Security in Computer and Information Sciences

This open access book constitutes the thoroughly refereed proceedings of the Second International Symposium on Computer and Information Sciences, EuroCybersec 2021, held in Nice, France, in October 2021. The 9 papers presented together with 1 invited paper were carefully reviewed and selected from 21 submissions. The papers focus on topics of security of distributed interconnected systems, software systems, Internet of Things, health informatics systems, energy systems, digital cities, digital economy, mobile networks, and the underlying physical and network infrastructures. This is an open access book

Avatar captcha : telling computers and humans apart via face classification and mouse dynamics.

Bots are malicious, automated computer programs that execute malicious scripts and predefined functions on an affected computer. They pose cybersecurity threats and are one of the most sophisticated and common types of cybercrime tools today. They spread viruses, generate spam, steal personal sensitive information, rig online polls and commit other types of online crime and fraud. They sneak into unprotected systems through the Internet by seeking vulnerable entry points. They access the system’s resources like a human user does. Now the question arises how do we counter this? How do we prevent bots and on the other hand allow human users to access the system resources? One solution is by designing a CAPTCHA (Completely Automated Public Turing Tests to tell Computers and Humans Apart), a program that can generate and grade tests that most humans can pass but computers cannot. It is used as a tool to distinguish humans from malicious bots. They are a class of Human Interactive Proofs (HIPs) meant to be easily solvable by humans and economically infeasible for computers. Text CAPTCHAs are very popular and commonly used. For each challenge, they generate a sequence of alphabets by distorting standard fonts, requesting users to identify them and type them out. However, they are vulnerable to character segmentation attacks by bots, English language dependent and are increasingly becoming too complex for people to solve. A solution to this is to design Image CAPTCHAs that use images instead of text and require users to identify certain images to solve the challenges. They are user-friendly and convenient for human users and a much more challenging problem for bots to solve. In today’s Internet world the role of user profiling or user identification has gained a lot of significance. Identity thefts, etc. can be prevented by providing authorized access to resources. To achieve timely response to a security breach frequent user verification is needed. However, this process must be passive, transparent and non-obtrusive. In order for such a system to be practical it must be accurate, efficient and difficult to forge. Behavioral biometric systems are usually less prominent however, they provide numerous and significant advantages over traditional biometric systems. Collection of behavior data is non-obtrusive and cost-effective as it requires no special hardware. While these systems are not unique enough to provide reliable human identification, they have shown to be highly accurate in identity verification. In accomplishing everyday tasks, human beings use different styles, strategies, apply unique skills and knowledge, etc. These define the behavioral traits of the user. Behavioral biometrics attempts to quantify these traits to profile users and establish their identity. Human computer interaction (HCI)-based biometrics comprise of interaction strategies and styles between a human and a computer. These unique user traits are quantified to build profiles for identification. A specific category of HCI-based biometrics is based on recording human interactions with mouse as the input device and is known as Mouse Dynamics. By monitoring the mouse usage activities produced by a user during interaction with the GUI, a unique profile can be created for that user that can help identify him/her. Mouse-based verification approaches do not record sensitive user credentials like usernames and passwords. Thus, they avoid privacy issues. An image CAPTCHA is proposed that incorporates Mouse Dynamics to help fortify it. It displays random images obtained from Yahoo’s Flickr. To solve the challenge the user must identify and select a certain class of images. Two theme-based challenges have been designed. They are Avatar CAPTCHA and Zoo CAPTCHA. The former displays human and avatar faces whereas the latter displays different animal species. In addition to the dynamically selected images, while attempting to solve the CAPTCHA, the way each user interacts with the mouse i.e. mouse clicks, mouse movements, mouse cursor screen co-ordinates, etc. are recorded nonobtrusively at regular time intervals. These recorded mouse movements constitute the Mouse Dynamics Signature (MDS) of the user. This MDS provides an additional secure technique to segregate humans from bots. The security of the CAPTCHA is tested by an adversary executing a mouse bot attempting to solve the CAPTCHA challenges

Optimal Prefetching in Random Trees

International audienceWe propose and analyze a model for optimizing the prefetching of documents, in the situation where the connection between documents is discovered progressively. A random surfer moves along the edges of a random tree representing possible sequences of documents, which is known to a controller only up to depth d. A quantity k of documents can be prefetched between two movements. The question is to determine which nodes of the known tree should be prefetched so as to minimize the probability of the surfer moving to a node not prefetched. We analyzed the model with the tools of Markov decision process theory. We formally identified the optimal policy in several situations, and we identified it numerically in others

