A Three-Dimensional B.I.E.M. Program

The program PECET (Boundary Element Program in Three-Dimensional Elasticity) is presented in this paper. This program, written in FORTRAN V and implemen ted on a UNIVAC 1100,has more than 10,000 sentences and 96 routines and has a lot of capabilities which will be explained in more detail. The object of the program is the analysis of 3-D piecewise heterogeneous elastic domains, using a subregionalization process and 3-D parabolic isopara, metric boundary elements. The program uses special data base management which will be described below, and the modularity followed to write it gives a great flexibility to the package. The Method of Analysis includes an adaptive integration process, an original treatment of boundary conditions, a complete treatment of body forces, the utilization of a Modified Conjugate Gradient Method of solution and an original process of storage which makes it possible to save a lot of memory.

Desarrollo de manejadores de dispositivos para el computador del UPMSat-2

En el presente Trabajo de Fin de Grado se abordan diferentes aspectos del diseño, implementación y vericación de un sistema de tiempo real de características especiales, el satélite UPMSat-2. Este proyecto, llevado a cabo por un grupo de trabajo formado por profesores, alumnos y personal de la Universidad Politecnica de Madrid (UPM), tiene como objetivo el desarrollo de un microsatélite como plataforma de demostración tecnológica en órbita. Parte de este grupo de trabajo es el Grupo de Sistemas de Tiempo Real y Arquitectura de Servicios Telemáticos (STRAST), del cual el alumno forma parte y que tiene a cargo el diseño e implementación tanto del software de abordo como del software de tierra. Dentro de estas asignaciones, el alumno ha trabajado en tres aspectos principales: el diseño e implementación de diferentes manejadores de dispositivos, el diseño de un algoritmo para la gestión de la memoria no volátil y la configuración y prueba de un sistema de validación de software para un subsistema del satélite. Tanto la memoria de estas tareas como las bases y fundamentos tecnológicos aplicados se desarrollan en el documento. ------------------------------------------------ ----------------------------------------------------------------------------------- Diferent aspects of the design, implementation and validation of an specific Real Time System, the UPMSat-2 satellite, are described in this final report. UPMSat-2 project is aimed at developing an experimental microsatellite that can be used as a technology demonstrator for several research groups at UPM. The Real-Time Systems Group at UPM (STRAST) is responsible for designing and building all the on-board and ground-segment software for the satellite. In relation to this, three main task have been carried out and are described in this document: the design and implementation of three diferent device drivers, the design of an algorithm to manage the nonvolatile memory and the configuration and test of a software validation facility to test the UPMSat-2 Attitude Determination and Control System (ADCS) subsystem. Detailed information of these tasks and their technological basis are presented in the rest of the document.

