Dissertation/ Thesis
Adaptable Cloud-HPC Platforms for Secure Biomedical Research
| Title: | Adaptable Cloud-HPC Platforms for Secure Biomedical Research |
|---|---|
| Authors: | Ferri, Maria Paola |
| Contributors: | University/Department: Universitat de Barcelona. Departament de Bioquímica i Biologia Molecular (Biologia) |
| Thesis Advisors: | Gelpi Buchaca, Josep Lluís |
| Source: | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Publisher Information: | Universitat de Barcelona, 2026. |
| Publication Year: | 2026 |
| Physical Description: | 250 p. |
| Subject Terms: | Ciències de la salut, Ciencias biomédicas, Medical sciences, Programació (Ordinadors), Programación de ordenadores, Computer programming, Xarxes d'ordinadors, Redes de ordenadores, Computer networks, Investigació, Investigación, Research, Ciències Experimentals i Matemàtiques |
| Description: | Programa de Doctorat en Biomedicina |
| Description (Translated): | [eng] Advancements in bioinformatics and computer engineering have accelerated biomedical research, enabling unprecedented progress in the life sciences through personalized diagnostics, high-throughput experimentation, and large-scale data generation. However, a major challenge remains in managing and scaling access to computational resources while keeping tools, methods, and workflows accessible to non-expert users. This challenge is particularly acute for research centers that lack technical expertise and support, limiting their ability to exploit large-scale computing environments and foster interdisciplinary collaboration. To address these limitations, this thesis presents the design and implementation of a scalable, cloud-based Virtual Research Environment (VRE) platform that emphasizes interoperability, security, and extensibility as core principles. The platform enables seamless collaboration across fields such as proteomics, genomics, and molecular simulations by integrating data management, analytical tools, and computational resources into a unified environment. Its modular architecture allows developers to contribute new analysis methods, while providing data managers and providers with standardized mechanisms to integrate and share resources. From a biomedical perspective, the central objective of this thesis is to enable reproducible, scalable, and secure analysis of heterogeneous biological and clinical data, thereby supporting data-driven discovery and translational research. To this end, the thesis focuses on the development, deployment, and validation of the aforementioned open-source virtual infrastructure through three major biomedical use cases: the Marie Curie Disc4All project, the European Open Science Cloud for Cancer, and the Molecular Dynamics Data Bank project. These implementations demonstrate how the VRE supports interdisciplinary workflows for complex biological and clinical data analysis and addresses key infrastructural challenges related to scalability, usability, and secure data integration in biomedical research. [cat] Els avenços en bioinformàtica i enginyeria informàtica han accelerat la recerca biomèdica, permetent un progrés sense precedents en les ciències de la vida mitjançant els diagnòstics personalitzats, la recerca d’alt rendiment i la generació massiva de dades. Tot i això, el repte principal rau en la gestió i l’escalabilitat de l’accés als recursos computacionals, tot mantenint les eines, els mètodes i els fluxos de treball accessibles per a usuaris no experts. Aquesta problemàtica és especialment rellevant per als centres de recerca que manquen d’experiència tècnica i de suport, fet que limita la seva capacitat d’aprofitar entorns computacionals a gran escala i de fomentar la col·laboració interdisciplinària entre pràctiques de recerca diverses. Per abordar aquestes limitacions, aquesta tesi presenta el disseny i la implementació d’un Entorn Virtual de Recerca (VRE) escalable i basat en el núvol, que posa l’èmfasi en la interoperabilitat, la seguretat i l’extensibilitat com a principis fonamentals. L’entorn permet una col·laboració fluida entre camps com la proteòmica, la genòmica i les simulacions moleculars mitjançant la integració de la gestió de dades, les eines analítiques i els recursos computacionals en un entorn unificat. L’arquitectura és modular, cosa que permet als desenvolupadors incorporar nous mètodes d’anàlisi i proporciona als gestors i proveïdors de dades mecanismes per integrar i compartir recursos de manera estandarditzada. Des d’una perspectiva biomèdica, l’objectiu central d’aquesta tesi és permetre l’anàlisi reproduïble, escalable i segura de dades biològiques i clíniques heterogènies, donant suport així a la descoberta basada en dades i a la recerca translacional. Amb aquest propòsit, la tesi se centra en el desenvolupament, el desplegament i la validació de la infraestructura virtual de codi obert esmentada mitjançant tres casos d’ús biomèdics principals: el projecte Marie Curie Disc4All, l’European Open Science Cloud for Cancer i el projecte Molecular Dynamics Data Bank. Aquestes implementacions posen de manifest com el VRE dona suport a fluxos de treball interdisciplinaris d’anàlisi de dades biològiques i clíniques complexes i demostren la seva capacitat per abordar els principals reptes infraestructurals d’escalabilitat, usabilitat i integració segura de dades en la recerca biomèdica. |
| Document Type: | Dissertation/Thesis |
| File Description: | application/pdf |
| Language: | Occitan (post 1500) |
| Access URL: | https://hdl.handle.net/10803/698202 |
| Rights: | L'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/ |
| Accession Number: | edstdx.10803.698202 |
| Database: | TDX |
| Description not available. |