Escola de Doctorat

Data de lectura: 18/10/2024

• ANGULO CAPEL, JESSICA: Imaging and Analytical Tools to Study the Spatiotemporal Dynamics of Protein Export
  
  Autor/a: ANGULO CAPEL, JESSICA
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 18/09/2024
  Data de lectura: 18/10/2024
  Hora de lectura: 15:00
  Lloc de lectura: ICFO, Mediterranean Technology Park, Avinguda Carl Friedrich Gauss, 3, 08860 Castelldefels, Barcelona
  Director/a de tesi: GARCÍA PARAJO, MARÍA | CAMPELO AUBARELL, FELIX
  Tribunal:
       PRESIDENT: AVEZOV, EDWARD
       SECRETARI: KRIEG, MICHAEL
       VOCAL: GERSHLICK, DAVID
  Resum de tesi: El tràfic intracel·lular, particularment la secreció de proteïnes, presenta nombrosos qüestions no resoltes. Aquesta tesi té com a objectiu proporcionar i avaluar eines per a la investigació quantitativa d’aquests processos mitjançant microscòpia fluorescent. L'anàlisi quantitativa ofereix dos avantatges principals: la caracterització detallada de les dinàmiques moleculars per a la comprensió mecànica i les mesures objectives per a comparacions precises entre experiments.Al Capítol 1, introduïm la via secretora, una via cel·lular responsable de la síntesi, processament, classificació i lliurament de proteïnes secretòries a l'entorn extracel·lular. Al Capítol 2, proporcionem una descripció exhaustiva de les metodologies utilitzades en aquesta tesi. Inclouen diverses tècniques de microscòpia de fluorescència, anàlisi d'imatges automatitzada i mètodes biològics adaptats a la via secretora. Les eines es van seleccionar per assolir una alta resolució espacial i temporal, permetre l'anàlisi quantitativa i permetre la caracterització en cèl·lules vives.Al Capítol 3, vam utilitzar la imatge de fluorescència per avaluar objectivament els resultats en quatre projectes que aborden la secreció de proteïnes i el tràfic intracel·lular. Aquests inclouen quantificar la colocalització i la proximitat d'estructures, mesurar diferències en intensitat fluorescent i caracteritzar dinàmiques de partícules com nanotúbuls derivats de l'ERGIC. La preparació consistent de mostres i l'adquisició d'imatges, juntament amb l'anàlisi computacional, són crucials per obtenir resultats precisos i imparcials.El Capítol 4 se centra en el seguiment de partícules individuals (SPT) en la via secretora, proposant experiments de control i descriptors de paràmetres per maximitzar la qualitat de les dades. Vam posar èmfasi en les estratègies de marcatge, la imatge i les consideracions d'anàlisi de dades per a resultats fiables.El Capítol 5 va aplicar aquestes metodologies per estudiar la classificació de proteïnes al TGN, examinant el paper dels llocs de contacte de membranes ER-Golgi (MCS) en la biogènesi dels transportadors derivats del TGN. Utilitzant microscòpia de fluorescència de super-resolució, vam identificar regions d’acumulació de càrrega i vam dur a terme experiments de SPT, revelant el moviment confinat i lent de les proteïnes de càrrega a prop dels MCS. Aquest efecte va ser inhibido pel bloquejador de transferència de lípids 25-HC, indicant una regulació ascendent de les preferències de localització de càrrega per part dels MCS.
  

