Tesi sul tema "Escalabilitat"

L'Alineament Múltiple de Seqüències (MSA) és una eina molt potent per a aplicacions biològiques importants. Els MSA són computacionalment complexos de calcular, i la majoria de les formulacions porten a problemes d'optimització NP-Hard. Per a dur a terme alineaments de milers de seqüències, nous desafiaments necessiten ser resolts per adaptar els algoritmes a l'era de la computació d'altes prestacions. En aquesta tesi es proposen tres aportacions diferents per resoldre algunes limitacions dels mètodes MSA. La primera proposta consisteix en un algoritme de construcció d'arbres guia per millorar el grau de paral•lelisme, amb la finalitat de resoldre el coll d'ampolla de l'etapa de l'alineament progressiu. La segona proposta consisteix en optimitzar la biblioteca de consistència per millorar el temps d'execució, l'escalabilitat, i poder tractar un major nombre de seqüències. Finalment, proposem Multiples Trees Alignment (MTA), un mètode MSA per alinear en paral•lel múltiples arbres guia, avaluar els alineaments obtinguts i seleccionar el millor com a resultat. Els resultats experimentals han demostrat que MTA millora considerablement la qualitat dels alineaments. El Alineamiento Múltiple de Secuencias (MSA) es una herramienta poderosa para aplicaciones biológicas importantes. Los MSA son computacionalmente complejos de calcular, y la mayoría de las formulaciones llevan a problemas de optimización NP-Hard. Para llevar a cabo alineamientos de miles de secuencias, nuevos desafíos necesitan ser resueltos para adaptar los algoritmos a la era de la computación de altas prestaciones. En esta tesis se proponen tres aportaciones diferentes para resolver algunas limitaciones de los métodos MSA. La primera propuesta consiste en un algoritmo de construcción de árboles guía para mejorar el grado de paralelismo, con el fin de resolver el cuello de botella de la etapa del alineamiento progresivo. La segunda propuesta consiste en optimizar la biblioteca de consistencia para mejorar el tiempo de ejecución, la escalabilidad, y poder tratar un mayor número de secuencias. Finalmente, proponemos Múltiples Trees Alignment (MTA), un método MSA para alinear en paralelo múltiples árboles guía, evaluar los alineamientos obtenidos y seleccionar el mejor como resultado. Los resultados experimentales han demostrado que MTA mejora considerablemente la calidad de los alineamientos. Multiple Sequence Alignment (MSA) is a powerful tool for important biological applications. MSAs are computationally difficult to calculate, and most formulations of the problem lead to NP-Hard optimization problems. To perform large-scale alignments, with thousands of sequences, new challenges need to be resolved to adapt the MSA algorithms to the High-Performance Computing era. In this thesis we propose three different approaches to solve some limitations of main MSA methods. The first proposal consists of a new guide tree construction algorithm to improve the degree of parallelism in order to resolve the bottleneck of the progressive alignment stage. The second proposal consists of optimizing the consistency library, improving the execution time and the scalability of MSA to enable the method to treat more sequences. Finally, we propose Multiple Trees Alignments (MTA), a MSA method to align in parallel multiple guide-trees, evaluate the alignments obtained and select the best one as a result. The experimental results demonstrated that MTA improves considerably the quality of the alignments.

In these days of significant changes and the rapid evolution of technology, the amount of datascience has to deal with the growth incredibly fast, and the size of data could be prohibitive.Multiple Sequence Alignments (MSA) are used in various areas of biology, and the increase ofdata has produced a degradation of the methods. That is why is proposed a new solution toperform the MSA. This novel paradigm allows the alignment of millions of sequences and theability to modularize the process. Regressive enables the parallelization of the process and thecombination of clustering methods (guide-tree) with whatever aligner is desired. On theclustering side, the guide-tree has to be rethought. A study of the current state of the methodsand their strength and weaknesses have been performed to shed some light on the topic. Theguide-tree cannot be the bottleneck, and it should provide a good starting point for the aligners.
En aquests dies de profunds canvis i una ràpida evolució de la tecnologia, la quantitat de dataque la ciència ha de treballar ha crescut increïblement ràpid i la grandària dels arxius ha crescutde manera quasi prohibitiva.Els alineaments múltiples de seqüència (MSA) es fan servir endiverses àrees de la biologia, i l'increment de les dades ha produït una degradació delsresultats. És per això, que es proposa una nova estratègia per realitzar els alineaments. Aquestnou paradigma permet alinear milions de seqüències i l'opcio de modularitzar el procés.'Regressive' permet la paral·lelització del procés i la combinació de diferents algoritmesd'agrupacio (guide-tree) amb el mètode de alineament que és desitgi. Dins del camp del'agrupació, s'ha de repensar l'estratègia per crear els guide-tree. Un estudi sobre l'estat actualdels mètodes i les seves virtuts i punts febles ha sigut realitzar per llençar una mica de llum enaquesta àrea. Els 'guide-tree' no poden ser el coll de botella, i haurien de servir per començarde la millor manera possible el procés d'alineament.