Work Function Tuning at Interfaces by Monomolecular Films

The control over the work function of surfaces and interfaces is one of the most important issues of modern surface science and nanotechnology, e.g. in context of organic electronics and photovoltaics. The goal of this work was to look for new ways to control the work function of metal substrates by using molecular self-assembly. Two different strategies were used. The first strategy was to use aliphatic and aromatic molecules which contain an embedded dipolar group (midchain functionalization). Such self-assembled monolayers (SAMs) allow for tuning the substrate work function in a controlled manner, independent of the docking chemistry and, most importantly, without modifying the SAM-ambient interface. In the case of aliphatic films, we used alkanethiols functionalized with an embedded ester dipole, with the length of both top and bottom segments as well as the direction of the embedded dipole being varied. In the case of aromatic systems, we used terphenyl based thiols functionalized with an embedded pyrimidine dipolar group, with the direction of the dipole being varied. The electronic and structural properties of these embedded-dipole SAMs were thoroughly analyzed using a number of complementary characterization techniques combined with quantummechanical modeling. It is shown that such mid-chain-substituted monolayers are highly interesting from both fundamental and application viewpoints, as the dipolar groups are found to induce a potential discontinuity inside the monolayer, electrostatically shifting the core-level energies in the regions above and below the dipoles relative to one another. Particularly imptortant, in context of the present work, is the fact that the mid-chain functionalized films are indeed well suited to adjust the work function of metal substrates. This could be e.g. done by varying the orientation of the dipolar group but also by mixing the molecules with differently oriented dipoles as was demonstrated in the present work. Within the second strategy, we used photoresponsive systems, viz. azobenzene substituted alkanethiols, having a specially designed architecture to control the packing density and carrying an additional dipolar tail group. These novel SAMs were studied in detail by using spectroscopic and microscopic techniques. Performing photoisomerization experiments we obtained a reproducible, stimuli-responsive change in the work function which was, however, limited to some extent due to the strong steric hindrance effects. In order to reduce these effects, we diluted the azobenzene molecules with short spacer molecules, which resulted in an improvement in the photoswitching behavior

Enhancing the programmability and energy efficiency of storage in hpc and virtualized environments

