Escola de Doctorat

Data de lectura: 06/07/2026

• DE LIMAS SANTANA, ALEXANDRE: Beyond 512-bit vectors: Optimized and performance portable AI operators on vector-length-agnostic architectures
  
  Autor/a: DE LIMAS SANTANA, ALEXANDRE
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORS
  Departament: Departament d'Arquitectura de Computadors (DAC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 11/05/2026
  Data de lectura: 06/07/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Sala de Juntes, UPC planta 1, B6
  Director/a de tesi: CASAS GUIX, MARC | ARMEJACH SANOSA, ADRIÀ
  Resum de tesi: Aquesta tesi aborda els reptes de produir codi d’alt rendiment i portable per a operacions intensives en càlcul aritmètic en càrregues de treball de Xarxes Neuronals Profundes (DNN), com ara convolucions i multiplicacions de matrius.Se centra en arquitectures emergents vectorials i matricials que exposen interfícies de programari per programar acceleradors mitjançant extensions del Conjunt d’Instruccions (ISA).Proposa tècniques per abordar tres reptes principals relacionats amb l’acceleració de càrregues de treball de DNN en arquitectures contemporànies de CPU amb paral·lelisme de dades: i) extrapolar tècniques d’optimització de programari dissenyades principalment per a processadors vectorials de propòsit general d’alta gamma perquè també s’adaptin a dispositius edge i a maquinari accelerador de vectors llargs, ii) proporcionar portabilitat de rendiment per a ecosistemes d’ISA vectorials oberts, com RISC-V, caracteritzats per una discrepància microarquitectònica sense precedents entre implementacions, i iii) dissenyar extensions d’ISA per a la multiplicació de matrius que mantinguin els principis fonamentals de les arquitectures vectorials emergents pel que fa a la flexibilitat d’implementació, com ara l’agnosticisme respecte de la longitud del vector.Aquesta tesi presenta evidència empírica que les tècniques existents d’optimització de programari per generar implementacions d’alt rendiment d’operadors de DNN per a processadors vectorials moderns estan esbiaixades cap a sistemes de propòsit general d’alta gamma amb vectors de 512 bits (p. ex., Intel Cascade Lake, Fugaku A64FX).Les tècniques presentades en la tesi donen suport a la idea de co-disseny maquinari/programari i a la necessitat de considerar característiques microarquitectòniques, com la longitud del vector, subsistemes de memòria no convencionals i la presència o absència d’execució fora d’ordre, a l’hora de generar codi per a processadors vectorials i matricials.Concretament, aquesta tesi empra especialització en temps d’execució per adaptar algoritmes establerts de DNN a una gamma més àmplia de dissenys de processadors, dotant les aplicacions de generadors de codi flexibles que optimitzen dinàmicament els algoritmes segons la combinació específica de característiques microarquitectòniques de la plataforma i els hiperparàmetres de l’operació.La tesi fa tres contribucions clau.En primer lloc, proporciona la primera anàlisi de rendiment de càrregues de treball de convolució en un processador vectorial de 16.384 bits, identifica fallades de memòria cau per conflictes en tècniques existents i proposa correccions de programari que aconsegueixen acceleracions de fins a 1,83$\times$ respecte a enfocaments previs.En segon lloc, introdueix un generador dinàmic de codi per a multiplicació de matrius i convolucions que adapta tècniques d’optimització algorítmica, com el desenrotllament de registres, a l’amplada vectorial de la plataforma objectiu.Una anàlisi de rendiment en tres sistemes RISC-V disponibles comercialment executant càrregues de treball de visió per computador mostra acceleracions geomètriques que van d’1,43$\times$ a 3,58$\times$ en comparació amb biblioteques d’última generació.En tercer lloc, proposa una Extensió de Rajoles de Matriu (Matrix Tile Extension, MTE) per complementar ISAs agnòstiques a la longitud del vector amb operacions de multiplicació de matrius i memòria agnòstiques a la geometria.Es descriuen dues microarquitectures que suporten aquesta extensió: una extensió lleugera d’un processador vectorial de 8192 bits i un disseny basat en matrius sistòliques, ambdós utilitzant registres vectorials per a l’emmagatzematge de matrius i demostrant acceleracions mitjanes geomètriques d’1,35$\times$ en càrregues de treball de GEMM i convolucions.
  