En aquest treball s'estudia el problema de la compressió de video utilitzant funcionalitats basades en el contingut en el marc teòric dels sistemes de codificació de seqüències de video basats en regions. Es tracten bàsicament dos problemes: El primer està relacionat amb com es pot aconseguir una codificació òptima en sistemes de codificació de video basats en regions. En concret, es mostra com es pot utilitzar un metodologia de 'rate-distortion' en aquest tipus de problemes. El segon problema que es tracta és com introduir funcionalitats basades en el contingut en un d'aquests sistemes de codificació de video.La teoria de 'rate-distortion' defineix l'optimalitat en la codificació com la representació d'un senyal que, per una taxa de bits donada, resulta en una distorsió mínima al reconstruir el senyal. En el cas de sistemes de codificació basats en regions, això implica obtenir una partició òptima i al mateix temps, un repartiment òptim dels bits entre les diferents regions d'aquesta partició. Aquest problema es formalitza per sistemes de codificació no escalables i es proposa un algorisme per solucionar-lo. Aquest algorisme s'aplica a un sistema de codificació concret anomenat SESAME. En el SESAME, cada quadre de la seqüència de video es segmenta en un conjunt de regions que es codifiquen de forma independent. La segmentació es fa seguint criteris d'homogeneitat espaial i temporal. Per eliminar la redundància temporal, s'utilitza un sistema predictiu basat en la informació de moviment tant per la partició com per la textura. El sistema permet seguir l'evolució temporal de cada regió per tota la seqüència. Els resultats de la codificació són òptims (o quasi-òptims) pel marc donat en un sentit de 'rate-distortion'. El procés de codificació inclou trobar una partició òptima i també trobar la tècnica de codificació i nivell de qualitat més adient per cada regió. Més endavant s'investiga el problema de codificació de video en sistemes amb escalabilitat i que suporten funcionalitats basades en el contingut. El problema es generalitza incloent en l'esquema de codificació les dependències espaials i temporals entre els diferents quadres o entre les diferents capes d'escalabilitat. En aquest cas, la solució requereix trobar la partició òptima i les tècniques de codificació de textura òptimes tant per la capa base com per la capa de millora. A causa de les dependències que hi ha entre aquestes capes, la partició i el conjunt de tècniques de codificació per la capa de millora dependran de les decisions preses en la capa base. Donat que aquest tipus de solucions generalment són molt costoses computacionalment, també es proposa una solució que no té en compte aquestes dependències.Els algorismes obtinguts s'apliquen per extendre SESAME. El sistema de codificació extès, anomenat XSESAME suporta diferents tipus d'escalabilitat (PSNR, espaial i temporal) així com funcionalitats basades en el contingut i la possibilitat de seguiment d'objectes a través de la seqüència de video. El sistema de codificació permet utilitzar dos modes diferents pel que fa a la selecció de les regions de la partició de la capa de millora: El primer mode (supervisat) està pensat per utilitzar funcionalitats basades en el contingut. El segon mode (no supervisat) no suporta funcionalitats basades en el contingut i el seu objectiu és simplement obtenir una codificació òptima a la capa de millora.Un altre tema que s'ha investigat és la integració d'un mètode de seguiment d'objectes en el sistema de codificació. En el cas general, el seguiment d'objectes en seqüències de video és un problema molt complex. Si a més aquest seguiment es vol integrar en un sistema de codificació apareixen problemes addicionals degut a que els requisits necessaris per obtenir eficiència en la codificació poden entrar en conflicte amb els requisits per una bona precisió en el seguiment d'objectes. Aquesta aparent incompatibilitat es soluciona utilitzant un enfocament basat en una doble partició de cada quadre de la seqüència. La partició que s'utilitza per la codificació es resegmenta utilitzant criteris purament espaials. Al projectar aquesta segona partició permet una millor adaptació dels contorns de l'objecte a seguir. L'excés de regions que implicaria aquesta re-segmentació s'elimina amb una etapa de fusió de regions realitzada a posteriori.
En este trabajo se estudia el problema de la compresión de vídeo utilizando funcionalidades basadas en el contenido en el marco teórico de los sistemas de codificación de secuencias de vídeo basados en regiones. Se tratan básicamente dos problemas: El primero está relacionado con la obtención de una codificación óptima en sistemas de codificación de vídeo basados en regiones. En concreto, se muestra como se puede utilizar un metodología de 'rate-distortion' para este tipo de problemas. El segundo problema tratado es como introducir funcionalidades basadas en el contenido en uno de estos sistemas de codificación de vídeo.La teoría de 'rate-distortion' define la optimalidad en la codificación como la representación de una señal que, para un tasa de bits dada, resulta en una distorsión mínima al reconstruir la señal. En el caso de sistemas de codificación basados en regiones, esto implica obtener una partición óptima y al mismo tiempo, un reparto óptimo de los bits entre las diferentes regiones de esta partición. Este problema se formaliza para sistemas de codificación no escalables y se propone un algoritmo para solucionar este problema. Este algoritmo se aplica a un sistema de codificación concreto llamado SESAME. En SESAME, cada cuadro de la secuencia de vídeo se segmenta en un conjunto de regiones que se codifican de forma independiente. La segmentación se hace siguiendo criterios de homogeneidad espacial y temporal. Para eliminar la redundancia temporal, se utiliza un sistema predictivo basado en la información de movimiento tanto para la partición como para la textura. El sistema permite seguir la evolución temporal de cada región a lo largo de la secuencia. Los resultados de la codificación son óptimos (o casi-óptimos) para el marco dado en un sentido de 'rate-distortion'. El proceso de codificación incluye encontrar una partición óptima y también encontrar la técnica de codificación y nivel de calidad más adecuados para cada región.Más adelante se investiga el problema de la codificación de vídeo en sistemas con escalabilidad y que suporten funcionalidades basadas en el contenido. El problema se generaliza incluyendo en el esquema de codificación las dependencias espaciales y temporales entre los diferentes cuadros o entre las diferentes capas de escalabilidad. En este caso, la solución requiere encontrar la partición óptima y las técnicas de codificación de textura óptimas tanto para la capa base como para la capa de mejora. A causa de les dependencias que hay entre estas capas, la partición y el conjunto de técnicas de codificación para la capa de mejora dependerán de las decisiones tomadas en la capa base. Dado que este tipo de soluciones generalmente son muy costosas computacionalmente, también se propone una solución que no tiene en cuenta estas dependencias.Los algoritmos obtenido se usan en la extensión de SESAME. El sistema de codificación extendido, llamado XSESAME soporta diferentes tipos de escalabilidad (PSNR, espacial y temporal) así como funcionalidades basadas en el contenido y la posibilidad de seguimiento de objetos a través de la secuencia de vídeo. El sistema de codificación permite utilizar dos modos diferentes por lo que hace referencia a la selección de les regiones de la partición de la capa de mejora: El primer modo (supervisado) está pensado para utilizar funcionalidades basadas en el contenido. El segundo modo (no supervisado) no soporta funcionalidades basadas en el contenido y su objetivo es simplemente obtener una codificación óptima en la capa de mejora.Otro tema investigado es la integración de un método de seguimiento de objetos en el sistema de codificación.En el caso general, el seguimiento de objetos en secuencias de vídeo es un problema muy complejo. Si este seguimiento se quiere integrar en un sistema de codificación aparecen problemas adicionales debido a que los requisitos necesarios para obtener eficiencia en la codificación pueden entrar en conflicto con los requisitos para obtener una buena precisión en el seguimiento de objetos. Esta aparente incompatibilidad se soluciona usando un enfoque basado en una doble partición de cada cuadro de la secuencia. La partición que se usa para codificar se resegmenta usando criterios puramente espaciales. Proyectando esta segunda partición se obtiene una mejor adaptación de los contornos al objeto a seguir. El exceso de regiones que implicaría esta resegmentación se elimina con una etapa de fusión de regiones realizada a posteriori.
This work addresses the problem of video compression with content-based functionalities in the framework of segmentation-based video coding systems. Two major problems are considered. The first one is related with coding optimality in segmentation-based coding systems. Regarding this subject, the feasibility of a rate-distortion approach for a complete region-based coding system is shown. The second one is how to address content-based functionalities in the coding system proposed as a solution of the first problem. Optimality, as defined in the framework of rate-distortion theory, deals with obtaining a representation of the video sequence that leads to a minimum distortion of the coded signal for a given bit budget. In the case of segmentation-based coding systems this means to obtain an 'optimal' partition together with the best coding technique for each region of this partition so that the result is optimal in an operational rate-distortion sense. The problem is formalized for independent, non-scalable coding.An algorithm to solve this problem is provided as well.This algorithms is applied to a specific segmentation-based coding system, the so called SESAME. In SESAME, each frame is segmented into a set of regions, that are coded independently. Segmentation involves both spatial and motion homogeneity criteria. To exploit temporal redundancy, a prediction for both the partition and the texture of the current frame is created by using motion information. The time evolution of each region is defined along the sequence (time tracking). The results are optimal (or near-optimal) for the given framework in a rate-distortion sense. The definition of the coding strategy involves a global optimization of the partition as well as of the coding technique/quality level for each region. Later, the investigation is also extended to the problem of video coding optimization in the framework of a scalable video coding system that can address content-based functionalities. The focus is set in the various types of content-based scalability and object tracking. The generality of the problem has also been extended by including the spatial and temporal dependencies between frames and scalability layers into the optimization schema. In this case the solution implies finding the optimal partition and set of quantizers for both the base and the enhancement layers. Due to the coding dependencies of the enhancement layer with respect to the base layer, the partition and the set of quantizers of the enhancement layer depend on the decisions made on the base layer. Also, a solution for the independent optimization problem (i.e. without tacking into account dependencies between different frames of scalability layers) has been proposed to reduce the computational complexity. These solutions are used to extend the SESAME coding system. The extended coding system, named XSESAME, supports different types of scalability (PSNR, Spatial and temporal) as well as content-based functionalities, such as content-based scalability and object tracking. Two different operating modes for region selection in the enhancement layer have been presented: One (supervised) aimed at providing content-based functionalities at the enhancement layer and the other (unsupervised) aimed at coding efficiency, without content-based functionalities. Integration of object tracking into the segmentation-based coding system is also investigated.In the general case, tracking is a very complex problem. If this capability has to be integrated into a coding system, additional problems arise due to conflicting requirements between coding efficiency and tracking accuracy. This is solved by using a double partition approach, where pure spatial criteria are used to re-segment the partition used for coding. The projection of the re-segmented partition results in more precise adaptation to object contours. A merging step is performed a posteriori to eliminate the excess of regions originated by the re-segmentation.