• KOETZSCH, ANJA: Integrating Machine Learning Models to Optimize Nozzle Design and Enhance Airflow Dynamics in Airjet Spinning
  
  Autor/a: KOETZSCH, ANJA
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA TÈXTIL I PAPERERA
  Departament: Escola Tècnica Superior d'Enginyeries Industrial i Aeronàutica de Terrassa (ETSEIAT)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 23/07/2024
  Data de lectura: 18/10/2024
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: Defensa pública a la Sala d'actes de l'Intexter, ESEIAAT.
  Director/a de tesi: TORNERO GARCÍA, JOSÉ ANTONIO | WEIDE, THOMAS
  Tribunal:
       PRESIDENT: WEBER, MARCUS OLIVER
       SECRETARI: MANICH BOU, ALBERT M.
       VOCAL NO PRESENCIAL: KADOGLU, HUSEYIN
  Resum de tesi: Aquesta investigació explora l'ús de tècniques d'aprenentatge automàtic per millorar l'eficiència de producció en el filat Airjet. Es centra en comprendre els factors que afecten el flux d'aire mitjançant l'examen dels components d'una boquilla de filat, incloent l'element d'entrada de fibra, la boquilla d'injecció i l'eix de filat. Es va desenvolupar un prototip de boquilla de filat Airjet per avaluar el flux d'aire d'entrada i la taxa de flux d'aire, que serveixen com a base per a un model de simulació. Es van recollir empíricament un total de 501 punts de dades, que es van analitzar per desenvolupar un model computacional impulsat per algoritmes d'aprenentatge automàtic.La investigació té com a objectiu comprendre la dinàmica dels fluxos d'aire dins de la boquilla de filat, la qual cosa juga un paper fonamental en la determinació de les propietats i la qualitat del filat. La pedra angular d'aquesta investigació rau en l'elucidació d'aquestes interaccions complexes dins de la boquilla de filat, que al seu torn tenen implicacions de gran abast sobre l'eficàcia i l'eficiència del procés de filat Airjet.Els models d'aprenentatge automàtic desenvolupats, particularment CatBoost, van ser efectius en la detecció de patrons dins les dades. Aquests patrons van revelar idees crítiques sobre com diversos factors, incloent la velocitat de lliurament, el material de la fibra i el disseny de la boquilla, impacten la qualitat del filat. L'estudi va identificar relacions significatives entre aquests factors i les propietats del filat, com la pèrdua de fibra, la uniformitat del filat, la tenacitat a la ruptura i l'elongació. Tanmateix, els models de xarxes neuronals, incloent les xarxes neuronals Feedforward i els autoencoders, van afrontar desafiaments a causa de la variabilitat del conjunt de dades, destacant la necessitat de dades més refinades.Les troballes ressalten l'impacte significatiu del disseny de la boquilla i els paràmetres operatius tant en la dinàmica del flux d'aire com en la qualitat del filat. Per exemple, es va trobar que una àrea de secció transversal més petita de l'entrada de fibra millora la uniformitat i la tenacitat del filat, mentre que els angles més pronunciats i els diàmetres moderats dels orificis de la boquilla d'injecció milloren la uniformitat i la resistència del filat. A més, les puntes de l'eix de filat més curtes i els diàmetres interiors més petits de l'eix de filat estan associats amb una reducció de la pèrdua de fibra i una millora de la uniformitat del filat.La tesi conclou oferint recomanacions per optimitzar el disseny de la boquilla de filat Airjet basades en les idees obtingudes dels models d'aprenentatge automàtic.
  

Data de lectura: 21/10/2024

• EXENBERGER BECKER, PEDRO HENRIQUE: Improving autonomous driving systems with CPU extensions for point cloud processing
  
