Escola de Doctorat

Data de lectura: 15/10/2026

• PAREDES AHUMADA, JUAN ANTONIO: Improving Data-Driven Estimations of Physical Fields in IoT Sensor Networks
  
  Autor/a: PAREDES AHUMADA, JUAN ANTONIO
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORS
  Departament: Departament d'Arquitectura de Computadors (DAC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 29/07/2026
  Data de lectura: 15/10/2026
  Hora de lectura: 15:00
  Lloc de lectura: Sala C6-E101
  Director/a de tesi: GARCÍA VIDAL, JORGE | BARCELÓ ORDINAS, JOSE MARIA
  Resum de tesi: Aquesta tesi explora estratègies basades en dades per a millorar el monitoratge de camps físics utilitzant xarxes de sensors basades en la Internet de les Coses (IoT). En aquest context, s'aborden dos nivells complementaris d'estimació de magnituds físiques. Primer, a nivell local, s'utilitzen mesuraments de nodes individuals per a crear un sensor virtual basat en tècniques d'aprenentatge automàtic (ML), capaç d'estimar una magnitud no monitorada prèviament. En segon lloc, a nivell de xarxa, s'utilitza una representació de baixa dimensionalitat dels mesuraments distribuïts espacialment, per a determinar la posició òptima de sensors que permeti reconstruir el camp físic sobre una àrea extensa.La primera part d'aquesta tesi s'enfoca en el desenvolupament de sensors virtuals basats en models indirectes per a estimar la concentració de contaminants no regulats i escassament monitorats, com el carboni negre (BC), a partir de mesuraments d'altres variables mediambientals. Així, s'han identificat les variables rellevants i s'ha estudiat l'impacte de diferents condicions meteorològiques, com l'estacionalitat, en l'acompliment del model. L'avaluació d'aquesta tècnica basada en dades revela que el model pot contribuir a reduir l'alt cost d'infraestructura i millorar l'avaluació de l'exposició personal en entorns urbans del Mediterrani. A més, el model s'ha adaptat per a ser utilitzat juntament amb nodes de sensors de baix cost (LCS), abordant els desafiaments de qualitat de dades que afecten l'obtenció d'estimacions fiables en escenaris reals, com ara la presència de soroll, dades que manca o diferències en l'interval de mostreig. Així, s'ha desenvolupat un model robust basat en ML per a estimar la concentració de BC, que incorpora tasques clau de preprocessament de dades i constitueix una millora en l'acompliment respecte a un model d'estimació bàsic que ignora aquests fenòmens.La segona part d'aquesta tesi estudia el problema d'ubicació òptima de sensors per a reconstruir adequadament un senyal en una regió extensa. En representar el senyal en termes d'una estructura de baixa dimensionalitat, és possible reduir significativament el nombre d'ubicacions necessàries per a estimar els valors del camp físic en les ubicacions restants. En particular, el problema de posicionament de sensors és formulat per a xarxes de monitoratge multiclasse, compostes per dispositius de diferent precisió. Els resultats mostren que l'algorisme proposat és apropiat per a xarxes de monitoratge que presenten una gran disparitat de precisió entre classes o en escenaris amb una limitada quantitat de sensors. Addicionalment, la grandària de la xarxa i el posicionament de sensors s'aborden de manera conjunta per a controlar rigorosament l'error de reconstrucció. En conseqüència, es proposa l'algorisme Sizing and Placement with Coordinate Reconstruction Error Constraint (SP-CREC), que delimita la variància de l'error per coordenada. Això permet assignar llindars específics a diferents regions d'interès dins de la xarxa, on la variància de l'error pot estar delimitada en major o menor grau, segons les necessitats de monitoratge. Els resultats mostren que l'algorisme SP-CREC s'exerceix reeixidament en escenaris amb llindars heterogenis de reconstrucció, alhora que desplega un nombre reduït de sensors. En conjunt, els mètodes proposats milloren la capacitat de monitoratge de xarxes de sensors IoT, permetent reconstruccions precises de magnituds físiques a partir de dades limitades i baix diferents restriccions durant el desplegament.
  