Desarrollo y aplicaciones de radares de alta resolución en bandas milimétricas

Las bandas de las denominadas ondas milimétricas y submilimétricas están situadas en la región del espectro entre las microondas y el infrarrojo. La banda de milimétricas se sitúa entre 30 y 300 GHz, considerada normalmente como la banda EHF (Extremely High Frequency). El margen de frecuencias entre 300 y 3000 GHz es conocido como la banda de ondas submilimétricas o de terahercios (THz). Sin embargo, no toda la comunidad científica está de acuerdo acerca de las frecuencias que limitan la banda de THz. De hecho, 100 GHz y 10 THz son considerados comúnmente como los límites inferior y superior de dicha banda, respectivamente. Hasta hace relativamente pocos años, la banda de THz sólo había sido explotada para aplicaciones en los campos de la espectroscopía y la radioastronomía. Los avances tecnológicos en la electrónica de microondas y la óptica lastraron el desarrollo de la banda de THz. Sin embargo, investigaciones recientes han demostrado las ventajas asociadas a operar en estas longitudes de onda, lo que ha aumentado el interés y los esfuerzos dedicados a la tecnología de THz. A pesar de que han surgido un gran número de aplicaciones, una de las más prometedoras está en el campo de la vigilancia y la seguridad. Esta tesis está dedicada al desarrollo de radares de onda continua y frecuencia modulada (CW-LFM) de alta resolución en la banda de milimétricas, más concretamente, en las ventanas de atenuación situadas en 100 y 300 GHz. Trabajar en estas bandas de frecuencia presenta beneficios tales como la capacidad de las ondas de atravesar ciertos materiales como la ropa o el papel, opacos en el rango visible, y la posibilidad de usar grandes anchos de banda, obteniéndose así elevadas resoluciones en distancia. Los anchos de banda de 9 y 27 GHz seleccionados para los sistemas de 100 y 300 GHz, respectivamente, proporcionan resoluciones en distancia alrededor y por debajo del cm. Por otro lado, las aplicaciones objetivo se centran en la adquisición de imágenes a corto alcance. En el caso del prototipo a 300 GHz, su diseño se ha orientado a aplicaciones de detección a distancia en escenarios de vigilancia y seguridad. La naturaleza no ionizante de esta radiación supone una ventaja frente a las alternativas tradicionalmente usadas tales como los sistemas de rayos X. La presente tesis se centra en el proceso de diseño, implementación y caracterización de ambos sistemas así como de la validación de su funcionamiento. Se ha elegido una solución basada en componentes electrónicos, y no ópticos, debido a su alta fiabilidad, volumen reducido y amplia disponibilidad de componentes comerciales. Durante el proceso de diseño e implementación, se han tenido en cuenta varias directrices tales como la minimización del coste y la versatilidad de los sistemas desarrollados para hacer posible su aplicación para múltiples propósitos. Ambos sistemas se han utilizado en diferentes pruebas experimentales, obteniendo resultados satisfactorios. Aunque son sólo ejemplos dentro del amplio rango de posibles aplicaciones, la adquisición de imágenes ISAR de modelos de blancos a escala para detección automática así como la obtención de datos micro-Range/micro- Doppler para el análisis de patrones humanos han validado el funcionamiento del sistema a 100 GHz. Por otro lado, varios ejemplos de imágenes 3D obtenidas a 300 GHz han demostrado las capacidades del sistema para su uso en tareas de seguridad y detección a distancia. ABSTRACT The millimeter- and submillimeter-wave bands are the regions of the spectrum between the microwaves and the infrared (IR). The millimeter-wave band covers the range of the spectrum from 30 to 300 GHz, which is usually considered as the extremely high frequency (EHF) band. The range of frequencies between 300 and 3000 GHz is known as the submillimeter-wave or terahertz (THz) band. Nevertheless, the boundaries of the THz band are not accepted by the whole research community. In fact, 100 GHz and 10 THz are often considered by some authors as the lower and upper limit of this band, respectively. Until recently, the THz band had not been exploited for practical applications, with the exception of minor uses in the fields of spectroscopy and radio astronomy. The advancements on microwave electronics and optical technology left the well-known THz gap undeveloped. However, recent research has unveiled the advantages of working at these frequencies, which has motivated the increase in research effort devoted to THz technology. Even though the range of upcoming applications is wide, the most promising ones are in the field of security and surveillance. Particularly, this Ph.D. thesis deals with the development of high resolution continuouswave linear-frequency modulated (CW-LFM) radars in the millimeter-wave band, namely, in the attenuation windows located at 100 and 300 GHz. Working at these wavelengths presents several benefits such as the ability of radiation to penetrate certain materials, visibly opaque, and the great availability of bandwidth at these frequencies, which leads to high range resolution. The selected bandwidths of 9 and 27 GHz for these systems at 100 and 300 GHz, respectively, result in cm and sub-cm range resolution. On the other hand, the intended applications are in the field of short-range imaging. In particular, the design of the 300-GHz prototype is oriented to standoff detection for security and surveillance scenarios. The non-ionizing nature of this radiation allows safety concerns to be alleviated, in clear contrast to other traditional alternatives such as X-rays systems. This thesis is focused on the design, implementation and characterization process of both systems as well as the experimental assessment of their performances. An electronic approach has been selected instead of an optical solution so as to take advantage of its high reliability, reduced volume and the availability of commercial components. Through the whole design and implementation process, several guidelines such as low cost and hardware versatility have been also kept in mind. Taking advantage of that versatility, different applications can be carried out with the same hardware concept. Both radar systems have been used in several experimental trials with satisfactory results. Despite being mere examples within the wide range of fields of application, ISAR imaging of scaled model targets for automatic target recognition and micro-Range/micro-Doppler analysis of human patterns have validated the system performance at 100 GHz. In addition, 3D imaging examples at 300 GHz demonstrate the radar system’s capabilities for standoff detection and security tasks.