• GONZÁLEZ MOTOS, SERGIO: Long-term dynamics of marine microbiomes: From communities to populations
  
  Autor/a: GONZÁLEZ MOTOS, SERGIO
  Programa: CIÈNCIES DEL MAR
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 05/06/2026
  Data de lectura: 06/07/2026
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: Sala de Actos del Instituto de Ciencias del Mar (ICM) - CSICPg. Marítim de la Barceloneta, 37, Ciutat Vella, 08003 Barcelona
  Director/a de tesi: LOGARES HAURIE, RAMIRO ERNESTO
  Resum de tesi: La superfície oceànica alberga una enorme diversitat de microorganismes, inclosos procariotes (bacteris i arqueus), clau en els cicles biogeoquímics globals. Comprendre com responen a la variabilitat ambiental requereix connectar patrons a diferents escales biològiques, des del nivell de comunitat fins a la dinàmica de poblacions i soques, així com les conseqüències moleculars de les mutacions adaptatives.El Capítol 1 investiga dos microbiomes costaners connectats al nord-oest del Mediterrani: BBMO i SOLA. Utilitzant set anys de dades metagenòmiques comparables, vam quantificar la ritmicitat estacional i la sincronia entre localitats en funcions metabòliques, gens (ORFs) i tàxons (OTUs). Vam trobar una ritmicitat estacional consistent dins de cada microbioma en els diferents nivells d’organització, mentre que la sincronia entre ambdós microbiomes es va mantenir baixa. En centrar-nos en 45 funcions biogeoquímiques clau, vam observar que diverses continuaven sent altament rítmiques i sincròniques fins i tot quan els gens dominants que hi contribuïen mostraven una ritmicitat feble. Aquests resultats suggereixen que la redundància funcional i les dinàmiques complementàries en nivells inferiors d’organització poden generar dinàmiques funcionals coherents mitjançant una autoorganització emergent.Més enllà dels patrons a nivell de comunitat, el Capítol 2 va estendre l’anàlisi a conques oceàniques distants mitjançant la comparació de poblacions resoltes a nivell genòmic de BBMO (15 anys) i MiCRO, Califòrnia (10 anys). Vam reconstruir 1.535 MAGs a BBMO i 1.068 MAGs, juntament amb 187 SAGs, a MiCRO. Tot i que ambdós llocs estan molt allunyats geogràficament, el solapament a nivell d’espècie va ser considerable: 615 genomes van presentar representants intraespecífics (>95% de similitud genòmica) en tots dos llocs. En canvi, el solapament a nivell de soca va ser molt menor, ja que només 17 genomes de BBMO van coincidir amb 20 genomes de MiCRO (>99% de similitud genòmica), fet que revela una forta estructuració biogeogràfica a nivell de soca. Els genomes detectats en ambdós llocs amb una similitud més elevada es van associar més estretament amb ambients costaners temperats i van tendir a ser lleugerament més grans, cosa que suggereix una adaptació de nínxol a les condicions costaneres. La variació genòmica estacional va ser generalitzada en tots dos llocs (~70% dels genomes), mentre que a MiCRO una població de Prochlorococcus va mostrar, a més, increments en pN/pS i en abundància associats a ENSO durant els anys d’El Niño més intensos, fet que indica que les oscil·lacions climàtiques de llarg termini poden modelar les poblacions microbianes marines més enllà de l’estacionalitat.El Capítol 3 va examinar l’adaptació a nivell de gen i proteïna mitjançant la identificació de selecció positiva en 1.505 MAGs de BBMO i SOLA. Els gens sotmesos a una forta selecció positiva van representar menys del 0,01% del repertori metagenòmic, però diversos es van detectar en ambdós llocs, fet que apunta a una selecció no aleatòria. Aquests gens estaven vinculats al metabolisme energètic, la resposta a l’estrès, la regulació, la traducció i el metabolisme de l’ARN, les estructures de superfície cel·lular, el recanvi proteic i la motilitat, així com al biofilm i a les interaccions amb l’ambient, i van mostrar patrons estacionals compatibles amb una selecció heterogènia entre períodes freds i càlids. Entre els gens sota selecció positiva compartits entre BBMO i SOLA, el 70,6% també va presentar valors elevats de pN/pS en almenys un subconjunt de mostres de Tara, fet que suggereix que molts d’aquests gens estan sotmesos a selecció positiva a una escala geogràfica més àmplia. Un exemple destacat, la pseudouridina sintasa de l’ARN (RluA), va mostrar substitucions recurrents que, segons el modelatge estructural, es van associar amb un augment de la flexibilitat local de la proteïna, un mecanisme plausible per mantenir l’activitat en condicions fredes.
  