Data de lectura: 16/10/2026

• MA, ZHONGMIN: Flood Extent, Water Level, and Surface Water Storage Retrieval Using Spaceborne GNSS Reflectometry
  
  Autor/a: MA, ZHONGMIN
  Programa: TEORIA DEL SENYAL I COMUNICACIONS
  Departament: Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions (TSC)
  Modalitat: Conveni Cotutela + Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 08/09/2026
  Data de lectura: 16/10/2026
  Hora de lectura: 09:00
  Lloc de lectura: Conference Room, Center for Earth Science and Satellite Big Data, 2nd Floor, Yanbo Garden, Yanta Campus.Meet: https://meet.google.com/bzw-sbac-vra
  Director/a de tesi: CAMPS CARMONA, ADRIANO JOSE | PARK, HYUK | ZHANG, SHUANGCHENG
  Resum de tesi: Les inundacions són un dels desastres naturals més freqüents i destructius a escala mundial. Amb la intensificació del canvi climàtic i les activitats humanes, la freqüència i severitat dels episodis d’inundació han augmentat significativament, fet que posa de manifest la necessitat de desenvolupar mètodes de monitorització amb alta resolució espaciotemporal i capacitat d’observació en qualsevol condició meteorològica.La reflectometria GNSS espacial (GNSS-R) és una tècnica emergent de teledetecció per microones que utilitza els senyals GNSS reflectits per la superfície terrestre per recuperar paràmetres geofísics a escala global. Gràcies a la seva capacitat d’observació contínua, cobertura global i baix cost, la GNSS-R presenta un gran potencial per a la monitorització d’inundacions. Tanmateix, encara existeixen limitacions relacionades amb l’ús d’una única constel·lació GNSS, la manca d’estimació quantitativa de la severitat de les inundacions i la baixa resolució espaciotemporal dels productes actuals.Aquesta tesi se centra en la recuperació de l’extensió d’inundació, el nivell de l’aigua i l’emmagatzematge d’aigua superficial mitjançant GNSS-R espacial. Les principals contribucions són les següents:(1) Es va analitzar la sensibilitat de les observacions GNSS-R multiconstel·lació als paràmetres de superfície. Els resultats mostren que els senyals reflectits de GPS, BeiDou i Galileo presenten sensibilitats similars a la humitat del sòl, mentre que la relació entre la reflectivitat superficial i la humitat del sòl és no lineal. També es va demostrar que els paràmetres de rugositat derivats de microones passives no poden representar adequadament els efectes de rugositat superficial a petita escala en GNSS-R.(2) Per superar la limitació dels mètodes basats en llindars, que només permeten una classificació binària inundat/no inundat, es va desenvolupar un model de recuperació de la fracció d’aigua superficial mitjançant la integració d’un algoritme de calibratge físic i dades de temperatura de brillantor en banda L. Aquest enfocament permet estimar quantitativament la intensitat de les inundacions.(3) Es va proposar un mètode innovador per recuperar el nivell de l’aigua combinant models digitals d’elevació d’alta resolució amb informació d’extensió d’inundació derivada de GNSS-R. El mètode permet estimar tant nivells d’inundació com variacions a llarg termini del nivell d’aigua en llacs i embassaments.(4) Es va desenvolupar un mètode per estimar l’emmagatzematge d’aigua superficial integrant dades topogràfiques i observacions GNSS-R. En comparació amb els mètodes tradicionals basats en gravimetria satel·litària, aquest enfocament proporciona estimacions directes de l’aigua superficial amb una resolució espaciotemporal potencialment superior.En conjunt, aquesta tesi amplia les capacitats de la GNSS-R espacial per a la monitorització d’inundacions, proporcionant noves metodologies per a l’estimació quantitativa de la dinàmica de les aigües superficials i contribuint al desenvolupament de sistemes avançats d’observació i gestió del risc d’inundacions.
  

