Tesis 2020

20 de julio de 2020

• Autora: Cruz Risco, Mª Margarita
• Titulo: Una Propuesta para Reportar Replicaciones de Experimentos en Ingeniería del Software.
• Directores: Dra. Beatriz Bernárdez Jiménez y Dr. Amador Durán Toro
• Sinopsis: En esta memoria, se presenta el trabajo de investigación llevado a cabo para aumentar el beneficio que se obtiene mediante la replicación de experimentos, desarrollando una propuesta que facilite la especificación sistemática de los cambios de las replicaciones y su documentación de forma homogénea.

  La importancia de especificar bien los cambios en las replicaciones viene dada por un doble motivo; por un lado, por el propio autor de la replicación; para tener una guía de cómo reportarla. Parte de los cambios que se propongan permitirán mitigar algunas limitaciones identificadas en el experimento base, o bien son consecuencia de adaptar el experimento al nuevo entorno y es necesario analizar su influencia en la validez del experimento. Por otro lado, a un experimentador externo que realiza una replicación, le será de gran ayuda conocer cómo ha evolucionado un experimento original dentro de una familia, por qué se han realizado cambios y de qué tipo son. De este modo, se facilita el diseño de experimentos, sin repetir fallos ya identificados y adaptar el experimento al nuevo entorno con más éxito.

  Partiendo de la información identificada en la descripción del cambio, se ha propuesto un metamodelo visualizado mediante una plantilla que presenta los datos de forma fija y sirve de guía para evitar que falte información relevante. La plantilla se completa con patrones lingüísticos que facilitan la redacción de los cambios. Basada en la plantilla propuesta, se presenta la herramienta CÆSAR que permite a los experimentadores la definición de los cambios, que pasan a formar parte del repositorio de información, proporcionando una visión global de la familia de experimentos.

  Para validar la plantilla, se ha instanciado mediante un estudio de caso múltiple que abarca las áreas de Ingeniería del Software, Ciencias y Experimentos automáticos. La utilización comparativa de la plantilla nos ha permitido establecer diferencias entre las áreas debidas, a la distinta terminología y conceptos utilizados al llevar a cabo un experimento.

• Departamento: Lenguajes y Sistemas Informáticos
• idUS: https://idus.us.es/handle/11441/100101

17 de junio de 2020

• Autora: Cardenas Cobo, Jessenia
• Titulo: Enhancing the Learning of Programming using Scratch.
• Directores: David Benavides Cuevas y José Ángel Galindo Duarte
• Sinopsis: The Ecuadorian State makes a high investment in the training of engineering career professionals offered by public universities. In Ecuador, these careers are highly demanded. However, a high student dropout is verified because of basic courses such as Fundamentals of programming in the first levels, with the consequent deficiencies in the performance of the careers. Additionally, the low qualification of students in computer skills indicates that they have not developed their computational thinking skills.

  For this reason, a pedagogical tool was introduced in teaching that allowed motivating programming learning, reducing dropout and improving academic performance in introductory programming courses at the university level.

  We present empirical evidence of the positive impact of Scratch on the Fundamentals of Programming courses. The use of this pedagogical tool allowed students to develop the concepts of programming logic and the use of basic control structures. Students who used Scratch scored better, reduced the number of suspensions and dropouts, and students were encouraged to enjoy the subject. On the other hand, when developing the exercises with Scratch in combination with the CARAMBA recommendation system, students were motivated to autonomous learning.

  The use of CARAMBA showed a positive correlation with the chances of success in the course. Specifically, > 52% success, whose result is 8% higher than the use of Scratch alone (without recommendations) and 21% higher than traditional education (without Scratch).

