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Actas del V Congreso Internacional de Jóvenes Investigadorxs con perspectiva de género (Getafe, 3 - 5 de junio de 2020) organizado por el Instituto Universitario de Estudios de Género de la Universidad Carlos III de Madrid. La medida de respuestas fisiológicas frente a estímulos emocionales es un tema de creciente interés en los últimos años tanto desde el punto de vista de entender las reacciones corporales frente a diferentes emociones como para su inclusión en los nuevos sistemas de computación afectiva. Este trabajo se centra fundamentalmente en la comprensión de la respuesta emocional frente al miedo. Específicamente, se presentan los resultados de la primera campaña de pruebas de medida de respuestas emocionales y fisiológicas ante estímulos audiovisuales realizada dentro del proyecto EMPATIA-CM. Este proyecto tiene como objetivo la mejora de la protección de las víctimas de violencia de género con una solución capaz de avisar de forma automática, inmediata y remota de situaciones de riesgo. En esta primera etapa se diseña un entorno de realidad virtual para la visualización de los estímulos, y se realiza una campaña de pruebas con 19 personas voluntarias a las que se proyectan 20 vídeos asociados a diferentes emociones y se recogen sus respuestas emocionales y fisiológicas. Estos datos se han analizado para detectar variaciones de las etiquetas reportadas según género y edad, relación muy relevante para este tipo de ensayos. Además, este análisis permite la selección de los mejores estímulos y para la comprobación y depuración del protocolo de la campaña y métodos de etiquetado para las futuras campañas de prueba con mayor número de personas voluntarias, dedicándose la última a VVG. Esta investigación forma parte del proyecto EMPATÍA-CM, Ref: Y2018/TCS-5046. Programa de proyectos sinérgicos de I+D en nuevas y emergentes áreas científicas en la frontera de la ciencia y de naturaleza interdisciplinar, cofinanciada con los Programas Operativos del Fondo Social Europeo y del Fondo Europeo de Desarrollo Regional, 2014-2020, de la Comunidad de Madrid.

Actas del V Congreso Internacional de Jóvenes Investigadorxs con perspectiva de género (Getafe, 3 - 5 de junio de 2020) organizado por el Instituto Universitario de Estudios de Género de la Universidad Carlos III de Madrid.