Estimate of the total ice volume of Svalbard glaciers and their potential contribution to sea-level rise = Estimación del volumen de hielo de Svalbard y su contribución potencial a la subida del nivel del mar

El objetivo final de las investigaciones recogidas en esta tesis doctoral es la estimación del volumen de hielo total de los ms de 1600 glaciares de Svalbard, en el Ártico, y, con ello, su contribución potencial a la subida del nivel medio del mar en un escenario de calentamiento global. Los cálculos más exactos del volumen de un glaciar se efectúan a partir de medidas del espesor de hielo obtenidas con georradar. Sin embargo, estas medidas no son viables para conjuntos grandes de glaciares, debido al coste, dificultades logísticas y tiempo requerido por ellas, especialmente en las regiones polares o de montaña. Frente a ello, la determinación de áreas de glaciares a partir de imágenes de satélite sí es viable a escalas global y regional, por lo que las relaciones de escala volumen-área constituyen el mecanismo más adecuado para las estimaciones de volúmenes globales y regionales, como las realizadas para Svalbard en esta tesis. Como parte del trabajo de tesis, hemos elaborado un inventario de los glaciares de Svalbard en los que se han efectuado radioecosondeos, y hemos realizado los cálculos del volumen de hielo de más de 80 cuencas glaciares de Svalbard a partir de datos de georradar. Estos volúmenes han sido utilizados para calibrar las relaciones volumen-área desarrolladas en la tesis. Los datos de georradar han sido obtenidos en diversas campañas llevadas a cabo por grupos de investigación internacionales, gran parte de ellas lideradas por el Grupo de Simulación Numérica en Ciencias e Ingeniería de la Universidad Politécnica de Madrid, del que forman parte la doctoranda y los directores de tesis. Además, se ha desarrollado una metodología para la estimación del error en el cálculo de volumen, que aporta una novedosa técnica de cálculo del error de interpolación para conjuntos de datos del tipo de los obtenidos con perfiles de georradar, que presentan distribuciones espaciales con unos patrones muy característicos pero con una densidad de datos muy irregular. Hemos obtenido en este trabajo de tesis relaciones de escala específicas para los glaciares de Svalbard, explorando la sensibilidad de los parámetros a diferentes morfologías glaciares, e incorporando nuevas variables. En particular, hemos efectuado experimentos orientados a verificar si las relaciones de escala obtenidas caracterizando los glaciares individuales por su tamaño, pendiente o forma implican diferencias significativas en el volumen total estimado para los glaciares de Svalbard, y si esta partición implica algún patrón significativo en los parámetros de las relaciones de escala. Nuestros resultados indican que, para un valor constante del factor multiplicativo de la relacin de escala, el exponente que afecta al área en la relación volumen-área decrece según aumentan la pendiente y el factor de forma, mientras que las clasificaciones basadas en tamaño no muestran un patrón significativo. Esto significa que los glaciares con mayores pendientes y de tipo circo son menos sensibles a los cambios de área. Además, los volúmenes de la población total de los glaciares de Svalbard calculados con fraccionamiento en grupos por tamaño y pendiente son un 1-4% menores que los obtenidas usando la totalidad de glaciares sin fraccionamiento en grupos, mientras que los volúmenes calculados fraccionando por forma son un 3-5% mayores. También realizamos experimentos multivariable para obtener estimaciones óptimas del volumen total mediante una combinación de distintos predictores. Nuestros resultados muestran que un modelo potencial simple volumen-área explica el 98.6% de la varianza. Sólo el predictor longitud del glaciar proporciona significación estadística cuando se usa además del área del glaciar, aunque el coeficiente de determinación disminuye en comparación con el modelo más simple V-A. El predictor intervalo de altitud no proporciona información adicional cuando se usa además del área del glaciar. Nuestras estimaciones del volumen de la totalidad de glaciares de Svalbard usando las diferentes relaciones de escala obtenidas en esta tesis oscilan entre 6890 y 8106 km3, con errores relativos del orden de 6.6-8.1%. El valor medio de nuestras estimaciones, que puede ser considerado como nuestra mejor estimación del volumen, es de 7.504 km3. En términos de equivalente en nivel del mar (SLE), nuestras estimaciones corresponden a una subida potencial del nivel del mar de 17-20 mm SLE, promediando 19_2 mm