Indexing the Event Calculus with Kd-trees to Monitor Diabetes

Personal Health Systems (PHS) are mobile solutions tailored to monitoring patients affected by chronic non communicable diseases. A patient affected by a chronic disease can generate large amounts of events. Type 1 Diabetic patients generate several glucose events per day, ranging from at least 6 events per day (under normal monitoring) to 288 per day when wearing a continuous glucose monitor (CGM) that samples the blood every 5 minutes for several days. This is a large number of events to monitor for medical doctors, in particular when considering that they may have to take decisions concerning adjusting the treatment, which may impact the life of the patients for a long time. Given the need to analyse such a large stream of data, doctors need a simple approach towards physiological time series that allows them to promptly transfer their knowledge into queries to identify interesting patterns in the data. Achieving this with current technology is not an easy task, as on one hand it cannot be expected that medical doctors have the technical knowledge to query databases and on the other hand these time series include thousands of events, which requires to re-think the way data is indexed. In order to tackle the knowledge representation and efficiency problem, this contribution presents the kd-tree cached event calculus (\ceckd) an event calculus extension for knowledge engineering of temporal rules capable to handle many thousands events produced by a diabetic patient. \ceckd\ is built as a support to a graphical interface to represent monitoring rules for diabetes type 1. In addition, the paper evaluates the \ceckd\ with respect to the cached event calculus (CEC) to show how indexing events using kd-trees improves scalability with respect to the current state of the art.Comment: 24 pages, preliminary results calculated on an implementation of CECKD, precursor to Journal paper being submitted in 2017, with further indexing and results possibilities, put here for reference and chronological purposes to remember how the idea evolve

Multicriteria decision-making method for sustainable site location of post-disaster temporary housing in urban areas

Many people lose their homes around the world every year because of natural disasters, such as earthquakes, tsunamis, and hurricanes. In the aftermath of a natural disaster, the displaced people (DP) have to move to temporary housing (TH) and do not have the ability to choose the settlement dimensions, distributions, neighborhood, or other characteristics of their TH. Additionally, post-disaster settlement construction causes neighborhood changes, environmental degradation, and large-scale public expenditures. This paper presents a new model to support decision makers in choosing site locations for TH. The model is capable of determining the optimal site location based on the integration of economic, social, and environmental aspects into the whole life cycle of these houses. The integrated value model for sustainable assessment (MIVES), a multicriteria decision making (MCDM) model, is used to assess the sustainability of the aforementioned aspects, and MIVES includes the value function concept, which permits indicator homogenization by taking into account the satisfaction of the involved stakeholders.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Sustainability based-approach to determine the concrete type and reinforcement configuration of TBM tunnels linings. Case study: Extension line to Barcelona Airport T1

Fibre-reinforced concrete (FRC) is a suitable alternative to the traditional reinforced concrete used in the manufacture of precast segments used to line tunnels excavated with a tunnel boring machine (TBM). Moreover, its use as a structural material has been approved by several national codes and by the current fib Model Code (2010). The use of FRC in segmental linings confers several technical and economic advantages, evidenced by the fact that structural fibres have been used to partially or entirely replace reinforcing bars in many TBM tunnels built over the past 20 years or currently under construction. FRC could also have been used in other tunnels, which are currently in the planning stage or under construction. However, despite its technical suitability and approval in current codes, the use of FRC was not possible in some cases. The impediment has sometimes been an incomplete understanding of the structural behaviour of the material, but a more general motive has been that comparisons of materials have taken into account only direct material costs and have not considered indirect costs or social and environmental factors. The aim of the present research is to develop a method for analysing the sustainability of different concrete and reinforcement configurations for segmental linings of TBM tunnels using the MIVES method (a multi-criteria decision making approach for assessing sustainability). This MCDM method allows minimising subjectivity in decision making while integrating economic, environmental and social factors. The model has been used to assess the sustainability of different alternatives proposed for manufacturing the segmental tunnel lining for the extension of the rail line of Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya (FGC) to Terminal 1 of El Prat Airport in Barcelona.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Non linear and service to failure analysis of sections with evolutional construction working under flexocompresion state