• MACERATESI, FILIPPO: Personalized musculoskeletal modeling for predictive gait simulation in individuals with spinal cord injury
  
  Autor/a: MACERATESI, FILIPPO
  Programa: ENGINYERIA MECÀNICA, FLUIDS I AERONÀUTICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Mecànica (EM)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 09/09/2026
  Data de lectura: 16/10/2026
  Hora de lectura: 15:00
  Lloc de lectura: Aula Capella de l’ETSEIB
  Director/a de tesi: FONT LLAGUNES, JOSEP MARIA | FEBRER NAFRÍA, MÍRIAM
  Resum de tesi: Les simulacions predictives de la marxa humana basades en models musculoesquelètics tenen un gran potencial per donar suport als processos de presa de decisions clíniques. De fet, si fóssim capaços de modelar els efectes de diferents tractaments o dispositius d’assistència dins d’aquesta metodologia de predicció, això ens permetria assajar prèviament diversos escenaris (“what-if”) i identificar aquell amb més potencial per maximitzar els resultats terapèutics per a un pacient concret. Per als pacients amb lesió medul·lar (LM), les simulacions predictives de la marxa podrien ajudar a dissenyar tractaments i estratègies de rehabilitació específics per a cada persona. Per tal d’emprar simulacions predictives en aplicacions clíniques, és fonamental que els models musculoesquelètics utilitzats en aquestes simulacions representin tan fidelment com sigui possible els pacients estudiats. Per aquest motiu, es requereixen nivells elevats de personalització en el desenvolupament d’aquests models. Per tant, l’objectiu principal d’aquesta tesi és desenvolupar i avaluar models musculoesquelètics personalitzats per a simulacions predictives de la marxa, i determinar si són capaços de reproduir la marxa específica de pacients amb LM. El primer estudi té com a objectiu investigar els efectes de diferents mètodes de calibració dels paràmetres múscul-tendó tant en simulacions de seguiment de dades experimentals com en simulacions predictives de la marxa en tres subjectes sans. En les simulacions de seguiment, els models calibrats funcionalment van conduir a estimacions més precises dels moments articulars. Pel que fa a les simulacions predictives, els models escalats de forma no lineal van produir estimacions més precises dels moments d’inversió/eversió subtalar i dels angles de flexió del genoll en comparació amb els models calibrats funcionalment. Els resultats suggereixen que, tot i que els models calibrats funcionalment van proporcionar estimacions més precises dels moments articulars en les simulacions de seguiment, aquests no van superar els models escalats de forma no lineal en les simulacions predictives de la marxa.El segon estudi té com a objectiu avaluar si el nostre marc de simulació predictiva, combinat amb diferents nivells de personalització, pot captar i distingir les característiques específiques de la marxa de quatre pacients amb LM, en lloc de predir una marxa assistida genèrica. Els resultats suggereixen que el marc de simulació predictiva desenvolupat és capaç de reproduir determinades mètriques de la marxa de manera específica per a cada persona amb LM, tot i que el nivell de concordança va variar entre mètriques i subjectes. Tanmateix, la variabilitat inter-subjecte predita pel que fa a la cinemàtica va ser generalment estadísticament inferior a l’observada experimentalment. També, en comparar subjectes per parelles, en alguns casos les simulacions predictives van ser capaces de captar les similituds o discrepàncies en la cinemàtica i en les mètriques de la marxa entre dos pacients.El tercer estudi té com a objectiu estimar i analitzar els perfils de rigidesa articular durant la marxa en tres subjectes amb LM, així com analitzar paràmetres múscul-tendó calibrats a partir de valors de rigidesa de referència en simulacions predictives de la marxa. En conjunt, els perfils estimats de rigidesa articular van mostrar coherència biomecànica en analitzar-los respecte als esdeveniments de la marxa i als senyals d'electromiografia. Els models basats en electromiografia van reproduir amb més precisió els moments articulars i la rigidesa de referència en les articulacions del turmell i del maluc, en comparació amb el genoll. A més, en les simulacions predictives, els dos models musculoesquelètics van produir resultats molt similars; no obstant això, el model calibrat tant amb dades de rigidesa com de moments articulars va predir perfils de rigidesa del turmell més elevats i més pròxims als valors de referència.
  