• Departamento: Lenguajes y Sistemas Informáticos
• idUS: https://idus.us.es/handle/11441/98819

14 de febrero de 2020

• Autor: Sánchez Durán, Rafael
• Titulo: El futuro y la demanda energética.
• Directores: Joaquín Luque Rodríguez, Julio Barbancho Concejero
• Sinopsis: Tesis con mención industrial

  La investigación se centra en el estudio de la evolución de la demanda de energía y su visión futura de abastecimiento. Existen diferentes motivos para defender la necesidad de un estudio en profundidad sobre la demanda energética, la sociedad avanza con cada vez mayores necesidades de recursos energéticos que acompañan al crecimiento poblacional y económico, impulsando a las sociedades y en especial a aquellas en vías de desarrollo. El análisis parte en términos de sostenibilidad y compromiso para las generaciones futuras, sobre la necesidad de racionalizar el uso de aquellos elementos de carácter finito y la demanda de energía es, sin duda, uno de los mayores retos que tiene la humanidad, para frenar el calentamiento del planeta derivado del aumento de emisiones de CO2 a la atmosfera. En la medida que seamos capaces de asociar la relación de la demanda de energía con otros elementos como economía, la relación con el clima, o la intensidad energética de los diferentes usos finales (industria, servicios, residencial y agricultura), lograremos un mayor entendimiento y acierto a la hora de realizar escenarios y pronósticos de su comportamiento futuro. Siguiendo con esta aproximación el recorrido comienza con una primera relación entre la energía y las emisiones. Desde el estudio del ciclo del carbono, se analiza la relación de la quema de combustibles con las emisiones y la vinculación de las emisiones con el calentamiento global del planeta, presentado como el mayor reto de la humanidad y consecuencias impredecibles.

  Evitar las consecuencias de este calentamiento, será la principal meta a alcanzar por la transición energética, la sustitución de combustibles fósiles por fuentes renovables supondrá un delicado equilibrio ante la creciente de demanda de energía del planeta, que necesita cada vez más para su desarrollo. Se compara la formulación del método Laspeyres y LMDI, ofreciendo con ellos el análisis del periodo 1990 a 2015, diferenciando una primera etapa con un crecimiento económico constante frente al segundo vinculado a la crisis y su posterior recuperación. El análisis de la crisis financiera y su impacto sobre el consumo energético, es uno de los mayores dilemas, y objetos de debate respecto a la recuperación de los niveles de crecimiento previos, se ofrece una metodología para su discusión. A futuro será muy importante la relación de la energía con el clima, donde el conocimiento de las temperaturas, la irradiación procedente del sol, el viento o la pluviometría, son requisitos básicos a la hora de predecir el volumen de energía producible sobre la capacidad instalada en cada momento. De un 38% de generación eléctrica renovable en el año 2018 se evolucionará a un valor de al menos el doble para el año 2030 y la variabilidad climática incidirá en una volatilidad permanente de los recursos renovables. Las energías renovables, dependientes de comportamientos variables o estocásticos, pero que con adecuadas herramientas puedan llegar a ser predecibles. Se analizan y desarrollan las diferentes metodologías de predicción, como la tendencia lineal, medias móviles simples o ponderadas, alisados exponenciales simples y ajustados. Una vez presentadas las alternativas para la planificación, se realiza un ejercicio de simulación, desarrollando un escenario desde la oferta de energías renovables al horizonte de 2030. Mediante la utilización de modelos y herramientas matemáticas se evalúa un escenario base de la evolución del mix eléctrico peninsular, una vez situados en el cierre de tecnologías convencionales, basadas en carbón y nuclear.

  Se complementa la visión de la demanda final a 2030 y permite el modelado del logro de objetivos climáticos y energéticos. Nuestro país, al igual que en Europa, dispone de un ambicioso objetivo de evolución hacia renovables, esperando la neutralidad climática a mediados de siglo. Se está produciendo un cambio de tendencia hacia la energía limpia en todo el planeta, superando los 333 billones de € en el último año. Por último y con la finalidad de abordar una propuesta de tesis con carácter industrial se propone la puesta en marcha de un ambicioso modelo de ciudad descarbonizada y sin contaminación.

• Departamento: Tecnología Electrónica
• idUS: https://idus.us.es/handle/11441/102598

19 de noviembre de 2020

• Autor:
• Titulo: Un marco de trabajo para evaluar la seguridad en el contexto de Sistemas de Sistemas.
• Directores: Domínguez Mayo, Francisco José y Escalona Cuaresma, María José
• Sinopsis: Desde hace más de 20 años la ingeniería del software ha diseñado pautas para unificar los procedimientos y crear marcos comunes, como en el caso del desarrollo de sistemas de información en la ingeniería informática. Estas pautas incluyen principios, estrategias, procedimientos y metodologías que asisten en el desarrollo y mantenimiento de los sistemas software. El uso de las guías, metodologías y marcos de trabajo han evolucionado a la par que los sistemas.

