Understanding the Code of Life: Holistic Conceptual Modeling of the Genome

[ES] En las últimas décadas, los avances en la tecnología de secuenciación han producido cantidades significativas de datos genómicos, hecho que ha revolucionado nuestra comprensión de la biología. Sin embargo, la cantidad de datos generados ha superado con creces nuestra capacidad para interpretarlos. Descifrar el código de la vida es un gran reto. A pesar de los numerosos avances realizados, nuestra comprensión del mismo sigue siendo mínima, y apenas estamos empezando a descubrir todo su potencial, por ejemplo, en áreas como la medicina de precisión o la farmacogenómica. El objetivo principal de esta tesis es avanzar en nuestra comprensión de la vida proponiendo una aproximación holística mediante un enfoque basado en modelos que consta de tres artefactos: i) un esquema conceptual del genoma, ii) un método para su aplicación en el mundo real, y iii) el uso de ontologías fundacionales para representar el conocimiento del dominio de una forma más precisa y explícita. Las dos primeras contribuciones se han validado mediante la implementación de sistemas de información genómicos basados en modelos conceptuales. La tercera contribución se ha validado mediante experimentos empíricos que han evaluado si el uso de ontologías fundacionales conduce a una mejor comprensión del dominio genómico. Los artefactos generados ofrecen importantes beneficios. En primer lugar, se han generado procesos de gestión de datos más eficientes, lo que ha permitido mejorar los procesos de extracción de conocimientos. En segundo lugar, se ha logrado una mejor comprensión y comunicación del dominio.[CA] En les últimes dècades, els avanços en la tecnologia de seqüenciació han produït quantitats significatives de dades genòmiques, fet que ha revolucionat la nostra comprensió de la biologia. No obstant això, la quantitat de dades generades ha superat amb escreix la nostra capacitat per a interpretar-los. Desxifrar el codi de la vida és un gran repte. Malgrat els nombrosos avanços realitzats, la nostra comprensió del mateix continua sent mínima, i a penes estem començant a descobrir tot el seu potencial, per exemple, en àrees com la medicina de precisió o la farmacogenómica. L'objectiu principal d'aquesta tesi és avançar en la nostra comprensió de la vida proposant una aproximació holística mitjançant un enfocament basat en models que consta de tres artefactes: i) un esquema conceptual del genoma, ii) un mètode per a la seua aplicació en el món real, i iii) l'ús d'ontologies fundacionals per a representar el coneixement del domini d'una forma més precisa i explícita. Les dues primeres contribucions s'han validat mitjançant la implementació de sistemes d'informació genòmics basats en models conceptuals. La tercera contribució s'ha validat mitjançant experiments empírics que han avaluat si l'ús d'ontologies fundacionals condueix a una millor comprensió del domini genòmic. Els artefactes generats ofereixen importants beneficis. En primer lloc, s'han generat processos de gestió de dades més eficients, la qual cosa ha permés millorar els processos d'extracció de coneixements. En segon lloc, s'ha aconseguit una millor comprensió i comunicació del domini.[EN] Over the last few decades, advances in sequencing technology have produced significant amounts of genomic data, which has revolutionised our understanding of biology. However, the amount of data generated has far exceeded our ability to interpret it. Deciphering the code of life is a grand challenge. Despite our progress, our understanding of it remains minimal, and we are just beginning to uncover its full potential, for instance, in areas such as precision medicine or pharmacogenomics. The main objective of this thesis is to advance our understanding of life by proposing a holistic approach, using a model-based approach, consisting of three artifacts: i) a conceptual schema of the genome, ii) a method for its application in the real-world, and iii) the use of foundational ontologies to represent domain knowledge in a more unambiguous and explicit way. The first two contributions have been validated by implementing genome information systems based on conceptual models. The third contribution has been validated by empirical experiments assessing whether using foundational ontologies leads to a better understanding of the genomic domain. The artifacts generated offer significant benefits. First, more efficient data management processes were produced, leading to better knowledge extraction processes. Second, a better understanding and communication of the domain was achieved.Las fructíferas discusiones y los resultados derivados de los proyectos INNEST2021 /57, MICIN/AEI/10.13039/501100011033, PID2021-123824OB-I00, CIPROM/2021/023 y PDC2021- 121243-I00 han contribuido en gran medida a la calidad final de este tesis.García Simón, A. (2022). Understanding the Code of Life: Holistic Conceptual Modeling of the Genome [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/19143

