the sun when compared to other studied attitudes. Compared with the previous attitude control proposed for the UPMSat-2 it results in a 25% increment in available power. Besides, the proposed attitude showed significant improvements, when compared to others, in terms of thermal control, as the satellite angular rotation rate can be selected to achieve a higher temperature homogenization of the satellite and antenna pointing.

La evaluación de la competencia comunicativa específica en el ámbito de la ingeniería y la arquitectura

La progresiva internacionalización de las universidades españolas convierte a estas organizaciones en escenarios plurilingües. El español convive en ellos con otras lenguas, en especial el inglés, como vehículo de acceso y transmisión de conocimiento especializado. Esto requiere un proceso de alfabetización académica en lengua extranjera que tendrían que asumir las universidades de acogida, con objeto de preservar a los alumnos de los fracasos en los programas internacionales. Por el momento, en España, los programas de grado o de posgrado no establecen filtros con umbrales lingüísticos mínimos de acceso, a excepción de algunas universidades que se limitan a requerir certificados de grado de dominio del español general. No existen exámenes públicos de ingreso, o exámenes propios de postadmisión, que evalúen la habilidad lingüística comunicativa en contextos académicos. En este trabajo, se parte de la hipótesis de que los exámenes que certifican un grado de dominio de español general no sirven al propósito de discriminar a los alumnos capaces de seguir con éxito los programas de las universidades. Para verificarla, se desarrolla una prueba de examen específica que mida la capacidad de emplear el español en contextos académicos. La prueba se centra en las tareas que se revelan, en una primera fase exploratoria de la investigación, como más necesarias en lo que se refiere al uso del español como lengua vehicular: las clases magistrales. Una vez pilotada, se administró junto con otras destinadas a evaluar el grado de dominio de la lengua en contextos generales. Los resultados obtenidos del contraste de estas mediciones y de diversos análisis de los datos arrojan evidencias de que este tipo de prueba mide un constructo específico: la habilidad de uso del español en contextos académicos. ABSTRACT The progressive internationalization of Spanish universities has transformed these organizations into plurilingual scenarios. Spanish lives in them sharing the stage with other languages, especially English, as a means of access and transmission of expert knowledge. This requires a process of academic literacy in foreign language that host universities should assume, in order to safeguard students from failures in international programs. At the moment, in Spain, undergraduate or graduate programs do not set filters with minimum language requirements to gain access, except for some universities that merely require certificates of general Spanish. There are no Spanish language public admission exams, or post-enrollment tests of their own, to assess the communicative language ability of foreign students in academic contexts. In this dissertation, we start from the hypothesis that those tests that certify the student degree of mastery of the Spanish language do not serve the purpose of discriminating against students capable of successfully pursuing university programs. To prove it, a specific test that measures the ability to use Spanish in academic contexts was developed. This language test focused on the tasks associated with the most common genre, which revealed prominent in a first exploratory phase of the investigation, related to the use of Spanish as a means of instruction: university lectures. Once piloted, the test was administered along with others designed to assess the degree of mastery of the language in general contexts. Contrast results of these measurements and various analyzes of the data showed evidence that this type of test measures a specific construct: the ability to use Spanish in academic contexts.

Métodos diferenciales e interferométricos para la evaluación de deformaciones de la corteza terrestre mediante técnicas GNSS e InSAR = Differential and interferometric methods for evaluation of crustal deformation using GNSS and InSAR techniques