En aquest treball s'estudia el problema de la compressió de video utilitzant funcionalitats basades en el contingut en el marc teòric dels sistemes de codificació de seqüències de video basats en regions. Es tracten bàsicament dos problemes: El primer està relacionat amb com es pot aconseguir una codificació òptima en sistemes de codificació de video basats en regions. En concret, es mostra com es pot utilitzar un metodologia de 'rate-distortion' en aquest tipus de problemes. El segon problema que es tracta és com introduir funcionalitats basades en el contingut en un d'aquests sistemes de codificació de video.
La teoria de 'rate-distortion' defineix l'optimalitat en la codificació com la representació d'un senyal que, per una taxa de bits donada, resulta en una distorsió mínima al reconstruir el senyal. En el cas de sistemes de codificació basats en regions, això implica obtenir una partició òptima i al mateix temps, un repartiment òptim dels bits entre les diferents regions d'aquesta partició. Aquest problema es formalitza per sistemes de codificació no escalables i es proposa un algorisme per solucionar-lo. Aquest algorisme s'aplica a un sistema de codificació concret anomenat SESAME. En el SESAME, cada quadre de la seqüència de video es segmenta en un conjunt de regions que es codifiquen de forma independent. La segmentació es fa seguint criteris d'homogeneitat espaial i temporal. Per eliminar la redundància temporal, s'utilitza un sistema predictiu basat en la informació de moviment tant per la partició com per la textura. El sistema permet seguir l'evolució temporal de cada regió per tota la seqüència. Els resultats de la codificació són òptims (o quasi-òptims) pel marc donat en un sentit de 'rate-distortion'. El procés de codificació inclou trobar una partició òptima i també trobar la tècnica de codificació i nivell de qualitat més adient per cada regió.
Més endavant s'investiga el problema de codificació de video en sistemes amb escalabilitat i que suporten funcionalitats basades en el contingut. El problema es generalitza incloent en l'esquema de codificació les dependències espaials i temporals entre els diferents quadres o entre les diferents capes d'escalabilitat. En aquest cas, la solució requereix trobar la partició òptima i les tècniques de codificació de textura òptimes tant per la capa base com per la capa de millora. A causa de les dependències que hi ha entre aquestes capes, la partició i el conjunt de tècniques de codificació per la capa de millora dependran de les decisions preses en la capa base. Donat que aquest tipus de solucions generalment són molt costoses computacionalment, també es proposa una solució que no té en compte aquestes dependències.
Els algorismes obtinguts s'apliquen per extendre SESAME. El sistema de codificació extès, anomenat XSESAME suporta diferents tipus d'escalabilitat (PSNR, espaial i temporal) així com funcionalitats basades en el contingut i la possibilitat de seguiment d'objectes a través de la seqüència de video. El sistema de codificació permet utilitzar dos modes diferents pel que fa a la selecció de les regions de la partició de la capa de millora: El primer mode (supervisat) està pensat per utilitzar funcionalitats basades en el contingut. El segon mode (no supervisat) no suporta funcionalitats basades en el contingut i el seu objectiu és simplement obtenir una codificació òptima a la capa de millora.
Un altre tema que s'ha investigat és la integració d'un mètode de seguiment d'objectes en el sistema de codificació. En el cas general, el seguiment d'objectes en seqüències de video és un problema molt complex. Si a més aquest seguiment es vol integrar en un sistema de codificació apareixen problemes addicionals degut a que els requisits necessaris per obtenir eficiència en la codificació poden entrar en conflicte amb els requisits per una bona precisió en el seguiment d'objectes. Aquesta aparent incompatibilitat es soluciona utilitzant un enfocament basat en una doble partició de cada quadre de la seqüència. La partició que s'utilitza per la codificació es resegmenta utilitzant criteris purament espaials. Al projectar aquesta segona partició permet una millor adaptació dels contorns de l'objecte a seguir. L'excés de regions que implicaria aquesta re-segmentació s'elimina amb una etapa de fusió de regions realitzada a posteriori.
En este trabajo se estudia el problema de la compresión de vídeo utilizando funcionalidades basadas en el contenido en el marco teórico de los sistemas de codificación de secuencias de vídeo basados en regiones. Se tratan básicamente dos problemas: El primero está relacionado con la obtención de una codificación óptima en sistemas de codificación de vídeo basados en regiones. En concreto, se muestra como se puede utilizar un metodología de 'rate-distortion' para este tipo de problemas. El segundo problema tratado es como introducir funcionalidades basadas en el contenido en uno de estos sistemas de codificación de vídeo.
La teoría de 'rate-distortion' define la optimalidad en la codificación como la representación de una señal que, para un tasa de bits dada, resulta en una distorsión mínima al reconstruir la señal. En el caso de sistemas de codificación basados en regiones, esto implica obtener una partición óptima y al mismo tiempo, un reparto óptimo de los bits entre las diferentes regiones de esta partición. Este problema se formaliza para sistemas de codificación no escalables y se propone un algoritmo para solucionar este problema. Este algoritmo se aplica a un sistema de codificación concreto llamado SESAME. En SESAME, cada cuadro de la secuencia de vídeo se segmenta en un conjunto de regiones que se codifican de forma independiente. La segmentación se hace siguiendo criterios de homogeneidad espacial y temporal. Para eliminar la redundancia temporal, se utiliza un sistema predictivo basado en la información de movimiento tanto para la partición como para la textura. El sistema permite seguir la evolución temporal de cada región a lo largo de la secuencia. Los resultados de la codificación son óptimos (o casi-óptimos) para el marco dado en un sentido de 'rate-distortion'. El proceso de codificación incluye encontrar una partición óptima y también encontrar la técnica de codificación y nivel de calidad más adecuados para cada región.