CSCG: Conceptual Schema of the Citrus Genome

We describe our proposed Conceptual Schema (CS) to work with Citrus genome information (CSCG). The presented CS is being used in a real-world industrial case to validate it and gather expert domain feedbackGarcía Simón, A.; Pastor López, O. (2020). CSCG: Conceptual Schema of the Citrus Genome. http://hdl.handle.net/10251/14423

Gestión de datos genómicos basada en Modelos Conceptuales

[ES] El TFM abordará la problemática asociada a la gestión de datos genómicos. Se trata de un contexto de trabajo especialmente complejo debido al volumen, heterogeneidad y dispersión en las fuentes de datos existentes. El dominio de estudio será el genoma de los cítricos (gestión de datos genómicos para los cítricos en el ámbito del Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA)). Durante el desarrollo de este trabajo se incidirá en la importancia de diseñar un Modelo Conceptual que sirva como artefacto sistémico de referencia con el objetivo de caracterizar los datos relevantes del dominio estudiado de una manera clara y que sea independiente de la plataforma software a utilizar. Un punto esencial asociado a la arquitectura de dicha plataforma software será la selección del tipo de Sistema de Gestión de Base de Datos más apropiado para la manipulación de los datos objeto de estudio. Por ello, se analizará en particular la conveniencia de usar un Sistema de Gestión de Base de Datos (SGBD) relacional o uno del tipo NoSQL estudiando sus fortalezas y debilidades en relación al dominio estudiado. Una vez decidida la plataforma de almacenamiento de los datos, se diseñará y desarrollará la Base de Datos correspondiente, se cargarán los datos relevantes y se elaborarán las consultas que representen los requisitos de los usuarios del Sistema. Todo ello proporcionará un ambiente avanzado de gestión de datos genómicos, dirigido por un modelo conceptual, desarrollado con tecnologías de última generación, y puesto a disposición de los usuarios del entorno de trabajo seleccionado.[CA] Aquest TFM abordará la problemàtica associada a la gestió de dades genòmiques. Es tracta d’un context de treball especialment complex a causa del volum, heterogeneïtat i dispersió en les fonts de dades existents. El domini d’estudi serà el genoma dels cítrics (gestió de dades genòmiques per als cítrics en l’àmbit de l’Institut Valencià d’Investigacions Agràries (IVIA)). Durant el desenvolupament d’aquest treball s’incidirà en la importància de dissenyar un model conceptual que servisca com a artefacte sistèmic de referència amb l’objectiu de caracteritzar les dades rellevants del domini estudiat d’una manera clara i que siga independent de la plataforma software a utilitzar. Un punt essencial associat a la arquitectura d’aquesta plataforma software serà la selecció del tipus de Sistema de Gestió de Base de dades més apropiat per a la manipulació de les dades objecte d’estudi. Per aquesta raó, s’analitzarà en particular la conveniència d’usar un Sistema de Gestió de Bases de Dades (SGBD) relacional o un del tipus NoSQL estudiant les fortaleses i debilitats en relació al domini estudiat. Una vegada elegida la plataforma d’enmagatzematge de dades, es disenyarà i desenvoluparà la Base de Dades corresponent, es carregaràn les dades rellevants i s’elaboraràn les consultes que representen els requisits dels usuaris del sistema. Tot això proporcionarà un ambient avançat de gestió de dades genòmiques, dirigit per un model conceptual, desenvolupat amb tecnologíes d’última generació i posat a disposició dels usuaris de l’entorn de treball seleccionar[EN] This thesis will address the problem associated to the management of genomic data. It is a particularly complex work context due to the volume, heterogeneity and dispersion present in the existing data source. The study domain will be the genome of the citrus (Citrus genomic data management by the Valencian Institute of Agrarian Research (IVIA) scientists). During the development of this work we will focus on the importance of designing a Conceptual Model that serves as a reference systemic artifact with the objective of characterizing relevant data of the domain studied in a clear way and platform independent. A crucial point associated to this software platform will be the selection of type of Database Manage System for the manipulation of the data under study. Therefore, a relational vs NoSQL study will be made analyzing the strengths and weaknesses of both types of systems regarding the studied domain. Once the Database Management System (DBMS) has been decided, it will be designed and developed, the data will be loaded and the queries that represent the requirements of the users will be created. All this will provide an advanced, model-driven genomic data management environment using the latest generation technologies which will be made available to the users of the selected environment.García Simón, A. (2018). Gestión de datos genómicos basada en Modelos Conceptuales. http://hdl.handle.net/10251/111666TFG

Desarrollo de servicios para una aplicación web colaborativa en el marco de la plataforma FIWARE

