Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 23/04/2024

• ALBUQUERQUE PORTELLA, FELIPE: A paradigm shift of HPC for geosciences: a novel HPC service model for geosciences applications
  
  Autor/a: ALBUQUERQUE PORTELLA, FELIPE
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
  Departamento: (DAC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 25/03/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: BERRAL GARCÍA, JOSEP LLUÍS | CARRERA PÉREZ, DAVID
  Tribunal:
       PRESIDENT: FONTOURA DE GUSMAO CERQUEIRA, RENATO
       SECRETARI: TOUS LIESA, RUBÉN
       VOCAL: DE MORAES, RAFAEL JESUS
  Resumen de tesis: La industria del petróleo y gas (O&G) ocupa un lugar destacado entre los principales usuarios comerciales de potentes supercomputadoras en todo el mundo, como lo indican las listas de clasificación global de Computación de alto rendimiento (HPC), como TOP500 y Green500. Las aplicaciones de geociencia, en particular los simuladores geomecánicos y de flujo, plantean cargas de trabajo exigentes para HPC al abordar complejos desafíos de ingeniería en la industria del petróleo y gas, junto con el procesamiento sísmico.El auge de los entornos HPC híbridos bajo demanda y en la nube presenta nuevos desafíos para los usuarios finales. Más allá de la experiencia en sus campos, los usuarios deben explorar las complejidades de la arquitectura informática para seleccionar el hardware óptimo y la opción de paralelización. También deben considerar decisiones sobre el modelo de negocio de los proveedores de la nube, como la gestión de instancias puntuales, la selección de diferentes regiones de la nube o incluso diferentes proveedores de la nube. Además, los usuarios luchan con las complejidades de configurar su propio software de geociencia debido a la multitud de parámetros numéricos ajustables. Los valores predeterminados pueden no ser óptimos para modelos de yacimientos específicos, lo que requiere del usuario conocimiento fuera de su campo de especialización.Esta tesis tiene como objetivo cambiar el paradigma en la utilización de HPC para las geociencias al confiar las decisiones de arquitectura informática a algoritmos de optimización conscientes del dominio. Este enfoque no solo mejora la usabilidad para el usuario final, sino que también puede traducirse en reducciones sustanciales tanto de tiempo como de costos. Estos algoritmos podrían conducir a una mejor utilización de las supercomputadoras locales y a la optimización de costos de los recursos de la nube. Evaluamos la viabilidad de este enfoque a través de las contribuciones de tres algoritmos.El primer algoritmo de este trabajo se denominó TunaOil, que es una metodología novedosa que utiliza ejecuciones previas de simulación para entrenar un oráculo que propone parámetros numéricos casi óptimos para simulaciones posteriores dentro de un flujo de trabajo iterativo. Esto permite ajustar los parámetros de simulación sin ejecuciones adicionales, ahorrando un tiempo valioso. Los experimentos muestran que la contribución de este algoritmo mejora hasta un 31% el tiempo de ejecución general.El segundo algoritmo, denominado MScheduler, es un metaprogramador diseñado para simulaciones en la nube. El mismo ejecuta de manera eficiente trabajos SLURM mediante el uso de máquinas virtuales (VM) puntuales para minimizar los costos y garantizar la finalización del trabajo, incluso en caso de terminación de la VM. Las contribuciones clave incluyen una metodología novedosa para puntos de control de simulación de yacimientos, un programador basado en costos y una análisis de la estrategia utilizando trabajos de producción reales. MScheduler reduce significativamente los costos financieros (de 32 a 66%) con un ligero aumento en el makespan (de 8 a 19%). El tercer algoritmo utiliza algoritmos de aprendizaje automático (ML) para predecir los tiempos de ejecución de simulacion, mejorando la eficiencia de los recursos del clúster. El modelo desarrollado clasifica el intervalo de duración de los trabajos de simulación de yacimientos SLURM con una precisión de más de 70%, superando el rendimiento estándar descrito en la literatura sobre programación de trabajos, contribuyendo así a mejorar las decisiones de programación.Juntos, estos algoritmos marcan un cambio de paradigma en la utilización de HPC para aplicaciones de geociencia. Liberan a los usuarios finales de opciones complejas de arquitectura informática, contribuyendo para una mejor toma de decisiones con beneficios en tiempo y costes.
  