• MOMIN, SAMAR: An AI-Augmented Scalable Framework for High-Resolution Exposure and Seismic Risk Assessment
  
  Autor/a: MOMIN, SAMAR
  Programa: ENGINYERIA SÍSMICA I DINÀMICA ESTRUCTURAL
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 13/05/2026
  Data de lectura: 06/07/2026
  Hora de lectura: 16:00
  Lloc de lectura: ETSECCPB.UPC, Campus NordBuilding C1. Classroom: 002C/Jordi Girona, 1-308034 Barcelona
  Director/a de tesi: CARREÑO TIBADUIZA, MARTHA LILIANA
  Resum de tesi: Les avaluacions probabilístiques de risc sísmic i multi-risc a gran escala i alta resolució depenen críticament de com es representa l’exposició i de com s’assignen adequadament les funcions de vulnerabilitat a parcs edificats heterogenis. Mentre que la modelització del perill ha assolit un alt grau d’harmonització i la modelització de la vulnerabilitat ha assolit un alt nivell de maduresa computacional, la interfície exposició–vulnerabilitat continua sent manual, basada en tipologies i difícil d’escalar de manera consistent. A Barcelona i arreu de Catalunya, les funcions de vulnerabilitat derivades d’edificis individuals o mostres limitades han estat sovint extrapolades a portafolis utilitzant classificacions gruixudes. Quan els models de perill, exposició i dany a pèrdua es mantenen constants, aquesta pràctica produeix una gran dispersió en les mètriques de pèrdua a nivell de portafoli. Primer quantifica aquesta variabilitat mitjançant una anàlisi de sensibilitat controlada centrada exclusivament en la vulnerabilitat per a Barcelona. Utilitzant una base consistent de perill sísmic probabilístic i una correspondència unificada de dany a pèrdua, els conjunts de funcions de vulnerabilitat publicats s’intercanvien mentre tots els altres components es mantenen fixos. Els resultats mostren que la Pèrdua Anual Mitjana (AAL) varia aproximadament entre 25,6 milions d’euros i 348,0 milions d’euros depenent únicament del conjunt de vulnerabilitat seleccionat, demostrant una sensibilitat d’ordre de magnitud atribuïble a l’assignació de funcions. Un estudi pilot focalitzat al districte de l’Eixample confirma que la reassiganció manual detallada (per exemple, posicions de cantonada versus centre d’illa) millora el realisme local, però no és escalable a portafolis a escala de ciutat o regió.Per abordar aquesta limitació estructural, el segon pas passa d’una assignació ad hoc cap a una exposició repetible i transparent. La tesi desenvolupa un flux de treball d’estructuració de l’exposició basat en la geometria mitjançant Anàlisi, Classificació i Agrupació de Petjades d’Edificis (BFA/BFC/BFG). Les petjades cadastrals d’edificis d’alta resolució de Catalunya s’utilitzen per extreure dimensions i es transformen en classes de forma en planta interpretables i reproduïbles utilitzant mètriques de forma prèviament calculades per definir classes basades en costats. Els resultats de l’anàlisi comparativa de diverses mètriques de forma mostren que les mesures simples de compacitat coincideixen en rectangles i quadrats regulars, però difuminen diferències importants en plantes allargades, irregulars i basades en obertures. Això revela redundància entre els índexs escalars de compacitat i una capacitat discriminatòria limitada per a geometries articulades i basades en obertures, destacant la necessitat d’una alternativa aprenable capaç de preservar distincions fines rellevants per al comportament estructural.El marc d’Anàlisi, Reconeixement i Classificació de Petjades d’Edificis (BFARC-YOLO) es basa en aquesta base per permetre una classificació escalable de l’exposició augmentada amb intel·ligència artificial. Aproximadament 1,8 milions de petjades d’edificis es representen com a siluetes orientades i es processen mitjançant un entrenament progressiu amb ~0,34% de mostres etiquetades. El model final assoleix una precisió mitjana (mAP@0.5:0.95) ≈ 0,96 en 44 classes de gran detall. L’optimització amb GPU redueix el temps d’inferència regional de més de 490 hores (referència CPU) a ~72 hores, demostrant la seva viabilitat operativa. La interoperabilitat amb la taxonomia GEM permet la integració directa en plataformes de risc existents i una interfície web lleugera permet inferències per lots auditables.
  

