http://hdl.handle.net/10256/4399 2013-05-25T00:31:39Z 2013-05-25T00:31:39Z Florian Gaviria, Beatriz Eugenia http://hdl.handle.net/10256/7515 2013-02-12T01:00:40Z 2013-01-18T00:00:00Z

Technology-enhaced support for lifelong competence development in higher education Florian Gaviria, Beatriz Eugenia A trace of lifelong-learning qualifications has become more mandatory at the European and even at world level. However, for higher education courses, the former could imply complex learning designs and abundance of data to monitor, analyze, and report. This work combine the ideas of personalized, competence-based, and social learning by providing course lifecycle support through competence-based design, outcome based assessment, social learning context analytics, and open student modeling visualizations. A series of studies using a virtual learning environment exploited the idea of the approach and revealed promising results. These results demonstrated the approach helped students and teachers to trace learning outcomes of the European Qualifications Framework (EQF) in higher education courses. Thus, this thesis extends the approach of higher education to a larger collection of learning objects for designing, assessing, and analyzing courses. Moreover, this approach verifies its capability of supporting social context visualization for online and blended personalized education.; Un rastreo del aprendizaje a lo largo de la vida es cada vez más obligatorio en Europa y el mundo. Sin embargo, en educación superior, esto implica diseños de cursos más complejos y abundancia de datos para rastrear, analizar e informar. Este trabajo combina aprendizaje personalizado, basado en competencias y social, apoyando diferentes instantes de los cursos universitarios a través de diseño basado en competencias, evaluación basada en resultados, analíticas del contexto social del aprendizaje y modelos abiertos del estudiante. Una serie de estudios exploró el enfoque revelando resultados prometedores. Se demostró el apoyo a estudiantes y maestros para monitorizar el aprendizaje según el EQF en sus cursos. Así, esta tesis extiende la educación superior a una colección más grande de objetos de aprendizaje para el diseño, la evaluación y el análisis de cualificaciones. Además, brinda visualización del contexto social para educación personalizada en ambientes mixtos y en línea.

2013-01-18T00:00:00Z Quiroga Quiroga, Oscar Arnulfo http://hdl.handle.net/10256/7385 2013-01-17T01:00:39Z 2012-12-18T00:00:00Z

Discovering frequent and significant episodes. Application to sequences of events recorded in power distribution networks Quiroga Quiroga, Oscar Arnulfo This thesis proposes a formalism to analyse and automatically exploit sequences of events, which are related with faults occurred in power distribution networks and are recorded by power quality monitors at substations. This formalism allows to find dependencies or relationships among events, looking for meaningful patterns. Once those patterns are found, they can be used to better describe fault situations and their temporal evolution or can be also useful to predict future failures by recognising the events that match the early stages of a pattern.; En aquesta tesi es proposa un formalisme per analitzar conjunts de dades d'esdeveniments relacionats amb les fallades que es produeixen en les xarxes de distribució elèctrica, i explotar automàticament seqüències d'esdeveniments registrats pels monitors de qualitat d'ona instal•lats en substacions. Aquest formalisme permet cercar dependencies o relacions entre esdeveniments per trobar patrons significatius. Quan els patrons es troben, es poden utilitzar per descriure millor les situacions de fallada i la seva evolució. Els patrons també poden ser útils per a predir fallades futures mitjançant el reconeixement dels successos que coincideixin amb les primeres etapes d'un patró.

2012-12-18T00:00:00Z Gamero Argüello, Fco. Ignacio http://hdl.handle.net/10256/7039 2012-11-16T09:12:14Z 2012-06-26T00:00:00Z