El consumo energético de las Redes de Sensores Inalámbricas (WSNs por sus siglas en inglés) es un problema histórico que ha sido abordado desde diferentes niveles y visiones, ya que no solo afecta a la propia supervivencia de la red sino que el creciente uso de dispositivos inteligentes y el nuevo paradigma del Internet de las Cosas hace que las WSNs tengan cada vez una mayor influencia en la huella energética. Debido a la tendencia al alza en el uso de estas redes se añade un nuevo problema, la saturación espectral. Las WSNs operan habitualmente en bandas sin licencia como son las bandas Industrial, Científica y Médica (ISM por sus siglas en inglés). Estas bandas se comparten con otro tipo de redes como Wi-Fi o Bluetooth cuyo uso ha crecido exponencialmente en los últimos años. Para abordar este problema aparece el paradigma de la Radio Cognitiva (CR), una tecnología que permite el acceso oportunista al espectro. La introducción de capacidades cognitivas en las WSNs no solo permite optimizar su eficiencia espectral sino que también tiene un impacto positivo en parámetros como la calidad de servicio, la seguridad o el consumo energético. Sin embargo, por otra parte, este nuevo paradigma plantea algunos retos relacionados con el consumo energético. Concretamente, el sensado del espectro, la colaboración entre los nodos (que requiere comunicación adicional) y el cambio en los parámetros de transmisión aumentan el consumo respecto a las WSN clásicas. Teniendo en cuenta que la investigación en el campo del consumo energético ha sido ampliamente abordada puesto que se trata de una de sus principales limitaciones, asumimos que las nuevas estrategias deben surgir de las nuevas capacidades añadidas por las redes cognitivas. Por otro lado, a la hora de diseñar estrategias de optimización para CWSN hay que tener muy presentes las limitaciones de recursos de estas redes en cuanto a memoria, computación y consumo energético de los nodos. En esta tesis doctoral proponemos dos estrategias de reducción de consumo energético en CWSNs basadas en tres pilares fundamentales. El primero son las capacidades cognitivas añadidas a las WSNs que proporcionan la posibilidad de adaptar los parámetros de transmisión en función del espectro disponible. La segunda es la colaboración, como característica intrínseca de las CWSNs. Finalmente, el tercer pilar de este trabajo es teoría de juegos como algoritmo de soporte a la decisión, ampliamente utilizado en WSNs debido a su simplicidad. Como primer aporte de la tesis se presenta un análisis completo de las posibilidades introducidas por la radio cognitiva en materia de reducción de consumo para WSNs. Gracias a las conclusiones extraídas de este análisis, se han planteado las hipótesis de esta tesis relacionadas con la validez de usar capacidades cognitivas como herramienta para la reducción de consumo en CWSNs. Una vez presentada las hipótesis, pasamos a desarrollar las principales contribuciones de la tesis: las dos estrategias diseñadas para reducción de consumo basadas en teoría de juegos y CR. La primera de ellas hace uso de un juego no cooperativo que se juega mediante pares de jugadores. En la segunda estrategia, aunque el juego continúa siendo no cooperativo, se añade el concepto de colaboración. Para cada una de las estrategias se presenta el modelo del juego, el análisis formal de equilibrios y óptimos y la descripción de la estrategia completa donde se incluye la interacción entre nodos. Con el propósito de probar las estrategias mediante simulación e implementación en dispositivos reales hemos desarrollado un marco de pruebas compuesto por un simulador cognitivo y un banco de pruebas formado por nodos cognitivos capaces de comunicarse en tres bandas ISM desarrollados en el B105 Lab. Este marco de pruebas constituye otra de las aportaciones de la tesis que permitirá el avance en la investigación en el área de las CWSNs. Finalmente, se presentan y discuten los resultados derivados de la prueba de las estrategias desarrolladas. La primera estrategia proporciona ahorros de energía mayores al 65% comparados con una WSN sin capacidades cognitivas y alrededor del 25% si la comparamos con una estrategia cognitiva basada en el sensado periódico del espectro para el cambio de canal de acuerdo a un nivel de ruido fijado. Este algoritmo se comporta de forma similar independientemente del nivel de ruido siempre que éste sea espacialmente uniformemente. Esta estrategia, a pesar de su sencillez, nos asegura el comportamiento óptimo en cuanto a consumo energético debido a la utilización de teoría de juegos en la fase de diseño del comportamiento de los nodos. La estrategia colaborativa presenta mejoras respecto a la anterior en términos de protección frente al ruido en escenarios de ruido más complejos donde aporta una mejora del 50% comparada con la estrategia anterior. ABSTRACT Energy consumption in Wireless Sensor Networks (WSNs) is a known historical problem that has been addressed from different areas and on many levels. But this problem should not only be approached from the point of view of their own efficiency for survival. A major portion of communication traffic has migrated to mobile networks and systems. The increased use of smart devices and the introduction of the Internet of Things (IoT) give WSNs a great influence on the carbon footprint. Thus, optimizing the energy consumption of wireless networks could reduce their environmental impact considerably. In recent years, another problem has been added to the equation: spectrum saturation. Wireless Sensor Networks usually operate in unlicensed spectrum bands such as Industrial, Scientific, and Medical (ISM) bands shared with other networks (mainly Wi-Fi and Bluetooth). To address the efficient spectrum utilization problem, Cognitive Radio (CR) has emerged as the key technology that enables opportunistic access to the spectrum. Therefore, the introduction of cognitive capabilities to WSNs allows optimizing their spectral occupation. Cognitive Wireless Sensor Networks (CWSNs) do not only increase the reliability of communications, but they also have a positive impact on parameters such as the Quality of Service (QoS), network security, or energy consumption. These new opportunities introduced by CWSNs unveil a wide field in the energy consumption research area. However, this also implies some challenges. Specifically, the spectrum sensing stage, collaboration among devices (which requires extra communication), and changes in the transmission parameters increase the total energy consumption of the network. When designing CWSN optimization strategies, the fact that WSN nodes are very limited in terms of memory, computational power, or energy consumption has to be considered. Thus, light strategies that require a low computing capacity must be found. Since the field of energy conservation in WSNs has been widely explored, we assume that new strategies could emerge from the new opportunities presented by cognitive networks. In this PhD Thesis, we present two strategies for energy consumption reduction in CWSNs supported by three main pillars. The first pillar is that cognitive capabilities added to the WSN provide the ability to change the transmission parameters according to the spectrum. The second pillar is that the ability to collaborate is a basic characteristic of CWSNs. Finally, the third pillar for this work is the game theory as a decision-making algorithm, which has been widely used in WSNs due to its lightness and simplicity that make it valid to operate in CWSNs. For the development of these strategies, a complete analysis of the possibilities is first carried out by incorporating the cognitive abilities into the network. Once this analysis has been performed, we expose the hypotheses of this thesis related to the use of cognitive capabilities as a useful tool to reduce energy consumption in CWSNs. Once the analyses are exposed, we present the main contribution of this thesis: the two designed strategies for energy consumption reduction based on game theory and cognitive capabilities. The first one is based on a non-cooperative game played between two players in a simple and selfish way. In the second strategy, the concept of collaboration is introduced. Despite the fact that the game used is also a non-cooperative game, the decisions are taken through collaboration. For each strategy, we present the modeled game, the formal analysis of equilibrium and optimum, and the complete strategy describing the interaction between nodes. In order to test the strategies through simulation and implementation in real devices, we have developed a CWSN framework composed by a CWSN simulator based on Castalia and a testbed based on CWSN nodes able to communicate in three different ISM bands. We present and discuss the results derived by the energy optimization strategies. The first strategy brings energy improvement rates of over 65% compared to WSN without cognitive techniques. It also brings energy improvement rates of over 25% compared with sensing strategies for changing channels based on a decision threshold. We have also seen that the algorithm behaves similarly even with significant variations in the level of noise while working in a uniform noise scenario. The collaborative strategy presents improvements respecting the previous strategy in terms of noise protection when the noise scheme is more complex where this strategy shows improvement rates of over 50%.