SLE, donde el error corresponde al error en volumen antes indicado. En comparación, las estimaciones usando las relaciones V-A de otros autores son de 13-26 mm SLE, promediando 20 _ 2 mm SLE, donde el error representa la desviación estándar de las distintas estimaciones. ABSTRACT The final aim of the research involved in this doctoral thesis is the estimation of the total ice volume of the more than 1600 glaciers of Svalbard, in the Arctic region, and thus their potential contribution to sea-level rise under a global warming scenario. The most accurate calculations of glacier volumes are those based on ice-thicknesses measured by groundpenetrating radar (GPR). However, such measurements are not viable for very large sets of glaciers, due to their cost, logistic difficulties and time requirements, especially in polar or mountain regions. On the contrary, the calculation of glacier areas from satellite images is perfectly viable at global and regional scales, so the volume-area scaling relationships are the most useful tool to determine glacier volumes at global and regional scales, as done for Svalbard in this PhD thesis. As part of the PhD work, we have compiled an inventory of the radio-echo sounded glaciers in Svalbard, and we have performed the volume calculations for more than 80 glacier basins in Svalbard from GPR data. These volumes have been used to calibrate the volume-area relationships derived in this dissertation. Such GPR data have been obtained during fieldwork campaigns carried out by international teams, often lead by the Group of Numerical Simulation in Science and Engineering of the Technical University of Madrid, to which the PhD candidate and her supervisors belong. Furthermore, we have developed a methodology to estimate the error in the volume calculation, which includes a novel technique to calculate the interpolation error for data sets of the type produced by GPR profiling, which show very characteristic data distribution patterns but with very irregular data density. We have derived in this dissertation scaling relationships specific for Svalbard glaciers, exploring the sensitivity of the scaling parameters to different glacier morphologies and adding new variables. In particular, we did experiments aimed to verify whether scaling relationships obtained through characterization of individual glacier shape, slope and size imply significant differences in the estimated volume of the total population of Svalbard glaciers, and whether this partitioning implies any noticeable pattern in the scaling relationship parameters. Our results indicate that, for a fixed value of the factor in the scaling relationship, the exponent of the area in the volume-area relationship decreases as slope and shape increase, whereas size-based classifications do not reveal any clear trend. This means that steep slopes and cirque-type glaciers are less sensitive to changes in glacier area. Moreover, the volumes of the total population of Svalbard glaciers calculated according to partitioning in subgroups by size and slope are smaller (by 1-4%) than that obtained considering all glaciers without partitioning into subgroups, whereas the volumes calculated according to partitioning in subgroups by shape are 3-5% larger. We also did multivariate experiments attempting to optimally predict the volume of Svalbard glaciers from a combination of different predictors. Our results show that a simple power-type V-A model explains 98.6% of the variance. Only the predictor glacier length provides statistical significance when used in addition to the predictor glacier area, though the coefficient of determination decreases as compared with the simpler V-A model. The predictor elevation range did not provide any additional information when used in addition to glacier area. Our estimates of the volume of the entire population of Svalbard glaciers using the different scaling relationships that we have derived along this thesis range within 6890-8106 km3, with estimated relative errors in total volume of the order of 6.6-8.1% The average value of all of our estimates, which could be used as a best estimate for the volume, is 7,504 km3. In terms of sea-level equivalent (SLE), our volume estimates correspond to a potential contribution to sea-level rise within 17-20 mm SLE, averaging 19 _ 2 mm SLE, where the quoted error corresponds to our estimated relative error in volume. For comparison, the estimates using the V-A scaling relations found in the literature range within 13-26 mm SLE, averaging 20 _ 2 mm SLE, where the quoted error represents the standard deviation of the different estimates.