• MASSANA RAURICH, JOAQUIM: Data-driven methodologies to reduce energy consumption and increase flexibility in electric scenarios
  
  Autor/a: MASSANA RAURICH, JOAQUIM
  Programa: ENGINYERIA ELÈCTRICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Elèctrica (DEE)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 30/07/2026
  Data de lectura: 16/10/2026
  Hora de lectura: 16:00
  Lloc de lectura: Aula 28.8 Sala de Conferències - ETSEIB-UPC
  Director/a de tesi: SUMPER, ANDREAS | COLOMER LLINAS, JUAN
  Resum de tesi: Aquesta tesi, titulada “Data-driven methodologies to reduce energy consumption andincrease flexibility in electric scenarios”, investiga el paper de les eines basades en la intel·ligència artificial en la millora de l’eficiència operativa i la flexibilitat dels sistemes energètics distribuïts. El treball se situa en un context en què la integració massiva de fonts renovables i l’electrificació creixent de la demanda, especialment a través d’actius flexibles com els punts de càrrega de vehicles elèctrics, els sistemes d’emmagatzematge i les càrregues industrials programables, plantegen nous reptes per a la gestió energètica. L’objectiu central és desenvolupar i validar enfocaments intel·ligents, basats en dades, que permetin als sistemes energètics operar de manera més eficient i adaptativa, responent tant a les condicions de mercat com a les necessitats de la xarxa elèctrica. El primer article que es presenta a aquesta tesi se centra en la implementació d’un planificador d’operacions òptim dins d’un sistema de gestió energètica multivectorial (MVEMS) aplicat a un microgrid real ubicat en un entorn portuari. L’estudi aborda la coordinació d’actius flexibles com grues portuàries, punts de càrrega per a vehicles elèctrics i sistemes d’emmagatzematge d’energia, la programació dels quals es planifica diàriament amb l’objectiu de minimitzar els costos energètics i maximitzar l’ús d’energia renovable local. La metodologia combina models de predicció, restriccions operatives i algoritmes d’optimització heurística per calcular una planificació d’operacions horària viable. A través de la seva aplicació amb dades i escenaris reals, l’estudi demostra com una planificació intel·ligent pot contribuir a augmentar l’autosuficiència energètica i reduir la dependència de la xarxa exterior, posant especial èmfasi en la viabilitat computacional i la integració de limitacions pràctiques. El segon article complementa aquesta perspectiva abordant la flexibilitat des del costat de la demanda i la participació en mercats elèctrics. Concretament, analitza el potencial dels operadors de punts de càrrega de vehicles elèctrics (CPOs) per actuar com a proveïdors de serveis de flexibilitat (FSPs) en mercats locals de gestió de congestions. La metodologia proposada se centra en la predicció de la flexibilitat disponible, tant a escala agregada com de sessió individual, permetent als CPOs fer ofertes al mercat sense afectar negativament el servei a l’usuari. L’enfocament empra models d’aprenentatge automàtic que integren dades de calendari, meteorologia i característiques socioeconòmiques del territori, així com tècniques de perfilat d’usuaris que eviten la necessitat de tractar informació personal. Aquesta estratègia permet a les infraestructures urbanes de càrrega elèctrica participar activament en la gestió de la xarxa i contribuir a la mitigació de congestions.Els dos estudis, tot i centrar-se en escenaris i objectius diferents, il·lustren maneres complementàries d’aplicar metodologies d’intel·ligència artificial basades en dades per reduir el consum energètic i augmentar la flexibilitat del sistema. El primer se situa en l’àmbit de la planificació operativa dins d’un microgrid, mentre que el segon aborda la integració estratègica en mercats elèctrics. Tots dos aprofiten dades reals, modelen les restriccions del sistema i utilitzen tècniques d’optimització o aprenentatge automàtic per gestionar la incertesa i millorar el rendiment. Aquesta doble perspectiva reflecteix la naturalesa multidimensional dels reptes de la transició energètica, que exigeix excel·lència operativa i integració amb els mecanismes de mercat. En conjunt, la tesi demostra que la intel·ligència artificial, quan s’aplica amb coneixement del domini i tenint en compte les condicions reals de desplegament, pot oferir solucions robustes als desafiaments actuals de la gestió energètica.
  