Mención Internacional en el título de doctorA decade ago computing systems hit a clock and power ceiling that places the energetic challenge among the most relevant issues in High Performance Computing (HPC). Motivated by the fact that computation is increasingly becoming cheaper than data movement in terms of power, our work studies and optimizes data movement across different levels of the software stack. We propose novel methodologies for analyzing, modeling, and optimizing the energy efficiency of data movement. More precisely, we propose methodologies to enhance the understanding of power consumption in the software I/O stack, and optimize the I/O energy efficiency in the operating system’s I/O stack, low-level CPU device drivers, and virtualized environments. Our experimental results show that through the understanding of the different operating system layers and their interaction, it is possible to develop novel coordination techniques that optimize the energy consumption and increase performance of I/O workloads. First, we develop a methodology for data collection, power and performance characterization, and modeling power usage in the I/O stack. Our work presents a detailed study of power and energy usage across all system components during various I/O-intensive workloads. We propose a data gathering methodology that combines software and hardware-based instrumentation in order to study I/O data movement, and develop novel power prediction models employing data analysis techniques. Second, this thesis presents novel CPU-level optimizations that improve the energy efficiency of I/O workloads. We address two issues present in modern processors: thermal imbalance causing performance variation and an inefficient use of CPU resources during I/O workloads. We develop novel techniques for power optimization and thermal efficiency through cross-layer coordination of CPU and I/O management. Third, we also focus on optimizing data sharing among virtual domains. In our work we refer to this as virtualized data sharing, which mainly differs from existing solutions by coordinating data flows through the software I/O stack. We develop a virtualized data sharing solution in order to reduce data movement among virtual environments, introducing new abstractions and mechanisms to more efficiently coordinate storage I/O.Hace una década, los computadores alcanzaron el límite físico de la frecuencia y potencia disipada, estableciendo el consumo energético como uno de los principales obstáculos en el campo de la computación de alto rendimiento. Motivados por el hecho de que la computación resulta cada vez menos costosa que el movimiento de datos en términos de energía, nuestro trabajo estudia y optimiza el movimiento de datos en varios niveles de la arquitectura software. En este trabajo proponemos nuevas metodologías para analizar, modelar y optimizar la eficiencia energética del movimiento de datos. Concretamente, proponemos metodologías para mejorar el análisis del consumo de potencia en la arquitectura software de E/S, así como optimizar la eficiencia energética de: la pila de E/S del sistema operativo, controladores de la CPU y entornos virtuales de E/S. Los resultados experimentales muestran que, mediante la comprensión de la interacción de las capas del sistema operativo, es posible desarrollar nuevas técnicas de coordinación que optimicen el consumo energético e incrementen el rendimiento de las cargas de trabajo de E/S. En primer lugar desarrollamos una metodología para la recolección de datos y la caracterización del rendimiento y consumo de potencia en la pila de E/S. Nuestro trabajo presenta un estudio detallado del consumo energético y de potencia de cada uno de los componentes del sistema durante la ejecución de cargas de trabajo de E/S. Concretamente proponemos una metodología de captura de datos que combina instrumentación hardware y software para estudiar el movimiento de datos, con el fin de desarrollar nuevos modelos de predicción de consumo empleando técnicas de análisis de datos. En segundo lugar, esta Tesis Doctoral presentamos nuevas optimizaciones a nivel de CPU que mejoran la eficiencia energética de las cargas de trabajo de E/S. Para ello consideramos dos problemas fundamentales en los procesadores modernos: el desequilibrio térmico que causa variablidad de rendimiento y el uso ineficiente de los recursos de la CPU durante cargas de trabajo de E/S. Además desarrollamos nuevas técnicas que optimizan la eficiencia energética a través de la coordinación entre las distintas capas del sistema operativo que gestionan CPU y la E/S. En tercer lugar, también centramos este trabajo en la optimización del intercambio de datos entre dominios virtuales. En nuestro trabajo nos referimos a esto como el intercambio de datos virtualizado, que se diferencia principalmente de las soluciones existentes mediante la coordinación de los flujos de datos mediante la cooperación entre distintos dominios virtuales. Para ello desarrollamos una solución de intercambio de datos que minimiza la copia de datos con el fin de reducir el movimiento de datos, e introducimos nuevas abstracciones y mecanismos para coordinar de manera más eficiente el almacenamiento de E/S en entornos virtuales.Programa Oficial de Doctorado en Ciencia y Tecnología InformáticaPresidente: Laurent Lefevre.- Vocal: Arturo González Escriban