Pattern recognition based on qualitative representation of signals. Application to situation assessment of dynamic systems Gamero Argüello, Fco. Ignacio The main focus of situation assessment is to decide on the adequacy of process behaviour with respect to specifications. When is not possible to have a mathematical model to represent the system operation, other non-model-based techniques must be considered. Classification methods are typically proposed as strategies for diagnosis. Here, identification of the functional states is reduced to recognising the current shapes of variables as well-known states, commonly taking advantage of a process expert or past experiences. However, human knowledge is related to concepts and symbols whereas process acquisition systems provide monitoring systems with numerical data. Consequently, these type of knowledge-based decision systems are usually forced to work in a higher level of abstraction using symbolic representations. This thesis deals with the study of classification methods when performing qualitative trends analysis. The aim is to obtain qualitative trends and their classification by means of the extracted knowledge from past experiences. This doctoral dissertation deals with the study of classification methods when performing qualitative trends analysis. The aim is to obtain qualitative trends and their classification by means of the extracted knowledge from past experiences.; El objetivo principal de la evaluación de situaciones es decidir sobre la adecuación del comportamiento del proceso con respecto a las especificaciones. Cuando no es posible tener un modelo matemático para representar el funcionamiento del sistema, otras técnicas deben considerarse. Los métodos de clasificación suelen ser propuestos como estrategias para el diagnóstico. La identificación de los estados funcionales se reduce a reconocer las formas de las variables como estados conocidos, comúnmente adquiriendo conocimiento de un experto o experiencias anteriores. Sin embargo, el conocimiento humano se relaciona con conceptos y símbolos, mientras que los sistemas de adquisición proporcionan datos numéricos. En consecuencia, este tipo de sistemas basados en el conocimiento de decisiones trabajan en un nivel superior de abstracción a través de representaciones simbólicas. Esta tesis aborda el estudio de métodos de clasificación de las tendencias cualitativas. El objetivo es clasificarlas por medio del conocimiento extraído de las experiencias pasadas.

2012-06-26T00:00:00Z Aulinas Masó, Josep M. http://hdl.handle.net/10256/4827 2012-05-30T00:05:48Z 2011-09-22T00:00:00Z

Selective submap joining SLAM for autonomous vehicles Aulinas Masó, Josep M. Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) do not result in consistent maps of large areas because of gradual increase of the uncertainty for long term missions. In addition, as the size of the map grows the computational cost increases, making SLAM solutions unsuitable for on-line applications. This thesis surveys SLAM approaches paying special attention to those approaches aimed to work on large scenarios. Special focus is given to existing underwater SLAM applications. A technique based on using independent local maps together with a global stochastic map is presented. This technique is called Selective Submap Joining SLAM (SSJS). A global map contains relative transformations between local maps, which are updated once a new loop is detected. Maps sharing several features are fused, maintaining the correlation between landmarks and vehicle's pose. The use of local maps reduces computational costs and improves map consistency as compared to state of the art techniques.; Els algoritmes de localització i creació de mapes simultàniament (Simultaneous Localization and Mapping - SLAM) no produeixen mapes correctes de grans àrees a causa de l'augment gradual de la incertesa en les missions de llarga durada. El cost de computació augmenta a mesura que el mapa creix. Aquesta tesi presenta un estudi de les tècniques de SLAM en entorns grans. També s'estudien aquells treballs centrats en ambients submarins. Es proposa una nova tècnica basada en l'ús de submapes independents i un mapa estocàstic global. Aquesta tècnica s'ha anomenat Unió Selectiva de Submapes en SLAM (SSJS). El mapa global conté les transformacions relatives entre mapes, que s'actualitzen en revisitar zones conegudes. Així doncs, els submapes que comparteixen informació es fusionen, mantenint les correlacions entre el vehicle i les fites. L'ús de submapes redueix el cost de càlcul i millora la consistència del mapa en comparació a les tècniques existents.

2011-09-22T00:00:00Z García Jaramillo, Maira Alejandra http://hdl.handle.net/10256/4826 2012-05-30T00:05:45Z 2011-07-22T00:00:00Z