La visión integral de una estructura pasa por reconocer y comprender que ésta sufre durante su construcción, vida útil y desmantelamiento cambios en las condiciones de vinculación, configuración de la sección resistente, aparición de nuevas cargas y materiales... Todo ello complica el cálculo y el análsis de la misma, más aún cuando se consideran los fenómenos diferidos que pueden sufrir materiales como el hormigón y el acero activo así como sus no linealidades. De este modo, el correcto estudio de las estructuras debe abarcar desde su comportamiento a temprana edad hasta su ruina. El análisis en servicio y rotura de las estructuras pasa por el cumplimiento de una serie de recomendaciones recogidas en los códigos actuales sancionados por la práctica. En éstos se hallan los modelos y bases de cálculo necesarios para abordar el problema, no obstante, en muchos casos debe simplificarse enormemente el análsis para poderlo materializar. Consecuentemente, deben eludirse algunos de los principales fenómenos y utilizar modelos que no contemplan lo que realmente sucede y, por lo tanto, debe acudirse al uso de coeficientes de seguridad para el cumplimiento de los requisitos mínimos. No obstante, en numerosas ocasiones, esta estrategia no conduce a soluciones óptimas desde el punto de vista económico porque estos modelos de cálculo simplificados no permiten el máximo rendimiento del material ni reflejan la realidad de un problema tan complejo. En estos casos se recomienda acudir a esquemas de cálculo y modelos más sofisticados dirigidos al empleo de ordenadores y que contemplen la problemática de forma más fidedigna a la realidad. Hay diversas alternativas: el método del coeficiente de envejecimiento, el de las j’s..., entre éstas los métodos paso a paso son los más generales y los que se reservan para los problemas de mayor envergadura

Contributions to interoperability, scalability and formalization of personal health systems