Effectiveness of e-cognocracy: A social-economic approach

Desde que a comienzos del siglo XXI se fijó en Lisboa el plan estratégico de la Unión Europea (Lisboa, 2000), tendente a conseguir que esta zona sea la más competitiva en la conocida Sociedad del Conocimiento (SC) (Bell, 1973; Drucker, 1969, 1994; Faure et al., 1972; Stehr, 1994; UNESCO, 2005), uno de los términos que más interés está despertando es el de Gobierno Electrónico (e-Gobierno). Este concepto se encuentra en constante estado de evolución y se ha convertido en una expresión que abarca multitud de actividades e intentos de innovación y modernización en el campo de la gestión pública (Wimmer, 2002). Layne and Lee, (2001) afirman que un objetivo importante del e-Gobierno es la prestación de servicios e información más rápidos y más baratos para los ciudadanos, socios comerciales, empleados, otros organismos y agencias gubernamentales. Estos autores también propusieron una evolución del gobierno electrónico de cuatro etapas: (1) la catalogación; (2) la transacción; (3) la integración vertical y (4) la integración horizontal. Los representantes elegidos por el pueblo deben aprovechar el uso de las TIC para acercarse a la sociedad, fomentar la participación democrática, contribuir a una buena administración y mejorar la efectividad, la eficacia y la eficiencia de las Administraciones Públicas. En abril de 2010, Moreno-Jiménez propuso la aproximación EF3 (EF3-approach) a la hora de abordar el comportamiento de los sistemas, la cual contempla las siguientes ideas: a) la efectividad, asociada a la planificación estratégica o comportamiento a largo plazo y a la detección de los criterios relevantes para la resolución de un problema (hacer lo correcto); b) la eficacia asociada a la planificación táctica o comportamiento a medio plazo y a la consecución de las metas marcadas para los objetivos fijados y c) la eficiencia asociada a la planificación operativa o comportamiento a corto plazo y a la consecución de las metas con la mejor asignación de recursos posibles (hacerlo correctamente). En síntesis, lo que se postula es lograr un nuevo tipo de gestión de lo público empleando convenientemente el uso de las TIC y que, además de garantizar la eficacia (satisfacer las necesidades de los ciudadanos), y la eficiencia (optimizar los recursos) del sistema, los modelos de intervención democrática se centren en su efectividad. Aprovechando el continuo desarrollo de la tecnología, también es necesaria una profunda reflexión sobre la orientación que debe tener la democracia en el futuro y las posibilidades que ofrece la red. En los últimos años, la consideración del ser humano en un contexto holístico y sistémico y la utilización de la búsqueda del conocimiento como criterio esencial que guíe el comportamiento de los individuos y de los sistemas, han llevado a la búsqueda de alternativas democráticas que recojan estas ideas (Moreno-Jiménez, 2006). Para construir ese futuro es preciso la mejora de las democracias actuales o habilitar nuevos modelos democráticos que, aprovechando el potencial de la Sociedad del Conocimiento, puedan dar respuesta a los nuevos retos y necesidades que en ella se plantean. En este sentido, la e-Cognocracia (Moreno-Jiménez 2003, 2004, 2006; Moreno-Jiménez y Polasek, 2003, 2004, 2005), es un nuevo modelo de democracia que combinando la democracia representativa y la directa permite: i) la co-creación en las diferentes etapas de la metodología científica utilizada en la resolución de los problemas planteados en el ámbito de las decisiones públicas referidas al gobierno de la sociedad, ii) la co-decisión entre ciudadanos y representantes a la hora de seleccionar la mejor opción, y iii) la cognición a través de la formación continuada de la ciudadanía mediante la democratización del conocimiento derivado de la resolución científica del problema . Este nuevo sistema democrático utiliza la decisión multicriterio como soporte metodológico, la red como soporte de comunicaciones y el sistema democrático como elemento catalizador del aprendizaje. Además, pretende potenciar la participación y el control de los ciudadanos en las decisiones públicas, así como mejorar la transparencia de los procedimientos seguidos. Las decisiones siguen siendo tomadas por la mayoría de la ciudadanía, pero a diferencia de lo que ocurre en la democracia representativa, la e-Cognocracia, además de no excluir ninguna idea del proceso de resolución, potencia la creatividad e innovación de los ciudadanos (Moreno-Jiménez, 2003). Durante la última década, la inclusión de los ciudadanos en la toma de decisiones políticas a través de la participación electrónica (e-Participación) ha recibido mucha atención. Macintosh (2004) definió este concepto como el uso de las TIC para ampliar y profundizar la participación política de los ciudadanos, para que puedan conectarse entre sí y con sus representantes electos. Con el uso de las TIC en la participación ciudadana se ha empezado a ver un cambio en la misma. Es un cambio de cultura y de hábitos cotidianos, un cambio en la manera de relacionarse y de observar el mundo que les rodea. En el marco de esta tesis, la e-Participación puede aplicarse, en general, a los dos ámbitos contemplados en la Administración Pública (Moreno-Jiménez, 2009): (i) provisión de servicios (e-Administración) y (ii) participación política en los procesos democráticos (e-Gobernanza). No obstante, tradicionalmente, la e-Participación se ha venido asociando exclusivamente al último ámbito de los dos considerados: la participación política o e-Gobernanza en su sentido más amplio (participación en la toma de decisiones públicas relativas al gobierno de la sociedad). Con esta interpretación de la e-Participación, la e-Cognocracia puede considerarse como un nuevo modelo de participación, y por lo tanto incluida en la misma, pues uno de sus objetivos es una toma de decisiones pública colaborativa. Cada vez se habilitan más espacios donde los ciudadanos pueden participar en la definición, gestión y desarrollo de la agenda institucional. Este hecho ha provocado que la participación ciudadana se esté convirtiendo en uno de los grandes desafíos a los que se enfrentan los gobiernos del XXI. Es por ello, por lo que las Administraciones deben, necesariamente, incrementar el nivel de información disponible, y al hacerlo ponen a disposición de la ciudadanía más herramientas para el segui¬miento, el control y la evaluación de las políticas públicas. La participación ha de tener una traslación en términos prácticos, de manera que los ciudadanos puedan constatar su incidencia y sus resultados. De esta manera, es conveniente desarrollar procedimientos de evaluación conjunta y participada, para poder medir el alcance y el impacto de una experiencia de e-Participación. La evaluación no sólo permite visualizar los resultados de una iniciativa y el grado de cumplimiento de los objetivos propuestos sino que expresa una voluntad de rigor, transparencia, análisis y mejora continuada que refuerza la consis¬tencia y credibilidad de las experiencias participativas. Con la evaluación se pretende realizar un análisis lo más riguroso posible acerca de las distintas etapas y resultados alcanzados por las experiencias de e-Participación, de tal forma que se pueda determinar, entre otros aspectos, la efectividad, la eficacia, la eficiencia (EF3-approach) así como el impacto económico, social y ambiental de las acciones. Aunque la importancia de la evaluación de una iniciativa de e-Participación es reconocida por el gobierno y el mundo académico, las evaluaciones rigurosas de e-participación son difíciles de encontrar (Macintosh and White, 2008). La evaluación ex-post de un experiencia de e-Participación nos permite analizar el impacto que ha tenido ésta, así como el análisis de la utilización práctica de los instrumentos de participación. Además, nos sirve para conocer qué modificaciones podrían ser necesarias a efectos de poder mejorar, desde el punto de vista de la efectividad, eficacia y eficiencia, las actividades futuras. Además, estas iniciativas participativas, llevan asociado un coste económico, que en la mayoría de los casos está financiado con fondos públicos, por lo que sería conveniente la valoración de las mismas, con el fin de ser, ante todo, transparente y consecuente con los objetivos estratégicos perseguidos, ya que éstos, deberían ser verificables y demostrables económica y socialmente. De esta manera, se presenta la necesidad de cuantificar, monetariamente, tanto los aspectos económicos, sociales y ambientales, como el valor añadido generado de la aplicación práctica de este tipo de iniciativas de e-Participación (Pérez Espés et al., 2012). Para poder dar una respuesta apropiada a los nuevos retos y necesidades que en el ámbito de las decisiones públicas relativas al gobierno de la sociedad, plantea la Sociedad del Conocimiento, se propone el desarrollo de esta tesis Doctoral: Efectividad de la e-Cognocracia. Una aproximación económica-social. El principal objetivo de esta tesis es establecer un marco general que permita la evaluación, en términos de efectividad, eficacia y eficiencia, de una experiencia de e-Participación basada en la e-Cognocracia. Así mismo, se extenderá para la evaluación de cualquier experencia de e-Participación. Además de valorar, en términos monetarios, los aspectos económicos, sociales y ambientales, de la implementación y el desarrollo de una experiencia de e-Participación basada en la e-Cognocracia. Esta valoración permitirá, disponer de información ecónomica y social relativa al verdadero valor añadido que aportan estas iniciativas a la sociedad en general. A continuación, en los dos apartados siguientes, se detallan la metodología aplicada para abordar los objetivos propuestos y la estructura seguida en el desarrollo de esta tesis. Metodología: Para la elaboración de esta tesis se va a emplear una metodología mixta, a través de los desarrollos teóricos basados en los resultados obtenidos de nuestro caso de estudio: la experiencia real llevada a cabo en Cadrete (Zaragoza, España). A continuación, se presenta el caso de estudio y las técnicas aplicadas. Caso de estudio: Para la consecución y el logro de los objetivos propuestos, se utiliza como caso de estudio: la experiencia de e-Participación (basada en la e-Cognocracia) para el diseño de políticas públicas llevadas a cabo en Cadrete. Esta iniciativa fue realizada a lo largo del 2010 dentro del proyecto investigador multidisciplinar ¿Gobierno Electrónico, e-Participación y Democratización del Conocimiento¿ que, bajo la dirección del profesor Moreno-Jiménez fue ejecutado por un grupo de 41 personas, entre las que se encuentra la autora de esta tesis. Este municipio forma parte, junto al Gobierno de Aragón y el Ayuntamiento de Zaragoza, del conjunto de instituciones que habitualmente colaboran en la línea investigadora del Grupo Decisión Multicriterio Zaragoza. La justificación de la elección de esta experiencia de e-Participación como caso de estudio, se centra, fundamentalmente, en que es la única experiencia completa de aplicación de la e-Cognocracia (tema principal de la tesis) y que fue elaborada por el GDMZ por lo que disponemos de