La actividad volcánica interviene en multitud de facetas de la propia actividad humana, no siempre negativas. Sin embargo, son más los motivos de peligrosidad y riesgo que incitan al estudio de la actividad volcánica. Existen razones de seguridad que inciden en el mantenimiento del seguimiento y monitorización de la actividad volcánica para garantizar la vida y la seguridad de los asentamientos antrópicos en las proximidades de los edificios volcánicos. En esta tesis se define e implementa un sistema de monitorización de movimientos de la corteza en las islas de Tenerife y La Palma, donde el impacto social que representa un aumento o variación de la actividad volcánica en las islas es muy severo. Aparte de la alta densidad demográfica del Archipiélago, esta población aumenta significativamente, en diferentes periodos a lo largo del año, debido a la actividad turística que representa la mayor fuente de ingresos de las islas. La población y los centros turísticos se diseminan predominantemente a lo largo de las costas y también a lo largo de los flancos de los edificios volcánicos. Quizá el mantenimiento de estas estructuras sociales y socio-económicas son los motivos más importantes que justifican una monitorización de la actividad volcánica en las Islas Canarias. Recientemente se ha venido trabajando cada vez más en el intento de predecir la actividad volcánica utilizando los nuevos sistemas de monitorización geodésica, puesto que la actividad volcánica se manifiesta anteriormente por deformación de la corteza terrestre y cambios en la fuerza de la gravedad en la zona donde más tarde se registran eventos volcánicos. Los nuevos dispositivos y sensores que se han desarrollado en los últimos años en materias como la geodesia, la observación de la Tierra desde el espacio y el posicionamiento por satélite, han permitido observar y medir tanto la deformación producida en el terreno como los cambios de la fuerza de la gravedad antes, durante y posteriormente a los eventos volcánicos que se producen. Estos nuevos dispositivos y sensores han cambiado las técnicas o metodologías geodésicas que se venían utilizando hasta la aparición de los mismos, renovando métodos clásicos y desarrollando otros nuevos que ya se están afianzando como metodologías probadas y reconocidas para ser usadas en la monitorización volcánica. Desde finales de la década de los noventa del siglo pasado se han venido desarrollando en las Islas Canarias varios proyectos que han tenido como objetivos principales el desarrollo de nuevas técnicas de observación y monitorización por un lado y el diseño de una metodología de monitorización volcánica adecuada, por otro. Se presenta aquí el estudio y desarrollo de técnicas GNSS para la monitorización de deformaciones corticales y su campo de velocidades para las islas de Tenerife y La Palma. En su implementación, se ha tenido en cuenta el uso de la infraestructura geodésica y de monitorización existente en el archipiélago a fin de optimizar costes, además de complementarla con nuevas estaciones para dar una cobertura total a las dos islas. Los resultados obtenidos en los proyectos, que se describen en esta memoria, han dado nuevas perspectivas en la monitorización geodésica de la actividad volcánica y nuevas zonas de interés que anteriormente no se conocían en el entorno de las Islas Canarias. Se ha tenido especial cuidado en el tratamiento y propagación de los errores durante todo el proceso de observación, medida y proceso de los datos registrados, todo ello en aras de cuantificar el grado de fiabilidad de los resultados obtenidos. También en este sentido, los resultados obtenidos han sido verificados con otros procedentes de sistemas de observación radar de satélite, incorporando además a este estudio las implicaciones que el uso conjunto de tecnologías radar y GNSS tendrán en un futuro en la monitorización de deformaciones de la corteza terrestre. ABSTRACT Volcanic activity occurs in many aspects of human activity, and not always in a negative manner. Nonetheless, research into volcanic activity is more likely to be motivated by its danger and risk. There are security reasons that influence the monitoring of volcanic activity in order to guarantee the life and safety of human settlements near volcanic edifices. This thesis defines and implements a monitoring system of movements in the Earth’s crust in the islands of Tenerife and La Palma, where the social impact of an increase (or variation) of volcanic activity is very severe. Aside from the high demographic density of the archipelago, the population increases significantly in different periods throughout the year due to tourism, which represents a major source of revenue for the islands. The population and the tourist centres are mainly spread along the coasts and also along the flanks of the volcanic edifices. Perhaps the preservation of these social and socio-economic structures is the most important reason that justifies monitoring volcanic activity in the Canary Islands. Recently more and more work has been done with the intention of predicting volcanic activity, using new geodesic monitoring systems, since volcanic activity is evident prior to eruption because of a deformation of the Earth’s crust and changes in the force of gravity in the zone where volcanic events will later be recorded. The new devices and sensors that have been developed in recent years in areas such as geodesy, the observation of the Earth from space, and satellite positioning have allowed us to observe and measure the deformation produced in the Earth as well as the changes in the force of gravity before, during, and after the volcanic events occur. The new devices and sensors have changed the geodetic techniques and methodologies that were used previously. The classic methods have been renovated and other newer ones developed that are now vouched for as proven recognised methodologies to be used for volcanic monitoring. Since the end of the 1990s, in the Canary Islands various projects have been developed whose principal aim has been the development of new observation and monitoring techniques on the one hand, and the design of an appropriate volcanic monitoring methodology on the other. The study and development of GNSS techniques for the monitoring of crustal deformations and their velocity field is presented here. To carry out the study, the use of geodetic infrastructure and existing monitoring in the archipelago have been taken into account in order to optimise costs, besides complementing it with new stations for total coverage on both islands. The results obtained in the projects, which are described below, have produced new perspectives in the geodetic monitoring of volcanic activity and new zones of interest which previously were unknown in the environment of the Canary Islands. Special care has been taken with the treatment and propagation of errors during the entire process of observing, measuring, and processing the recorded data. All of this was done in order to quantify the degree of trustworthiness of the results obtained. Also in this sense, the results obtained have been verified with others from satellite radar observation systems, incorporating as well in this study the implications that the joint use of radar technologies and GNSS will have for the future of monitoring deformations in the Earth’s crust.