Prediction of postprandial blood glucose under intra-patient variability and uncertainty and its use in the design of insulin dosing strategies for type 1 diabetic patients García Jaramillo, Maira Alejandra In this thesis I propose a novel method to estimate the dose and injection-to-meal time for low-risk intensive insulin therapy. This dosage-aid system uses an optimization algorithm to determine the insulin dose and injection-to-meal time that minimizes the risk of postprandial hyper- and hypoglycaemia in type 1 diabetic patients. To this end, the algorithm applies a methodology that quantifies the risk of experiencing different grades of hypo- or hyperglycaemia in the postprandial state induced by insulin therapy according to an individual patient’s parameters. This methodology is based on modal interval analysis (MIA). Applying MIA, the postprandial glucose level is predicted with consideration of intra-patient variability and other sources of uncertainty. A worst-case approach is then used to calculate the risk index. In this way, a safer prediction of possible hyper- and hypoglycaemic episodes induced by the insulin therapy tested can be calculated in terms of these uncertainties.; En esta tesis se propone un nuevo método para estimar la dosis y el instante de inyección que genere el menor riesgo para una terapia intensiva de insulina. El sistema de dosificación utiliza un algoritmo de optimización para determinar la dosis de insulina y el instante de inyección que reduzcan al máximo el riesgo de hiperglucemia e hipoglucemia posprandial en pacientes diabéticos tipo 1. Para ello, el algoritmo aplica una metodología que cuantifica el riesgo de sufrir diferentes grados de hipoglucemia e hiperglucemia en estado postprandial inducida por la terapia de insulina de acuerdo a los parámetros de cada paciente. Aplicando análisis intervalar modal se predice el nivel de glucosa postprandial considerando la variabilidad intrapaciente y otras fuentes de incertidumbre. Con un planteamiento del peor caso se calcula una predicción más segura de posibles episodios de hiperglucemia e hipoglucemia inducida por la terapia de insulina en términos de dichas incertidumbres.

2011-07-22T00:00:00Z Urra i Fàbregas, Anna http://hdl.handle.net/10256/4825 2012-05-30T00:05:38Z 2006-12-18T00:00:00Z

Multi-layer survivability: routing schemes for GMPLS-based networks Urra i Fàbregas, Anna En les xarxes IP/MPLS sobre WDM on es transporta gran quantitat d'informacio, la capacitat de garantir que el trafic arriba al node de desti ha esdevingut un problema important, ja que la fallada d'un element de la xarxa pot resultar en una gran quantitat d'informacio perduda. Per garantir que el trafic afectat per una fallada arribi al node desti, s'han definit nous algoritmes d'encaminament que incorporen el coneixement de la proteccio en els dues capes: l'optica (WDM) i la basada en paquets (IP/MPLS). D'aquesta manera s'evita reservar recursos per protegir el trafic a les dues capes. Els nous algoritmes resulten en millor us dels recursos de la xarxa, ofereixen rapid temps de recuperacio, eviten la duplicacio de recursos i disminueixen el numero de conversions del trafic de senyal optica a electrica.; The use of optical technology in core networks combined with IP/Multi-Protocol Label Switching (MPLS) solution has been presented as a suitable choice for the next generation Internet architecture. The integration of both layers is facilitated by the development of Generalized MPLS (GMPLS). In this network architecture, a single fibre failure can result in potentially huge data losses as the effects propagate up and through the network causing disruptions in the service of many applications. This research provides and evaluates new QoSP routing schemes that consider both IP/MPLS and optical network layers to compute the paths and backup paths subject to the QoS requirements of the traffic. Although effort has been devoted in developing multi-layer routing algorithms that consider all switching layers, protection is not considered amongst them. This is considered in this thesis. Where electrical to optical signal conversions have been reduded as well as the avoidance of traffic duplications resulting in better use of the network resources.

2006-12-18T00:00:00Z Pacheco Valls, Lluís http://hdl.handle.net/10256/4824 2012-05-30T00:05:36Z 2009-11-30T00:00:00Z

Local model predictive control for navigation of a wheeled mobile robot using monocular information Pacheco Valls, Lluís Aquesta tesi està inspirada en els agents naturals per tal de planificar de manera dinàmica la navegació d'un robot diferencial de dues rodes. Les dades dels sistemes de percepció són integrades dins una graella d'ocupació de l'entorn local del robot. La planificació de les trajectòries es fa considerant la configuració desitjada del robot, així com els vértexs més significatius dels obstacles més propers. En el seguiment de les trajectòries s'utilitzen tècniques locals de control predictiu basades en el model, amb horitzons de predicció inferiors a un segon. La metodologia emprada és validada mitjançant nombrosos experiments.; In this thesis are used natural agents for dinamic navigation of a differential driven wheeled mobile robot. The perception data are integrated on a local occupancy grid framework where planar floor model is assumed. The path-planning is done by considering the local desired configuration, as well as the meaningful local obstacle vertexes. The trajectory-tracking is implemented by using LMPC (local model predictive control) techniques, with prediction horizons of less than one second. Many experiments are tested in order to report the validity of the prosed methodology.