los datos de la misma. Técnicas aplicadas: i) Modelos de Ecuaciones Estructurales (MES): Se crea un marco téorico basado en la EF3-approach para la evaluación de la e-Cognocracia. Este marco llamado teórico EF3-marco (theoretical EF3-framework) es evaluado a través de una encuesta implementada en la experiencia real llevada a cabo en Cadrete usando MES. Debido al número limitado de respuestas, no fue posible validar el marco teórico propuesto (Moreno-Jiménez, Pérez Espés and Rivera, 2013) para la evaluación conjunta de todos los aspectos definidos en el theoretical EF3-framework. Sin embargo, esto nos ha permitido aprovechar las ideas extraídas para extender el marco para evaluar cualquier experiencia de e-Participación no sólo la e-Cognocracia. ii) Grupo de expertos: La extension del theoretical EF3-Framework ha sido evaluada por un grupo de expertos internacionales a través de un cuestionario. EF³-framework es el nombre del marco validado por los expertos. iii) Técnicas de Decisión Multicriterio El EF³-framework se aplica a nuestro caso de estudio (la experiencia de Caderete). Para valorar esta iniciativa se utiliza la técnica de decisión multicriterio denominada Proceso Analítico Jerárquico (AHP). iv) Aproximación económico-social (SROI- Social Return on Investment ) Se realiza una aproximación social-económica a través de la metodología del SROI, la cual nos permite cuantificar, monetariamente, los aspectos económicos, sociales y ambientales, de la implementación y desarrollo de una iniciativa de e-Participación basada en la e-Cognocracia. Así como, disponer de información económica y social relativa al valor añadido que aportan estas experiencias. Estructura y conclusiones Esta tesis doctoral está dividida en dos partes. La primera se compone de dos capítulos donde se analiza el marco teórico para el estudio del gobierno de la sociedad y los modelos de democracia. El primer capítulo analiza el impacto que han tenido las TIC en el gobierno de la sociedad y en la gestión pública, así como el desarrollo que está teniendo la aparición del concepto del e-Gobierno en la Administración Pública y el alcance en la sociedad. Mientras que el segundo capítulo se centra en los diferentes modelos de democracia existentes hasta la fecha, haciendo más hincapié y explicando de manera detallada el nuevo modelo de democracia propuesto por José Mª Moreno en el año 2003 bajo el nombre de e-Cognocracia. La segunda parte está formada por dos capítulos empíricos. En el tercer capítulo, se estudia la relación entre e-Participación y e-Cognocracia y se presenta un marco (EF3-framework) para la evaluación, en términos de efectividad, eficacia y eficiencia, de cualquier experiencia de e¬-Participación. La iniciativa de Cadrete es evaluada y valorada siguiendo el marco EF3 propuesto en dicho capítulo. Y en el cuarto y último capítulo se valora, monetariamente, la implementación y el desarrollo de la experiencia de Cadrete. Esta valoración nos permite, a través de la comparación de los beneficios económicos y sociales con la inversión realizada, tener una visión global sobre el verdadero valor añadido que aportan las iniciativas de e-Participación a la sociedad. Referencias Bell, D. (1973). The Coming of Post-Industrial Society. N.Y. Basic Books. Drucker, P. F. (1969). The Age of Discontinuity. Guidelines to our Changing Society. New York: Harper & Row. Drucker, P. F. (1994). The age of social transformation. The Atlantic Monthly, 273(11) (Boston, http://www.theatlantic.com/election/connection/ecbig/soctrans.htm). Faure, E., Herrera, F., Kaddoura, A., Lopes, H., Petrowsky, A., Rahnema, M., et al. (1972). Learning To Be. The World of Education Today and Tomorrow. Paris/London: UNESCO/Harrap. Layne, K. and Lee, J. (2001). Developing fully functional E-government: A four stage model, Government Information Quarterly, 18 (2) 122-137. Lisboa (2000). http://www.europarl.europa.eu/summits/lis1_es.htm Macintosh, A. (2004). Characterizing E-Participation in Policy-Making, In the Proceedings of the Thirty-Seventh Annual Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS-37), January 5 ¿ 8, Big Island, Hawaii. Macintosh, A. and Whyte, A. (2008). Towards an Evaluation Framework for eParticipation. Transforming Government: People, Process and Policy, 2(1), 16-30. Moreno-Jiménez, J.M. (2003). Los Métodos Estadísticos en el Nuevo Método Científico. In Casas, J.M. y Pulido, A.: Información económica y técnicas de análisis en el siglo XXI. INE, 331-348. Moreno-Jiménez, J.M. (2004). E-cognocracia y Representación Democrática del Inmigrante. XVIII Anales de Economía Aplicada. León (CD). ISBN: 84-609-4715-7. Moreno-Jiménez, J.M. (2006). E-Cognocracia: Nueva Sociedad, Nueva Democracia. 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En Böhlen y otros (eds.): TED Conference on e-government 2005. Electronic democracy:The challenge ahead. University Rudolf Trauner-Verlag, Schriftenreihe Informatik, 13, 18-26. Pérez-Espés, C., Moreno-Jiménez, J.M. and Altuzarra, A. (2012). Algunas notas sobre la valoración económica de los procesos de participación ciudadana. Aplicación a la e-Cognocracia. Anales de Economía Aplicada 2012 ISBN: 978-84-15581-10-9. Stehr, N. (1994). Knowledge Societies: The Transformation of Labour, Property and Knowledge in Contemporary Society. London: Sage. UNESCO (2005). Towards Knowledge Societies. UNESCO World Report (available at http://unesdoc.unesco.org/images/0014/001418/141843.pdf) Wimmer, M. A. (2002). A European perspective towards online one-stop government: the eGOV project, in Electronic Commerce research and Applications, 1(1) 92-103