El cuarto propio de Eileen Gray. "Tempe à pailla" 1932-1934: síntesis Crítica de un Aprendizaje Arquitectónico

En esta tesis se estudia la vivienda “Tempe à pailla” (1932-1934) construida por Eileen Gray para uso propio, en la localidad francesa de Castellar. La expresión “cuarto propio” en el título del trabajo identifica este proyecto con la búsqueda de un lugar para la autoexperimentación. “Tempe à pailla” es el resultado de una enseñanza autodidacta adquirida por Eileen Gray gracias a la convivencia con los protagonistas del movimiento moderno, en el marco de la Francia de entreguerras. Las experiencias artesanales de E. Gray previas a la arquitectura y los instrumentos de aprendizaje permiten comprender el desarrollo de una mente crítica que cuestiona continuamente lo observado. Por ello, para demostrar la influencia de los postulados de los movimientos contemporáneos en la evolución de sus creaciones, y como preámbulo al análisis de “Tempe à pailla” se realiza un recorrido por las técnicas experimentadas y se analizan dos de sus primeros ejercicios de proyecto: “Vivienda de tres plantas” (1923) y “Maison pour un ingénieur” (1926). La enseñanza adquirida en torno a la herramienta del dibujo analítico y técnico, junto a su investigación en el campo de lo pictórico trasladada al mobiliario realizado en laca, o al diseño y tejido de tapices, constituyen un conjunto de prácticas que desembocan, primero en el acondicionamiento de interiores, para ensayar novedosas composiciones espaciales entre sus objetos y, por último, en el proyecto de arquitectura como disciplina capaz de conjugar todo lo experimentado anteriormente. El binomio Intuición más Método, en todos estos itinerarios prácticos de Eileen Gray, combinado con una mirada atenta hacia las obras, exposiciones, lecturas y revistas especializadas de su tiempo, amalgaman una personalidad compleja que investigó progresivamente, primero en el ámbito de la domesticidad, y en su etapa de madurez en torno a los mínimos de habitar y a los espacios colectivos. El propósito de esta tesis es descubrir cómo los aspectos sociales, artísticos y arquitectónicos del contexto, entrelazados con la propia subjetividad crítica de la arquitecto conforman los fundamentos de esta vivienda y condicionan las decisiones de una mente que proyecta copiando, reelaborando y descartando entre lo conocido y lo aprendido. La elección de esta casa como protagonista de la investigación persigue, en primer lugar, descubrir su relación con los discursos del momento, constituyéndose en objeto arquitectónico paradigmático de un diálogo continuado y abierto. Y en segundo lugar, establecer una síntesis valorativa de la coherencia o la falta de ella en las decisiones objetivas del proyecto, confrontándolas con otros ejemplos. Para alcanzar estos dos objetivos se ha diseccionado la casa desde cinco perspectivas: su vínculo con la preexistencia del lugar, su organización en planta alejada de cualquier tipo normalizado, su vocabulario como reflejo de la modernidad, las relaciones espacio-temporales conseguidas y la sinergia establecida entre el equipamiento doméstico y la arquitectura. Este desarrollo ha hecho posible situar “Tempe á pailla” como un punto de inflexión en la arquitectura de Eileen Gray, y un ejemplo donde fue capaz de anticipar las futuras revisiones del movimiento moderno en aspectos como: la adecuación y empatía de lo construido con el lugar de emplazamiento, el rechazo a las connotaciones del concepto de “machine d’habiter” y la búsqueda de un confort enfatizado por la percepción, la experiencia e incluso los efectos psicológicos del interior doméstico. La relectura de esta casa, enmarcada dentro de la trayectoria práctica de su autora, invita a fijar la mirada en un inexcusable aprendizaje, previo a lo arquitectónico, que aúne la TEORÍA y la PLÁSTICA del momento con ensayos materializados en la PRÁCTICA, demostrando que, para madurar el conocimiento y proyectar con criterio crítico, es imprescindible el factor TIEMPO. ABSTRACT This thesis examines the housing “Tempe à pailla” (1932-1934) built by Eileen Gray for her own use, in the French village of Castellar. The expression “own room” in the title of the work identifies this project as the searching for a place for self experimentation. “Tempe à pailla” is the result of a self-directed learning acquired by the authoress due to coexistence with the protagonists of the modern movement, within the framework of the interwar France. Gray’s craft experiences previous to the architecture along the learning tools allow us to understand the development of a critical mind that questions continuously what she observes. Therefore to demonstrate the influence of the postulates of the contemporary movements in the evolution of her creations, and as a preamble to analysis of “Tempe à pailla”, this thesis makes a tour, along the techniques that she experienced, and studies two of her first exercises of project: “Three-storey housing”(1923) and “Maison pour an ingénieur” (1926). Lesson learned around the analytical tool of architectural drawing, together her research in the field of painting transferred to furniture made in lacquer, or to the design and fabric of tapestries, they constitute a set of craft experiences that lead, first in the conditioning of interiors, rehearsing novel spatial compositions among her objects and finally in the architectural project as a discipline capable of combining everything she learnt previously The binomial Intuition plus Method in all of these practicals Eileen Gray’s itineraries, combined with her look toward the works, exhibitions, readings and journals of her time, become together a complex personality that progressively innovates firstly in the context of domesticity and, in her stage of maturity, on the minimum living and collective spaces. The purpose of this thesis is to discover how the social, artistic and architectural aspects of the context, interlaced with the own critical subjectivity of the architect shape the foundations of this housing and determine the decisions of a mind that projects copying, re-elaborating and rejecting among the aspects known and learned. The choice of this house as the protagonist of the thesis aims, first to discover the relationship with the speeches of her time, becoming a paradigmatic architectural object of a continued and open dialogue. And secondly, to establish a evaluative synthesis of the consistency or lack of it in the project decisions, confronting them with others appropriate examples. To achieve these two objectives the house has been dissected from five perspectives: Its link with the preexistence of the place, its organization on floor away any standard type, its vocabulary as a reflection of modernity reached spatial-temporal relations and the synergy established between the domestic equipment and architecture. The development has made possible to place “Tempe à pailla” as a turning point in the architecture of Eileen Gray, and an example where she was able to anticipate future revisions of the modern movement in aspects such as: adaptation and empathy of the architecture with the site, the rejection of the connotations of the concept of “machine d’habiter” and the pursuit of comfort emphasized by the perception, the experience and even the psychological effects of the domestic interior. The re-reading of this singular and reduced House, framed within the practical trajectory of her authoress, invites to gaze inexcusable learning prior to the architecture, which combines the THEORY and the PLASTIC with trials materialized in PRACTICE, demonstrating that the essential factor to mature knowledge and planning with critical criteria, is the TIME.

