1000 resultados para DISEÑO - MODELO DE EVALUACIÓN
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Este proyecto, generado a partir de las demandas que se exponen al Área de Informática desde los ámbitos internos y externos de la Facultad de Humanidades y Ciencias Sociales (FHyCS) de la Universidad Nacional de Misiones (UNAM), plantea una doble perspectiva de análisis teórico-operativo: como espacio curricular de aprendizaje con características propias y como centro de recursos de tecnología informática, surgidas a partir de las reorientaciones del área y su impacto sobre el cambio organizacional. El diseño investigativo de evaluación diagnóstica e intervención contempla las peculiaridades de diversas áreas de conocimientos que contribuyen a la resolución del problema inicial a partir de convergencias paradigmáticas, teorías, metodológicas y de datos estratégicamente triangulados. Todo esto con el convencimiento de que las instituciones de educación superior pueden promover acciones coordinadas y articuladas entre sus académicos, y focalizar sus esfuerzos de investigación e intervención hacia el mejoramiento de las condiciones de vida y de trabajo en sus ámbitos institucionales. Con este proyecto de investigación se busca aportar elementos teóricos, conceptuales y críticos para abordar la consolidación y desarrollo curricular y de gestión del Área de Informática a través de la formulación de un plan estratégico y participativo entre todos los actores sociales del área.
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Hoy en día es muy importante para el crecimiento y supervivencia de la empresa desempeñarse con eficacia y eficiencia tanto en los distintos puestos de trabajo, en la satisfacción de los distintos interesados y en el desarrollo de las actividades empresariales en general. Esta tesis pretende determinar si la empresa Business & Tourism S.R.L es eficaz y eficiente. Para esto se desarrollará un modelo integral de evaluación de eficacia y eficiencia de la organización, considerando las distintas dimensiones de la misma. Las evaluaciones que realizan en la actualidad las distintas empresas no presentan integridad, es decir, solo evalúan aspectos aislados y en periodos de tiempo diferentes, lo que dificulta tener una visión y apreciación integral del desempeño de la empresa. Es por este motivo que se busca proponer un modelo de evaluación de eficacia y eficiencia que abarque las distintas dimensiones de la organización. Este modelo se realizó para el caso particular de la empresa Business & Tourism S.R.L, perteneciente al rubro de Alquiler de vehículos. Se pretende que el mismo sea aplicable a cualquier otra empresa, adaptándolo a su estructura en particular.
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La presentación pretende dar cuenta del proceso de desarrollo de la investigación 'Estudio sobre las bibliotecas escolares argentinas 2008/2009' que fuera parte de un proyecto regional coordinado por OEI/España junto a equipos de Brasil, Chile y Méjico, con el objetivo de evaluar la situación de las bibliotecas escolares en dichos países. Se intenta delinear el proceso conjunto de construcción de un modelo de evaluación para las bibliotecas escolares basado en el reconocimiento de las voces de los distintos actores educativos que confluyen en una biblioteca (directivos, responsables de biblioteca, docentes y alumnos de primaria y secundaria). Para llevarlo adelante se consensuaron dimensiones comunes y en cada una de ellas, indicadores válidos que cada país luego adaptó a las particularidades de su sistema educativo para la estrategia cuantitativa desarrollada a través de encuestas, mientras que la estrategia cualitativa tuvo un alcance diverso en cada país, de acuerdo a sus posibilidades. Asimismo, se describe el estudio argentino desde su propuesta metodológica y se presenta brevemente una herramienta de evaluación, diseñada para el análisis integrado de los datos, que dimos en llamar Indicadores resumen. Estos constituyen una propuesta exploratoria para la elaboración de ciertos supuestos hipotéticos en torno al funcionamiento de las bibliotecas escolares que permite la síntesis de ciertos rasgos que aparecen en los indicadores comunes.
