Escola de Doctorat

Data de lectura: 08/05/2024

• ALONSO ALONSO, JESUS: Dynamic Terrain Modeling
  
  Autor/a: ALONSO ALONSO, JESUS
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: COMPUTACIÓ
  Departament: Departament de Ciències de la Computació (CS)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 18/03/2024
  Data de lectura: 08/05/2024
  Hora de lectura: 12:00
  Lloc de lectura: Sala de Teleensenyament del 'ETSETB, edifici B3, Barcelona Diagonal NORD
  Director/a de tesi: JOAN ARINYO, ROBERT
  Tribunal:
       PRESIDENT: CHOVER, MIGUEL
       SECRETARI: ARGUDO MEDRANO, OSCAR
       VOCAL: BOSCH GELI, CARLES
  Resum de tesi: Aquest treball explora tècniques de modelatge de terrenys que proporcionen una experiència integral en termes de representació gràfica, interacció física i actualització dinàmica en temps real. En particular, el nostre focus gira entorn a la creació d'un sistema capaç de: 1) capturar qualsevol característica possible que trobem en els terrenys, 2) mantenir un precís nivell de detall, 3) oferir renderització i navegació en temps real, 4) incloure l'opció de realitzar actualitzacions dinàmiques en temps real, i 5) suportar interaccions físiques d'entitats també en temps real.Un cop revisats els models anteriors existents a l'estat de l'art, es proposen dos models que prenen un model digital d'elevació com a estructura base. El primer segueix una estratègia en la qual mimetitzem els esdeveniments geotectònics que trobem a la natura. El segon utilitza un enfocament d'escultura amb poliedres convexos com a eina de tall. Amb aquesta finalitat, es presenten diversos treballs.Mentre que la primera opció introdueix alguns avantatges amb limitacions, la segona opció és una proposta que compleix amb els cinc requisits requerits. D'una banda, pot modelar túnels, coves i voladissos, i les característiques del terreny es poden capturar amb una precisió a nivell de píxel. D'altra banda, no és demandant pel que fa a requisits de processament i emmagatzematge i ofereix escalabilitat. Finalment, la renderització, la interacció física i les actualitzacions dinàmiques es poden realitzar en temps real.Com a resultat, aquest treball representa una contribució significativa, oferint una solució integral capaç d'abordar els aspectes més desafiants del modelatge de terrenys dinàmics. El nostre enfocament introdueix un nou model de terreny que compren diverses estructures de dades i una sèrie d'algoritmes dissenyats per capturar una àmplia gamma de formacions de terreny amb precisió. Una escena composta per desenes de milions de triangles pot ser actualitzada contínuament fins al punt de simular un terreny completament devastat, renderitzat i sotmès a càlculs de física en temps real que involucren desenes de milers d'entitats físiques. El model proposat té un gran potencial per a aplicacions de gràfics per ordinador, particularment en escenaris com simuladors i jocs, on els paisatges dinàmics juguen un paper primordial.
  