Viviendas productivas

El presente trabajo recoge los resultados de una investigación sobre la «vivienda productiva», es decir, de la casa como lugar de trabajo. Dicha investigación se ha ocupado de explorar cómo influyen las cotidianeidades doméstico-laborales actuales —junto con sus arquitecturas y los urbanismos que estas generan— en la sociedad, en especial en temas sociales centrales como la construcción de las subjetividades, y de una vida en comunidad. Asimismo, explora cómo podrían influir en un futuro. La hipótesis sobre la que se trabaja, y que finalmente se intenta demostrar, consiste en que, en la territorialidad múltiple de lo laboral, la vivienda, como plataforma doméstica multiusos, productiva y reproductiva de la que muchas personas disponen, desempeña un papel nodal, y es posible que en el futuro su papel sea aún más importante y más visible. La vivienda productiva funciona como una infraestructura urbana desde la cual se construyen diferentes tipos de bienes materiales e inmateriales, pero sobre todo formas de relación, sociales y productivas con otros, además de imaginarios y afectos. La vivienda como infraestructura productiva y reproductiva es tanto «fábrica fundamental de lo social», como nos enseña Silvia Federici, como «fábrica de lo urbano». El trabajo en casa, como parte de diferentes dinámicas «dispersas» del trabajo que se dan en la actualidad, presenta tanto problemáticas y desafíos importantes, como capitales y posibilidades sociales. Por un lado, puede facilitar una absorción de tipo «24/7» vinculada a las lógicas de producción dispersa y consumo dominantes además de la que se da por las dinámicas patriarcales tradicionales, y en múltiples casos situaciones de evidente asimetría y de explotación laboral. También puede propiciar situaciones socialmente extendidas o impuestas de soledad y aislamiento. Sin embargo, está asimismo vinculado al surgimiento de espacios de experimentación tanto en soledad como en compañía, de cooperación y de intercambio, además de a la evidente posibilidad de construir rutinas propias y, por tanto, una subjetividad laboral propia. Por otro lado, frente a la idea general y homogénea del trabajador casero como un sujeto mayoritariamente aislado de su entorno, las jornadas de trabajo de los trabajadores caseros estudiados presentan una gran diversidad. Estas pueden conllevar aislamiento y exclusión, así como acompañar diferentes formas de construcción de una ciudadanía activa, tanto en solitario, como mediante formas de participación activa en la construcción de una vida en comunidad. En esta investigación se analizan, pues, desafíos y oportunidades de estas espacialidades del trabajo y, a través de este análisis, se indaga en el papel de los marcos físicos, organizativos y simbólicos actuales para la vivienda y para la ciudad pensada desde los trabajadores caseros. Al mismo tiempo se exploran nuevos tipos de vivienda y urbanismos que puedan quizás acompañar procesos sociales de inclusión, así como de emancipación, cooperación e intercambio y, en general, nuevas formas de vecindad y bienestar compartido en los ámbitos doméstico-productivos. Metodológicamente, las singularidades presentes en las realidades estudiadas invitan además a explorar protocolos de análisis, métodos de diseño, de gestión y gobierno que, desde lo micro, puedan dialogar con lo cotidiano y sus singularidades. Diego Barajas, autor de la tesis, es arquitecto dedicado a la práctica, a la investigación y la docencia. Su trabajo se focaliza en explorar el carácter mediador de la arquitectura frente a lo cotidiano y sus microrrealidades. Es profesor de proyectos de urbanismo en la IE School of Architecture y es miembro de Husos, una plataforma de investigación y diseño orientada a la innovación en arquitectura y urbanismo, con sede en Madrid. Es el autor del libro Dispersion, A Study of Global Mobility and the Dynamics of a Fictional Urbanism (Episode Publishers, Róterdam, 2003). Sus trabajos teóricos y de investigación han aparecido en libros y revistas internacionales tales como The Domestic and The Foreign in Architecture (010 Publishers, 2008), Public Spheres, a Europan Discussion (Europan9, 2007), Photoespaña 05 (La Fábrica, Madrid, 2005), Domus, Volume, Abitare, Architese, Plot, y Summa+. Su trabajo se ha expuesto en la Bienal de Venecia (selección principal), la Bienal de Róterdam, la Fundación Tapies, Photoespaña, entre otros y es parte de la colección permanente del FRAC Centre en Orleans y del Historisch Museum de Róterdam entre otros. Antes de estudiar en Róterdam, se gradúa con Honores en la Universidad de los Andes en 1999 y su tesis de grado de arquitectura recibe la máxima distinción como proyecto de Grado Meritorio. ABSTRACT The present study records an investigation into the «productive house», or the home as a workplace. This investigation looks at how working from home, its architectures, and the urban dynamics generated around it influence daily life and the construction of society. It also explores what influences home-based work might have in the future, particularly in central themes such as the biopolitical construction of subjectivities and community life. The central hypothesis revolves around the idea that the home, as a multi-use infrastructure that most of us have access to, plays a fundamental role in the contemporary work sphere, due to —or even in spite of— the omnipresence of work in practically every moment and area of our daily lives, and might play a main role in the future. The home functions as a kind of hub from which we create different kinds of material and immaterial goods, but above all relationships with others, both social and productive, as well as imaginaries and affections. The home, as a machine for production and reproduction, is as much a main «factory of the social» as Silvia Federici describes it, as a «factory of the urban». Working from home, as one of several «dispersed» work dynamics that are part of the contemporary world of work, presents as many important problematics and challenges as it does possibilities and social capital. On the one hand, it can contribute to kind of «24/7» absorption linked both to the logistics of the current dispersed production and consumption, and to that of traditional patriarchal dynamics, and in some cases even clearly asymmetrical situations that exploit the workforce. It can also lead to the socially widespread phenomena of isolation and loneliness, at times imposed upon home-based workers. However, by the same token, it is also linked to the growth of experimental spaces of cooperation and exchange, both solitary and in company, as well as the clear possibility of constructing individualised routines and, therefore, a personal laboural subjectivity. On the other hand, contrary to the generalised, homogenous idea of a home-based worker who is mostly isolated from his or her environment, the working days of those we studied went hand in hand with different ways of building subjectivities. This could be as much in exclusion and isolation as through building an active citizenship, at times in solitary and at times actively participating in the construction of communal life. In this investigation, therefore, the challenges and opportunities of the home as workplace have been analysed, and through this analysis we have inquired into the role of current physical, organisational and symbolic frameworks for the home and for the city from the perspective of home workers. At the same time we have explored new types of homes and of town planning that could perhaps accompany social processes of diversity and inclusion as well as emancipation, cooperation and exchange and, in general, new forms of shared welfare in productive domestic environments. Methodologically, the singularities present in the cases studied also invite us to explore protocols of analysis, methods of design, management and government that, from the micro level, could dialogue with the peculiarities of day-to-day life. The author of this thesis, Diego Barajas, is an architect dedicated to practice, investigation and teaching. His work is focussed on exploring the mediating nature of architecture and the built environment in terms of daily life and its microrealities. He is professor of urban projects at the IE School of Architecture and member of Husos, a platform for investigation and town planning based in Madrid. He is the author of the book Dispersion, A Study of Global Mobility and the Dynamics of a Fictional Urbanism (Episode Publishers, Rotterdam, 2003) and his theoretical works and investigations have appeared in books such as The Domestic and The Foreign in Architecture (010 Publishers, 2008), Public Spheres, a Europan Discussion (Europan9, 2007), Photoespaña 05 (La Fábrica, Madrid, 2005), and in international magazines such as Domus, Volume, Abitare, Architese, Plot and Summa+. His work has been exhibited in places such as the Venice Biennial (main selection), the Rotterdam Biennial, the Tapies Foundation and Photoespaña, among others, and forms part of the permanent collection of the FRAC Centre in Orleans and the Historisch Museum of Rotterdam. Before studying in Rotterdam, he graduated with Honours from the University of the Andes in 1999, and his architecture degree thesis received the maximum distinction of Meritorious Graduation Project.