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Se suele reconocer que la información es sustancial para el diseño, monitoreo y evaluación de las políticas públicas, a su vez consideramos que la democratización de los datos sistematizados permite a la sociedad debatir acerca del tipo de desarrollo que considera conveniente. Este sentido es el que fundamenta el proceso en el que nos encontramos. La elaboración de un sistema de información estadística que permita el monitoreo del desarrollo local sostenible en la Provincia de Tierra del Fuego. En este marco nos preguntamos: ¿Cuál es la dinámica social de la provincia? Y de esta forma, ¿Qué indicadores presentan la capacidad de medir y monitorear la dimensión social en términos de desarrollo? Por último ¿Cómo es la disponibilidad y calidad de los datos? Para ello hemos de definir en términos teóricos el concepto de desarrollo sostenible, haciendo especial hincapié en su dimensión social. Observaremos la dinámica socio demográfica y socio económica de la provincia más austral de la Argentina, a fin de seleccionar, diseñar y calcular indicadores que sean pertinentes a su proceso de desarrollo. Finalmente observaremos la disponibilidad, calidad y nivel de cobertura de los datos a fin de estimar el cálculo de los indicadores seleccionados
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La presentación pretende dar cuenta del proceso de desarrollo de la investigación 'Estudio sobre las bibliotecas escolares argentinas 2008/2009' que fuera parte de un proyecto regional coordinado por OEI/España junto a equipos de Brasil, Chile y Méjico, con el objetivo de evaluar la situación de las bibliotecas escolares en dichos países. Se intenta delinear el proceso conjunto de construcción de un modelo de evaluación para las bibliotecas escolares basado en el reconocimiento de las voces de los distintos actores educativos que confluyen en una biblioteca (directivos, responsables de biblioteca, docentes y alumnos de primaria y secundaria). Para llevarlo adelante se consensuaron dimensiones comunes y en cada una de ellas, indicadores válidos que cada país luego adaptó a las particularidades de su sistema educativo para la estrategia cuantitativa desarrollada a través de encuestas, mientras que la estrategia cualitativa tuvo un alcance diverso en cada país, de acuerdo a sus posibilidades. Asimismo, se describe el estudio argentino desde su propuesta metodológica y se presenta brevemente una herramienta de evaluación, diseñada para el análisis integrado de los datos, que dimos en llamar Indicadores resumen. Estos constituyen una propuesta exploratoria para la elaboración de ciertos supuestos hipotéticos en torno al funcionamiento de las bibliotecas escolares que permite la síntesis de ciertos rasgos que aparecen en los indicadores comunes.
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La ambientalización del currículum consiste en introducir contenidos ambientales en el currículo de las materias que intervienen en la formación del alumnado, entendiendo como contenidos los conceptos, procedimientos y actitudes que todo/a profesional debe adquirir durante su formación. La propuesta presentada tiene por objetivos despertar el interés por los temas ambientales en los alumnos y la comunidad escolar, para asumir un compromiso e implicarse en la tarea del cuidado de los ecosistemas naturales y humanizados. Se pretende rescatar la importancia del trabajo comunitario bien organizado para enfrentar los problemas ambientales e investigar sobre el diseño, desarrollo y evaluación de actividades de educación ambiental. El trabajo se abordará desde tres ámbitos distintos: Desde la formación de los futuros docentes de EPB N°9 (Educación Primaria Básica) que se encuentran desarrollando sus prácticas de campo; Desde la práctica escolar cotidiana; Desde la comunicación vecinal. La metodología a utilizar será la investigación-acción, para favorecer la reflexión crítica de la práctica educativa.
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Se suele reconocer que la información es sustancial para el diseño, monitoreo y evaluación de las políticas públicas, a su vez consideramos que la democratización de los datos sistematizados permite a la sociedad debatir acerca del tipo de desarrollo que considera conveniente. Este sentido es el que fundamenta el proceso en el que nos encontramos. La elaboración de un sistema de información estadística que permita el monitoreo del desarrollo local sostenible en la Provincia de Tierra del Fuego. En este marco nos preguntamos: ¿Cuál es la dinámica social de la provincia? Y de esta forma, ¿Qué indicadores presentan la capacidad de medir y monitorear la dimensión social en términos de desarrollo? Por último ¿Cómo es la disponibilidad y calidad de los datos? Para ello hemos de definir en términos teóricos el concepto de desarrollo sostenible, haciendo especial hincapié en su dimensión social. Observaremos la dinámica socio demográfica y socio económica de la provincia más austral de la Argentina, a fin de seleccionar, diseñar y calcular indicadores que sean pertinentes a su proceso de desarrollo. Finalmente observaremos la disponibilidad, calidad y nivel de cobertura de los datos a fin de estimar el cálculo de los indicadores seleccionados
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Se suele reconocer que la información es sustancial para el diseño, monitoreo y evaluación de las políticas públicas, a su vez consideramos que la democratización de los datos sistematizados permite a la sociedad debatir acerca del tipo de desarrollo que considera conveniente. Este sentido es el que fundamenta el proceso en el que nos encontramos. La elaboración de un sistema de información estadística que permita el monitoreo del desarrollo local sostenible en la Provincia de Tierra del Fuego. En este marco nos preguntamos: ¿Cuál es la dinámica social de la provincia? Y de esta forma, ¿Qué indicadores presentan la capacidad de medir y monitorear la dimensión social en términos de desarrollo? Por último ¿Cómo es la disponibilidad y calidad de los datos? Para ello hemos de definir en términos teóricos el concepto de desarrollo sostenible, haciendo especial hincapié en su dimensión social. Observaremos la dinámica socio demográfica y socio económica de la provincia más austral de la Argentina, a fin de seleccionar, diseñar y calcular indicadores que sean pertinentes a su proceso de desarrollo. Finalmente observaremos la disponibilidad, calidad y nivel de cobertura de los datos a fin de estimar el cálculo de los indicadores seleccionados