Más adelante se investiga el problema de la codificación de vídeo en sistemas con escalabilidad y que suporten funcionalidades basadas en el contenido. El problema se generaliza incluyendo en el esquema de codificación las dependencias espaciales y temporales entre los diferentes cuadros o entre las diferentes capas de escalabilidad. En este caso, la solución requiere encontrar la partición óptima y las técnicas de codificación de textura óptimas tanto para la capa base como para la capa de mejora. A causa de les dependencias que hay entre estas capas, la partición y el conjunto de técnicas de codificación para la capa de mejora dependerán de las decisiones tomadas en la capa base. Dado que este tipo de soluciones generalmente son muy costosas computacionalmente, también se propone una solución que no tiene en cuenta estas dependencias.
Los algoritmos obtenido se usan en la extensión de SESAME. El sistema de codificación extendido, llamado XSESAME soporta diferentes tipos de escalabilidad (PSNR, espacial y temporal) así como funcionalidades basadas en el contenido y la posibilidad de seguimiento de objetos a través de la secuencia de vídeo. El sistema de codificación permite utilizar dos modos diferentes por lo que hace referencia a la selección de les regiones de la partición de la capa de mejora:
El primer modo (supervisado) está pensado para utilizar funcionalidades basadas en el contenido. El segundo modo (no supervisado) no soporta funcionalidades basadas en el contenido y su objetivo es simplemente obtener una codificación óptima en la capa de mejora.
Otro tema investigado es la integración de un método de seguimiento de objetos en el sistema de codificación.
En el caso general, el seguimiento de objetos en secuencias de vídeo es un problema muy complejo. Si este seguimiento se quiere integrar en un sistema de codificación aparecen problemas adicionales debido a que los requisitos necesarios para obtener eficiencia en la codificación
pueden entrar en conflicto con los requisitos para obtener una buena precisión en el seguimiento de objetos. Esta aparente incompatibilidad se soluciona usando un enfoque basado en una doble partición de cada cuadro de la secuencia. La partición que se usa para codificar se resegmenta usando criterios puramente espaciales. Proyectando esta segunda partición se obtiene una mejor adaptación de los contornos al objeto a seguir. El exceso de regiones que implicaría esta resegmentación se elimina con una etapa de fusión de regiones realizada a posteriori.
This work addresses the problem of video compression with content-based functionalities in the framework of segmentation-based video coding systems. Two major problems are considered. The first one is related with coding optimality in segmentation-based coding systems. Regarding this subject, the feasibility of a rate-distortion approach for a complete region-based coding system is shown. The second one is how to address content-based functionalities in the coding system proposed as a solution of the first problem.
Optimality, as defined in the framework of rate-distortion theory, deals with obtaining a representation of the video sequence that leads to a minimum distortion of the coded signal for a given bit budget. In the case of segmentation-based coding systems this means to obtain an 'optimal' partition together with the best coding technique for each region of this partition so that the result is optimal in an operational rate-distortion sense. The problem is formalized for independent, non-scalable coding.
An algorithm to solve this problem is provided as well.
This algorithms is applied to a specific segmentation-based coding system, the so called SESAME. In SESAME, each frame is segmented into a set of regions, that are coded independently. Segmentation involves both spatial and motion homogeneity criteria. To exploit temporal redundancy, a prediction for both the partition and the texture of the current frame is created by using motion information. The time evolution of each region is defined along the sequence (time tracking). The results are optimal (or near-optimal) for the given framework in a rate-distortion sense. The definition of the coding strategy involves a global optimization of the partition as well as of the coding technique/quality level for each region.
Later, the investigation is also extended to the problem of video coding optimization in the framework of a scalable video coding system that can address content-based functionalities. The focus is set in the various types of content-based scalability and object tracking. The generality of the problem has also been extended by including the spatial and temporal dependencies between frames and scalability layers into the optimization schema. In this case the solution implies finding the optimal partition and set of quantizers for both the base and the enhancement layers. Due to the coding dependencies of the enhancement layer with respect to the base layer, the partition and the set of quantizers of the enhancement layer depend on the decisions made on the base layer. Also, a solution for the independent optimization problem (i.e. without tacking into account dependencies between different frames of scalability layers) has been proposed to reduce the computational complexity.
These solutions are used to extend the SESAME coding system. The extended coding system, named XSESAME, supports different types of scalability (PSNR, Spatial and temporal) as well as content-based functionalities, such as content-based scalability and object tracking.
Two different operating modes for region selection in the enhancement layer have been presented: One (supervised) aimed at providing content-based functionalities at the enhancement layer and the other (unsupervised) aimed at coding efficiency, without content-based functionalities.
Integration of object tracking into the segmentation-based coding system is also investigated.
In the general case, tracking is a very complex problem. If this capability has to be integrated into a coding system, additional problems arise due to conflicting requirements between coding efficiency and tracking accuracy. This is solved by using a double partition approach, where pure spatial criteria are used to re-segment the partition used for coding. The projection of the re-segmented partition results in more precise adaptation to object contours. A merging step is performed a posteriori to eliminate the excess of regions originated by the re-segmentation.