• FERRIOL GALMÉS, MIQUEL: Network modeling using graph neural networks
  
  Autor/a: FERRIOL GALMÉS, MIQUEL
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORS
  Departament: (DAC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 10/04/2024
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: CABELLOS APARICIO, ALBERTO | BARLET ROS, PERE
  Tribunal:
       PRESIDENT: PESCAPÈ, ANTONIO
       SECRETARI: ARIAS VICENTE, MARTA
       VOCAL: RÉTVÁRI, GÁBOR
  Resum de tesi: El modelatge de xarxes és fonamental en el camp de les xarxes informàtiques. Els models són útils per investigar nous protocols i mecanismes, permetent als administradors estimar el seu rendiment abans del seu desplegament real a les xarxes de producció. Els models de xarxa també ajuden a trobar configuracions de xarxa òptimes, sense necessitat de provar-les a les xarxes de producció.Sens dubte, la manera més freqüent de construir aquests models de xarxa és mitjançant l'ús de metodologies de simulació d'esdeveniments discrets (DES) que proporcionen una precisió excel·lent. Els simuladors de xarxa d'última generació inclouen una àmplia gamma de protocols de xarxa, transport i encaminament, i són capaços de simular escenaris realistes. Tanmateix, això comporta un cost computacional molt elevat que depèn linealment del nombre de paquets que s'estimulen. Com a resultat, són poc pràctics en escenaris amb volums de trànsit realistes o topologies grans. A més, i com que són computacionalment costosos, no funcionen bé en escenaris en temps real.Una altra alternativa de modelització de xarxes és la teoria de la cua (QT) on les xarxes es representen com a cues interconnectades que s'avaluen analíticament. Tot i que QT soluciona la principal limitació del DES, imposa supòsits forts sobre el procés d'arribada de paquets, que normalment no es compleixen a les xarxes reals.En aquest context, l'aprenentatge automàtic (ML) ha sorgit recentment com una solució pràctica per aconseguir models basats en dades que poden aprendre models de trànsit complexos alhora que són extremadament precisos i ràpids. Més concretament, les xarxes neuronals de gràfics (GNN) han sorgit com una excel·lent eina per modelar dades estructurades en gràfics que mostren una precisió excepcional quan s'apliquen a xarxes d'ordinadors.Aquesta tesi pretén ser un pas endavant en l'aplicació de les xarxes neuronals de gràfics per al modelatge de xarxes. Tanmateix, encara persisteixen alguns reptes:1. Cues i polítiques de programació: modelar cues, polítiques de programació i mapes de qualitat de servei (QoS) dins de les arquitectures GNN suposa un altre repte, ja que aquests elements són fonamentals per al comportament de la xarxa.2. Models de trànsit: modelar amb precisió patrons de trànsit realistes, que presenten una forta autocorrelació i cues pesades, segueix sent un repte per a les solucions basades en GNN.3. Entrenament i generalització: els models ML, incloses les GNN, requereixen dades d'entrenament representatives que cobreixen diversos escenaris operatius de la xarxa. La creació d'aquests conjunts de dades a partir de xarxes de producció reals és inviable, ja que requereix bancs de proves controlats. El repte rau a dissenyar GNN capaços d'estimar amb precisió en xarxes no vistes, que abastin diferents topologies, trànsit i configuracions.4. Generalització a xarxes més grans: les xarxes del món real sovint són significativament més grans que els bancs de proves. Escalar les GNN per gestionar xarxes amb centenars o milers de nodes és un repte urgent, que requereix aprofitar el coneixement de la xarxa específic del domini i enfocaments arquitectònics nous.Aquesta tesi representa un pas endavant en l'aprofitament de les xarxes neuronals de grafs per al modelatge de xarxes, amb un enfocament a abordar aquests reptes crítics.
  

Data de lectura: 09/05/2024

• MESA GÓMEZ, ADRIANA MARÍA: Analysis and modelling of natech accidents originated by strong winds
  