  Autor/a: EXENBERGER BECKER, PEDRO HENRIQUE
  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: Departament d'Arquitectura de Computadors (DAC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 29/07/2024
  Data de lectura: 21/10/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Sala E106 - Edifici C6 (FIB) - Campus Nord - Barcelona
  Director/a de tesi: ARNAU MONTAÑES, JOSÉ MARÍA | GONZÁLEZ COLÁS, ANTONIO MARIA
  Tribunal:
       PRESIDENT: ACACIO SÁNCHEZ, MANUEL EUGENIO
       SECRETARI: MORETÓ PLANAS, MIQUEL
       VOCAL NO PRESENCIAL: JONES, TIMOTHY
  Resum de tesi: Els Sistemes de Conducció Autònoma (ADS) estan a punt de l'adopció a gran escala, podent reduir accidents i oferir possibilitats de mercat. No obstant això, el complex programari i la pressió de la quantitat de dades generada pels seus sensors exigeixen un millor suport de maquinari en aquesta aplicació crítica, on l'alt rendiment és obligatori per minimitzar el temps de reacció. A més, l'eficiència energètica, el cost i el volum han de ser optimitzats per garantir la viabilitat del mercat.Per millorar el suport de maquinari per als ADS, caracteritzem el rendiment i la potència demandada per Autoware.ai, un programari d'última generació per a ADS. Hem trobat que es dedica un temps significatiu al processament de dades del sensor Light Imaging Detection and Ranging (LiDAR), àmpliament utilitzat pels ADS. Els LiDAR capturen núvols de punts 3D per a tasques com la segmentació, la localització i la detecció d'objectes.Malgrat la seva importància, el suport de maquinari per a tasques amb LiDAR només ha guanyat tracció recentment. A més, tot i que la majoria dels algoritmes de processament de núvols de punts s'executen a la CPU, treballs recents proposen acceleradors de maquinari costosos i complexos. En lloc d'això, el nostre objectiu és utilitzar maquinari i programari de propòsit generalexistent per processar núvols de punts amb petites modificacions a la CPU. Per a això, introduïm un petit conjunt d'instruccions de CPU dirigides a la cerca de veïns en núvols de punts basats en arbres k-d, una operació clau en diversos algoritmes.Comencem amb K-D Bonsai, una tècnica que redueix el moviment de dades en la cerca de veïns comprimint les fulles de l'arbre k-d en temps d'execució, explotant la similitud de valors. Les dades es comprimeixen encara més reduint la representació de punt flotant, aprofitant la limitació dels valors recollits amb LiDAR. Implementem K-D Bonsai amb noves instruccions de CPU percomprimir, descomprimir i operar sobre punts. Projectem les instruccions perquè detectin pèrdues de precisió degudes a la compressió, permetent recomputar en la representació original si és necessari. Així, es redueix el moviment de dades, es millora el rendiment i l'eficiència energètica, i no s'afecta la precisió o la programabilitat. K-D Bonsai millora la latència d'extrem a extrem en la segmentació usada per Autoware.ai en un 9,26% de mitjana, un 12,19% en latència de cua, i redueix el consum d'energia en un 10,84%. A diferència dels treballs relacionats, K-D Bonsai millora la cerca de veïns amb un augment mínim en l'àrea (0,36%).En una segona tècnica, vam veure que les consultes consecutives en la cerca de veïns solen ser similars, visitant nodes d'arbres k-d amb similitud. Utilitzem aquesta observació per accelerar la cerca de veïns amb la VPU disponible en les CPUs, a baix cost.Proposem un co-disseny de maquinari/programari anomenat Caravan. A nivell de programari, Caravan-SW explota la similitud de cerca, agrupant consultes consecutives per buscar els seus veïns en paral·lel amb instruccions SIMD. No obstant això, quan la navegació de les consultes divergeix, especialment en els nivells més profunds de l'arbre k-d, Caravan-SW enfronta dispersió i els carrils de la VPU es subutilitzen. Per a això, proposem Caravan-HW, afegint dues noves instruccions que reindexen elements vectorials vàlids per reordenar-los ràpidament i densificar les operacions SIMD, eliminant la dispersió de Caravan-SW.Amb AVX512, Caravan-SW accelera la cerca de veïns en un 4.05× (1.85× d'extrem a extrem) en la segmentació de núvols de punts d'Autoware.ai. Si afegim Caravan-HW, el processament de fulles de la cerca de veïns s'optimitza encara més, augmentant els guanys a 5.19× (1.97× d'extrem a extrem), amb costos mínims d'àrea. La nostra solució programable i poc intrusiva ofereix beneficis d'extrem a extrem comparables als acceleradors.
  