Dynamic measurements will become a standard for bridge monitoring in the near future. This fact will produce an important cost reduction for maintenance. US Administration has a long term intensive research program in order to diminish the estimated current maintenance cost of US$7 billion per year over 20 years. An optimal intervention maintenance program demands a historical dynamical record, as well as an updated mathematical model of the structure to be monitored. In case that a model of the structure is not actually available it is possible to produce it, however this possibility does not exist for missing measurement records from the past. Current acquisition systems to monitor structures can be made more efficient by introducing the following improvements, under development in the Spanish research Project “Low cost bridge health monitoring by ambient vibration tests using wireless sensors”: (a) a complete wireless system to acquire sensor data, (b) a wireless system that permits the localization and the hardware identification of the whole sensor system. The applied localization system has been object of a recent patent, and (c) automatization of the modal identification process, aimed to diminish human intervention. This system is assembled with cheap components and allows the simultaneous use of a large number of sensors at a low placement cost. The engineer’s intervention is limited to the selection of sensor positions, probably based on a preliminary FE analysis. In case of multiple setups, also the position of a number of fixed reference sensors has to be decided. The wireless localization system will obtain the exact coordinates of all these sensors positions. When the selection of optimal positions is difficult, for example because of the lack of a proper FE model, this can be compensated by using a higher number of measuring (also reference) points. The described low cost acquisition system allows the responsible bridge administration to obtain historical dynamic identification records at reasonable costs that will be used in future maintenance programs. Therefore, due to the importance of the baseline monitoring record of a new bridge, a monitoring test just after its construction should be highly recommended, if not compulsory.

Guaranteeing ubiquity and appropriateness of health services provision to the users constitutes a priority issue for the Public Health Authorities. This paper presents an innovative Wireless Personal Area Network architecture that takes advantage of some of the features provided by Intelligent Environments -large number of devices, heterogeneous networks and mobility enhancement- in order to adapt and personalise ambient conditions to the user profile.

El tablón expositor del laboratorio B-105 cuenta con un sistema de iluminación mediante tiras de LED de tres canales RGB, controlados mediante un circuito integrado de Texas Instruments, el TLC5940. El objetivo del Trabajo de Fin de Grado consistía en el desarrollo de funcionalidades que permitan poder controlar los efectos de luces del tablón mediante un teléfono inteligente con sistema operativo Android. Para ello se ha hecho uso de conexión Bluetooth entre el teléfono y el sistema empotrado que controla los leds, una Raspberry Pi. Se han realizado las siguientes fases del proyecto: - Diseño e implementación del código a ejecutar en un sistema Raspberry Pi en C++, con el objeto de crear diferentes efectos de los diodos LED y funcionalidades para el tablón: o Codificación de los diversos efectos de luces. o Diseño del código e interrupciones para la conexión Bluetooth, utilizando laslibrerías disponibles para Raspberry Pi. - Diseño e implementación de la aplicación para teléfonos Android: o Diseño e implementación de la interfaz de usuario, incluyendo la posibilidad de personalización para los diferentes efectos. o Implementación de la conectividad Bluetooth desde la aplicación utilizando las librerías proporcionadas por Android. o Desarrollo del código Java que gestiona la lógica de la aplicación. - Pruebas y validación del proyecto. Las diferentes fases se han enfocado con vistas a la posibilidad de ampliar el proyecto en el futuro añadiendo nuevas alternativas de control y uso tanto a la Raspberry Pi como a la aplicación móvil.