Visualización del contenido de grafos de conocimiento del patrimonio cultural

Esta tesis integra dos áreas científicas, la de las Ciencias Humanas y la de Ciencia y Tecnología. Dentro de las Ciencias Humanas está relacionada con la semantización y visualización de la información de datos del Patrimonio. En cuanto a la Ciencia y Tecnología, este trabajo está relacionado con grafos de conocimiento, diseño de ontologías y la visualización interactiva en tiempo real de datos en dos y tres dimensiones, mediante plataformas web. Tal y como se expone en esta tesis, en la última década ha crecido enormemente la digitalización de los objetos del patrimonio cultural. Este proceso, no se refiere únicamente a digitalizar mediante imágenes, reconocimiento de texto, o modelos 3D, de este tipo de objetos. También comprende el mantenimiento de toda la información posible relacionada con los objetos, su publicación y relación con otras entidades (personas, hechos, materiales, etc.) y la accesibilidad de los mismos a otras personas y/o sistemas informáticos. Por ello, muchos de los datos de objetos son soportados por grafos de conocimiento, que implementan modelos que representan este tipo de información. A pesar de que hay mucha información soportada en diferentes grafos de conocimiento, queda mucho que hacer en este proceso de digitalización del patrimonio. En la actualidad todavía existen grandes cantidades de objetos que aún no están digitalizados. Además, muchos de los datos informatizados no están disponibles públicamente, y usan medios propietarios para representar la información, lo que dificulta su acceso y tratamiento. Debido a que muchos trabajos de investigación se han desarrollado de forma paralela, y/o se han enfocado en las particularidades del mismo, se han digitalizado, y en ocasiones creado desde cero, todo tipo de vocabularios para manejar la información de tipologías, materiales, técnicas, épocas, ubicaciones, etc., relacionado con estos objetos, muchos de ellos con información duplicada. Además, el modelo más utilizado para representar este tipo de datos es el CIDOC-CRM, aún necesita mayor definición para representar algunos procesos importantes relacionados con estos objetos, y tiene una complejidad excesiva. Por estos motivos, existen otros modelos alternativos que también se están utilizando. Debido también a la rapidez de este proceso de digitalización, se ha manifestado en esta década la necesidad de visualizar grandes cantidades de información, mediante plataformas web, que permitan visualizar los datos y relaciones de estos objetos, así como su fluctuación a nivel temporal y espacial. Esta necesidad ha generado el desarrollo de varios proyectos, que generalmente la han resuelto de forma concreta, orientándose al contexto del proyecto. Además, los desarrollos de estos proyectos, no suelen ser abiertos, ni reutilizables por otros sistemas. En estos trabajos existen áreas de trabajo que han sido abordadas con poca profundidad, como la visualización de la fluctuación del tiempo de forma simultánea y la visualización de relaciones entre los objetos. Las dificultades relacionadas con el tiempo y el espacio se hacen mayores en los objetos del Patrimonio Cultural. Esto es debido a que en este campo es muy habitual que exista incerteza en la datación de los hechos relacionados con los datos (creación de los objetos, hechos históricos, etc.), al igual que con el lugar en que acontecieron. Es muy normal que existan objetos que se asocie su creación a diferentes regiones, incluso continentes, además de estar datados en diferentes momentos del tiempo, en ocasiones con varios siglos de diferencia. Tras descubrir la problemática existente, la presente tesis tiene como objetivo principal, la definición de un modelo de visualización de datos de patrimonio cultural que estén soportados por un grafo de conocimiento, y una ontología que lo represente, para diseñar y desarrollar un sistema de visualización interactivo web, basado en el contenido de esta ontología. Para alcanzar este objetivo se ha realizado una serie de tareas y obtenido algunos resultados fruto de éstas: - Revisión del estado del arte en varios campos relacionados con las áreas de investigación que se integran en este trabajo. Por una parte, la representación de datos de patrimonio cultural mediante grafos de conocimiento, por otra parte, analizar las técnicas de visualización de datos, especialmente en datos donde el espacio y el tiempo son variables clave. También se han analizado diferentes proyectos de visualización de datos de patrimonio cultural sobre plataformas web. Además, también se ha investigado la definición formal de la visualización de datos mediante ontologías. Por último, se han estudiado y expuesto en el trabajo diferentes herramientas para la gestión de grafos de conocimiento, así como de visualización de datos en dos y tres dimensiones en tiempo real sobre páginas web. - En base a los estudios realizados en el estado del arte, se han expuesto los aspectos necesarios para definir los conceptos de un modelo que defina la visualización de datos de objetos de patrimonio cultural soportados por grafos de conocimiento. - Se ha diseñado una ontología denominada STEVO para representar el modelo de visualización diseñado. Para el proceso de diseño se ha seguido la metodología METHONTOLOGY. - Se ha diseñado la arquitectura de un marco de trabajo capaz de procesar el contenido de la ontología STEVO y poder representar el contenido del dominio de datos, de acorde a lo especificado en STEVO. - Se ha desarrollado una propuesta de implementación del marco de trabajo, mediante tecnología JavaScript y Unity3D. La propuesta de implementación ha sido integrada en dos proyectos de investigación: SILKNOW y Arxiu Valencià del Dissseny, cuyos resultados se han expuesto de forma detallada en esta memoria. Finalmente, la implementación ha sido evaluada en el proyecto SILKNOW, primero mediante una evaluación de usabilidad, mediante la escala SUS, y también con diferentes pruebas de carga sobre los resultados del proyecto SILKNOW. Los resultados de dichas evaluaciones se han descrito detalladamente en esta investigación