2009-11-30T00:00:00Z Flórez Díaz, Jorge Eliécer http://hdl.handle.net/10256/4823 2012-05-30T00:05:29Z 2008-12-10T00:00:00Z

Improvements in the ray tracing of implicit surfaces based on interval arithmetic Flórez Díaz, Jorge Eliécer Las superfícies implícitas son útiles en muchas áreasde los gráficos por ordenador. Una de sus principales ventajas es que pueden ser fácilmente usadas como primitivas para modelado. Aun asi, no son muy usadas porque su visualización toma bastante tiempo. Cuando se necesita una visualización precisa, la mejor opción es usar trazado de rayos. Sin embargo, pequeñas partes de las superficies desaparecen durante la visualización. Esto ocurre por la truncación que se presenta en la representación en punto flotante de los ordenadores; algunos bits se puerden durante las operaciones matemáticas en los algoritmos de intersección. En este tesis se presentan algoritmos para solucionar esos problemas. La investigación se basa en el uso del Análisis Intervalar Modal el cual incluye herramientas para resolver problemas con incertidumbe cuantificada. En esta tesis se proporcionan los fundamentos matemáticos necesarios para el desarrollo de estos algoritmos.; Implicit surfaces are useful in many areas related to computer graphics. One of their main advantages over other representations is that they can be easily used as primitives for modeling. However, they are not widely used for this purpose because the models created with implicit surfaces take a long time to be rendered. When a precise visualization of an implicit surface is required, the best option is to use ray tracing. However, thin features can be missed in models that have thin parts. These problems are caused by the truncation performed in the floating-point representation in the computers: come bits ae lost in the mathematical operations during the intersection test. In this work, algorithms to deal with those problems are presented. The research is based on Modal Interval Analysis that includes tools for solving quantified uncertainty. Modal Interval Analysis gives the mathematical foundations used in the development of these algorithms.

2008-12-10T00:00:00Z Bosch Rué, Anna http://hdl.handle.net/10256/4822 2012-11-19T08:55:57Z 2007-09-25T00:00:00Z