• FONTANA ESCARTIN, ADRIÁN: Autonomous Diagnostic Systems: Design of Sensors Capable of Recognizing and Releasing Biomolecules
  
  Autor/a: FONTANA ESCARTIN, ADRIÁN
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: POLÍMERS I BIOPOLÍMERS
  Departament: Departament d'Enginyeria Química (EQ)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 26/07/2024
  Data de lectura: 21/10/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Defensa pública a l'EEBE (Escola d'Enginyeria Barcelona Est), Aula A1.12, Campus Diagonal-Besòs
  Director/a de tesi: ALEMAN LLANSO, CARLOS ENRIQUE | BERTRAN CÀNOVAS, ÒSCAR
  Tribunal:
       PRESIDENT: SANTAMARÍA RAMIRO, JESÚS MARCOS
       SECRETARI: GARCÍA TORRES, JOSÉ MANUEL
       VOCAL: FERREIRA MORGADO, JORGE MANUEL
       VOCAL: ALVES FERREIRA, FREDERICO CASTELO
       VOCAL: GENTA, IDA
  Resum de tesi: Aquesta tesi doctoral s'endinsa en el camp dels biosensors electroquímics, dispositius fonamentals que permeten la detecció sensible i oportuna de diverses biomolècules. Específicament, explora el paper crític dels biosensors en aplicacions biomèdiques, on la identificació ràpida de biomarcadors com la glucosa (G), la dopamina (DA), la serotonina (SE) i el dinucleòtid d'adenina i nicotinamida (NADH) és imperativa per al diagnòstic de malalties com la diabetis, la malaltia de Parkinson, la malaltia d'Alzheimer i les infeccions emergents, entre altres malalties.La tesi ofereix un examen detallat de diversos biosensors dissenyats per dirigir-se a biomolècules específiques, elucidant les metodologies i els avenços recents crucials en la configuració del desenvolupament de dispositius. És notable la investigació sobre la influència de diferents materials, inclosos polímers conductors (CPs), materials ceràmics, materials a base de carboni, entre d'altres, en el rendiment dels biosensors. Es presta especial atenció al disseny de nanocompostos destinats a aconseguir una selectivitat i sensibilitat elevades.La incorporació de polímers conductors (CPs) com PEDOT en els biosensors ha resultat exitosa, especialment en la detecció de NADH de diverses bacteris. Això millora la conductivitat i la sensibilitat del sensor, crucials per identificar l'activitat bacteriana. És notable que aquesta tesi implementa aquest enfocament en dispositius biomèdics com a sutures i malles, ampliant les aplicacions dels biosensors a la detecció d'infeccions.D'altra banda, la tesi destaca l'èxit de l'enginyeria de biosensors a partir de termoplàstics aïllants impresos en 3D per a la detecció de dopamina (DA) entre altres biomolècules. Aprofitant estratègies innovadores, aquests biosensors demostren una selectivitat i sensibilitat notable en la detecció de DA, obrint el camí per a un diagnòstic i monitoratge millorats de trastorns neurològics i altres afeccions relacionades.A més, la tesi explora l'enginyeria de dispositius conductors basats en materials biològics com a hidrogels d'alginat i pèptids. Aquests materials bioinspirats ofereixen propietats úniques que afavoreixen el desenvolupament de biosensors, incloent la biocompatibilitat i la conductivitat ajustable. Aprofitant les característiques inherents dels materials biològics, es poden realitzar biosensors nous amb un rendiment i funcionalitat millorats, obrint noves vies per a diagnòstics biomèdics i intervencions terapèutiques.A través d'aquesta exploració exhaustiva de diverses tecnologies i estratègies de biosensors, la tesi té com a objectiu contribuir significativament a l'evolució contínua dels biosensors electroquímics. En posar llum sobre la incorporació exitosa de materials avançats i enfocaments enginyosos d'enginyeria, ofereix valuosos coneixements sobre el potencial dels biosensors per a aplicacions transformadores en diversos camps biomèdics, avançant en última instància en els límits del diagnòstic i tractament mèdic.
  