Representación y modelación de objetos de la naturaleza

La conferencia describe una propuesta didáctica para representar y modelar en el plano y el espacio tridimensional, de manera aproximada, los atractores de fractales auto semejantes y sus familias, que sintetizan (falsean) representaciones de objetos de la naturaleza, usando los ambientes de geometría dinámica y modelación 3D, proporcionado principalmente por aplicaciones como Xfrog, Lsystem 4, Fractal Visión, Ultrafractal, Winfract, VistaPro y Cabri Geometry II Plus y Cabri 3D. Se inicia con una contextualización teórica sobre Geometría Fractal de la Naturaleza, describiendo una clasificación de Sistemas Itererados de Funciones (IFS´s), desde los fractales auto semejantes clásicos, hasta las familias de fractales conocidas como superfractales. A partir de las nociones elementales de geometría euclidiana, geometría cartesiana, geometría vectorial y de la geometría de las transformaciones, de manera particular de la noción de afinidad regular contractiva, se construyen representaciones aproximadas de los fractales de Pitágoras, curvas y estrellas fractales y varios ejemplos de superfractales, empleando las macro construcciones como opciones para simular procesos recursivos e iterativos en espacios discretos, además de evidenciar algunos aspectos de la relación entre arte y geometría. Finalmente se hace una descripción de las actividades planteadas y un breve análisis sobre los resultados obtenidos en la fase de Representación-Modelación de objetos de la naturaleza, dentro de la propuesta para aprender Geometría Fractal, usando el software matemático descrito

Actores sintéticos en tiempo real: Nuevas estructuras de datos y métodos para su integración en aplicaciones de simulación.

RESUMEN La forma más extendida de implementar una aplicación de simulación es mediante la utilización de un grafo de escena. Este tipo de estructura resulta muy adecuado para definir escenas estáticas, pero presenta serias carencias a la hora de representar estructuras articuladas, u objetos con comportamientos complejos. Ambas circunstancias se dan en el caso de los actores virtuales. Este trabajo define nuevas estructuras de datos y métodos que permiten integrar de una forma adecuada actores virtuales en una aplicación de simulación: 1-Se presentan dos nuevos tipos de nodos (Actor y Skeleton), que actúan como elemento modular para la definición y gestión de cualquier tipo de actor virtual. En el diseño de estos nodos se ha prestado especial atención a la estandarización, y la eficiencia computacional. 2-Se proponen técnicas que permiten solventar algunas carencias de los grafos de escena actuales a la hora de ser empleados con actores virtuales. Se actúa sobre el cuello de botella existente en relación con aplicación de matrices de transformación. Se define un nuevo método de gestión de culling específico para actores, es compatible con el tradicional, y actúa sobre los costes asociados a la gestión del comportamiento. Se define un método de gestión de nivel de detalle específico, que actúa simultáneamente sobre la geometría, la topología y el comportamiento, y se realiza un análisis sobre la forma en que los actores han de ser integrados en un sistema multiprocesador 3-Se describe una estructura de nombre ActorClass, que es independiente del grafo de escena y que se encarga de almacenar todas las informaciones de alto nivel que son compartidas por varios actores de la misma especie. Esta estructura es capaz de absorber futuras ampliaciones y permite realizar simulaciones macroscópicas. Con el objeto de demostrar la utilidad práctica de los resultados de este trabajo, se ha implementado una librería de programación y una arquitectura modular que actúan sobre la base de las estructuras y métodos descritos, y se ha desarrollado un ejemplo de su utilización que muestra en detalle todos los aspectos de la integración de actores virtuales en una aplicación de simulación ya existente. ____________________________________________________________________________________________________The Scene Graph is the most widespread method of implementation simulation applications. This kind of structure is a very convenient way to define static scenes, but it has serious drawbacks in representing articulated structures or objects with complex behaviours. Both circumstances are inherent in virtual actors. This thesis defines new data structures and methods permiting the adequate integratión of virtual actors in a simulatión application: 1. Two new kinds of nodes are presented (Actor and Skeleton). These nodes function as modular elements to define and manage all kinds of virtual actor. During the dessing process of this nodes a great attention was paid to standarization and computational efficience. 2. Special techniques are presented in order to solve problems in the current scene graphs: Working on the bottleneck that exists in relation to the transformation matrix process; Defining a new method of culling, specific to actors, that is compatible with the traditional, and considers the costs associated with the behaviour management; Defining a specific Level of Detail method, that works simultaneously with the geometry, the topology and the behaviour; Making an analisis of the technique to ingrate actors in a multiprocessor system. 3. A new structure, named ActorClass, is defined. This structure is independent of the scene graph and is responsible for storing all the high level information that is shared by several actors of the same species. This structure has the capability of assimilating future expansions, and supporting the definition of macroscopic simulations. In order to show the practical utility of the results of this work, a programming library and a modular architecture have been implemented on the basis of these proposed structures and methods. In addition, a practical sample sample has been developed, showing in detail all the aspects of the integratión of virtual actors in an existing simulation application