• NARANJO TOVAR, DAVID ALEJANDRO: Multifunctional Hydrogels for Applications in Water Purification and (Bio)Sensors: A Theoretical and Experimental Approach
  
  Autor/a: NARANJO TOVAR, DAVID ALEJANDRO
  Programa: POLÍMERS I BIOPOLÍMERS
  Departament: Departament d'Enginyeria Química (EQ)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 16/09/2026
  Data de lectura: 16/10/2026
  Hora de lectura: 11:15
  Lloc de lectura: ESCOLA D'ENGINYERIA BARCELONA ESTC/Eduard Maristany, 16 (08019 Barcelona)EDIFICI A planta 0, SALA POLIVALENThttps://meet.google.com/pmv-fbdf-omu
  Director/a de tesi: TORRAS COSTA, JUAN | GARCÍA TORRES, JOSÉ MANUEL
  Resum de tesi: Aquesta tesi doctoral desenvolupa plataformes d’hidrogels multifuncionals per a la purificació d’aigua i la (bio)detecció flexible mitjançant la combinació de modelització computacional, síntesi de materials, caracterització fisicoquímica i avaluació orientada a dispositius. El treball analitza com l’arquitectura de les xarxes polimèriques, la hidratació i els additius funcionals es poden coordinar per obtenir propietats que els components individuals no presenten per separat.El Capítol 3 presenta SuSi, un programa basat en Python per construir sistemes polimèrics lineals i químicament reticulats com a estructures inicials físicament representatives per a simulacions moleculars. Algorismes de cerca en arbre basats en intel·ligència artificial guien el creixement de les cadenes i la formació d’enllaços de reticulació, mentre que descriptors estructurals permeten avaluar la connectivitat i la qualitat de les xarxes generades.El Capítol 4 aborda el disseny racional d’hidrogels multifuncionals. La combinació d’espectroscòpia experimental i simulacions atomístiques i híbrides permet estudiar com les nanopartícules de PEDOT modifiquen la transició de fase volumètrica i la hidratació d’hidrogels basats en PNIPAAm. L’anàlisi de PNnPAAm, PNIPAAm i PNIPMAAm permet relacionar l’arquitectura de les cadenes laterals amb les interaccions entre polímer, PEDOT i aigua. A més, es desenvolupa una plataforma d’agarosa amb punts quàntics de carboni incorporats covalentment mitjançant divinil sulfona, que actuen simultàniament com a nodes estructurals, components fototèrmics i interfícies reguladores de la hidratació.El Capítol 5 trasllada aquests principis a tecnologies de purificació d’aigua. S’estudien hidrogels de PNIPAAm–alginat amb PEDOT com a evaporadors solars, relacionant la contracció termoresponsiva, la porositat i l’estat de l’aigua amb el rendiment de dessalinització. Paral·lelament, s’optimitzen hidrogels d’agarosa–àcid tànnic–PEDOT:PSS com a recobriments hidratats per a elèctrodes de desionització capacitiva, afavorint el transport iònic i l’estabilitat durant l’operació.El Capítol 6 desenvolupa pel·lícules de quitosà–agarosa per a aplicacions de detecció. PEDOT:PSS permet obtenir sensors resistius de temperatura reciclables i compatibles amb condicions hidratades. La polimerització in situ de polipirrol genera xarxes mixtes iòniques–electròniques per a la detecció de peròxid d’hidrogen sense metalls. Finalment, microestructures jeràrquiques de plata permeten obtenir sensors antibacterians de peròxid d’hidrogen amb propietats mecàniques ajustables mitjançant plastificació amb glicerol.En conjunt, la tesi demostra que el comportament dels hidrogels es pot ajustar racionalment considerant l’arquitectura de la xarxa, la hidratació i els additius funcionals com a variables interdependents. La integració de modelització molecular i validació experimental connecta interaccions microscòpiques amb propietats macroscòpiques i proporciona una base per desenvolupar materials adaptables destinats al tractament d’aigua i la (bio)detecció flexible.