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La presentación pretende dar cuenta del proceso de desarrollo de la investigación 'Estudio sobre las bibliotecas escolares argentinas 2008/2009' que fuera parte de un proyecto regional coordinado por OEI/España junto a equipos de Brasil, Chile y Méjico, con el objetivo de evaluar la situación de las bibliotecas escolares en dichos países. Se intenta delinear el proceso conjunto de construcción de un modelo de evaluación para las bibliotecas escolares basado en el reconocimiento de las voces de los distintos actores educativos que confluyen en una biblioteca (directivos, responsables de biblioteca, docentes y alumnos de primaria y secundaria). Para llevarlo adelante se consensuaron dimensiones comunes y en cada una de ellas, indicadores válidos que cada país luego adaptó a las particularidades de su sistema educativo para la estrategia cuantitativa desarrollada a través de encuestas, mientras que la estrategia cualitativa tuvo un alcance diverso en cada país, de acuerdo a sus posibilidades. Asimismo, se describe el estudio argentino desde su propuesta metodológica y se presenta brevemente una herramienta de evaluación, diseñada para el análisis integrado de los datos, que dimos en llamar Indicadores resumen. Estos constituyen una propuesta exploratoria para la elaboración de ciertos supuestos hipotéticos en torno al funcionamiento de las bibliotecas escolares que permite la síntesis de ciertos rasgos que aparecen en los indicadores comunes.
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La ambientalización del currículum consiste en introducir contenidos ambientales en el currículo de las materias que intervienen en la formación del alumnado, entendiendo como contenidos los conceptos, procedimientos y actitudes que todo/a profesional debe adquirir durante su formación. La propuesta presentada tiene por objetivos despertar el interés por los temas ambientales en los alumnos y la comunidad escolar, para asumir un compromiso e implicarse en la tarea del cuidado de los ecosistemas naturales y humanizados. Se pretende rescatar la importancia del trabajo comunitario bien organizado para enfrentar los problemas ambientales e investigar sobre el diseño, desarrollo y evaluación de actividades de educación ambiental. El trabajo se abordará desde tres ámbitos distintos: Desde la formación de los futuros docentes de EPB N°9 (Educación Primaria Básica) que se encuentran desarrollando sus prácticas de campo; Desde la práctica escolar cotidiana; Desde la comunicación vecinal. La metodología a utilizar será la investigación-acción, para favorecer la reflexión crítica de la práctica educativa.
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En este artículo se presenta el diseño, implementación y evaluación de tres métodos que permiten realizar la detección y el seguimiento de estructuras de interés seleccionadas por el usuario a lo largo de un conjunto de fotogramas de vídeo quirúrgico. El objetivo de estos métodos es la extracción de la información relativa a las estructuras presentes en una determinada escena quirúrgica en entornos de formación o durante los procedimientos de mínima invasión. Los resultados muestran su directa aplicabilidad a entornos didácticos, por ser técnicas semiautomáticas en las que se requiere interacción del usuario.
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En esta Tesis se presentan dos líneas de investigación relacionadas y que contribuyen a las áreas de Interacción Hombre-Tecnología (o Máquina; siglas en inglés: HTI o HMI), lingüística computacional y evaluación de la experiencia del usuario. Las dos líneas en cuestión son el diseño y la evaluación centrada en el usuario de sistemas de Interacción Hombre-Máquina avanzados. En la primera parte de la Tesis (Capítulos 2 a 4) se abordan cuestiones fundamentales del diseño de sistemas HMI avanzados. El Capítulo 2 presenta una panorámica del estado del arte de la investigación en el ámbito de los sistemas conversacionales multimodales, con la que se enmarca el trabajo de investigación presentado en el resto de la Tesis. Los Capítulos 3 y 4 se centran en dos grandes aspectos del diseño de sistemas HMI: un gestor del diálogo generalizado para tratar la Interacción Hombre-Máquina multimodal y sensible al contexto, y el uso de agentes animados personificados (ECAs) para mejorar la robustez del diálogo, respectivamente. El Capítulo 3, sobre gestión del diálogo, aborda el tratamiento de la heterogeneidad de la información proveniente de las modalidades comunicativas y de los sensores externos. En este capítulo se propone, en un nivel de abstracción alto, una arquitectura para la gestión del diálogo con influjos heterogéneos de información, apoyándose en el uso de State Chart XML. En el Capítulo 4 se presenta una contribución a la representación interna de intenciones comunicativas, y su traducción a secuencias de gestos a ejecutar por parte de un ECA, diseñados específicamente para mejorar la robustez en situaciones de diálogo críticas que pueden surgir, por ejemplo, cuando se producen errores de entendimiento en la comunicación entre el usuario humano y la máquina. Se propone, en estas páginas, una extensión del Functional Mark-up Language definido en el marco conceptual SAIBA. Esta extensión permite representar actos comunicativos que realizan intenciones del emisor (la máquina) que no se pretende sean captadas conscientemente por el receptor (el usuario humano), pero con las que se pretende influirle a éste e influir el curso del diálogo. Esto se consigue mediante un objeto llamado Base de Intenciones Comunicativas (en inglés, Communication Intention