  Este tipo de estrategias se han visto favorecidas por los avances en comunicación, que facilitan el control y la gestión los productos y servicios. Sin embargo, estas guías están generalmente orientadas a la gestión del ciclo de vida de un único sistema. El uso de estas guías en sistemas complejos, como los sistemas de sistemas, incorporan dificultades adicionales como la sincronización del progreso y de los recursos compartidos.

  En esta tesis se estudian los comportamientos emergentes como origen de las vulnerabilidades en un sistema de sistemas y se diseña un marco de trabajo común que permita garantizar la seguridad del SoS. Este trabajo de investigación viene motivado por la criticidad de la seguridad en este contexto. Está basado en estudios que analizan la seguridad según la composición de los SoS, y la repercusión que puede tener un análisis de las vulnerabilidades que se derivan de tal colaboración.

  El objetivo general de esta tesis es investigar un problema que no ha sido identificado previamente que emerge cuando los sistemas constituyentes llevan a cabo una tarea conjunta: garantizar seguridad de los datos y funcionalidades que son compartidas en los sistemas de sistemas. Este trabajo viene fundamentado en dos hipótesis principales:

  • Identificar los efectos de los comportamientos emergentes que pueden causar vulnerabilidades.
  • Proponer un marco de trabajo que permita evaluar y garantizar la seguridad de los sistemas de sistemas.

 

• Departamento: Lenguajes y Sistemas Informáticos
• idUS: https://idus.us.es/handle/11441/104159

22 de diciembre de 2020

• Autor: Roldán Salvador, Juan Carlos
• Titulo: Enterprise Data Integration: On Extracting Data from HTML Tables.
• Directores: Corchuelo Gil, Rafael. Jiménez Aguirre, Patricia.
• Sinopsis: La Web es una vía universal de comunicación que contiene un volumen de datos extraordinario sobre una gran variedad de temas. En los últimos años se ha producido un rápido aumento de los productos y servicios que consumen gran cantidad de datos, lo que ha motivado la necesidad de encontrar formas de extraerlos automáticamente.

  Las tablas HTML son una fuente de datos actualizados que no se está integrando de forma automatizada a las principales bases de conocimiento. La extracción de tablas resulta compleja ya que existe una gran variedad de estructuras y formas de presentar y codificar los datos. Usar extractores de propósito general no es una solución al problema, dado que ignoran las particularidades del rico lenguaje que se usa para representar tablas. En esta tesis hemos estudiado el problema de extraer datos de tablas HTML sin supervisión. Al realizar un análisis exhaustivo de la literatura de extracción de tablas, hemos observado que ninguna de las propuestas disponibles resuelve el problema al completo. Esto nos ha motivado a desarrollar TOMATE, una propuesta de extracción de tablas que abarca todas las tareas involucradas, aunque pone el énfasis en la tarea crucial de identificar la función de las celdas. Nuestro análisis experimental ha demostrado que hemos dado un paso adelante en el estado del arte con varias propuestas que tienen por objeto ayudar a investigadores y profesionales del sector.

  Durante el desarrollo de esta tesis, hemos producido algunas contribuciones marginales, a saber: Aquila, una propuesta para sintetizar etiquetas de metadatos para ficheros HTML; Kizomba, un extractor general de datos de la Web; y Rómulo, una propuesta para clusterizar datos. Además, hemos colaborado internacionalmente en un proyecto start-up denominado Stargazr en el que tenemos como objetivo poner en práctica gran parte del conocimiento que hemos generado en esta tesis.

• Departamento: Lenguajes y Sistemas Informáticos
• idUS: https://idus.us.es/handle/11441/105486

13 de noviembre de 2020

• Autor: Civit Masot, Javier
• Titulo: A Contribution to Deep Learning based Medical Image Diagnosis Aids.
• Directores: Saturnino Vicente Díaz y Manuel Jesús Domínguez Morales
• Sinopsis: En este trabajo se realiza un estudio intensivo acerca del uso de técnicas de Deep Learning como apoyo a los profesionales sanitarios para el reconocimiento de patologías mediante imágenes médicas.