Automated wordlength optimization framework for multi-source statistical interval-based analysis of nonlinear systems with control-flow structures

El uso de aritmética de punto fijo es una opción de diseño muy extendida en sistemas con fuertes restricciones de área, consumo o rendimiento. Para producir implementaciones donde los costes se minimicen sin impactar negativamente en la precisión de los resultados debemos llevar a cabo una asignación cuidadosa de anchuras de palabra. Encontrar la combinación óptima de anchuras de palabra en coma fija para un sistema dado es un problema combinatorio NP-hard al que los diseñadores dedican entre el 25 y el 50 % del ciclo de diseño. Las plataformas hardware reconfigurables, como son las FPGAs, también se benefician de las ventajas que ofrece la aritmética de coma fija, ya que éstas compensan las frecuencias de reloj más bajas y el uso más ineficiente del hardware que hacen estas plataformas respecto a los ASICs. A medida que las FPGAs se popularizan para su uso en computación científica los diseños aumentan de tamaño y complejidad hasta llegar al punto en que no pueden ser manejados eficientemente por las técnicas actuales de modelado de señal y ruido de cuantificación y de optimización de anchura de palabra. En esta Tesis Doctoral exploramos distintos aspectos del problema de la cuantificación y presentamos nuevas metodologías para cada uno de ellos: Las técnicas basadas en extensiones de intervalos han permitido obtener modelos de propagación de señal y ruido de cuantificación muy precisos en sistemas con operaciones no lineales. Nosotros llevamos esta aproximación un paso más allá introduciendo elementos de Multi-Element Generalized Polynomial Chaos (ME-gPC) y combinándolos con una técnica moderna basada en Modified Affine Arithmetic (MAA) estadístico para así modelar sistemas que contienen estructuras de control de flujo. Nuestra metodología genera los distintos caminos de ejecución automáticamente, determina las regiones del dominio de entrada que ejercitarán cada uno de ellos y extrae los momentos estadísticos del sistema a partir de dichas soluciones parciales. Utilizamos esta técnica para estimar tanto el rango dinámico como el ruido de redondeo en sistemas con las ya mencionadas estructuras de control de flujo y mostramos la precisión de nuestra aproximación, que en determinados casos de uso con operadores no lineales llega a tener tan solo una desviación del 0.04% con respecto a los valores de referencia obtenidos mediante simulación. Un inconveniente conocido de las técnicas basadas en extensiones de intervalos es la explosión combinacional de términos a medida que el tamaño de los sistemas a estudiar crece, lo cual conlleva problemas de escalabilidad. Para afrontar este problema presen tamos una técnica de inyección de ruidos agrupados que hace grupos con las señales del sistema, introduce las fuentes de ruido para cada uno de los grupos por separado y finalmente combina los resultados de cada uno de ellos. De esta forma, el número de fuentes de ruido queda controlado en cada momento y, debido a ello, la explosión combinatoria se minimiza. También presentamos un algoritmo de particionado multi-vía destinado a minimizar la desviación de los resultados a causa de la pérdida de correlación entre términos de ruido con el objetivo de mantener los resultados tan precisos como sea posible. La presente Tesis Doctoral también aborda el desarrollo de metodologías de optimización de anchura de palabra basadas en simulaciones de Monte-Cario que se ejecuten en tiempos razonables. Para ello presentamos dos nuevas técnicas que exploran la reducción del tiempo de ejecución desde distintos ángulos: En primer lugar, el método interpolativo aplica un interpolador sencillo pero preciso para estimar la sensibilidad de cada señal, y que es usado después durante la etapa de optimización. En segundo lugar, el método incremental gira en torno al hecho de que, aunque es estrictamente necesario mantener un intervalo de confianza dado para los resultados finales de nuestra búsqueda, podemos emplear niveles de confianza más relajados, lo cual deriva en un menor número de pruebas por simulación, en las etapas iniciales de la búsqueda, cuando todavía estamos lejos de las soluciones optimizadas. Mediante estas dos aproximaciones demostramos que podemos acelerar el tiempo de ejecución de los algoritmos clásicos de búsqueda voraz en factores de hasta x240 para problemas de tamaño pequeño/mediano. Finalmente, este libro presenta HOPLITE, una infraestructura de cuantificación automatizada, flexible y modular que incluye la implementación de las técnicas anteriores y se proporciona de forma pública. Su objetivo es ofrecer a desabolladores e investigadores un entorno común para prototipar y verificar nuevas metodologías de cuantificación de forma sencilla. Describimos el flujo de trabajo, justificamos las