A través de los años, el ser humano ha tratado de dotar de cierta inteligencia a las máquinas para que realicen tareas propias del hombre de forma automática con la finalidad de alcanzar objetivos como su implementación en ambientes reales, en los que se requiere de una alta fiabilidad y rendimiento. Una de estas áreas de investigación es el Reconocimiento de Patrones (RP), en el que se intenta reproducir el proceso biológico a través del uso de algoritmos que ayuden a la máquina a identificar objetos y clasificarlos como lo hace el ser humano. A partir de la automatización, el incremento continuo de los datos y el requerimiento de información, el uso de los sistemas de RP se ha extendido, de forma que en la actualidad, la capacidad para reconocer patrones es en muchas áreas de gran importancia, de manera que las tareas puedan realizarse de forma rápida y eficaz [Ripley, 2008]. La visión por computadora, el reconocimiento de voz, caracteres e imágenes, el diagnostico asistido por computadora y la minería de datos, con la que puede descubrirse información relevante escondida en el conjunto de datos. Son algunas de las aplicaciones del reconocimiento de patrones.

Executar aplicacions paral·leles de pas de missatges sobre un elevat nombre de recursos de manera eficient no és una tasca trivial. A causa de la complexa interacció entre l'aplicació paral·lela i el sistema HPC, a mesura que s'augmenta el nombre de processos de l'aplicació, depenent del sistema, pot arribar un punt on l'aplicació presenti el seu límit d'escalabilitat, moment a partir del qual es començaran a produir ineficiències en el sistema, comportant a un ús ineficient del mateix. Aquest problema es torna especialment crític en aplicacions paral·leles les quals han de ser executades freqüentment, utilitzant un elevat nombre de recursos sobre un llarg període de temps Per tal d'intentar solucionar aquests problemes i fer un ús eficient del sistema, com a principal contribució d'aquesta tesi, es proposa la metodologia P3S (Prediction of Parallel Program Scalability), la qual permet predir el rendiment de l'escalabilitat forta d'aplicacions paral·leles de pas de missatges en un determinat sistema, utilitzant un temps d'anàlisi limitat i un conjunt reduït de recursos del sistema. La metodologia P3S, es basa en analitzar el comportament repetitiu de les aplicacions paral·leles de pas de missatges. Aquest tipus d'aplicacions estan compostes per un conjunt de fases identificables, les quals es van repetint al llarg de tota l'aplicació, independentment del nombre de processos de l'aplicació. La metodologia consta de tres etapes. Una primera etapa de caracterització, on es caracteritzen les fases rellevants de l'aplicació paral·lela, a partir de la informació obtinguda de l'execució d'un conjunt de signatures de l'aplicació, per a un nombre reduït de processos. Una segona etapa de modelització de l'aplicació, on es genera el model lògic d'escalabilitat de cada fase rellevant de l'aplicació paral·lela, mitjançant el qual construir la traça lògica escalable de l'aplicació. Aquesta traça permetrà predir el comportament lògic de l'aplicació, a mesura que s'augmenta el seu nombre de processos. Finalment, l'última etapa de la metodologia consisteix en predir el rendiment de l'aplicació per a un nombre específic de processos. Per a això, la traça lògica escalable serà precisada per al nombre de processos per al qual es vol predir el rendiment de l'aplicació, amb l'objectiu de predir el temps de còmput i comunicació de cada fase rellevant de l'aplicació, per aquest nombre de processos , amb la finalitat d'obtenir el temps predit de l'aplicació. Gràcies a la corba d'escalabilitat de l'aplicació, proporcionada per la metodologia P3S, els usuaris poden seleccionar els recursos més adients per executar la seva aplicació al sistema destí, el que permet tenir la seguretat d'utilitzar els recursos del sistema de manera eficient.
Ejecutar aplicaciones paralelas de paso de mensajes sobre un elevado número de recursos de forma eficiente no es una tarea trivial. Debido a la compleja interacción entre la aplicación paralela y el sistema HPC, a medida que se aumenta el número de procesos de la aplicación, dependiendo del sistema, puede llegar un punto donde la aplicación presente su límite de escalabilidad, momento a partir del cual se empezarán a producir ineficiencias en el sistema, conllevando a un uso ineficiente del mismo. Este problema se vuelve especialmente crítico en aplicaciones paralelas las cuales tienen que ser ejecutadas frecuentemente, utilizando un elevado número de recursos sobre un largo período de tiempo Con el fin de intentar solventar estos problemas y hacer un uso eficiente del sistema, como principal contribución de esta tesis, se propone la metodología P3S (Prediction of Parallel Program Scalability), la cual permite predecir el rendimiento de la escalabilidad fuerte de aplicaciones paralelas de paso de mensajes en un determinado sistema, utilizando un tiempo de análisis limitado y un conjunto reducido de recursos del sistema. La metodología P3S, se basa en analizar el comportamiento repetitivo de las aplicaciones paralelas de paso de mensajes. Este tipo de aplicaciones están compuestas por un conjunto de fases identificables, las cuales se van repitiendo a lo largo de toda la aplicación, independientemente del número de procesos de la aplicación. La metodología consta de tres etapas. Una primera etapa de caracterización, donde se caracterizan las fases relevantes de la aplicación paralela, a partir de la información obtenida de la ejecución de un conjunto de firmas de la aplicación, para un número reducido de procesos. Una segunda etapa de modelización de la aplicación, donde se genera el modelo lógico de escalabilidad de cada fase relevante de la aplicación paralela, mediante el cual construir la traza lógica escalable de la aplicación. Esta traza permitirá predecir el comportamiento lógico de la aplicación, a medida que se aumenta su número de procesos. Finalmente, la última etapa de la metodología consiste en predecir el rendimiento de la aplicación para un número específico de procesos. Para ello, la traza lógica escalable será precisada para el número de procesos para el cual se desea predecir el rendimiento de la aplicación, con el objetivo de predecir el tiempo de cómputo y comunicación de cada fase relevante de la aplicación, para ese número de procesos, con la finalidad de obtener el tiempo predicho de la aplicación. Gracias a la curva de escalabilidad de la aplicación, proporcionada por la metodología P3S, los usuarios pueden seleccionar los recursos más adecuados para ejecutar su aplicación en el sistema objetivo, lo que permite tener la seguridad de utilizar los recursos del sistema de forma eficiente.
Executing message-­‐passing applications using an elevated number of resources is not a trivial task. Due to the complex interaction between the message-­‐passing applications and the HPC system, depending on the system, many applications may suffer performance inefficiencies, when they scale to a large number of processes. This problem is particularly serious when the application is executed many times over a long period of time. With the purpose of avoiding these problems and making an efficient use of the system, as main contribution of this thesis, we propose the methodology P3S (Prediction of Parallel Program Scalability), which allows us to analyze and predict the strong scalability behavior for message-­‐passing applications on a given system. The methodology strives to use a bounded analysis time, and a reduced set of resources to predict the application performance. The P3S methodology is based on analyzing the repetitive behavior of parallel message-­‐passing applications. Such applications are composed of a set of phases, which are repeated through the whole application, independently of the number of application processes. The methodology is made up of three stages. A first characterization step, where the relevant phases of the parallel application are characterized, from the execution of a set of small-­‐scale application signatures. A second stage of modeling of the application, where the application logical scalability model is generated for each relevant application phase, whereby to construct the scalable logical trace of the application. This trace will be used to predict the logical behavior of the application, as the number of the application processes increases. Finally, the last stage of the methodology consist of predicting the application performance for a specific number of processes. In order to do that, the scalable logical trace will be specified for the number of processes to predict the application performance, with the objective to predict the computational and communication time of each relevant phase for this number of processes, in order to obtain the performance prediction. The output of the P3S methodology will be the predicted curve of application speedup. Using this information, the users can select the most appropriate resources to execute his application on the target system, in order to use the system resources efficiently.