CRYPT4YOU y la utilidad de los MOOCs en la formación online en lengua española.

En los últimos dos años la formación online ha experimentado un auge significativo gracias al paradigma de formación denominado MOOC (Massive Open Online Course). Un MOOC simplifica la formación a distancia gracias a sus características de abierto, colaborativo, masivo y gratuito. Por desgracia en lengua española la utilización de este tipo de recurso formativo todavía es minoritaria. La presente investigación recoge una experiencia de innovación educativa en la que se destaca el diseño, implementación y difusión del primer MOOC en lengua española dedicado a la seguridad de la información por parte de la Universidad Politécnica de Madrid. Esta experiencia aborda las ventajas e inconvenientes de este tipo de recurso formativo, debatiendo aspectos vitales para la elaboración prolongada de cursos tipo MOOC, como son la interactividad y retroalimentación con los usuarios del curso o la forma más adecuada de representar el contenido docente. Todas estas cuestiones reciben respuesta en el MOOC Crypt4you, que con más de 10 meses de vida permite vislumbrar un gran éxito de este tipo de cursos en la formación, al menos en lengua española, de hispanohablantes. ABSTRACT In the last two years, online training has boomed thanks to significant training paradigm called MOOC (Massive Open Online Course). A MOOC simplifies remote training thanks to its open, collaborativend free mass features. Unfortunately, the use of this kind of learning resource in Spanish teaching is still a minority. This research includes an educational experience which emphasizes the design, implementation and dissemination of the first Spanish-language MOOC devoted to information security by the Technical University of Madrid. This experiment addresses the advantages and disadvantages of this kind of learning resource discussing critical issues for developing type MOOC prolonged courses, such as interactivity and feedback from users of the course or the most appropriate way of representing the educational content. All these questions are answered in the MOOC Crypt4you which, over its 10 months of life, can glimpse a great success of this type of training course, at least in Spanish, Spanish-speakers.

Generación de modelos físicos personalizados y segmentación de la pared arterial y el trombo intraluminal en imágenes de aneurismas aórticos abdominales

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.

Magnificador basado en teléfono móvil: función de magnificación

En este Trabajo fin de Grado se ha creado la parte funcional de una aplicación móvil dejando la parte de la interfaz libre para su futura implementación. La aplicación es un magnificador y está destinada a aquellas personas con baja visión, permitiéndoles hacer aumento de imágenes y textos capturados por la cámara del dispositivo, con la posibilidad de que puedan cambiar algunos parámetros de la magnificación para poderlo ver mejor. La parte funcional de la aplicación fue nombrada como librería magnificador, ya que se compone de métodos implementados en Java que permiten hacer diferentes modificaciones de la imagen o del video visualizado. Se cubrieron todas las fases de desarrollo más significativas de un sistema software: análisis, diseño, implementación y pruebas. La aplicación se desarrolló para Android. Se trabajó en Eclipse con Android SDK. Para el procesamiento de las imágenes se aprovechó una librería externa, OpenCV, para evitar “inventar la rueda”, es decir, no escribir algoritmos de transformación de las imágenes que seguramente no podrían ser tan eficientes como los implementados en dicha librería creada por Intel. ---ABSTRACT---In this Final Project, the functional part of mobile phone application was created, leaving the interface parte for future implementation. The application is a magnifier and is oriented to people with very low vision allowing them to enlarge images of printed documents captured by the camera of the mobile phone device, with the possibility that they can change some parameters of magnification so that it can see better. The functional part of this application was named magnifier library because it composes of methods, implemented in Java, that allows changing between different modes of the preview of the image or video. All of the most significant phases of software development were satisfied: analysis, design, implementation and tests. The application was created for Android. The work was done in Eclipse with Android SDK plugin. For the image processing, an external library, OpenCv, was used, to avoid the unreachable intent of creation of effective algorithms that would never be so potent like the implemented in this library created by Intel.