The ageing of the world's population combined with unhealthy lifestyles are contributing to a major prevalence of chronic diseases. This scenario poses the challenge of providing good healthcare services to that people affected by chronic illnesses, but without increasing its costs. A prominent way to face this challenge is through pervasive healthcare. Research in pervasive healthcare tries to shift the current centralized healthcare delivery model focused on the doctors, to a more distributed model focused on the patients. In this context Personal Health Systems (PHSs) consists on approaching sampling technologies into the hands of the patients, without disturbing its activities of the daily life, to monitor patient's physiological parameters and providing feedback on their state. The use of PHSs involves the patients in the management of their illness and in their own well being too. The development of PHSs has to face technological issues in order to be accepted by our society. Within them it is important to ensure interoperability between different systems in order to make them work together. Scalability it is also a concern, as their performance must not decrease when increasing the number of users. Another issue is how to formalize the medical knowledge for each patient, as different patients may have different target goals. Security and privacy are a must feature because of the sensitive nature of medical data. Other issues involve the the integration with legacy systems, and the usability of graphical user interfaces in order to encourage old people with the use these technologies. The aim of this PhD thesis is to contribute into the state-of-the-art of PHSs by tackling together different of the above-mentioned challenges. First, to achieve interoperability we use the CDA standard as a format to encode and exchange health data and alerts related with the status of the patient. We show how these documents can be generated automatically through the use of XML templates. Second, we address the scalability by distributing the computations needed to monitor the patients over their devices, rather than performing them in a centralized server. In this context we develop the MAGPIE agent platform, which runs on Android devices, as a framework able to provide intelligence to PHSs, and generate alerts that can be of interest for the patients and the medical doctors. Third, we focus on the formalization of PHSs by providing a tool for the practitioners where they can define, in a graphical way, monitoring rules related with chronic diseases that are integrated with the MAGPIE agent platform. The thesis also explores different ways to share the data collected with PHSs in order to improve the outcomes obtained with the use of this technology. Data is shared between individuals following a Distributed Event-Based System (DEBS) approach, where different people can subscribe to the alerts produced by the patient. Data is also shared between institutions with a network protocol called MOSAIC, and we focus on the security aspects of this protocol. The research in this PhD focuses in the use case of Diabetes Mellitus; and it has been developed in the context of the projects MONDAINE, MAGPIE, COMMODITY12 and TAMESIS.L'envelliment de la població mundial combinat amb uns estils de vida no saludables contribueixen a una major prevalença d'enfermetats cròniques. Aquest escenari presenta el repte de proporcionar uns bons serveis sanitaris a les persones afectades per aquestes enfermetats, sense incrementar-ne els costos. Una solució prometedora a aquest repte és mitjançant l'aplicació del que en anglès s'anomena "pervasive healthcare". L'investigació en aquesta camp tracta de canviar l'actual model centralitzat de serveis sanitaris enfocat en el personal sanitari, per un model de serveis distribuït enfocat en els pacients. En aquest context, els Personal Health Systems (PHSs) consisteixen en posar a l'abast dels pacients les tecnologies de monitorització, i proporcionar-los informació sobre el seu estat. L'ús de PHSs involucra els pacients en la gestió de la seva enfermetat i del seu propi benestar. L'acceptació dels PHSs per part de la societat implica certs reptes tecnològics en el seu desenvolupament. És important garantir la seva interoperabilitat per tal de que puguin treballar conjuntament. La seva escalabilitat també s'ha de tenir en compte, ja que el seu rendiment no s'ha de veure afectat al incrementar-ne el número d'usuaris. Un altre aspecte a considerar és com formalitzar el coneixement mèdic per cada pacient, ja que cada un d'ells pot tenir objectius diferents. La seguretat i privacitat són característiques desitjades degut a la naturalesa sensible de les dades mèdiques. Altres problemàtiques impliquen la integració amb sistemes heretats, i la usabilitat de les interfícies gràfiques per fomentar-ne el seu ús entre les persones grans. L'objectiu d'aquesta tesi és contribuir a l'estat de l'art dels PHSs tractant de manera conjunta varis dels reptes mencionats. Per abordar l'interoperabilitat s'utilitza l'estàndard CDA com a format per codificar les dades mèdiques i alertes relacionades amb el pacient. A més es mostra com aquests documents poden generar-se de forma automàtica mitjançant l' ús de plantilles XML. Per tractar l'escalabilitat es distribueixen les computacions per monitoritzar els pacients entre els seus terminals mòbils, en comptes de realitzar-les en un servidor central. En aquest context es desenvolupa la plataforma d'agents MAGPIE com a framework per proporcionar intelligència als PHSs i generar alertes d'interès per al metge i el pacient. La formalització s'aborda mitjançant una eina que permet als metges definir de manera gràfica regles de monitorització relacionades amb enfermetats cròniques, que a més estan integrades amb la plataforma d'agents MAGPIE. La tesi també explora diferents maneres de compartir les dades recol·lectades amb un PHS, amb l'objectiu de millorar els resultats obtinguts amb aquesta tecnologia. Les dades es comparteixen entre individus seguint un enfoc de sistemes distribuïts basats en events (DEBS), on diferents usuaris poden subscriure's a les alertes produïdes per el pacient. Les dades també es comparteixen entre institucions mitjançant un protocol de xarxa anomenat MOSAIC. A la tesi es desenvolupen els aspectes de seguretat d'aquest protocol. La test es centra en la Diabetis Mellitus com a cas d'ús, i s'ha realitzat en el context dels projectes MONDAINE, MAGPIE, COMMODITY12 i TAMESIS.El envejecimiento de la población mundial combinado con unos estilos de vida no saludables contribuyen a una mayor prevalencia de enfermedades crónicas. Este escenario presenta el reto de proporcionar unos buenos servicios sanitarios a las personas afectadas por estas enfermedades, sin incrementar sus costes. Una solución prometedora a este reto es mediante la aplicación de lo que en inglés se denomina "pervasive healthcare". La investigación en este campo trata de cambiar el actual modelo centralizado de servicios sanitarios enfocado hacia el personal sanitario, por un modelo distribuido enfocado hacia los pacientes. En este contexto, los Personal Health Systems (PHSs) consisten en poner al alcance de los pacientes las tecnologías de monitorización, y proporcionarles información sobre su estado. El uso de PHSs involucra a los pacientes en la gestión de su enfermedad y en su propio bienestar. La aceptación de los PHSs por parte de la sociedad implica ciertos retos tecnológicos en su desarrollo. Es importante garantizar su interoperabilidad para que puedan trabajar conjuntamente. Su escalabilidad también se debe tener en cuenta, ya que su rendimiento no tiene que verse afectado al incrementar su número de usuarios. Otro aspecto a considerar es cómo formalizar el conocimiento médico para cada paciente, ya que cada uno puede tener objetivos distintos. La seguridad y privacidad son características deseadas debido a la naturaleza sensible de los datos médicos. Otras problemáticas implican la integración con sistemas heredados, y la usabilidad de las interfaces gráficas para fomentar su uso entre las personas mayores. El objetivo de esta tesis es contribuir al estado del arte de los PHSs tratando de manera conjunta varios de los retos mencionados. Para abordar la interoperabilidad se usa el estándar CDA como formato para codificar los datos médicos y alertas relacionados con el paciente. Además se muestra como estros documentos pueden generarse de forma automática mediante el uso de plantillas XML. Para tratar la escalabilidad se distribuye la computación para monitorizar a los pacientes en sus terminales móbiles, en lugar de realizarla en un servidor central. En este contexto se desarrolla la plataforma de agentes MAGPIE como framework para proporcionar inteligencia a los PHSs y generar alertas de interés para el médico y el paciente. La formalización se aborda mediante una herramienta que permite a los médicos definir de manera gráfica reglas de monitorización relacionadas con enfermedades crónicas, que ademas están integradas con la plataforma de agentes MAGPIE. La tesis también explora distintas formas de compartir los datos recolectados con un PHS, con el fin de mejorar los resultados obtenidos mediante esta tecnología. Los datos se comparten entre individuos siguiendo un enfoque de sistemas distribuidos basados en eventos (DEBS), donde distintos usuarios pueden suscribirse a las alertas producidas por el paciente. Los datos también se comparten entre instituciones mediante un protocolo dered llamado MOSAIC. En la tesis se desarrollan los aspectos de seguridad de este protocolo. La tesis se centra en la Diabetes Mellitus como caso de uso, y se ha realizado en el contexto de los proyectos MONDAINE, MAGPIE, COMMODITY12 y TAMESIS.Postprint (published version