Base, o CIB). La representación en el CIB de intenciones “no claradas” además de las explícitas permite la construcción de actos comunicativos que realizan simultáneamente varias intenciones comunicativas. En el Capítulo 4 también se describe un sistema experimental para el control remoto (simulado) de un asistente domótico, con autenticación de locutor para dar acceso, y con un ECA en el interfaz de cada una de estas tareas. Se incluye una descripción de las secuencias de comportamiento verbal y no verbal de los ECAs, que fueron diseñados específicamente para determinadas situaciones con objeto de mejorar la robustez del diálogo. Los Capítulos 5 a 7 conforman la parte de la Tesis dedicada a la evaluación. El Capítulo 5 repasa antecedentes relevantes en la literatura de tecnologías de la información en general, y de sistemas de interacción hablada en particular. Los principales antecedentes en el ámbito de la evaluación de la interacción sobre los cuales se ha desarrollado el trabajo presentado en esta Tesis son el Technology Acceptance Model (TAM), la herramienta Subjective Assessment of Speech System Interfaces (SASSI), y la Recomendación P.851 de la ITU-T. En el Capítulo 6 se describen un marco y una metodología de evaluación aplicados a la experiencia del usuario con sistemas HMI multimodales. Se desarrolló con este propósito un novedoso marco de evaluación subjetiva de la calidad de la experiencia del usuario y su relación con la aceptación por parte del mismo de la tecnología HMI (el nombre dado en inglés a este marco es Subjective Quality Evaluation Framework). En este marco se articula una estructura de clases de factores subjetivos relacionados con la satisfacción y aceptación por parte del usuario de la tecnología HMI propuesta. Esta estructura, tal y como se propone en la presente tesis, tiene dos dimensiones ortogonales. Primero se identifican tres grandes clases de parámetros relacionados con la aceptación por parte del usuario: “agradabilidad ” (likeability: aquellos que tienen que ver con la experiencia de uso, sin entrar en valoraciones de utilidad), rechazo (los cuales sólo pueden tener una valencia negativa) y percepción de utilidad. En segundo lugar, este conjunto clases se reproduce para distintos “niveles, o focos, percepción del usuario”. Éstos incluyen, como mínimo, un nivel de valoración global del sistema, niveles correspondientes a las tareas a realizar y objetivos a alcanzar, y un nivel de interfaz (en los casos propuestos en esta tesis, el interfaz es un sistema de diálogo con o sin un ECA). En el Capítulo 7 se presenta una evaluación empírica del sistema descrito en el Capítulo 4. El estudio se apoya en los mencionados antecedentes en la literatura, ampliados con parámetros para el estudio específico de los agentes animados (los ECAs), la auto-evaluación de las emociones de los usuarios, así como determinados factores de rechazo (concretamente, la preocupación por la privacidad y la seguridad). También se evalúa el marco de evaluación subjetiva de la calidad propuesto en el capítulo anterior. Los análisis de factores efectuados revelan una estructura de parámetros muy cercana conceptualmente a la división de clases en utilidad-agradabilidad-rechazo propuesta en dicho marco, resultado que da cierta validez empírica al marco. Análisis basados en regresiones lineales revelan estructuras de dependencias e interrelación entre los parámetros subjetivos y objetivos considerados. El efecto central de mediación, descrito en el Technology Acceptance Model, de la utilidad percibida sobre la relación de dependencia entre la intención de uso y la facilidad de uso percibida, se confirma en el estudio presentado en la presente Tesis. Además, se ha encontrado que esta estructura de relaciones se fortalece, en el estudio concreto presentado en estas páginas, si las variables consideradas se generalizan para cubrir más ampliamente las categorías de agradabilidad y utilidad contempladas en el marco de evaluación subjetiva de calidad. Se ha observado, asimismo, que los factores de rechazo aparecen como un componente propio en los análisis de factores, y además se distinguen por su comportamiento: moderan la relación entre la intención de uso (que es el principal indicador de la aceptación del usuario) y su predictor más fuerte, la utilidad percibida. Se presentan también resultados de menor importancia referentes a los efectos de los ECAs sobre los interfaces de los sistemas de diálogo y sobre los parámetros de percepción y las valoraciones de los usuarios que juegan un papel en conformar su aceptación de la tecnología. A pesar de que se observa un rendimiento de la interacción dialogada ligeramente mejor con ECAs, las opiniones subjetivas son muy similares entre los dos grupos experimentales (uno interactuando con un sistema de diálogo con ECA, y el otro sin ECA). Entre las pequeñas diferencias encontradas entre los dos grupos destacan las siguientes: en el grupo experimental sin ECA (es decir, con interfaz sólo de voz) se observó un efecto más directo de los problemas de diálogo (por ejemplo, errores de reconocimiento) sobre la percepción de robustez, mientras que el grupo con ECA tuvo una respuesta emocional más positiva cuando se producían problemas. Los ECAs parecen generar inicialmente expectativas más elevadas en cuanto a las capacidades del sistema, y los usuarios de este grupo se declaran más seguros de sí mismos en su interacción. Por último, se observan algunos indicios de efectos sociales de los ECAs: la “amigabilidad ” percibida los ECAs estaba correlada con un incremento la preocupación por la seguridad. Asimismo, los usuarios del sistema con ECAs tendían más a culparse a sí mismos, en lugar de culpar al sistema, de los problemas de diálogo que pudieran surgir, mientras que se observó una ligera tendencia opuesta en el caso de los usuarios del sistema con interacción sólo de voz. ABSTRACT This Thesis presents two related lines of research work contributing to the general fields of Human-Technology (or Machine) Interaction (HTI, or HMI), computational linguistics, and user experience evaluation. These two lines