[ES] En la actualidad las plataformas Cloud (como AWS o Microsoft Azure) se han convertido en una solución tecnológica muy extendida a nivel empresarial, a la hora de desarrollar servicios (componentes software que ofrecen una funcionalidad que aporta un claro valor de negocio) que requieren de una infraestructura de alto rendimiento. Esta aproximación es especialmente interesante para las PYMEs tecnológicas que no disponen los recursos necesarios para gestionar de forma adecuada infraestructura de alto rendimiento. Este proyecto aborda un caso de estudio real para desarrollar un conjunto de servicios en el contexto de una aplicación web colaborativa: GEMDomus. Dicha aplicación permite la elaboración de un diagnóstico médico mediante la integración de un gran volumen de información genómica proveniente de fuentes de datos abiertas. Dicha información es analizada mediante un proceso cognitivo que involucra a varios expertos que interactúan en una misma sala a través de distintos dispositivos (tableta, pc, pantalla proyectada, etc.). El objetivo de los servicios a desarrollar es procesar la información relevante, capturar la interacción realizada por los distintos usuarios simultáneamente y gestionar como la información es visualizada en cada dispositivo utilizando tecnologías Web. Por el volumen de la información procesada y la complejidad del proceso de análisis, esta aplicación requiere de su despliegue en una plataforma cloud. En concreto, se utilizará FIWARE (www.fiware.org), un ecosistema abierto impulsado por la comisión europea para el desarrollo de aplicaciones inteligentes en múltiples dominios. A diferencia de las soluciones cloud propietarias, FIWARE aboga por el uso de interfaces y componentes software de código abierto, aspecto que influye positivamente en términos de interoperabilidad y costes. El presente proyecto analizará las tecnologías ofrecidas por esta plataforma para mejorar el desarrollo del caso de estudio propuesto. Por lo tanto, la contribución de este proyecto tiene dos vertientes: por un lado, se realizará un desarrollo de servicios cloud en un entorno industrial y, por otro lado, se evaluarán los potenciales beneficios de usar la plataforma FIWARE con dicho fin.[CA] Actualment les plataformes cloud (com ara AWS o Microsoft Azure) son una solució tecnològica molt emprada a nivell empresarial, per a desenvolupar serveis una infraestructura d’alt rendiment. Aquesta aproximació és especialment interessant per les PIMEs tecnològiques que no gaudeixen dels recursos necessaris per a gestionar adequadament aquestes instal·lacions. Aquest projecte aborda un cas d’estudi real per desenvolupar un conjunt de serveis en el context d’una aplicació web col·laborativa: GEM Domus. L’esmentada aplicació permet l’elaboració d’un diagnòstic mèdic mitjançant la integració d’un gran volum de d’informació genòmica provinent de fonts obertes de dades. Aquesta informació es analitzada per mitja d’un procés cognitiu que involucra a diversos experts que interactuen en la mateixa sala amb distints dispositius (tablet, pc, pantalla de projecció, etc.). La fi dels serveis a desenvolupar es processar la informació rellevant, capturar la interacció simultània realitzada per els diversos usuaris i gestionar com la informació es visualitza en cadascun dels dispositius emprant tecnologies Web. A causa del volum de la informació processada i la complexitat del procés d’anàlisis, aquesta aplicació requereix d’un desplegament en una plataforma cloud. En concret, s’utilitzarà FIWARE (www.fiware.org), un ecosistema obert impulsat per la comissió europea per a el desenvolupament d’aplicacions intel·ligents en múltiples dominis. A diferència de les solucions cloud propietàries, FIWARE advoca per l’ús d’interfícies i components de programari de codi obert, aspecte que influeix positivament en termes d’interoperabilitat i despeses. El present projecte estudiarà les tecnologies oferides per aquesta plataforma per a millorar el desenvolupament del cas d’estudi proposat. Aleshores, la contribució té dues vessants: per una banda, es desenvoluparà un conjunt de servicis tecnològics en un entorn industrial i, per l’altra, s’avaluaran els potencial beneficis d’usar la plataforma FIWARE amb aquesta finalitat. Aquest projecte analitzarà les tecnologies oferides per aquesta plataforma per a millorar el desenrotllament del cas d’estudi proposat. Per tant, la contribució d’aquest projecte te dues vessants: Per un costat, es realitzarà un desenrotllament de servicis cloud en un entorn industrial I, per altra banda, s’avaluaran els potencials beneficis d’utilitzar la plataforma FIWARE amb eixe fi.[EN] Nowadays cloud platforms (AWS or Microsoft Azure) have become a widespread technology solution in the business world when developing services (software components that offer a functionality which provides a clear business value) that require a high performance infrastructure. This project addresses a real case study to develop a set of services in the context of a collaborative web application: GEMDomus. This application allows the development of a medical diagnostic through the integration of a huge volume of genomic information from open data sources. This information is analyzed through a cognitive process involving several experts that interact in the same room through different gadgets (tablet, pc, projector, etc.). The aim of the services to develop is process relevant information, capture the interaction performed simultaneously by the different users and manage how the information is visualized on each dispositive using web technologies. Because of the volume of the processed information and the complexity of the analysis process, this application needs to be deployed in a cloud platform. In particular, Fiware will be used (www.fiware.org), an open ecosystem driven by the European commission for intelligent application development in multiple domains. Unlike proprietary cloud applications, FIWARE advocates the use of open interfaces and components, aspect that positively influences on terms of interoperability and costs. This project will analyze the offered technologies by this platform to improve the development of the proposed case study. Therefore, the project contribution has two sides: On the one hand, development of cloud services in an industrial environment will be made. On the other hand, potential benefits of using FIWARE platform will be evaluated.García Simón, A. (2016). Desarrollo de servicios para una aplicación web colaborativa en el marco de la plataforma FIWARE. http://hdl.handle.net/10251/69309.TFG