HyperChess. Videojuego de ajedrez configurable empleando el API UGK

[ES] El trabajo consiste en la creación de un videojuego llamado HyperChess, que simula el juego del ajedrez. Se ha realizado una reconstrucción en prácticamente su totalidad de una versión anterior desactualizada del juego, que ya no funcionaba. Para ello se ha utilizado la aplicación grafica de UGK (UPV game kernel) como motor de soporte. Tiene la posibilidad de ser configurable gracias a archivos externos en formato .html, permitiendo así jugar distintas variantes del juego del ajedrez.[CA] El treball consisteix en la creació d'un videojoc anomenat HyperChess, que simula el joc dels escacs. S'ha realitzat una reconstrucció en pràcticament la seva totalitat d'una versió anterior desactualitzada del joc, que ja no funcionava. Per a això s'ha utilitzat l'aplicació gràfica de UGK (UPV game kernel) com a motor de suport. Té la possibilitat de ser configurable gràcies a arxius externs en format .html permetent així jugar diferents variants del joc dels escacs.[EN] The assignment consists of the creation of a video game called HyperChess, that simulates the game of chess. A reconstruction has been refactored almost entirely of a previous outdated version of the game, which no longer worked. For this, the graphic application of UGK (UPV game kernel) has been used as a support engine. It has the possibility of being configurable thanks to external files in .html format, thus allowing to play different variants of the game of chess.Nogueroles Bertó, E. (2018). HyperChess. Videojuego de ajedrez configurable empleando el API UGK. http://hdl.handle.net/10251/110421TFG

Autoestereoscopía en dispositivos móviles para facilitar el aprendizaje

[EN] Autostereoscopy is a technique for three-dimensional visualization that allows the user to perceive the sensation of depth of objects without needing to wear glasses or other devices. The major effort has focused on screens of 15 inches or greater. There are very few mobile devices that incorporate autoestereoscopía. In this thesis, we used a mobile autostereoscopic, LG Optimus 3D. Three-dimensional models are important when learning content is very difficult to acquire from 2D images or other traditional learning methods. If three-dimensional models are joined by three-dimensional visualization, we hypothesize that this binding facilitates learning. This thesis focuses on the dental learning. Specifically, it has been developed and validated an application to learning the dental morphology. The application has been validated with students of dental specialties[ES] La autoestereoscopía es una técnica de visualización tridimensional que permite al usuario percibir la sensación de profundidad de los objetos sin necesitad de llevar gafas o cualquier otro dispositivos. El esfuerzo mayoritario se ha centrado en pantallas de 15 pulgadas o superiores. Existen muy pocos dispositivos móviles que incorporen autoestereoscopía. En esta tesina, se ha utilizado un dispositivo móvil autoestereoscópico, LG Optimus 3D. Los modelos tridimensionales son importantes cuando el contenido de aprendizaje es muy difícil de adquirir a partir de imágenes 2D u otros métodos tradicionales de aprendizaje. Si a los modelos tridimensionales se les une la visualización tridimensional, nuestra hipótesis es que esta unión facilita el aprendizaje. La presente tesina se centra en el aprendizaje dental. Concretamente, se ha desarrollado y validado una aplicación que permite el aprendizaje de la morfología dental. La aplicación se ha validado con estudiantes de especialidades dentalesCarrasco Torres, C. (2014). Autoestereoscopía en dispositivos móviles para facilitar el aprendizaje. http://hdl.handle.net/10251/49125Archivo delegad