A novel topology control approach to maintain the node degree in dynamic wireless sensor networks

Topology control is an important technique to improve the connectivity and the reliability of Wireless Sensor Networks (WSNs) by means of adjusting the communication range of wireless sensor nodes. In this paper, a novel Fuzzy-logic Topology Control (FTC) is proposed to achieve any desired average node degree by adaptively changing communication range, thus improving the network connectivity, which is the main target of FTC. FTC is a fully localized control algorithm, and does not rely on location information of neighbors. Instead of designing membership functions and if-then rules for fuzzy-logic controller, FTC is constructed from the training data set to facilitate the design process. FTC is proved to be accurate, stable and has short settling time. In order to compare it with other representative localized algorithms (NONE, FLSS, k-Neighbor and LTRT), FTC is evaluated through extensive simulations. The simulation results show that: firstly, similar to k-Neighbor algorithm, FTC is the best to achieve the desired average node degree as node density varies; secondly, FTC is comparable to FLSS and k-Neighbor in terms of energy-efficiency, but is better than LTRT and NONE; thirdly, FTC has the lowest average maximum communication range than other algorithms, which indicates that the most energy-consuming node in the network consumes the lowest power.

Gerenciamento integrado de resíduos sólidos: estudo de caso no Instituto Butantan

A relevância do gerenciamento de resíduos sólidos justifica-se pelos impactos à saúde e ao meio ambiente. Resíduos gerados em serviços de saúde podem apresentar periculosidade por suas características físico-químicas e biológicas. No Brasil, todo grande gerador é obrigado a elaborar o Plano de Gerenciamento de Resíduos Sólidos, e todo estabelecimento de saúde deve criar o Plano de Gerenciamento de Resíduos de Serviços de Saúde. Objetivo: Desenvolver modelo de gestão de resíduos sólidos para apoiar a elaboração e implantação desses planos em instituições públicas de pesquisa, desenvolvimento e fabricação de produtos de saúde. Métodos: Estudo de caso conduzido no Instituto Butantan, localizado no município de São Paulo/SP. Foi realizado considerando as seguintes etapas: diagnóstico do gerenciamento dos resíduos e elaboração, implantação e avaliação de Plano Integrado de Gerenciamento de Resíduos Sólidos. Todo o processo teve como abordagem a gestão participativa, compartilhada e integrada, envolvendo todos os atores da instituição. Na avaliação foram considerados o atendimento legal quanto à gestão e gerenciamento, às práticas e procedimentos implantados e à atuação dos envolvidos. Resultados: Destacam-se a caracterização e quantificação para cada fluxo de resíduos, a elaboração do Guia Prático de Descarte de Resíduos, o Modelo de Gestão para instituições de pesquisa, desenvolvimento e fabricação de produtos de uso em saúde humana baseado nas premissas do ciclo PDCA e o sistema informatizado de gerenciamento para estruturação e controle da gestão dos resíduos. Conclusões: Verifica-se que o processo desenvolvido ao longo do estudo propiciou mudança de cultura, envolvimento dos funcionários por meio da capacitação contínua para atuação e segurança do trabalhador e melhoria no gerenciamento dos resíduos, promovendo a redução de custos de destinação e a valorização dos resíduos.

A gestão de empresas de projeto e a sustentabilidade ambiental de edificações.