are the design and user-focused evaluation of advanced Human-Machine (or Technology) Interaction systems. The first part of the Thesis (Chapters 2 to 4) is centred on advanced HMI system design. Chapter 2 provides a background overview of the state of research in multimodal conversational systems. This sets the stage for the research work presented in the rest of the Thesis. Chapers 3 and 4 focus on two major aspects of HMI design in detail: a generalised dialogue manager for context-aware multimodal HMI, and embodied conversational agents (ECAs, or animated agents) to improve dialogue robustness, respectively. Chapter 3, on dialogue management, deals with how to handle information heterogeneity, both from the communication modalities or from external sensors. A highly abstracted architectural contribution based on State Chart XML is proposed. Chapter 4 presents a contribution for the internal representation of communication intentions and their translation into gestural sequences for an ECA, especially designed to improve robustness in critical dialogue situations such as when miscommunication occurs. We propose an extension of the functionality of Functional Mark-up Language, as envisaged in much of the work in the SAIBA framework. Our extension allows the representation of communication acts that carry intentions that are not for the interlocutor to know of, but which are made to influence him or her as well as the flow of the dialogue itself. This is achieved through a design element we have called the Communication Intention Base. Such r pr s ntation of “non- clar ” int ntions allows th construction of communication acts that carry several communication intentions simultaneously. Also in Chapter 4, an experimental system is described which allows (simulated) remote control to a home automation assistant, with biometric (speaker) authentication to grant access, featuring embodied conversation agents for each of the tasks. The discussion includes a description of the behavioural sequences for the ECAs, which were designed for specific dialogue situations with particular attention given to the objective of improving dialogue robustness. Chapters 5 to 7 form the evaluation part of the Thesis. Chapter 5 reviews evaluation approaches in the literature for information technologies, as well as in particular for speech-based interaction systems, that are useful precedents to the contributions of the present Thesis. The main evaluation precedents on which the work in this Thesis has built are the Technology Acceptance Model (TAM), the Subjective Assessment of Speech System Interfaces (SASSI) tool, and ITU-T Recommendation P.851. Chapter 6 presents the author’s work in establishing an valuation framework and methodology applied to the users’ experience with multimodal HMI systems. A novel user-acceptance Subjective Quality Evaluation Framework was developed by the author specifically for this purpose. A class structure arises from two orthogonal sets of dimensions. First we identify three broad classes of parameters related with user acceptance: likeability factors (those that have to do with the experience of using the system), rejection factors (which can only have a negative valence) and perception of usefulness. Secondly, the class structure is further broken down into several “user perception levels”; at the very least: an overall system-assessment level, task and goal-related levels, and an interface level (e.g., a dialogue system with or without an ECA). An empirical evaluation of the system described in Chapter 4 is presented in Chapter 7. The study was based on the abovementioned precedents in the literature, expanded with categories covering the inclusion of an ECA, the users’ s lf-assessed emotions, and particular rejection factors (privacy and security concerns). The Subjective Quality Evaluation Framework proposed in the previous chapter was also scrutinised. Factor analyses revealed an item structure very much related conceptually to the usefulness-likeability-rejection class division introduced above, thus giving it some empirical weight. Regression-based analysis revealed structures of dependencies, paths of interrelations, between the subjective and objective parameters considered. The central mediation effect, in the Technology Acceptance Model, of perceived usefulness on the dependency relationship of intention-to-use with perceived ease of use was confirmed in this study. Furthermore, the pattern of relationships was stronger for variables covering more broadly the likeability and usefulness categories in the Subjective Quality Evaluation Framework. Rejection factors were found to have a distinct presence as components in factor analyses, as well as distinct behaviour: they were found to moderate the relationship between intention-to-use (the main measure of user acceptance) and its strongest predictor, perceived usefulness. Insights of secondary importance are also given regarding the effect of ECAs on the interface of spoken dialogue systems and the dimensions of user perception and judgement attitude that may have a role in determining user acceptance of the technology. Despite observing slightly better performance values in the case of the system with the ECA, subjective opinions regarding both systems were, overall, very similar. Minor differences between two experimental groups (one interacting with an ECA, the other only through speech) include a more direct effect of dialogue problems (e.g., non-understandings) on perceived dialogue robustness for the voice-only interface test group, and a more positive emotional response for the ECA test group. Our findings further suggest that the ECA generates higher initial expectations, and users seem slightly more confident in their interaction with the ECA than do those without it. Finally, mild evidence of social effects of ECAs was also found: the perceived friendliness of the ECA increased security concerns, and ECA users may tend to blame themselves rather than the system when dialogue problems are encountered, while the opposite may be true for voice-only users.