decisiones de diseño tomadas, explicamos su API pública y hacemos una demostración paso a paso de su funcionamiento. Además mostramos, a través de un ejemplo sencillo, la forma en que conectar nuevas extensiones a la herramienta con las interfaces ya existentes para poder así expandir y mejorar las capacidades de HOPLITE. ABSTRACT Using fixed-point arithmetic is one of the most common design choices for systems where area, power or throughput are heavily constrained. In order to produce implementations where the cost is minimized without negatively impacting the accuracy of the results, a careful assignment of word-lengths is required. The problem of finding the optimal combination of fixed-point word-lengths for a given system is a combinatorial NP-hard problem to which developers devote between 25 and 50% of the design-cycle time. Reconfigurable hardware platforms such as FPGAs also benefit of the advantages of fixed-point arithmetic, as it compensates for the slower clock frequencies and less efficient area utilization of the hardware platform with respect to ASICs. As FPGAs become commonly used for scientific computation, designs constantly grow larger and more complex, up to the point where they cannot be handled efficiently by current signal and quantization noise modelling and word-length optimization methodologies. In this Ph.D. Thesis we explore different aspects of the quantization problem and we present new methodologies for each of them: The techniques based on extensions of intervals have allowed to obtain accurate models of the signal and quantization noise propagation in systems with non-linear operations. We take this approach a step further by introducing elements of MultiElement Generalized Polynomial Chaos (ME-gPC) and combining them with an stateof- the-art Statistical Modified Affine Arithmetic (MAA) based methodology in order to model systems that contain control-flow structures. Our methodology produces the different execution paths automatically, determines the regions of the input domain that will exercise them, and extracts the system statistical moments from the partial results. We use this technique to estimate both the dynamic range and the round-off noise in systems with the aforementioned control-flow structures. We show the good accuracy of our approach, which in some case studies with non-linear operators shows a 0.04 % deviation respect to the simulation-based reference values. A known drawback of the techniques based on extensions of intervals is the combinatorial explosion of terms as the size of the targeted systems grows, which leads to scalability problems. To address this issue we present a clustered noise injection technique that groups the signals in the system, introduces the noise terms in each group independently and then combines the results at the end. In this way, the number of noise sources in the system at a given time is controlled and, because of this, the combinato rial explosion is minimized. We also present a multi-way partitioning algorithm aimed at minimizing the deviation of the results due to the loss of correlation between noise terms, in order to keep the results as accurate as possible. This Ph.D. Thesis also covers the development of methodologies for word-length optimization based on Monte-Carlo simulations in reasonable times. We do so by presenting two novel techniques that explore the reduction of the execution times approaching the problem in two different ways: First, the interpolative method applies a simple but precise interpolator to estimate the sensitivity of each signal, which is later used to guide the optimization effort. Second, the incremental method revolves on the fact that, although we strictly need to guarantee a certain confidence level in the simulations for the final results of the optimization process, we can do it with more relaxed levels, which in turn implies using a considerably smaller amount of samples, in the initial stages of the process, when we are still far from the optimized solution. Through these two approaches we demonstrate that the execution time of classical greedy techniques can be accelerated by factors of up to ×240 for small/medium sized problems. Finally, this book introduces HOPLITE, an automated, flexible and modular framework for quantization that includes the implementation of the previous techniques and is provided for public access. The aim is to offer a common ground for developers and researches for prototyping and verifying new techniques for system modelling and word-length optimization easily. We describe its work flow, justifying the taken design decisions, explain its public API and we do a step-by-step demonstration of its execution. We also show, through an example, the way new extensions to the flow should be connected to the existing interfaces in order to expand and improve the capabilities of HOPLITE.