O projeto é uma etapa importante do empreendimento do subsetor Edificações, pois é o momento em que muitas decisões sobre o seu desempenho e a execução podem ser tomadas. Por essa razão, essa etapa é estratégica em relação à sustentabilidade ambiental. O objetivo geral da presente tese é propor diretrizes de gestão para empresas de projeto com foco no atendimento a requisitos ambientais em projetos de edificações. Para atingir o objetivo proposto, três etapas de pesquisa foram realizadas. A Etapa 1 tem foco no diagnóstico das práticas de algumas empresas que atuam no mercado: empresas de projeto de edificações e de consultoria em sustentabilidade ambiental. Os métodos utilizados nessa etapa são pesquisa-ação, questionário e pesquisa exploratória. Na Etapa 2 da pesquisa, três estudos de caso envolvendo empresas de projeto da cidade de São Paulo foram realizados, a fim de analisar a sua gestão com foco em sustentabilidade ambiental. Na Etapa 3, uma pesquisa survey foi realizada buscando investigar, de modo mais abrangente, se a sustentabilidade ambiental é considerada nos processos gerenciais das empresas. Os principais resultados dos estudos mostram que há fatores externos e internos à empresa que influenciam em sua reação frente às demandas de mercado ou da sociedade; a consideração da sustentabilidade ambiental pela empresa de projeto trouxe mudanças aos seus processos gerenciais. Esses resultados e a literatura fundamentaram a proposição de diretrizes de orientação de gestão para empresas de projeto com foco no atendimento a requisitos ambientais. A gestão propicia um ambiente mais favorável aos conceitos de sustentabilidade, durabilidade e desempenho.

O efeito imediato da estimulação elétrica neuromuscular na função de deglutição em indivíduos com câncer de cabeça e pescoço após terapia antineoplásica

A estimulação elétrica neuromuscular (EENM) é uma recente técnica terapêutica no tratamento das disfagias orofaríngeas. Poucos estudos utilizaram a EENM em casos oncológicos, havendo muitas dúvidas sobre o método de aplicação e os resultados de diferentes condições de estimulação nessa população. Este trabalho teve por objetivo verificar o efeito imediato da EENM sensorial e motora, nas fases oral e faríngea da deglutição, em pacientes após tratamento do câncer de cabeça e pescoço. Para isso foi realizado um estudo transversal intervencional que incluiu 11 pacientes adultos e idosos (mediana de 59 anos) acometidos por câncer de cabeça e pescoço. Todos os indivíduos foram submetidos ao exame de videofluoroscopia da deglutição, no qual, de modo randomizado, foram solicitadas deglutições de 5 ml de alimentos nas consistências líquida, mel e pudim em três condições distintas: sem estimulação, com EENM sensorial, com EENM motora. Foi classificado o grau da disfunção da deglutição por meio da escala DOSS (Dysphagia Outcome and Severity Scale), a presença de estase de alimentos (escala de Eisenhuber), de penetração laríngea, aspiração laringotraqueal (Penetration and Aspiration Scale - PAS), além da medida do tempo de trânsito oral e faríngeo (em segundos). Para a comparação dos resultados, considerando os três estímulos aplicados, na escala de resíduos, na escala de penetração aspiração, na escala DOSS e no tempo de trânsito oral e faríngeo foi aplicado o teste de Friedman ou a análise de variância para medidas repetidas (de acordo com a distribuição dos dados). Para todos os testes foi adotado nível de significância de 5%. Os resultados demonstraram que houve melhora com a estimulação sensorial e motora na escala DOSS e na escala PAS para um paciente tratado de câncer de boca e outro de laringe e piora, em ambas as escalas, para dois pacientes (câncer de boca), sendo um para a estimulação motora e outro na sensorial. A aplicação da escala de Eisenhuber permitiu verificar que a EENM, tanto em nível sensorial como motor, modificou de forma variável a presença de resíduos para os casos de câncer de boca, enquanto para o paciente com câncer de laringe houve redução de resíduos em valécula/raiz da língua para a estimulação sensorial e motora, além de aumento de resíduos em parede posterior da faringe com o estímulo motor. Além disso, não foi encontrada diferença estatisticamente significante para o tempo de trânsito oral e faríngeo nas diferentes estimulações para todas as consistências testadas (p>0,05). Diante desses achados, concluiu-se que a EENM, em nível sensorial e motor, apresentou variável impacto imediato nas fases oral e faríngea da deglutição, podendo melhorar a função de deglutição de pacientes com significante disfagia após o tratamento para o câncer de cabeça e pescoço, no que se diz respeito ao grau da disfagia e à presença de penetração e aspiração.

Influência do uso de trens de caixa móvel na implantação e operação de novas ferrovias.