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Esta tesis doctoral está encuadrada dentro del marco general de la ingeniería biomédica aplicada al tratamiento de las enfermedades cardiovasculares, enfermedades que provocan alrededor de 1.9 millones (40%) de muertes al año en la Unión Europea. En este contexto surge el proyecto europeo SCATh-Smart Catheterization, cuyo objetivo principal es mejorar los procedimientos de cateterismo aórtico introduciendo nuevas tecnologías de planificación y navegación quirúrgica y minimizando el uso de fluoroscopía. En particular, esta tesis aborda el modelado y diagnóstico de aneurismas aórticos abdominales (AAA) y del trombo intraluminal (TIL), allí donde esté presente, así como la segmentación de estas estructuras en imágenes preoperatorias de RM. Los modelos físicos específicos del paciente, construidos a partir de imágenes médicas preoperatorias, tienen múltiples usos, que van desde la evaluación preoperatoria de estructuras anatómicas a la planificación quirúrgica para el guiado de catéteres. En el diagnóstico y tratamiento de AAA, los modelos físicos son útiles a la hora de evaluar diversas variables biomecánicas y fisiológicas de las estructuras vasculares. Existen múltiples técnicas que requieren de la generación de modelos físicos que representen la anatomía vascular. Una de las principales aplicaciones de los modelos físicos es el análisis de elementos finitos (FE). Las simulaciones de FE para AAA pueden ser específicas para el paciente y permiten modelar estados de estrés complejos, incluyendo los efectos provocados por el TIL. La aplicación de métodos numéricos de análisis tiene como requisito previo la generación de una malla computacional que representa la geometría de interés mediante un conjunto de elementos poliédricos, siendo los hexaédricos los que presentan mejores resultados. En las estructuras vasculares, generar mallas hexaédricas es un proceso especialmente exigente debido a la compleja anatomía 3D ramificada. La mayoría de los AAA se encuentran situados en la bifurcación de la arteria aorta en las arterias iliacas y es necesario modelar de manera fiel dicha bifurcación. En el caso de que la sangre se estanque en el aneurisma provocando un TIL, éste forma una estructura adyacente a la pared aórtica. De este modo, el contorno externo del TIL es el mismo que el contorno interno de la pared, por lo que las mallas resultantes deben reflejar esta particularidad, lo que se denomina como "mallas conformadas". El fin último de este trabajo es modelar las estructuras vasculares de modo que proporcionen nuevas herramientas para un mejor diagnóstico clínico, facilitando medidas de riesgo de rotura de la arteria, presión sistólica o diastólica, etc. Por tanto, el primer objetivo de esta tesis es diseñar un método novedoso y robusto para generar mallas hexaédricas tanto de la pared aórtica como del trombo. Para la identificación de estas estructuras se utilizan imágenes de resonancia magnética (RM). Deben mantenerse sus propiedades de adyacencia utilizando elementos de alta calidad, prestando especial atención al modelado de la bifurcación y a que sean adecuadas para el análisis de FE. El método tiene en cuenta la evolución de la línea central del vaso en el espacio tridimensional y genera la malla directamente a partir de las imágenes segmentadas, sin necesidad de reconstruir superficies triangulares. Con el fin de reducir la intervención del usuario en el proceso de generación de las mallas, es también objetivo de esta tesis desarrollar un método de segmentación semiautomática de las distintas estructuras de interés. Las principales contribuciones de esta tesis doctoral son: 1. El diseño, implementación y evaluación de un algoritmo de generación de mallas hexaédricas conformadas de la pared y el TIL a partir de los contornos segmentados en imágenes de RM. Se ha llevado a cabo una evaluación de calidad que determine su aplicabilidad a métodos de FE. Los resultados demuestran que el algoritmo desarrollado genera mallas conformadas de alta calidad incluso en la región de la bifurcación, que son adecuadas para su uso en métodos de análisis de FE. 2. El diseño, implementación y evaluación de un método de segmentación automático de las estructuras de interés. La luz arterial se segmenta de manera semiautomática utilizando un software disponible a partir de imágenes de RM con contraste. Los resultados de este proceso sirven de inicialización para la segmentación automática de las caras interna y externa de la pared aórtica utilizando métodos basado en modelos de textura y forma a partir de imágenes de RM sin contraste. Los resultados demuestran que el algoritmo desarrollado proporciona segmentaciones fieles de las distintas estructuras de interés. En conclusión, el trabajo realizado en esta tesis doctoral corrobora