Analyzing Enterprise WiFi Session Data for Modeling Building Occupancy, Evacuation, and Energy Consumption

Buildings are the prime components of office complexes, university campuses, and city centers. They are expensive to build and expensive to operate. Building managers are under constant pressure to keep them efficient and safe. However, they are often stymied by lack of fine-grained data that can help them optimize occupancy levels so as to make most efficient use of space, evacuation patterns that can ensure safety in the event of emergencies, and energy usage behavior that can help reduce operating costs. While several modern buildings are increasingly being equipped with sensors for detecting people presence, movement patterns, and thermal conditions, such instrumentation can often be expensive and limited in scale. This thesis investigates the potential to use data generated by the pervasive WiFi infrastructure that is present in all buildings. Specifically, we evaluate the use of WiFi data to model room usage, anatomize emergency evacuations, and reduce energy excursion costs associated with evacuation events. We begin this thesis by surveying data-driven approaches for efficient building operation and management, while reviewing existing technologies for measuring occupancy using both existing and purpose-built sensing infrastructure. Central to this thesis is the data we have collected and analyzed on WiFi session logs from a dense wireless network consisting of nearly 5000 access points across 50 buildings in a large university campus over a period of 2 years. For our first contribution, we use this data to develop a machine learning-based method to estimate classroom occupancy in near real-time. The output of our method is compared to that from specialized people-counting sensors, and the symmetric Mean Absolute Percentage Error is no more than 13%. Our second contribution develops a systematic method to evaluate emergency evacuation events using building WiFi session data. Our systematic analysis of 43 planned and unplanned evacuation events across 14 buildings quantifies important measures such as evacuation speed, number of evacuees, and typicality of occupancy levels, demonstrating that WiFi data enables accurate and scalable evaluation of building evacuations, corroborating current manual records and revealing new insights. For our third and final contribution, we show that evacuations (particularly during summer) can result in HVAC power excursions of up to 150% above the agreed threshold, imposing heavy power tariffs. We develop a cooling strategy that allows the power cost to be traded off against thermal comfort of occupants post evacuation in a tunable manner. Application of our algorithm to typical building evacuation scenarios shows that the power excursion costs can be largely mitigated for as little as 5 minutes of delay in achieving ideal indoor temperatures. Taken together, our contributions equip building operators with tools and techniques to improve efficiency and safety by leveraging existing WiFi data with no additional infrastructure costs