• PUIG DE DOU, IGNACIO: Statistical Activity Tracking: Bayesian Hierarchical Models for Monitoring Customers and Industrial Equipment
  
  Autor/a: PUIG DE DOU, IGNACIO
  Programa: ESTADÍSTICA I INVESTIGACIÓ OPERATIVA
  Departament: Departament d'Estadística i Investigació Operativa (EIO)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 12/06/2026
  Data de lectura: 06/07/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Sala d'Actes de la Facultat de Matemàtiques i Estadística
  Director/a de tesi: PUIG ORIOL, XAVIER
  Tribunal:
       PRESIDENT: FERRER RIQUELME, ALBERTO JOSÉ
       SECRETARI: TORT-MARTORELL LLABRES, FRANCISCO JAVIER
       VOCAL: TSIAMYRTZIS, PANAGIOTIS
  Resum de tesi: Els entorns empresarials i industrials moderns depenen cada vegada més del monitoratge continu dels fluxos de dades que generen clients i equips en el seu dia a dia. La detecció a temps de canvis de comportament rellevants, com ara el possible abandonament de clients o els primers indicis de mal funcionament dels equips, és essencial per permetre intervencions oportunes. Els mètodes clàssics de Control Estadístic de Processos (SPC) es basen en supòsits que sovint es vulneren a la pràctica, com ara poblacions homogènies, una exposició regular i una separació clara entre la Fase I i la Fase II del procés de control.Aquesta tesi desenvolupa models bayesians i solucions metodològiques per al seguiment d’entitats heterogènies, com ara clients o màquines industrials operades remotament, sota aquestes restriccions pràctiques. L’activitat irregular, les dades mancants, les condicions d’operació canviants i l’absència d’una Fase I ben definida es tracten com a característiques inherents als problemes de monitoratge moderns i no com a limitacions a evitar.La primera part de la tesi es centra en la modelització de l’activitat dels clients mitjançant una implementació completament bayesiana del model Pareto/NBD. El model ve precedit per un clustering bayesià que permet agrupar clients amb patrons de compra similars, millorant l’estimació dels paràmetres i donant suport a la predicció dels ingressos per client.La segona part aborda el monitoratge d’equips industrials a partir de dades de recompte d’errors. Es proposen dos enfocaments complementaris. En primer lloc, un SPC basat en models de mixtura per a poblacions heterogènies quan les dades obtingudes sota control no són clarament identificables. En segon lloc, un model jeràrquic bayesià que incorpora les condicions d’operació, estabilitza les estimacions obtingudes de períodes amb baixa exposició, captura el comportament específic de cada màquina i identifica automàticament observacions fora de control.En conjunt, la inferència bayesiana proporciona un marc flexible i fonamentat per a la modelització jeràrquica, la detecció probabilística d’anomalies, el compartiment d’informació entre entitats i l’actualització seqüencial a mesura que es disposa de noves dades. Els mètodes proposats amplien les idees clàssiques de l’SPC als contextos contemporanis de monitoratge empresarial i industrial, oferint solucions estadísticament sòlides i operativament rellevants.
  

Data de lectura: 07/07/2026

• HERNANDEZ RUIZ, MARÍA: Cavity-Enhanced, Optically Pumped Magnetometry and its Miniaturization
  
  Autor/a: HERNANDEZ RUIZ, MARÍA
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 26/05/2026
  Data de lectura: 07/07/2026
  Hora de lectura: 15:00
  Lloc de lectura: ICFO Auditorium
  Director/a de tesi: MITCHELL, MORGAN | LUCIVERO, VITO GIOVANNI
  Resum de tesi: Aquesta tesi presenta el desenvolupament i la implementació experimental cap a l'obtenció d'un magnetòmetre atòmic miniaturitzat potenciat per l'us d'una cavitat òptica, dissenyat per a una alta sensibilitat i una alta resolució espacial. La tècnica proposada es fonamenta en la lectura òptica de la polarització atòmica mitjançant una cavitat, utilitzant la tècnica Pound–Drever–Hall.El magnetòmetre s'ha realitzat experimentalment i s'ha caracteritzat, incloent un disseny compatible amb les mesures biològiques. Aquest magnetòmetre pot funcionar amb un extrem obert en un entorn de d'apantallament magnètic feble (amb només una capa de mu-metall). El sistema s'ha aplicat a l'estudi de bacteris magnetotàctics, la resposta magnètica dels quals sorgeix de la dinàmica d'alineació i relaxació de les cadenes de magnetosomes intracel·lulars. Les mesures del senyal magnètic resoltes en el temps han sigut analitzades assumint una relaxació exponencial. A més, l'anàlisi teòrica s'ha ampliat utilitzant un model estocàstic per detectar desviacions del comportament exponencial associades a l'evaporació de la mostra.La sensibilitat i estabilitat assolides del magnetòmetre han permès la detecció fiable de senyals magnètics en l'escala de nanotesla, amb una longitud característica de detecció Lat=1.5 mm. Aquests resultats demostren el potencial de la magnetometria atòmica potenciada per l'us d'una cavitat òptica per a la investigació de sistemes magnètics biològics. Aquest treball estableix una plataforma versàtil per a mesures magnètiques d'alta sensibilitat i obre perspectives prometedores per a futures aplicacions en biofísica i microscòpia magnètica.