las hipótesis de investigación postuladas, y pretende servir como aportación para futuros avances en la generación de modelos físicos de geometrías biológicas. ABSTRACT The frame of this PhD Thesis is the biomedical engineering applied to the treatment of cardiovascular diseases, which cause around 1.9 million deaths per year in the European Union and suppose about 40% of deaths per year. In this context appears the European project SCATh-Smart Catheterization. The main objective of this project is creating a platform which improves the navigation of catheters in aortic catheterization minimizing the use of fluoroscopy. In the framework of this project, the specific field of this PhD Thesis is the diagnosis and modeling of abdominal aortic aneurysm (AAAs) and the intraluminal thrombus (ILT) whenever it is present. Patient-specific physical models built from preoperative imaging are becoming increasingly important in the area of minimally invasive surgery. These models can be employed for different purposes, such as the preoperatory evaluation of anatomic structures or the surgical planning for catheter guidance. In the specific case of AAA diagnosis and treatment, physical models are especially useful for evaluating pressures over vascular structures. There are multiple techniques that require the generation of physical models which represent the target anatomy. Finite element (FE) analysis is one the principal applications for physical models. FE simulations for AAA may be patient-specific and allow modeling biomechanical and physiological variables including those produced by ILT, and also the segmentation of those anatomical structures in preoperative MR images. Applying numeric methods requires the generation of a proper computational mesh. These meshes represent the patient anatomy using a set of polyhedral elements, with hexahedral elements providing better results. In the specific case of vascular structures, generating hexahedral meshes is a challenging task due to the complex 3D branching anatomy. Each patient’s aneurysm is unique, characterized by its location and shape, and must be accurately represented for subsequent analyses to be meaningful. Most AAAs are located in the region where the aorta bifurcates into the iliac arteries and it is necessary to model this bifurcation precisely and reliably. If blood stagnates in the aneurysm and forms an ILT, it exists as a conforming structure with the aortic wall, i.e. the ILT’s outer contour is the same as the wall’s inner contour. Therefore, resulting meshes must also be conforming. The main objective of this PhD Thesis is designing a novel and robust method for generating conforming hexahedral meshes for the aortic wall and the thrombus. These meshes are built using largely high-quality elements, especially at the bifurcation, that are suitable for FE analysis of tissue stresses. The method accounts for the evolution of the vessel’s centerline which may develop outside a single plane, and generates the mesh directly from segmented images without the requirement to reconstruct triangular surfaces. In order to reduce the user intervention in the mesh generation process is also a goal of this PhD. Thesis to develop a semiautomatic segmentation method for the structures of interest. The segmentation is performed from magnetic resonance image (MRI) sequences that have tuned to provide high contrast for the arterial tissue against the surrounding soft tissue, so that we determine the required information reliably. The main contributions of this PhD Thesis are: 1. The design, implementation and evaluation of an algorithm for generating hexahedral conforming meshes of the arterial wall and the ILT from the segmented contours. A quality inspection has been applied to the meshes in order to determine their suitability for FE methods. Results show that the developed algorithm generates high quality conforming hexahedral meshes even at the bifurcation region. Thus, these meshes are suitable for FE analysis. 2. The design, implementation and evaluation of a semiautomatic segmentation method for the structures of interest. The lumen is segmented in a semiautomatic way from contrast filled MRI using an available software. The results obtained from this process are used to initialize the automatic segmentation of the internal and external faces of the aortic wall. These segmentations are performed by methods based on texture and shape models from MRI with no contrast. The results show that the algorithm provides faithful segmentations of the structures of interest requiring minimal user intervention. In conclusion, the work undertaken in this PhD. Thesis verifies the investigation hypotheses. It intends to serve as basis for future physical model generation of proper biological anatomies used by numerical methods.