PERCEPÇÃO DE FATORES E SITUAÇÕES DE RISCO EM MOTORISTAS INFRATORES

O presente estudo teve como objetivo verificar a percepção de situações de acidentes de trânsito por motoristas infratores; levantar dados sócio-demográficos, fatores de riscos e fatores de proteção de motoristas infratores, como também verificou a percepção de invulnerabilidade destes motoristas infratores. A coleta de dados foi realizada através da aplicação de Escala de Percepção de Invulnerabilidade, questionário sócio-demográfico que visou caracterizar o condutor, e entrevista semi-estruturada com finalidade de conhecer as ações do condutor ao volante. A amostra foi realizada por acessibilidade. Foi adotado como critério de inclusão na amostra motoristas habilitados que acumularam mais de vinte pontos em seu prontuário da Carteira de habilitação. O estudo teve um total de 427 sujeitos, sendo 325 do gênero masculino e 102 do gênero feminino. As infrações mais cometidas foram as gravíssimas para os sujeitos habilitados entre 6 e 15 anos, independente do gênero. Em relação à Escala de Invulnerabilidade, identificou-se que a autopercepção positiva foi superior ao senso de proteção e a crença na invulnerabilidade dos sujeitos. Os sujeitos entrevistados têm em média 38 pontos no prontuário, mas consideram-se motoristas cautelosos, atentos, cuidadosos, preocupados com os outros e que procuram obedecer às leis. Verificou-se que o risco está associado com a idéia de perigo, causar danos a outras pessoas ou comprometer sua segurança. As situações de risco estão associadas ao volume excessivo de veículos, alta velocidade, não obediência às leis de trânsito, veículos mal conservados e falta de sinalização. A percepção de riscos tem muito mais a ver com a singularidade do indivíduo diante de algum evento do que com uma estimativa correta de probabilidades. Constatou-se que os níveis elevados de ameaça sempre apresentam estratégias cognitivas de minimização do risco e do seu impacto. Constatou-se que as infrações de trânsito que ocorrem têm a ver com o contexto social. Investigar sobre as possíveis variáveis psicológicas nesse contexto também é uma tarefa de grande amplitude. Os estudos realizados nessa área da psicologia de trânsito no Brasil podem dar mais um passo em direção à compreensão da complexa rede de relações envolvendo o homem, o trânsito e o ambiente.(AU)