On the Political Determinants of Intergovernmental Grants in Decentralized Countries: The Case of Spain

This paper studies the effect of political variables on the gains obtained by Spanish regions in periodical bargaining of the intergovernmental financing agreements and on the regional distribution of discretional earmarked grants over the period 1987-2008. First, we find that the relationship between gains in transferred revenues and on regional public debt stocks depends on the period and the specific issues discussed in the corresponding negotiation, aside from political affinity. Second, we show that the most discretional program of earmarked grants is strongly driven by electoral strategy. National incumbents tend to allocate intergovernmental transfers where there are competitive regional elections. We also show that earmarked grants are allocated in those regions where the incumbent performs better in national elections and, especially, in those where there are more seats to be won. Hence we prove that both strategies are complementary rather than exclusive.España. Ministerio de Ciencia e Innovación ECO2010-1555

An Advanced Search System to Manage SARS-CoV-2 and COVID-19 Data Using a Model-Driven Development Approach

[EN] The pandemic outbreak of COVID-19 has allowed the proliferation of an unprecedented amount of data that must be organized and connected in a way that allows its efficient management. Nevertheless, the speed at which all of this knowledge is being generated has highlighted the shortcomings of the research community in creating well-organized, standardized, and structured databases. Despite the efforts of the community to develop advanced integrative platforms such as CovidGraph, we have identified some limitations when using these solutions that we think are derived from the lack of a sound ontological schema to guide the collection, standardization, and integration of data. This work explores the advantages and disadvantages for the final user of building advanced information systems using a Model Driven Development approach to integrate heterogeneous and complex data using an ontological background as a basis. As a proof of concept, we built a database (CovProt) to integrate data about different aspects of SARS-CoV-2 using this approach, we analyzed the advantages and disadvantages of using this approach compared to CovidGraph by performing a set of queries in CovProt and CovidGraph, and finally, we compared the structure and redundancy of the retrieved data.This work was supported in part by the Spanish State Research Agency and the Generalitat Valenciana under the Project PROMETEO/2018/176 and Project INNEST/2021/57, in part by the Spanish Ministry of Universities and the Universitat Politecnica de Valencia under the Margarita Salas Next Generation EU Grant, and in part by European Regional Development Fund (ERDF) and the European Union NextGenerationEU/Plan de Recuperacion, Transformacion y Resiliencia (PRTR).León-Palacio, A.; García-Simón, A.; Pastor López, O. (2022). An Advanced Search System to Manage SARS-CoV-2 and COVID-19 Data Using a Model-Driven Development Approach. IEEE Access. 10:43528-43534. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.316926843528435341