Primary primers: voters are generally happy to work alongside elites to choose their party’s presidential nominee

Since 1984, party elites, both elected and DNC members, have played a role in selecting the Democratic Party’s presidential nominee. While recent years have seen calls to move away from a system that includes those who some accuse of being unelected elites, in new research, Zachary Albert and Raymond La Raja find that voters are actually happy with a mixed system where voters and elites share influence on the choice of nominee

Non linear and service to failure analysis of sections with evolutional construction working under flexocompresion state

La visión integral de una estructura pasa por reconocer y comprender que ésta sufre durante su construcción, vida útil y desmantelamiento cambios en las condiciones de vinculación, configuración de la sección resistente, aparición de nuevas cargas y materiales... Todo ello complica el cálculo y el análsis de la misma, más aún cuando se consideran los fenómenos diferidos que pueden sufrir materiales como el hormigón y el acero activo así como sus no linealidades. De este modo, el correcto estudio de las estructuras debe abarcar desde su comportamiento a temprana edad hasta su ruina. El análisis en servicio y rotura de las estructuras pasa por el cumplimiento de una serie de recomendaciones recogidas en los códigos actuales sancionados por la práctica. En éstos se hallan los modelos y bases de cálculo necesarios para abordar el problema, no obstante, en muchos casos debe simplificarse enormemente el análsis para poderlo materializar. Consecuentemente, deben eludirse algunos de los principales fenómenos y utilizar modelos que no contemplan lo que realmente sucede y, por lo tanto, debe acudirse al uso de coeficientes de seguridad para el cumplimiento de los requisitos mínimos. No obstante, en numerosas ocasiones, esta estrategia no conduce a soluciones óptimas desde el punto de vista económico porque estos modelos de cálculo simplificados no permiten el máximo rendimiento del material ni reflejan la realidad de un problema tan complejo. En estos casos se recomienda acudir a esquemas de cálculo y modelos más sofisticados dirigidos al empleo de ordenadores y que contemplen la problemática de forma más fidedigna a la realidad. Hay diversas alternativas: el método del coeficiente de envejecimiento, el de las j’s..., entre éstas los métodos paso a paso son los más generales y los que se reservan para los problemas de mayor envergadura

Structural safety analysis of the aqueducts 'Coll de foix' and 'Capdevila' of the Canal of Aragon and Catalonia

The Canal of Aragon and Catalonia (CAC) is 134 km long and irrigates 105,000 ha (131 irrigation user communities) and it is owned by the River Ebro’s Water Agency. The aqueducts are located between km 67 and 71 of the canal and were designed by the civil engineer Félix de los Ríos Martín in 1907. The cross-section of both aqueducts, Coll de Foix and Capdevila, was extended within the framework of the project by Fernando Hué Herrero in 1962 in order to reach design flows of 26.1 m3/s and 25.7 m3/s, respectively. The structural performance of the aqueducts has been satisfactory; nevertheless, the hydraulic capacity has reduced over the years. As a result, the irrigation user communities have expressed the need to extend the cross-section of the aqueducts to meet the irrigation demands. Given the age of the structure and the different design considerations at the time, it is paramount to verify the structural reliability of the aqueducts in the new load configuration. Therefore, the objective of this contribution is to present the structural safety analysis conducted and to describe the new extended cross-section for both aqueducts (maintaining the original structural typology).Peer ReviewedPostprint (published version

Analysis of the effect of mobile terminal speed on WLAN/3G vertical handovers

Proceedings of IEEE Global Telecommunications Conference, GLOBECOM '06, San Francisco, California, 27 november - 1 december, 2006.WLAN hot-spots are becoming widely spread. This, combined with the availability of new multi-mode terminals integrating heterogeneous technologies, opens new business opportunities for mobile operators. Scenarios in which 3G coverage is complemented by WLAN deployments are becoming available. Thus, true all-IP based networks are ready to offer a new variety of services across heterogeneous access. However, to achieve this, some aspects still need to be analyzed. In particular, the effect of the terminal speed on the detection and selection process of the preferred access network is not yet well understood. In fact, efficiency of vertical handovers depends on the appropriate configuration of mobile devices. In this paper we present a simulation study of handover performance between 3G and WLAN access networks showing the impact of mobile users’ speed. The mobile devices are based on the IEEE 802.21 cross layer architecture and use WLAN signal level thresholds as handover criteria. A novel algorithm to dynamically adjust terminals’ configuration is presented.Publicad