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El trabajo de fin de grado que se va a definir detalladamente en esta memoria, trata de poner de manifiesto muchos de los conocimientos que he adquirido a lo largo de la carrera, aplicándolos en un proyecto real. Se ha desarrollado una plataforma capaz de albergar ideas, escritas por personas de todo el mundo que buscan compartirlas con los demás, para que estas sean comentadas, valoradas y entre todos poder mejorarlas. Estas ideas pueden ser de cualquier ámbito, por tanto, se da la posibilidad de clasificarlas en las categorías que mejor encajen con la idea. La aplicación ofrece una API RESTful muy descriptiva, en la que se ha identificado y estructurado cada recurso, para que a través de los “verbos http” se puedan gestionar todos los elementos de una forma fácil y sencilla, independientemente del cliente que la utilice. La arquitectura está montada siguiendo el patrón de diseño modelo vista-controlador, utilizando las últimas tecnologías del mercado como Spring, Liferay, SmartGWT y MongoDB (entre muchas otras) con el objetivo de crear una aplicación segura, escalable y modulada, por lo que se ha tenido que integrar todos estos frameworks. Los datos de la aplicación se hacen persistentes en dos tipos de bases de datos, una relacional (MySQL) y otra no relacional (MongoDB), aprovechando al máximo las características que ofrecen cada una de ellas. El cliente propuesto es accesible mediante un navegador web, se basa en el portal de Liferay. Se han desarrollado varios “Portlets o Widgets”, que componen la estructura de contenido que ve el usuario final. A través de ellos se puede acceder al contenido de la aplicación, ideas, comentarios y demás contenidos sociales, de una forma agradable para el usuario, ya que estos “Portlets” se comunican entre sí y hacen peticiones asíncronas a la API RESTful sin necesidad de recargar toda la estructura de la página. Además, los usuarios pueden registrarse en el sistema para aportar más contenidos u obtener roles que les dan permisos para realizar acciones de administración. Se ha seguido una metodología “Scrum” para la realización del proyecto, con el objetivo de dividir el proyecto en tareas pequeñas y desarrollarlas de una forma ágil. Herramientas como “Jenkins” me han ayudado a una integración continua y asegurando mediante la ejecución de los test de prueba, que todos los componentes funcionan. La calidad ha sido un aspecto principal en el proyecto, se han seguido metodologías software y patrones de diseño para garantizar un diseño de calidad, reutilizable, óptimo y modulado. El uso de la herramienta “Sonar” ha ayudado a este cometido. Además, se ha implementado un sistema de pruebas muy completo de todos los componentes de la aplicación. En definitiva, se ha diseñado una aplicación innovadora de código abierto, que establece unas bases muy definidas para que si algún día se pone en producción, sirva a las personas para compartir pensamientos o ideas ayudando a mejorar el mundo en el que vivimos. ---ABSTRACT---The Final Degree Project, described in detail in this report, attempts to cover a lot of the knowledge I have acquired during my studies, applying it to a real project. The objective of the project has been to develop a platform capable of hosting ideas from people all over the world, where users can share their ideas, comment on and rate the ideas of others and together help improving them. Since these ideas can be of any kind, it is possible to classify them into suitable categories. The application offers a very descriptive API RESTful, where each resource has been identified and organized in a way that makes it possible to easily manage all the elements using the HTTP verbs, regardless of the client using it. The architecture has been built following the design pattern model-view-controller, using the latest market technologies such as Spring, Liferay, Smart GWT and MongoDB (among others) with the purpose of creating a safe, scalable and adjustable application. The data of the application are persistent in two different kinds of databases, one relational (MySQL) and the other non-relational (MongoDB), taking advantage of all the different features each one of them provides. The suggested client is accessible through a web browser and it is based in Liferay. Various “Portlets" or "Widgets” make up the final content of the page. Thanks to these Portlets, the user can access the application content (ideas, comments and categories) in a pleasant way as the Portlets communicate with each other making asynchronous requests to the API RESTful without the necessity to refresh the whole page. Furthermore, users can log on to the system to contribute with more contents or to obtain administrator privileges. The Project has been developed following a “Scrum” methodology, with the main objective being that of dividing the Project into smaller tasks making it possible to develop each task in a more agile and ultimately faster way. Tools like “Jenkins” have been used to guarantee a continuous integration and to ensure that all the components work correctly thanks to the execution of test runs. Quality has been one of the main aspects in this project, why design patterns and software methodologies have been used to guarantee a high quality, reusable, modular and optimized design. The “Sonar” technology has helped in the achievement of this goal. Furthermore, a comprehensive proofing system of all the application's components has been implemented. In conclusion, this Project has consisted in developing an innovative, free source application that establishes a clearly defined basis so that, if it someday will be put in production, it will allow people to share thoughts and ideas, and by doing so, help them to improve the World we live in.