PERCEPÇÃO DE FATORES E SITUAÇÕES DE RISCO EM MOTORISTAS INFRATORES

O presente estudo teve como objetivo verificar a percepção de situações de acidentes de trânsito por motoristas infratores; levantar dados sócio-demográficos, fatores de riscos e fatores de proteção de motoristas infratores, como também verificou a percepção de invulnerabilidade destes motoristas infratores. A coleta de dados foi realizada através da aplicação de Escala de Percepção de Invulnerabilidade, questionário sócio-demográfico que visou caracterizar o condutor, e entrevista semi-estruturada com finalidade de conhecer as ações do condutor ao volante. A amostra foi realizada por acessibilidade. Foi adotado como critério de inclusão na amostra motoristas habilitados que acumularam mais de vinte pontos em seu prontuário da Carteira de habilitação. O estudo teve um total de 427 sujeitos, sendo 325 do gênero masculino e 102 do gênero feminino. As infrações mais cometidas foram as gravíssimas para os sujeitos habilitados entre 6 e 15 anos, independente do gênero. Em relação à Escala de Invulnerabilidade, identificou-se que a autopercepção positiva foi superior ao senso de proteção e a crença na invulnerabilidade dos sujeitos. Os sujeitos entrevistados têm em média 38 pontos no prontuário, mas consideram-se motoristas cautelosos, atentos, cuidadosos, preocupados com os outros e que procuram obedecer às leis. Verificou-se que o risco está associado com a idéia de perigo, causar danos a outras pessoas ou comprometer sua segurança. As situações de risco estão associadas ao volume excessivo de veículos, alta velocidade, não obediência às leis de trânsito, veículos mal conservados e falta de sinalização. A percepção de riscos tem muito mais a ver com a singularidade do indivíduo diante de algum evento do que com uma estimativa correta de probabilidades. Constatou-se que os níveis elevados de ameaça sempre apresentam estratégias cognitivas de minimização do risco e do seu impacto. Constatou-se que as infrações de trânsito que ocorrem têm a ver com o contexto social. Investigar sobre as possíveis variáveis psicológicas nesse contexto também é uma tarefa de grande amplitude. Os estudos realizados nessa área da psicologia de trânsito no Brasil podem dar mais um passo em direção à compreensão da complexa rede de relações envolvendo o homem, o trânsito e o ambiente.(AU)

Biosynthesis of the Monoterpenes Limonene and Carvone in the Fruit of Caraway1 : I. Demonstration of Enzyme Activities and Their Changes with Development

The biosynthesis of the monoterpenes limonene and carvone in the fruit of caraway (Carum carvi L.) proceeds from geranyl diphosphate via a three-step pathway. First, geranyl diphosphate is cyclized to (+)-limonene by a monoterpene synthase. Second, this intermediate is stored in the essential oil ducts without further metabolism or is converted by limonene-6-hydroxylase to (+)-trans-carveol. Third, (+)-trans-carveol is oxidized by a dehydrogenase to (+)-carvone. To investigate the regulation of monoterpene formation in caraway, we measured the time course of limonene and carvone accumulation during fruit development and compared it with monoterpene biosynthesis from [U-14C]Suc and the changes in the activities of the three enzymes. The activities of the enzymes explain the profiles of monoterpene accumulation quite well, with limonene-6-hydroxylase playing a pivotal role in controlling the nature of the end product. In the youngest stages, when limonene-6-hydroxylase is undetectable, only limonene was accumulating in appreciable levels. The appearance of limonene-6-hydroxylase correlates closely with the onset of carvone accumulation. At later stages of fruit development, the activities of all three enzymes declined to low levels. Although this correlates closely with a decrease in monoterpene accumulation, the latter may also be the result of competition with other pathways for substrate.

U1 small nuclear RNA chimeric ribozymes with substrate specificity for the Rev pre-mRNA of human immunodeficiency virus.

The in vivo effectiveness of ribozymes strongly depends on the correct choice of the vector molecule. High levels of expression, stability, active conformation, and correct cellular localization are the most important features for a ribozyme vector. We have exploited the utilization of the U1 small nuclear RNA (snRNA) as a vector for specifically targeting a ribozyme into the nucleus. The Rev pre-mRNA of human immunodeficiency virus type 1 was chosen as target for testing the activity of the Ul-ribozyme. The catalytic core of the hammerhead motif, plus the recognition sequences, substituted the stem-loop III of the U1 snRNA. The resulting construct displays efficient cleavage activity in vitro. In addition, in the in vivo system of Xenopus laevis oocytes, the Ul-chimeric ribozyme accumulates in large amounts in the nucleus and produces a considerable reduction of Rev pre-mRNA levels. The Rev-specific ribozyme was also inserted in a derivative of the Ul snRNA mutated in the region of pairing with the 5' splice site, such as to match it with the suboptimal splice junction of the Rev precursor. This construct shows more efficient reduction of Rev pre-mRNA in vivo than the wild-type U1 vector.