  Autor/a: MESA GÓMEZ, ADRIANA MARÍA
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA DE PROCESSOS QUÍMICS
  Departament: Departament d'Enginyeria Química (EQ)
  Modalitat: Conveni Cotutela
  Data de dipòsit: 11/04/2024
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: CASAL FABREGA, JOAQUIM | MUÑOZ GIRALDO, FELIPE | SANCHEZ SILVA, EDGAR MAURICIO
  Tribunal:
       PRESIDENT: PLANAS CUCHI, EULALIA
       SECRETARI: PALACIOS ROSAS, ADRIANA
       VOCAL: DEMICHELA, MICAELA
  Resum de tesi: En les darrers dècades hi ha hagut un augment en la freqüència d'esdeveniments naturals, coincidint amb el desenvolupament de l'activitat industrial en molts països. En conseqüència, també ha augmentat la freqüència d'accidents Natech, és a dir, desastres tecnològics originats per riscs naturals. Això ha portat a investgar nous mètodes d'anàlisi de riscs per a prevenir i mitigar possibles danys a les poblacions, el medi ambient i les instal·lacions industrials. Hi ha una tendència creixent a la literatura en relació a l'impacte dels esdeveniments naturals, especialment quan aquests ocorren de manera concurrent o s'acumulen en el temps. Aquesta tesi proposa una iniciativa de recerca per a portar a terme una avaluació de riscs que inclogui els risc Natech associat a forts vents. L'objectiu principal és el desenvolupament d'una metodologia per a l'anàlisi del risc Natech en unitats d'emmagatzematge en zones de costa particularment vulnerables a esdeveniments climàtics extrems. En primer lloc, la tesi introdueix la integració d'esdeveniments naturals, concretament forts vents, en l'anàlisi cuantitativa de riscs Natech. Aquesta integració representa unpas endavant significatiu en l'avaluació dels impactes potencials dels accidents tecnològics originats per esdeveniments naturals. En incorporar els forts vent en la metodologia, aquesta ofereix un tractament més complet per a l'avaluació de la vulnerabilitat de les instal·lacions industrials, especialment els tancs d'emmagatzematge, respecte a esdeveniments naturals-tecnològics. Aquesta integració permet una millor comprensió i quantificació dels riscs associats a accidents Natech que involucrin vents forts, facilitant la implementació de mesures de mitigació. En última instància, contribueix a millorar la resiliència de les instal·lacions industrials i de les comunitats properes pel que fa als riscs plantejats per esdeveniments naturals. En segon lloc, la tesi descriu el desenvolupament de dos models per a l'avaluació dels riscs mediambientals i econòmics, respectivament. Aquests models proporcionen un marc integral per a l'avaluació dels impactes ambientals i socio-econòmics potencials dels esdeveniments Natech, millorant així la comprensió del panorama global de riscs. En incorporar elements vulnerables prèviament negligits, com llocs de patrimoni cultural, àrees ambientals sensibles o punts de captació d'aigua, entre altres, els models ofereixen una perspectiva més holística dels riscs Natech, assegurant així que les estratègies de mitigació puguin protegir no només les persones i les infrastructures, sino també els actius socioeconòmics i ambientals. En tercer lloc, la tesi descriu el desenvolupament d'una eina computacional dissenyada per a facilitar la implementació d'aquests models. Aquesta eina facilita el procés d'avaluació de riscs, permetent a les parts interessades l'anàlisi i la gestió dels accidents. La generació d'aquests models i l'eina computacional que els acompanya representen un pas endavant significatiu en la gestió de riscs Natech. En integrar condicions ambientals i socioeconòmiques en el procés d'avaluació de riscs, aquests models proporcionen una base més sòlida per a la presa de decisions i la preparació d'emergències, contribuint així a la resiliència de les comunitats i els ecosistemes pel que fa als accidents Natech. Finalment, la metodologia s'aplica a l'anàlisi d'un cas per a verificar-ne la seva utilitat.
  