Cambio de Paradigma en el Control de Aplicaciones Gráficas en Tiempo Real

[ES] Tradicionalmente existen dos grandes áreas que se han desarrollado de forma independiente en el campo de la simulación. Por una parte esta la Simulación en Tiempo Real típicamente utilizada en video-juegos y por otra parte esta la Simulación Discreta típicamente utilizada en simulación científica basada en teoría de colas. En este trabajo se pretende unir estas dos áreas aplicando la tecnología de la Simulación Discreta a el control interno de las Aplicaciones Gráficas en Tiempo Real (AGTR). Esta transferencia tecnológica supone un cambio de paradigma en el desarrollo de las AGTR. Este cambio de paradigma permite una simulación mucho más precisa debido al control más eficiente realizado sobre la potencia de calculo mejorando así la productividad de la CPU. Cada aspecto de cada objeto de la AGTR puede ser ejecutado de forma independiente y de esta forma satisfacer sus propios requerimientos. Por lo tanto, la utilización de la CPU solo se hace cuando es estrictamente necesario liberando potencia de calculo para otros propósitos como mejorar, entre otras cosas, la calidad de las aplicaciones, la IA de las aplicaciones, la posibilidad de migrar aplicaciones a dispositivos con menos recursos como dispositivos móviles, dispositivos antiguos o simplemente ahorrar energía para incrementar el tiempo de juego o aumentar el tiempo de las baterías. Este es un proyecto con orientación profesional, su objetivo es utilizar una tecnología, ya existente y recientemente mejorada, en el desarrollo de un Benchmark mediante el cual poder hacer una serie de mediciones y un Demostrador que facilite la transferencia de la tecnología desarrollada a el mundo empresarial.[EN] Traditionally there are two separate working areas in the world of simulation. One of them is discrete simulation, typically used in scientific simulation based in theory of queues, and the other is real-time simulation used in video games. This Paper tries to unify these two worlds allowing transfer the discrete simulator technology to the internal management of Real Time Graphics Applications (RTGA). This paradigm shift allows a virtual world simulation much more precise by managing the computing power more efficiently and enabling to migrate applications to platforms with lower resources such as portable devices. With this new paradigm, productivity can be improve. Every aspect of every object in the system my be sampled independently matching its own requirements. So, CPU is used strictly where it is needed, releasing computer power for other purposes. This allows save power, increase battery duration and life on portable devices.Broseta Toribio, V. (2012). Cambio de Paradigma en el Control de Aplicaciones Gráficas en Tiempo Real. http://hdl.handle.net/10251/18482Archivo delegad

Revisión Bibliográfica de los Juegos Digitales para el Aprendizaje de la Programación Orientada a Objetos

El aprendizaje de la Programación Orientada a Objetos (POO) en las instituciones de educación superior conlleva el estudio de conceptos cuya comprensión se puede agilizar con el uso de herramientas lúdicas basadas en software, como los juegos digitales. El presente artículo expone las principales herramientas existentes en el mercado del software para el desarrollo de videojuegos y algunos marcos de trabajo para el aprendizaje lúdico de la programación. Al final se presentan experiencias universitarias con los juegos digitales para el aprendizaje de la programación de ordenadores.Palabras clave: juegos digitales, programación orientada a objetos, juegos y programación

La representacion en Educacion Matematica: atractores de sistemas iterados de funciones (IFS’s)