  La mayor parte de la investigación está focalizada en la detección de glaucoma en base a imágenes del fondo del ojo; sin embargo, con el fin de demostrar la viabilidad de los sistemas de procesamiento implementados en este trabajo, se hace uso de otro tipo de imágenes (en este caso, imágenes de rayos X) para detectar otra patología completamente diferente, como es la detección de pacientes con COVID-19. Así pues, en este trabajo se estudian las técnicas clásicas de detección de dichas patologías, se realiza un estudio en profundidad de las técnicas basadas de Deep Learning, se implementan diversos modelos de tratamiento con etapas concretas de pre-procesamiento adaptadas al problema en cuestión y, finalmente, se aplican sobre amplias bases de datos para demostrar la viabilidad de los sistemas creados.

  Los resultados obtenidos demuestran que las técnicas basadas en Deep Learning puede ser utilizadas como ayuda al diagnóstico de aquellas enfermedades que precisen analizar imágenes médicas. De esta forma, se reduce notablemente la carga de trabajo humana que se necesita para estos análisis.

• Departamento: Arquitectura y Tecnología de Computadores
• idUS: https://idus.us.es/handle/11441/104769

13 de noviembre de 2020

• Autor: Luna Perejón, Francisco
• Titulo: Estudio e integración en sistemas empotrados de algoritmos de Aprendizaje Supervisado basados en Redes Neuronales Artificiales para el análisis de perturbaciones y eventos asociados a la marcha.
• Directores: Civit Balcells, Antón Domínguez Morales, Manuel Jesús
• Sinopsis: En este trabajo se contribuye al avance en el análisis de aspectos asociados a la marcha para la identificación de anomalías en la misma y de eventos de peligro, mediante el uso de algoritmos de Aprendizaje Supervisado basados en Redes Neuronales Artificiales.

  Se pretende estudiar la viabilidad de integración de estos algoritmos complejos en sistemas empotrados con recursos limitados y que puedan ejecutarse en tiempo real, posibilitando la creación de dispositivos de monitorización portátiles con una autonomía adecuada a su propósito. Se han realizado una serie de estudios que contribuyen en soluciones para dos problemas particulares del ámbito. Por una parte, la precisión y rendimiento de Redes Neuronales Feedforward para el análisis biomecánico de la pisada del usuario. Por otra parte, la efectividad de Redes Neuronales Recurrentes con Compuertas para la detección de actividades de vida diaria, caídas y eventos de riesgo durante la marcha del individuo.

  Los resultados obtenidos abren la posibilidad de nuevas vías de investigación. Se exponen propuestas de mejora que quedarán indicadas como trabajos futuros, y cuya finalidad es la creación de un sistema integrado de análisis de la marcha.

• Departamento: Arquitectura y Tecnología de Computadores
• idUS: https://idus.us.es/handle/11441/104755

22 de octubre de 2020

• Autor: Ayala Hernández, Daniel
• Titulo: On Data Engineering and Knowledge Graphs -A holistic, smarter approach to data enrichment.
• Directores: David Ruiz Cortés, Inmaculada Hernández Salmerón
• Sinopsis: La tesis realizada ha consistido en el desarrollo de métodos y herramientas para el enriquecimiento de grafos de conocimiento mediante integración de datos y completado de relaciones. Dichos métodos y herramientas hacen uso de técnicas de ingeniería de datos y aprendizaje supervisado.

  En lo referente a la integración de información, se han abordado los problemas específicos de “semantic labelling” (asignación de etiquetas a elementos de información estructurada) y “property matching” (identificación de propiedades relacionadas en fuentes de datos diferentes).

  En ambos casos, las contribuciones estuvieron basadas en el uso de características novedosas al entrenar clasificadores:

  • TAPON (nuestra propuesta de semantic labelling) etiqueta de forma iterativa para calcular características adicionales usando las etiquetas preliminares.
  • LEAPME (nuestra propuesta de property matching) usa características relacionadas con las instancias de las propiedades y embeddings de palabras precalculados.

  En lo referente al completado de relaciones en grafos, se ha desarrollado AYNEC, una suite de herramientas que busca establecer estándares y buenas prácticas en la evaluación de técnicas de completado, incluyendo tanto la generación de datasets como el cálculo de métricas.

• Departamento: Lenguajes y Sistemas Informáticos
• idUS: https://idus.us.es/handle/11441/103713