Data de lectura: 22/10/2024

• DADJO TAVAKOLI, SAMAN: Control Design for Converters in Modern Power System
  
  Autor/a: DADJO TAVAKOLI, SAMAN
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA ELÈCTRICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Elèctrica (DEE)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 25/09/2024
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: GOMIS BELLMUNT, ORIOL | PRIETO ARAUJO, EDUARDO
  Tribunal:
       PRESIDENT: WANG, XIONGFEI
       SECRETARI: RENEDO ANGLADA, FRANCISCO JAVIER
       VOCAL: LINDNER, MARCO
  Resum de tesi: El comportament dinàmic del sistema de potència modern està cada vegada més influenciat per la dinàmica dels convertidors de potència. A nivell de generació, un gran volum d'energia eòlica i solar amb els seus convertidors de potència a gran escala està substituint els generadors síncrons convencionals. A nivell de transmissió, molts projectes de corrent continu d'alta tensió (HVDC) basats en la tecnologia Modular Multilevel Converter (MMC) s'encarreguen de transferir l'eòlica marina als centres de càrrega o interconnectar dues xarxes de CA per millorar la seguretat del subministrament. El nivell de consum també s'enfronta a una integració tan alta dels convertidors de potència, ja que les càrregues flexibles modernes, com ara vehicles elèctrics, accionaments de motors industrials i electrolitzadors d'hidrogen recents, es connecten al sistema elèctric mitjançant convertidors de potència. Aquesta transformació en els nivells de generació, transmissió i consum condueix a una dinàmica de potència que mai s'havia experimentat abans en els sistemes de potència convencionals.L'elevada penetració dels convertidors de potència pot provocar diversos reptes: reducció de la inèrcia total del sistema i de la potència de curtcircuit, excitació d'interaccions indesitjables entre llaços de control, reducció del marge d'estabilitat i pèrdua de dispositius en el context de fallada (FRT). Aquests reptes es poden abordar mitjançant ajustos adequats en els sistemes de control dels convertidors de potència.A nivell de transmissió, aquesta tesi se centra en la millora del comportament dinàmic dels sistemes HVDC. Es proposa una metodologia per estudiar l'estabilitat del senyal petit i avaluar les interaccions potencials que poden passar entre els bucles de control de dues estacions convertidores HVDC. A continuació, es desenvolupa un controlador multivariable basat en la pràctica de disseny H-inf per optimitzar el comportament dinàmic del sistema. Com a estudi de seguiment, s'adopta un enfocament de control de sintetització-mu per fer que el control HVDC sigui resistent a les variacions en la impedància de la xarxa de CA. En el context del rendiment FRT, el funcionament de falla del sistema HVDC es millora mitjançant les modificacions adequades als bucles de control MMC. Finalment, es realitza un breu estudi sobre el disseny de control de caiguda de tensió de CC en un sistema HVDC multiterminal.A nivell de generació, aquesta tesi investiga el comportament dinàmic del control de formació de xarxa durant esdeveniments de falla en un sistema d'energia de baixa inèrcia. Investiga la complicació relacionada amb els codis de xarxa existents i suggereix dos controls FRT per al suport de la tensió de CA durant la recuperació de fallades.Com a darrer pas, aquesta tesi avalua la viabilitat de càrregues flexibles modernes per proporcionar serveis de formació de xarxa a la xarxa elèctrica de baixa resistència. Com a exemple s'utilitza un electrolitzador d'hidrogen i les limitacions operatives relacionades amb la producció d'hidrogen estan vinculades a les funcionalitats de formació de la xarxa.