Raza ovina Ansotana II. Caracteres cualitativos externos

La raza ovina Ansotana es originaria del Noroeste de la provincia de Huesca y del Norte de la de Zaragoza. Es una raza considerada en peligro de extinción con un censo de 3400 animales. Se han obtenido un total de 31 variables cualitativas correspondientes a las regiones de la cabeza, tronco, mamas y extremidades, así como caracteres de índole faneróptica relativos al color de la capa y piel. Los ani- males controlados han sido 87 reproductores, 77 hembras y 10 machos, localizados en un total de 6 explotaciones. La instauración de un plan de conservación y fomento pasa, previamente, por una ca- racterización que analice el grado de diversidad inicial. La raza Asotana se encuentra en un estado de conservación complicado debido a su reducido censo, necesitando seguir aplicando los criterios de se- lección actual para que no se produzcan grandes variaciones con respecto al Estándar racial actual.The Ansotana breed is original from N.W province of Huesca and N. of Zaragoza.The current popula- tion of this endangered breed is 3400 animals. Thirty one qualitative characters were obtained from the head, body, mammals and limbs regions, as well as to faneroptic characters relatives to the coat colour and skin. Eighty-seven animals were controlled, 77 adult females and 10 adult males on 6 dif- ferent flocks. The establishment of a conservation planning passes previously by a characterisation that analyses the departure diversity degree

Ansotana sheep breed I. Morphostructural characters

La raza ovina Ansotana es originaria del Noroeste de la provincia de Huesca y Norte de la de Zaragoza. En la actualidad cuenta con un censo de unos 3.400 animales inscritos en el Libro Genealógico. Se han obtenido 17 medidas zoométricas en 77 hembras y 10 machos adultos procedentes de 6 rebaños que permiten deducir que es una raza de proporciones brevilíneas, con una clara tendencia de la me- socefalia a la dolicocefalía, más acusada en las hembras, y con predominio de extremidades muy cortas en relación a la altura del animal. En general, tanto los machos como las hembras presentan una mediana homogeneidad morfoestructural en casi todas las variables. En cuanto al grado de armonía, en las hembras puede catalogarse como medio y en los machos se observa baja armonía, lo que indica que sería importante aunar los criterios de selección.The Ansotana breed is original from N.W province of Huesca and N. of Zaragoza. The current popula- tion is 3.400 animals, which are entered in the genealogical register. Seventeen zoometrical measure- ments were obtained from 77 ewes and 10 rams from 6 different flocks. The results show that this breed has brevilineous proportions and tends to dolicocefalous, especially females, with predomi- nance of short limbs respect to the height. Overall, females and males show a medium level of homo- geneity in the majority of morphometric variables. The degree of harmony is medium in ewes and low in the rams, suggesting that all selection criteria should be combined in the same morphostructural model

Obtención del módulo de elasticidad estático de la madera de Pinus radiata D. Don. mediante la comparación de técnicas de regresión y una red neuronal artificial

El objetivo de este estudio ha sido comparar el método de regresión tradicional frente al diseño de una red neuronal artificial del tipo perceptrón multicapa para obtener el MOEestático de la madera de Pinus radiata D. Don. a partir del MOEdinámico obtenido por técnica de ultrasonidos en el primer caso y a partir de la velocidad de propagación de la onda de ultrasonidos en el segundo

La Peña del Castillo (Peñas de San Pedro, Albacete): from Iberian oppidum to Christian fortress

Se analiza la historia de un singular yacimiento, La Peña del Castillo, desde la Prehistoria Reciente hasta época moderna, a partir de la documentación histórica y arqueológica existente. Si la entidad del lugar durante época medieval era conocida, identificándose con el ḥiṣn Sanfiro de las fuentes musulmanas, y el castrum Rupe Sancti Petri de la documentación cristiana, su relevancia durante la Protohistoria y la Antigüedad apenas había sido valorada. En época ibérica el lugar se convirtió en un destacado oppidum que jerarquizaría las tierras meridionales de Los Llanos de Albacete, mientras que durante la tardoantigüedad cabe proponer su identificación con un castellum, quizás uno de los sometidos por Leovigildo en su campaña del 577 en la Oróspeda.The history of La Peña del Castillo, an unusual site, is analysed from Late Prehistory to the modern period through the existing archaeological and historical documentation. While we know the importance of the place during the Middle Ages, being the ḥiṣn Sanfiro described in Islamic texts and the castrum Rupe Sancti Petri described in Christian documents, its importance during the Iron Age and Antiquity has scarcely been evaluated. In the Iberian period, the place became an important oppidum that organised the southern lands in Los Llanos de Albacete, while in the Late Antiquity it can be identified with a castellum, perhaps one of those conquered by Liuvigild during his final campaign in 577 in Oróspeda.Este trabajo se ha realizado dentro del marco del proyecto HAR2010-20479 del Ministerio de Ciencia e Innovación «Bronce Final Edad del Hierro en el Levante y el Sureste de la península Ibérica: Cambio cultural y procesos de etnogénesis»