The doctoral thesis has focused on the simultaneous removal of carbon and nitrogen in BES for future application in the treatment of industrial wastewater as swine manure. The bacteria that use the electrode as electron acceptor (bioanode) and as electron donor (biocathode) to reduce undesired products in industrial waters has investigated. This has culminated in a process patent (WO / 2015/150610) by LEQUiA group. The researcher has studied in deep the technology, optimizing the nutrient treatment (1.2 kg COD m-3 s-1 and 370 g N m-3 d-1), improving the electrochemical efficiency (5 W m- 3) and identifying the limitations of the system based on design and material selection. The knowledge obtained, allowed the construction of a 65L scaled BES for the evaluation of the real applicability of the technology. In studies performed, the microbial community was evaluated, relating them to nutrient removal and electricity production
La tesi doctoral s’ha centrat en l’eliminació simultània de carboni i nitrogen en BES per la seva futura aplicació en el tractament dels purins. S'ha investigat l’ús de bacteris per utilitzar l’elèctrode com acceptor d’electrons (bioànode) i com a donador d’electrons (biocàtode) a fi de reduir els productes no desitjats en les aigües industrials. Això ha culminat en la redacció d’una patent del procés (WO/2015/150610). S'ha aprofundit en el coneixement de la tecnologia, optimitzant el tractament de nutrients (1.2 kg COD m-3 d-1 i 370 g N m-3 d-1), millorant l’eficiència electroquímica del processos (5 W m-3) i identificant les limitacions del sistema en quan a disseny i material. Aquests coneixements van propiciar la construcció d’un BES escalat de 65L, el qual ha permès avaluar l’aplicabilitat real de la tecnologia. Finalment, la comunitat microbiana va ser estudiada, relacionant-la amb el seu suposat paper en l’eliminació de nutrients i producció d’electricitat

La educación resulta un pilar elemental para el desarrollo económico y social de un país. De esta manera, el estado peruano debe promover la universalización, calidad y equidad de la educación. En el Perú, a pesar de los avances en materia educativa, aún existen problemas por resolver a nivel de gestión y calidad de la educación. En ese sentido, el Ministerio de Educación apuesta por la innovación con el propósito de avanzar en la reforma educativa y mejorar la calidad del servicio educativo público. La presente investigación tiene como finalidad estudiar la participación del Laboratorio de Innovación MineduLAB como unidad de identificación y promoción de innovaciones de bajo costo y potencial de escalabilidad en el sector educativo, teniendo como sustento teórico el método propuesto por Cooley y Linn (2014), quienes refieren que existen componentes clave en una ruta de escalabilidad: los conductores, los espacios y, el monitoreo y la evaluación. La metodología empleada corresponde un enfoque cualitativo, siendo la investigación descriptiva y exploratoria, basada en un estudio de caso (Yin, 2009).
Tesis

Thinknovation - IV Congreso Internacional de Negocios, realizado en el Campus San Miguel, Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC, Lima, Perú. 09 de Noviembre de 2017.
Conferencia que aborda el poder del contenido para generar negocios de alta escalabilidad en Latinoamérica
Conferencia que aborda el poder del contenido para generar negocios de alta escalabilidad en Latinoamérica.

Esta Tesis está enfocada hacia el diseño y evaluación de arquitecturas para ofrecer servicios de Video-bajo-Demanda a gran escala (LVoD). Después de un análisis exhaustivo de las alternativas existentes en la literatura (servidores-independientes, un nivel servidores-proxy, entre otras) y sus características, se proponen dos arquitecturas LVoD distribuidas basadas en la utilización de componentes sencillos y de bajo coste (servidores-proxy y redes locales) denominadas arquitecturas Proxy-Tree y Double P-Tree.
Si bien ambas arquitecturas cumplen con los principales requisitos exigidos a las arquitecturas LvoD (alta capacidad de servicio, escalabilidad, balanceo de la carga, tolerancia a fallos y compartición eficiente de recursos), la arquitectura Double P-Tree logra incrementar la conectividad de la topología mediante la interconexión algunas redes locales de un mismo nivel, lo cual permite reducir la distancia media de servicio, además de aumentar la tolerancia a fallos y la eficiencia de las políticas de compartición de recursos.
Con el objetivo de incrementar el número de usuarios soportados por el sistema utilizando los mismos recursos, se han propuesto una serie de políticas orientadas a mejorar la distancia media de servicio (políticas de gestión del almacenamiento y los contenidos multimedia) y el desbalanceo del tráfico (políticas estáticas y dinámicas de balanceo del tráfico) en las redes de las arquitecturas LVoD distribuidas.
Las arquitecturas propuestas han demostrado ser una alternativa viable para las instalaciones LVoD. En concreto, la arquitectura Double P-Tree permite aumentar la capacidad de servicio del sistema en más de un 200% respecto a la arquitectura de un nivel de servidores-proxy y en un 46% respecto a la arquitectura de servidores independientes.
This Tesis is oriented to design and evaluate architectures to provide Large-scale Video-on-Demand (LVoD) services. After an exhaustive analysis of different existing alternatives in the literature (independent-servers, one level proxies, etc) and their characteristics, we propose two LVoD architectures based on the utilization of simple and low-cost components (proxies and local networks) called Proxy-Tree and Double P-Tree.
Although both architectures accomplish LVoD systems main requirements (high service capacity, scalability, load balancing, fault tolerance and efficient resource sharing), the Double P-Tree architecture increases the topology connectivity by interconnecting several local networks (brothers nets) of the same level, what allows to reduce the mean service distance, increasing fault-tolerance and resource sharing efficiency.
With the goal of improving the number of users supported by the system using the same resources, we have proposed a set of policies oriented to improve the mean service distance (storage management and videos mapping policies) and network-traffic balancing (static and dynamic policies) in LVoD distributed architectures.
Proposed architectures have demonstrated to be a viable alternative for LVoD systems. The Double P-Tree using multicasting and similar resources clearly outperforms classical DVoD architectures, namely, Independent servers (by 46%) and one-level proxies (by 200%).