• RALLIS, KONSTANTINOS: Novel Nanoelectronic Circuits and Systems
  
  Autor/a: RALLIS, KONSTANTINOS
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA ELECTRÒNICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Electrònica (EEL)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 13/03/2024
  Data de lectura: 09/05/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: ETSETB - Multimedia room Building B3 at Campus Nord UPC
  Director/a de tesi: RUBIO SOLA, JOSE ANTONIO | SIRAKOULIS, GEORGIOS
  Tribunal:
       PRESIDENT: JIMÉNEZ JIMÉNEZ, DAVID
       SECRETARI: ABADAL CAVALLÉ, SERGI
       VOCAL: CUCU LAURENCIO, NICOLETA
  Resum de tesi: En definitiva, a l'altura de l'era dels materials bidimensionals, el grafè és un dels materials que s'ha investigat àmpliament per la seva possible integració en dispositius informàtics i circuits informàtics. Això es deu principalment al seu conjunt molt gran de propietats atractives. La combinació de les seves propietats electròniques amb altres, com ara mecàniques, òptiques o químiques, pot ampliar el ventall d'ús dels dispositius informàtics i aportar aplicacions interdisciplinàries revolucionàries. Sense embargo, aquesta integració del grapheno en elements de commutació i còmput no és fàcil. En aquesta tesi, el mètode Non-Equilibrium Green's Function (NEGF), juntament amb els Tight Binding Hamiltonians, s'ajusten a les dades experimentals dels dispositius de grafè fabricats. Tot i que NEGF és adequat per a la simulació de dispositius a petita escala en règim de nanòmetres, es presenta la seva capacitat d'ampliar-se de manera eficient per a la descripció de dispositius més grans. Les propietats electròniques esmentades en el material estan molt relacionades amb la seva forma i estructura. Per tant, requereix un mètode de fabricació molt precís que pugui garantir la mínima presència de defectes a la graella de grafè. Per aquesta raó, l'efecte dels errors s'investiga profundament. El mètode NEGF es millora encara més per poder incorporar defectes a la xarxa. Inclouen vacants individuals i dobles. D'aquesta manera, s'ha creat un marc perquè l'usuari pugui seleccionar zones d'interès de la quadrícula, en les quals es concentraran els defectes. Aquestes concentracions poden ser variables. A més, es porta a la tesi es realitza un extens estudio en reixes defectes amb diferents concentracions de singles i dobles vacancies. Les quadrícules investigades no són rectangulars i tenen regions amb diferents amplades. S'investiga l'efecte d'aquestes vacants sobre les propietats electròniques del grafè i, més concretament, el seu efecte sobre la conductància i el gap of energy del dispositiu, així com l'efecte sobre característiques centrades en el circuit com ara el corrent de fuga i la relació de corrent ON/OFF. Tenint un model robust i versàtil, el focus d'aquesta tesi s'estén al nivell de circuits. El model s'importa a SPICE mitjançant Verilog-A. En aquesta part, la tesi posa èmfasi en la investigació de les capacitats de commutació dels nanoribbons de grafè (GNR) en forma de L. S'ha demostrat que aquestes estructures poden funcionar com a interruptors, sense l'ús de porta posterior, i aquí, las propietats que depenen de les seves dimensions es explorar i optimitzar. Les estructures optimitzades s'utilitzen llavors per a la realització d'un conjunt de topologies d'ordinador. Inicialment, s'introdueix una topologia en forma de quadrícula de 2 branques optimitzada en àrea per a la realització d'un conjunt de computació universal que consta d'una porta AND, OR, NOT i un buffer. Totes aquestes operacions lògiques es poden mapejar a la mateixa topologia mitjançant un biaix adequat. Aleshores, es proposa una extensió d'aquesta, la topologia en forma d'arbre de 3 branques, que és capaç d'operar com a porta 2-XOR, 3-XOR i 3-MAJ. També es presenta el circuit d'un sumador complet d'1 bit. Per a l'avaluació del rendiment de les topologies s'utilitzen diverses mètriques com ara l'àrea, el retard, la dissipació de potència i el producte de retard de potència. El funcionament d'aquestes topologies es basa en els principis de Pass Transistor Logic (PTL) i informàtica reconfigurable. Finalment, en un intent d'anar més enllà de la lògica booleana convencional, s'investiga la conformitat del grafè amb els circuits i aplicacions de la lògica de valors múltiples (MVL). Es presenta la capacitat d'un dispositiu de contacte quàntic puntual de grafè per codificar els dígits del sistema numèric de base-4 i com a prova de concepte, s'explica el funcionament d'un sumador ar
  

• SAYOLS BAIXERAS, NARCÍS: Cognitive Robot Control Strategies for Complex Surgical Environments
  
