Contribución a las tecnologías de soporte y análisis de información multimedia e inteligencia ambiental

Abstract

[spa] Las redes de comunicaciones que dan forma a Internet son un activo global del que se beneficia un conjunto cada vez más grande de la población mundial. El grado de interconexión entre los diferentes nodos y la capacidad de los enlaces se ha ido incrementando con los años como respuesta a una demanda creciente de usuarios en cada rincón del planeta. Si bien se asume que la red debe garantizar la neutralidad de las comunicaciones, esto es, permitir la comunicación punto a punto sin alterar el contenido ni priorizar unas comunicaciones respecto de otras, esta infraestructura también está sujeta a ataques y a otros usos abusivos. Este problema es más crítico, si cabe, en las redes públicas que dan servicio a grandes comunidades de usuarios en ámbitos tan importantes para la sociedad como los de la investigación, la docencia o la sanidad. Esta tesis doctoral provee soluciones para la detección de tráfico P2P (peer-to-peer), normalmente no autorizado en las redes de banda ancha institucionales. Para ello, se presentan diferentes técnicas de machine learning que, sin acceder a los contenidos intercambiados, permiten identificar este tipo de actividades. La universalización de las tecnologías de comunicaciones y los dispositivos electrónicos cada vez con mayores capacidades computacionales y tamaños más reducidos ha permitido la integración progresiva de la tecnología en la vida cotidiana de las personas. La llamada computación ubicua o, más genéricamente, inteligencia ambiental, ha surgido como paradigma en el que pequeños dispositivos con capacidad de sensorización e interconectados mediante redes inalámbricas se disponen con el propósito de facilitar algún tipo de servicio o mejorar de alguna forma el día a día de los usuarios. En los últimos años, son numerosas las aplicaciones que se han hecho realidad gracias a estas tecnologías habilitadoras. En esta tesis doctoral se ofrecen soluciones de inteligencia ambiental dentro de tres ámbitos de gran interés actualmente: el urbano (estrechamente relacionado con el concepto de smart city), el sanitario y el deportivo. Las contribuciones presentadas incluyen un sistema para mejorar la interacción con servicios urbanos por parte de usuarios con necesidades específicas, un sistema para la monitorizacióon remota de pacientes hospitalarios, y un sistema para la optimización del rendimiento físico de deportistas. Como denominador común destaca la mejora en la calidad de vida de las personas. Las sociedades avanzadas están inmersas en un escenario donde cada vez resulta más importante poder acceder a la información en tiempo real y desde cualquier plataforma o dispositivo. Estas necesidades implican una serie de retos tecnológicos que van desde el estudio de mecanismos de adaptación de los datos a las múltiples plataformas existentes, hasta la automatización de las diferentes tareas de conversión y la puesta a disposición del usuario de la información transcodificada. Todo ello es especialmente relevante en el caso de los contenidos multimedia, hoy en día de uso extensivo en multitud de campos. Esta tesis doctoral presenta varias contribuciones en esta línea con aplicación al mundo real: por un lado, un sistema de adaptación automática de contenidos recuperados de la red para televisión digital interactiva, y por otro, un sistema de conversión automatizada de documentos sobre plataformas de servicios con dispositivos heterogéneos. El énfasis se sitúa en la componente de automatización que estas propuestas llevan impresa. Como característica transversal a las contribuciones aquí presentadas, se quiere significar el compromiso de la investigación aplicada con la reducción de la brecha digital en un contexto como el actual, donde se considera fundamental la accesibilidad global y mayoritaria a la tecnología como motor de desarrollo en la sociedad de la información.

[eng] Communication networks that shape the Internet are a global asset for the benefit of an increasingly larger world population. Node interconnection degree and link capacity has increased over the years in response to a growing demand from users throughout the planet. While it is assumed that network neutrality must be guaranteed -by allowing point-to-point communications without altering contents nor prioritizing some communications over others-, this infrastructure is also subject to attacks and other misuses. This problem is even more critical in public networks that serve large user communities in areas as important to society as R&D, teaching, and health. This PhD Thesis provides solutions for P2P trafic detection, which is usually unauthorized within institutional broadband networks. For this purpose, we present different machine learning techniques that, without accessing the contents exchanged, allow to identify such activities. The globalization of communication technologies and electronic devices with increasing computational capabilities and smaller sizes has allowed the gradual integration of technology in the daily lives of people. Ubiquitous computing or, more generically, ambient intelligence, has emerged as a paradigm in which small devices with sensing capabilities are arranged and interconnected in wireless networks in order to provide some sort of service with the aim of improving users' life. In recent years, numerous applications have been made possible by these enabling technologies. In this PhD Thesis we provide ambient intelligence solutions within three areas of great interest nowadays: urban (closely related to the concept of smart city), health, and sports. The contributions presented include a system to enhance interaction with urban services by users with special needs, a system for remote monitoring of hospital patients, and a system for optimizing physical performance of athletes. The common factor is the intended improvement in people quality of life. Advanced societies are immersed in a setting where it is increasingly important to be able to access information in real time and from any platform or device. These needs involve a number of technological challenges, ranging from the study of mechanisms to adapt information to multiple platforms, to automating the tasks involved in format conversion and bringing the transcoded data to users. This is especially relevant in the case of multimedia contents, today's widespread use in many fields. This PhD Thesis presents several contributions to this line with real-world application: first, a system that enables automatic adaptation of multimedia contents for digital interactive television, and secondly, an automated document conversion system for service platforms with heterogeneous devices. In both cases the emphasis is put on automation. As a crosscutting feature to the contributions presented in this work, we have to remark the applied research commitment to reducing the digital divide in a context like the present, where global accessibility to technology is considered essential as a major driver in the development of the information society