Image classification for a large number of object categories Bosch Rué, Anna L'increment de bases de dades que cada vegada contenen imatges més difícils i amb un nombre més elevat de categories, està forçant el desenvolupament de tècniques de representació d'imatges que siguin discriminatives quan es vol treballar amb múltiples classes i d'algorismes que siguin eficients en l'aprenentatge i classificació. Aquesta tesi explora el problema de classificar les imatges segons l'objecte que contenen quan es disposa d'un gran nombre de categories. Primerament s'investiga com un sistema híbrid format per un model generatiu i un model discriminatiu pot beneficiar la tasca de classificació d'imatges on el nivell d'anotació humà sigui mínim. Per aquesta tasca introduïm un nou vocabulari utilitzant una representació densa de descriptors color-SIFT, i desprès s'investiga com els diferents paràmetres afecten la classificació final. Tot seguit es proposa un mètode par tal d'incorporar informació espacial amb el sistema híbrid, mostrant que la informació de context es de gran ajuda per la classificació d'imatges. Desprès introduïm un nou descriptor de forma que representa la imatge segons la seva forma local i la seva forma espacial, tot junt amb un kernel que incorpora aquesta informació espacial en forma piramidal. La forma es representada per un vector compacte obtenint un descriptor molt adequat per ésser utilitzat amb algorismes d'aprenentatge amb kernels. Els experiments realitzats postren que aquesta informació de forma te uns resultats semblants (i a vegades millors) als descriptors basats en aparença. També s'investiga com diferents característiques es poden combinar per ésser utilitzades en la classificació d'imatges i es mostra com el descriptor de forma proposat juntament amb un descriptor d'aparença millora substancialment la classificació. Finalment es descriu un algoritme que detecta les regions d'interès automàticament durant l'entrenament i la classificació. Això proporciona un mètode per inhibir el fons de la imatge i afegeix invariança a la posició dels objectes dins les imatges. S'ensenya que la forma i l'aparença sobre aquesta regió d'interès i utilitzant els classificadors random forests millora la classificació i el temps computacional. Es comparen els postres resultats amb resultats de la literatura utilitzant les mateixes bases de dades que els autors Aixa com els mateixos protocols d'aprenentatge i classificació. Es veu com totes les innovacions introduïdes incrementen la classificació final de les imatges.; The release of challenging data sets with ever increasing numbers of object categories is forcing the development of image representations that can cope with multiple classes and of algorithms that are efficient in training and testing. This thesis explores the problem of classifying images by the object they contain in the case of a large number of categories. We first investigate weather the hybrid combination of a latent generative model with a discriminative classifier is beneficial for the task of weakly supervised image classification. We introduce a novel vocabulary using dense color SIFT descriptors, and then investigate classification performances by optimizing different parameters. A new way to incorporate spatial information within the hybrid system is also proposed showing that contextual information provides a strong support for image classification. We then introduce a new shape descriptor that represents local image shape and its spatial layout, together with a spatial pyramid kernel. Shape is represented as a compact vector descriptor suitable for use in standard learning algorithms with kernels. Experimental results show that shape information has similar classification performances and sometimes outperforms those methods using only appearance information. We also investigate how different cues of image information can be used together. We will see that shape and appearance kernels may be combined and that additional information cues increase classification performance. Finally we provide an algorithm to automatically select the regions of interest in training. This provides a method of inhibiting background clutter and adding invariance to the object instance's position. We show that shape and appearance representation over the regions of interest together with a random forest classifier which automatically selects the best cues increases on performance and speed. We compare our classification performance to that of previous methods using the authors'own datasets and testing protocols. We will see that the set of innovations introduced here lead for an impressive increase on performance.

2007-09-25T00:00:00Z Barrera Núñez, Víctor Augusto http://hdl.handle.net/10256/4821 2012-05-30T00:05:14Z 2012-04-10T00:00:00Z

Automatic diagnosis of voltage disturbances in power distribution networks Barrera Núñez, Víctor Augusto This thesis proposes a framework for identifying the root-cause of a voltage disturbance, as well as, its source location (upstream/downstream) from the monitoring place. The framework works with three-phase voltage and current waveforms collected in radial distribution networks without distributed generation. Real-world and synthetic waveforms are used to test it. The framework involves features that are conceived based on electrical principles, and assuming some hypothesis on the analyzed phenomena. Features considered are based on waveforms and timestamp information. Multivariate analysis of variance and rule induction algorithms are applied to assess the amount of meaningful information explained by each feature, according to the root-cause of the disturbance and its source location. The obtained classification rates show that the proposed framework could be used for automatic diagnosis of voltage disturbances collected in radial distribution networks. Furthermore, the diagnostic results can be subsequently used for supporting power network operation, maintenance and planning.; En esta tesis se propone una metodología para la identificación de la localización relativa (aguas arriba/abajo) y la causa de una perturbación eléctrica. La metodología utiliza las ondas trifásicas de tensión y de corriente registradas en redes de distribución radial sin presencia de generación distribuida. La metodología es validada utilizando perturbaciones eléctricas reales y simuladas. La metodología involucra atributos que han sido concebidos basándose en principios eléctricos e hipótesis de acuerdo a cada uno de los fenómenos eléctricos analizados. Se propusieron atributos tanto basados en la forma de onda como en la fecha de ocurrencia de la perturbación. La cantidad de información contenida y/o explicada por cada atributo es valorada mediante la aplicación del análisis multivariante de la varianza y algoritmos de extracción automática de reglas de decisión. Los resultados de clasificación muestran que la metodología propuesta puede ser utilizada para el diagnóstico automático de perturbaciones eléctricas registradas en redes de distribución radial. Los resultados de diagnóstico pueden ser utilizados para apoyar las tareas de operación, mantenimiento y planeamiento de las redes de distribución.

2012-04-10T00:00:00Z