Identifica los factores claves que impiden la escalabilidad de las startups en Lima metropolitana entre los años 2010 al 2016; para ello, hemos realizado un análisis global del entorno y entrevistas a los representantes del ecosistema donde se desarrollan estos emprendimientos. El primer capítulo comprende el marco teórico, donde se explican conceptos que ayudarán a entender mejor los principales aspectos relacionados al emprendimiento, startup, escalabilidad, incubadoras, aceleradoras, impulso al ecosistema de las startup peruanas, fuentes de financiamiento, competencias directivas necesarias y el networking empresarial. Luego, en el segundo capítulo se abordará todo lo referente al diseño de la metodología de investigación utilizada; la cual, se sustenta en base a los conceptos de teoría fundamentada. Se realizaron entrevistas a profundidad agrupado en 8 categorías a veintiún representantes del ecosistema de las startup. Por otro lado, en el tercer capítulo se analizará y validará las hipótesis planteadas en base a los resultados de la investigación. Finalmente, en el cuarto y quinto capítulo se presentan las conclusiones y recomendaciones que proporcionarán un mayor alcance sobre cómo se puede abordar la problemática identificada en el proceso de crecimiento de las startups en Lima.
Tesis

Esta memoria se basa en el desarrollo de un sistema de control de circulación de volúmenes dentro de la biblioteca de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. Este desarrollo se enmarca en la generación de nuevas herramientas para expandir la funcionalidad de los equipos adquiridos por la Facultad para mejorar la gestión bibliotecaria, proyecto que se ha estado implementando en la Facultad desde hace casi 2 años. Este proyecto, al implementar el modelo de manejo del sistema de circulación de volúmenes, genera una plataforma de control para el portal de circulación de volúmenes de biblioteca, pero que a su vez puede ser extensible a otras aplicaciones bibliotecarias que requieran comunicación usando módulos RFID. La complejidad de ésta memoria estaba en poder integrar todas las piezas del control, incluyendo el controlar la nueva tecnología e integrarla con los sistemas actuales en funcionamiento en biblioteca, sin interrumpir los servicios ni reemplazar sistemas para poner en marcha ésta plataforma. La solución desarrollada logra cumplir todas éstas exigencias, las que son posibles de ser extendidas para mejorar la completitud de los servicios. Todo en el sentido de generar una mejor administración de los recursos de biblioteca, tanto en el control de espacio de colección general así como en controlar la cantidad de volúmenes presentes. Además, este desarrollo puede ser usado para crear nuevas aplicaciones, que desarrollen soluciones para el manejo, gestión y control dentro de la biblioteca misma o como base para desarrollos de similares características en otras áreas.

En este artículo se presenta la propuesta de una arquitectura escalable para la mejora de la disponibilidad y escalabilidad de la información basada en google cloud platform para la empresa SmartBrands S.A.C., con la cual se obtuvo un incremento en su disponibilidad con respecto a su ERP de 1.5% y una mejora de 2.19% con respecto a su servidor on-premise, analizando los primeros meses del año 2020. También se demostró en este proyecto que el duplicar la capacidad del servidor central para mejorar el procesamiento de información era insuficiente ya que solo mejoró el proceso de respuesta en 6 segundos, por lo que se concluyó que para mejorar su escalabilidad este debería ser horizontal, en un segregamiento de procesos independientes, los cuales en funcionamiento y trabajando en conjunto crean una arquitectura para una mejorar adaptabilidad del sistema. Al tener esta arquitectura operando, nos permite tener un soporte para los diferentes eventos que puede acontecer en el sector retail, tales como el escalamiento de negocio por compra de marcas para su distribución, integración con api externas por contrato o por necesidad, reportes con segmentación de negocio, etc.

Semantic Web data is currently being heavily used as a data representation format in scientific communities, social networks, business companies, news portals and other domains. The irruption and availability of Semantic Web data is demanding new methods and tools to efficiently analyze such data and take advantage of the underlying semantics. Although there exist some applications that make use of Semantic Web data, advanced analytical tools are still lacking, preventing the user from exploiting the attached semantics.
En la actualidad, tanto entre las comunidades científicas como en las empresas, así como en las redes sociales y otros dominios web, se emplean cada vez más datos anotados semánticamente, los cuales contribuyen al desarrollo de la Web Semántica. Dicho crecimiento de este tipo de datos requiere la creación de nuevos métodos y herramientas capaces de aprovechar la semántica subyacente para analizar los datos de forma eficiente. Aunque ya existen aplicaciones capaces de usar y gestionar datos anotados semánticamente, éstas no explotan la semántica para realizar análisis sofisticados.

En el presente documento se presentará la idea de negocio Neuro Help, ofreciendo un servicio online personalizado de consultas psicológicas en la especialidad de Neuropsicología. Mediante métodos de investigación, tales como entrevistas, focus groups y encuestas; se plantearon hipótesis para corroborar la viabilidad del proyecto. Igualmente, se buscará analizar el entorno interno como fortalezas y debilidades; y el entorno externo, que son factores los cuales no tenemos control alguno. Asimismo, la identificación del mercado objetivo es importante y por ello también se hizo un estudio de este para comprender a donde se dirigirán los esfuerzos de ventas, teniendo en cuenta sus necesidades y los problemas que le aquejan. Por ello, teniendo conocimiento de la situación actual del país y la viabilidad que tendría el proyecto, mediante un análisis financiero, se confirmará la escalabilidad en el mercado y el cumplimiento de los objetivos tanto a corto, mediano y largo plazo; asegurando un crecimiento e impacto sostenible con el transcurrir de los años.
This document will present the business idea of Neuro Help, an online service of psychology consultations in the specialist of neurology. Through different Market research methods such as interviews, focus groups and surveys; it was proposed different hypotheses in order to corroborate the viability of the business. Also, we will seek to analyze the internal environment such as strengths and weaknesses; and the external environment, uncontrollable factors that can affect the business development. In addition, seeking to understand the market that will surround us, we will investigate in which segment will be the target to which the sales efforts will be directed, knowing the different problems that they have throughout social networks. Therefore, knowing what it is really going on with the country and the entire world, and the viability of the business; we will confirm the scalability in the market and accomplishing with different strategies in short, medium and long term, ensuring a sustainable growing over the years.
Trabajo de investigación

En el presente proyecto, se desarrolló un modelo de negocio justificable, escalable y competitivo en el largo plazo. El proyecto se basa en la comercialización de un box personalizado que incluye diversos artículos de arte variados dirigidos a hombres y mujeres de 18 a 55 años. El proyecto inició a través de un proceso de ideación que fue a su vez validado por una metodología cualitativa, que se desarrolló a través de entrevistas al mercado seleccionado y a expertos del rubro. Para validar los supuestos del modelo de negocio, se desarrolló un prototipo del producto (MVP) que fue presentado a los segmentos seleccionados, lo cual nos permitió obtener aprendizajes valiosos sobre los gustos y preferencias de los consumidores. Posteriormente, se realizó el concierge del proyecto, en el cual, se demostró que los socios claves proveerán de los productos que tengan una excelente relación entre calidad y precio. Así mismo, el mercado tiene un alto nivel de aceptación con relación a nuestro producto, haciendo atractiva su adquisición. Se considera que el producto será escalable y viable de acuerdo a las tendencias que existen en el mercado. Además, las estrategias a implementar por la organización, como las de marketing, y las alianzas estratégicas, potenciarán a la empresa para alcanzar la visión y misión establecida.
In this project, a justifiable, scalable and competitive business model was developed in the long term. The project is based on the commercialization of a personalized box that includes various articles of art aimed at men and women from 18 to 55 years old. The project began through an ideation process that was in turn validated by a qualitative methodology, which was developed through interviews with the selected market and experts in the field. To validate the assumptions of the business model, a product prototype (MVP) was developed and presented to the selected segments, which allowed us to obtain valuable insights on consumer tastes and preferences. Furthermore, the concierge was made,in which it was demonstrated that key partners will provide us products that have an excellent relationship between quality and price and also, that the market has a high level of acceptance in relation to our product, making its acquisition attractive. It is considered that the product will be scalable and viable according to the trends that exist in the market. Furthermore, the strategies to be implemented by the organization, such as marketing, and strategic alliances, will empower the company to achieve the established vision and mission.
Trabajo de investigación