  Autor/a: SAYOLS BAIXERAS, NARCÍS
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA BIOMÈDICA
  Departament: Departament d'Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial (ESAII)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 11/04/2024
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: CASALS GELPI, ALICIA | HERNANSANZ PRATS, ALBERTO
  Tribunal:
       PRESIDENT: DALL\'ALBA, DIEGO
       SECRETARI: FRIGOLA BOURLON, MANEL
       VOCAL: AVILÉS RIVERO, ANGÉLICA
  Resum de tesi: Aquesta tesi pretén contribuir al desenvolupament de l'autonomia robòtica en tasques complexes basant-se en el paradigma del control cognitiu. La cognició és un enfocament multidisciplinari orientat a dotar els sistemes robòtics d'un comportament intel·ligent i autònom que ha d'aprendre i raonar sobre com respondre davant tasques i entorns complexos.La cognició implica la percepció, la consciència, la interpretació de les accions humanes, l'aprenentatge, la planificació, l'anticipació i la resposta dinàmica als canvis en les condicions de treball i en la interacció amb els humans. L'autonomia pretén substituir i/o complementar parcialment les facultats humanes a nivell de percepció, anàlisi i execució. Augmentarl'autonomia dels robots permet centrar la càrrega cognitiva dels humans en decisions i accions d¿alt nivell, en aspectes on el factor humà és essencial: contextualització de la informació, experiència específica, coneixements mèdics i presa de decisions complexes, etc. A més, els robots milloren les propietats dels humans en certs aspectes com la precisió, la repetibilitat, l'absència de fatiga o l'eficiència de la resposta en termes de temps i precisió.Aquesta tesi aborda diferents aspectes clau de l'autonomia robòtica: la percepció, la planificació i execució dinàmica d'accions i, finalment, les estructures de control necessàries per a un control eficient i la seva integració en sistemes robòtics.La tesi combina un enfocament teòric recolzat en aplicacions pràctiques orientades al camp de la cirurgia mínimament invasiva robòtica. S'ha triat aquest camp per dues raons principals: l'impacte social que suposa la millora de la cirurgia i, per l'exigència del mateix a nivell humà i robòtic.L'experimentació s'ha centrat en diverses plataformes robòtiques. Primer, una plataforma teleoperada amb un únic robot orientada a la cirurgia fetal mínimament invasiva en la qual un sistema cognitiu ofereix cert nivell d'autonomia, generant trajectòries en espais lliures de col·lisions, augmentant la seguretat del pacient i disminuint la càrrega cognitiva dels cirurgians en tasques de navegació i interacció dins de la regió intrauterina. Segon, un sistema multi-robot per a executar accions auxiliars en un sistema cooperatiu humà-robot: el cirurgià principal realitza les accions quirúrgiques mentre els robots auxiliars executen, de forma autònoma, tasques auxiliars. L'experimentació s'ha centrat en la cirurgia de prostatectomia radical mínimament invasiva.Així, la tesi aborda la percepció de l'entorn anatòmic, considerant les limitacions de l'adquisició de dades en qualitat i quantitat, així com l'absència de marcadors anatòmics. El següent tema abordat és la planificació dinàmica d'accions. S'han estudiat diferents paradigmes d'aplicació, com la interacció directa persona-robot mitjançant guiat hàptic, la planificació de moviments en entorns pseudoestructurats i la planificació i control actius en entorns dinàmics, responent a diferents tècniques quirúrgiques mínimament invasives. Finalment, s'aborda el control cognitiu.L'enfocament es basa en la descomposició multinivell de tasques complexes (p. ex., una cirurgia) definint tots els potencials estats i transicions. Aquesta fa servir estructures de control deterministes i robustes que restringeixen situacions incontrolables o inesperades que posen en perill, en el cas de l'aplicació, al pacient, als cirurgians o al personal auxiliar. Les estructures de control també tenen en compte la interacció persona-robot, la coordinació i cooperació dels robots, la interacció amb l'entorn de treball i les restriccions imposades per la cirurgia i la seguretat del pacient.La integració de tots aquests mòduls: percepció, planificació i control cognitiu, demostra els avenços assolits en robòtica cognitiva i la seva aplicabilitat cap a una cirurgia robòtica més autònoma.