O presente trabalho tem por objetivo primário abordar os atuais conhecimentos sobre o transporte ferroviário interurbano e regional de passageiros, com foco na tecnologia dos trens de caixa móvel, também conhecidos como trens pendulares. Como objetivo secundário busca-se analisar a influência dos trens de caixa móvel ou pendulares na implantação e operação de novas ferrovias, com ênfase na adequação em fase de projeto, mostrando-se o potencial dessa tecnologia para o aumento da velocidade média e a redução dos tempos de viagem. São tratados os tópicos relevantes para o transporte ferroviário de passageiros, como o conforto do usuário, as especificações técnicas do material rodante e referências dos custos de implantação e operação envolvidos, mostrando-se também dentro de cada aspecto as diferenças dos trens pendulares em relação aos trens convencionais. Três estudos de caso elaborados terão como objetivo explicitar as interveniências da operação dos trens pendulares com o projeto ferroviário, em especial com o projeto geométrico, e através de simulações de marcha e comparações, mostrar de maneira prática o potencial do uso dos trens pendulares. Através do embasamento teórico e dos estudos de caso, é feita uma análise crítica de modo a possibilitar tanto um entendimento do transporte ferroviário de passageiros, quanto do material rodante de caixa móvel e suas possibilidades. Os resultados dos estudos de caso e a análise crítica mostram uma redução significativa dos tempos de viagem, entre 8,1 e 20,0%, mediante a operação de trens pendulares em substituição ao material rodante convencional.

The OpAL System at NTCIR 8 MOAT

The present is marked by the availability of large volumes of heterogeneous data, whose management is extremely complex. While the treatment of factual data has been widely studied, the processing of subjective information still poses important challenges. This is especially true in tasks that combine Opinion Analysis with other challenges, such as the ones related to Question Answering. In this paper, we describe the different approaches we employed in the NTCIR 8 MOAT monolingual English (opinionatedness, relevance, answerness and polarity) and cross-lingual English-Chinese tasks, implemented in our OpAL system. The results obtained when using different settings of the system, as well as the error analysis performed after the competition, offered us some clear insights on the best combination of techniques, that balance between precision and recall. Contrary to our initial intuitions, we have also seen that the inclusion of specialized Natural Language Processing tools dealing with Temporality or Anaphora Resolution lowers the system performance, while the use of topic detection techniques using faceted search with Wikipedia and Latent Semantic Analysis leads to satisfactory system performance, both for the monolingual setting, as well as in a multilingual one.

Parallel relaxed and extrapolated algorithms for computing PageRank

In this paper, parallel Relaxed and Extrapolated algorithms based on the Power method for accelerating the PageRank computation are presented. Different parallel implementations of the Power method and the proposed variants are analyzed using different data distribution strategies. The reported experiments show the behavior and effectiveness of the designed algorithms for realistic test data using either OpenMP, MPI or an hybrid OpenMP/MPI approach to exploit the benefits of shared memory inside the nodes of current SMP supercomputers.

Applying model-driven engineering to the development of Rich Internet Applications for Business Intelligence

Business Intelligence (BI) applications have been gradually ported to the Web in search of a global platform for the consumption and publication of data and services. On the Internet, apart from techniques for data/knowledge management, BI Web applications need interfaces with a high level of interoperability (similar to the traditional desktop interfaces) for the visualisation of data/knowledge. In some cases, this has been provided by Rich Internet Applications (RIA). The development of these BI RIAs is a process traditionally performed manually and, given the complexity of the final application, it is a process which might be prone to errors. The application of model-driven engineering techniques can reduce the cost of development and maintenance (in terms of time and resources) of these applications, as they demonstrated by other types of Web applications. In the light of these issues, the paper introduces the Sm4RIA-B methodology, i.e., a model-driven methodology for the development of RIA as BI Web applications. In order to overcome the limitations of RIA regarding knowledge management from the Web, this paper also presents a new RIA platform for BI, called RI@BI, which extends the functionalities of traditional RIAs by means of Semantic Web technologies and B2B techniques. Finally, we evaluate the whole approach on a case study—the development of a social network site for an enterprise project manager.