Cache coherence protocols based on tokens can provide low latency without relying on non-scalable interconnects thanks to the use of efficient requests that are unordered. However, when these unordered requests contend for the same memory block, they may cause protocols races. To resolve the races and ensure the completion of all the cache misses, token protocols use a starvation prevention mechanism that is inefficient and non-scalable in terms of required storage structures and generated traffic. Besides, token protocols use non-silent invalidations which increase the latency of write misses proportionally to the system size. All these problems make token protocols non-scalable. To overcome the main problems of token protocols and increase their scalability, we propose a new starvation prevention mechanism named Priority Requests. This mechanism resolves contention by an efficient, elegant, and flexible method based on ordered requests. Furthermore, thanks to Priority Requests, efficient techniques can be applied to limit the storage requirements of the starvation prevention mechanism, to reduce the total traffic generated for managing protocol races, and to reduce the latency of write misses. Thus, the main problems of token protocols can be solved, which, in turn, contributes to wide their efficiency and scalability.
Cuesta Sáez, BA. (2009). Efficient techniques to provide scalability for token-based cache coherence protocols [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/6024
Palancia

La nueva tendencia para aumentar el rendimiento de los futuroscomputadores son los multiprocesadores en un solo chip (CMPs). Seespera que en un futuro cercano salgan al mercado CMPs con decenas deprocesadores. Hoy en d�a, la mejor manera de mantener la coherencia decache en estos sistemas es mediante los protocolos basados endirectorio. Sin embargo, estos protocolos tienen dos grandesproblemas: una gran sobrecarga de memoria y una alta latencia de losfallos de cache.Esta tesis se ha centrado en estos problemas claves para la eficienciay escalabilidad del CMP. En primer lugar, se ha presentado unaorganizaci�n de directorios escalable. En segundo lugar, se hanpropuesto los protocolos de coherencia directa, que evitan laindirecci�n al nodo home y, por tanto, reducen el tiempo de ejecuci�nde las aplicaciones. Por �ltimo, se ha desarrollado una pol�tica demapeo para caches compartidas pero f�sicamente distribuidas, quereduce la latencia de acceso y garantiza una distribuci�n uniforme delos datos con el fin de reducir su tasa de fallos. Esto se traducefinalmente en un menor tiempo de ejecuci�n para las aplicaciones.
Chip multiprocessors (CMPs) constitute the new trend for increasingthe performance of future computers. In the near future, chips withtens of cores will become more popular. Nowadays, directory-basedprotocols constitute the best alternative to keep cache coherence inlarge-scale systems. Nevertheless, directory-based protocols have twoimportant issues that prevent them from achieving better scalability:the directory memory overhead and the long cache miss latencies.This thesis focuses on these key issues. The first proposal is ascalable distributed directory organization that copes with the memoryoverhead of directory-based protocols. The second proposal presentsthe direct coherence protocols, which are aimed at avoiding theindirection problem of traditional directory-based protocols and,therefore, they improve applications' performance. Finally, a novelmapping policy for distributed caches is presented. This policyreduces the long access latency while lessening the number of off-chipaccesses, leading to improvements in applications' execution time.

Este trabajo presenta un catálogo de técnicas y patrones de diseño aplicados actualmente en bases de datos NoSQL. El enfoque propuesto consiste en una presentación del estado del arte de las bases de datos NoSQL, una exposición de los conceptos claves relacionados y una posterior exhibición de un conjunto de técnicas y patrones de diseño orientados a la escalabilidad y alta disponibilidad. Para tal fin, • Se describen brevemente las características principales de los bases de datos NoSQL, cuales son los factores que motivaron su aparición, sus diferencias con sus pares relacionales, se presenta el teorema CAP y se contrasta las propiedades ACID contra las BASE. • Se introducen las problemáticas que motivan las técnicas y patrones de diseño a describir. • Se presentan técnicas y patrones de diseños que solucionen las problemáticas. • Finalmente, se concluye con un análisis integrador, y se indican otros temas de investigación pertinentes.

En los útimos años, aplicaciones en dominios tales como telecomunicaciones, seguridad de redes y redes de sensores de gran escala se han encontrado con múltiples limitaciones en el paradigma tradicional de bases de datos. En este contexto, los sistemas de procesamiento de flujos de datos han emergido como solución a estas aplicaciones que demandan una alta capacidad de procesamiento con una baja latencia. En los sistemas de procesamiento de flujos de datos, los datos no se persisten y luego se procesan, en su lugar los datos son procesados al vuelo en memoria produciendo resultados de forma continua. Los actuales sistemas de procesamiento de flujos de datos, tanto los centralizados, como los distribuidos, no escalan respecto a la carga de entrada del sistema debido a un cuello de botella producido por la concentración de flujos de datos completos en nodos individuales. Por otra parte, éstos están basados en configuraciones estáticas lo que conducen a un sobre o bajo aprovisionamiento. Esta tesis doctoral presenta StreamCloud, un sistema elástico paralelo-distribuido para el procesamiento de flujos de datos que es capaz de procesar grandes volúmenes de datos. StreamCloud minimiza el coste de distribución y paralelización por medio de una técnica novedosa la cual particiona las queries en subqueries paralelas repartiéndolas en subconjuntos de nodos independientes. Ademas, Stream- Cloud posee protocolos de elasticidad y equilibrado de carga que permiten una optimización de los recursos dependiendo de la carga del sistema. Unidos a los protocolos de paralelización y elasticidad, StreamCloud define un protocolo de tolerancia a fallos que introduce un coste mínimo mientras que proporciona una rápida recuperación. StreamCloud ha sido implementado y evaluado mediante varias aplicaciones del mundo real tales como aplicaciones de detección de fraude o aplicaciones de análisis del tráfico de red. La evaluación ha sido realizada en un cluster con más de 300 núcleos, demostrando la alta escalabilidad y la efectividad tanto de la elasticidad, como de la tolerancia a fallos de StreamCloud.