En este artículo se presenta el desarrollo de una visión didáctica de la geometría a través de una estructura de trabajo fundamentada en principios de corte constructivista. En la primera parte se hace un esbozo de los orígenes y desarrollo de la geometría fractal de la naturaleza, tema de esta propuesta didáctica y se resalta su campo de aplicación. Se introduce una estrategia didáctica para la enseñanza y el aprendizaje a nivel superior (primeros semestres de universidad) de la geometría fractal de la naturaleza, a partir de los sistemas iterados de funciones (IFS’s) y de algunos aspectos teóricos de la didáctica de la geometría. En la tercera parte, se presenta una descripción de las actividades experimentadas y los resultados obtenidos en cada una de las etapas de la propuesta didáctica. Se pretende estimular el trabajo de los estudiantes con los sistemas geométricos y el desarrollo del pensamiento espacial en este tipo de geometría. Dichas actividades han sido trabajadas por los estudiantes de la asignatura de geometría del programa de licenciatura en matemáticas de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia (UPTC). Por último se describen algunos resultados de trabajos desarrollados en el área de la geometría fractal y se plantean recomendaciones y conclusiones fruto de la labor de esta investigación

Generación automática de entornos naturales

[EN] The environment in which the action of a graphical application development, such as a video game, a simulator or an animated film, is an important part of the work at the moment of its creation, it requires great efforts that could be focused on the key elements of the main action. Therefore, environment procedural generation is especially useful when you don’t have enough time or personnel to create it or when an unlimited or different map is desired in each session. To address this problem it has been built a generator simulating a natural environment through configurable functions, through which you can create different types of terrain only by changing the textures used and varying the parameters. To this terrain, which can be explored through an avatar, it has been added vegetation, which arrangement depends on the part of the terrain, its height and inclination, a mass water and a horizon. It has been achieved in this way a complete and immersive environment with natural look to start the creation numerous applications.[ES] El entorno en el que se desarrolla la acción de una aplicación gráfica, como puede ser un videojuego, un simulador o una película de animación, supone una parte importante del trabajo a la hora de su creación, lo que requiere grandes esfuerzos que se podrían centrar en los elementos clave que componen la acción principal. Por ello, la generación automática del entorno es especialmente útil cuando no se dispone del tiempo o el personal necesario para crearlo o cuando se desea un mapa ilimitado o diferente en cada sesión. Para abordar este problema se ha construido un generador de entorno simulando un terreno natural mediante funciones parametrizables, gracias a las cuales se pueden crear distintos tipos de terreno únicamente con el cambio de las texturas utilizadas y la variación de los parámetros. A este terreno, que puede ser explorado mediante un avatar, se le ha añadido vegetación, cuya disposición depende de la zona del terreno, su altura y su inclinación, una masa de agua y un horizonte. Se ha conseguido de esta manera un entorno completo e inmersivo con aspecto natural del que partir para crear numerosas aplicaciones.Villa Valdés, E. (2015). Generación automática de entornos naturales. http://hdl.handle.net/10251/75520Archivo delegad

Aventura gráfica para el aprendizaje de programación: "Dante"

El presente proyecto trata acerca de la creación y desarrollo de un videojuego completo, del género “Aventura gráfica”, que sirva para aprender y repasar conceptos de programación en Java de forma divertida y entretenida. Este videojuego está enfocado a los estudiantes de primer curso de Programación de cualquier Ingeniería, de modo que sea una gran herramienta educativa que complemente el aprendizaje de la asignatura en las clases y las prácticas. Para llevar a cabo este videojuego, ha sido fundamental apoyarse sobre el temario de la asignatura, por lo que el temario proporcionado por el tutor del proyecto ha sido de gran ayuda para estructurar adecuadamente la historia del juego y lo que se va aprendiendo a lo largo de él. De esta forma, la historia avanza de forma paralela al temario que se esté impartiendo en las clases. De esta forma, el jugador puede repasar conceptos sin necesidad de enfrentarse cara a cara con el compilador, y puede observar la estructura de los programas sin necesidad de escribir una sola línea de código; simplemente necesita elegir las opciones correctas, y el código se le irá mostrando poco a poco. Gracias a esto, se espera que este videojuego ayude a futuras generaciones de nuevos programadores. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------The purpose of the current project is the creation and development of a full Graphic Adventure type videogame that allows learning and reviewing Java programming concepts in a fun way. This videogame is focused on First Grade Programming students of any Engineering school, in a way to be a great educational tool that complements the learning of the subject at classes and practices. For developing this videogame, it has been vital basing on the Programming course topics. For that issue, the topics given by the project tutor were a great help for structuring properly the story of the game and what is been learnt along it. By this approach, the story of the game goes on parallel with the topic that is given at class. Players can review programming concepts without needing of facing to the compiler, and they can watch the structure of the programs without writing any code line. They only need to choose the right options and code will be showing to them step by step. Thank this, it is hoped that this videogame helps future generations of new programmers.Ingeniería de Telecomunicació