• HÖSCHELE, JONATAN: A strontium quantum-gas microscope
  
  Autor/a: HÖSCHELE, JONATAN
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: FOTÓNICA
  Departamento: Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 25/03/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: TARRUELL PELLEGRIN, LETICIA
  Tribunal:
       PRESIDENT: SCHRECK, FLORIAN EBERHARD
       SECRETARI: DE RIEDMATTEN, HUGUES
       VOCAL: WEITENBERG, CHRISTOF
  Resumen de tesis: El desarrollo de los microscopios para gases cuánticos ha revolucionado el campo de la simulación cuántica con átomos ultrafríos. Más concretamente, su capacidad de observar y manipular gases cuánticos degenerados en redes ópticas a nivel de una sola partícula ha aportado nuevas formas de explorar y diseñar sistemas cuánticos de muchos cuerpos. Hasta ahora, la mayoría de microscopios para gases cuánticos han utilizado átomos alcalinos. No obstante, la combinación de la microscopía cuántica de gases con las propiedades de los átomos alcalinotérreos, como el estroncio, abre nuevas e interesantes líneas de investigación. En esta tesis, detallamos el diseño y construcción de un microscopio para gases cuánticos de estroncio. Los resultados de esta tesis pueden dividirse en tres partes.En la primera parte, nos centramos en la acumulación de átomos en la celda de ciencia y desarrollamos una estrategia para aumentar el número de átomos en trampas magneto-ópticas de átomos de estroncio que utilizan la transición a 461 nm. Esta estrategia consiste en poblar resonantemente un estado reservorio de corto tiempo de vida, evitando parcialmente las pérdidas atómicas asociados al ciclo de enfriamiento. Demostramos un aumento en un factor 2 en el número de átomos para los isótopos bosónicos Sr-88 y Sr-84, y el isótopo fermiónico Sr-87, mostrando su captura eficiente en nuestro experimento. Nuestra estrategia puede ser fácilmente utilizado en la mayoría de experimentos con estroncio, dado que la transición empleada se utiliza habitualmente para el enfriamiento posterior. En nuestro caso, dicha estrategia facilita la generación de condensados de Bose-Einstein.La segunda parte de la tesis presenta la generación de gases cuánticos de hasta 200000 átomos. Tras resumir los pasos de enfriamiento necesarios, estudiamos la formación de condensados de Bose-Einstein durante el enfriamiento por evaporación en nuestro experimento. El análisis de la evolución del tamaño horizontal y vertical de las nubes atómicas en caída libre conduce a una expansión asimétrica característica. También mostramos la generación de condensados de Bose-Einstein más pequeños de menos de 20000 átomos con la ayuda de un potencial de tipo "hoja de luz". Con este confinamiento altamente anisótropo nuestros condensados pueden considerarse bidimensionales para números de átomos del orden de 1000.En la tercera parte demostramos la obtención de imágenes de un gas cuántico bosónico de Sr-84 confinado en una red óptica en régimen de Hubbard, con resolución a nivel del átomo único. Confinamos el gas cuántico mediante una red óptica bidimensional y el potencial de tipo "hoja de luz" mencionado anteriormente, ambos operando a la longitud de onda mágica de reloj de estroncio. Un objetivo de imagen de alta apertura numérica permite obtener imágenes de fluorescencia en las cuales se distingue cada átomo único y cada pozo del potencial. Para ello, se utiliza la difusión de fotones en la transición a 461 nm del estroncio, y se enfria simultáneamente el gas de forma efficiente empleando una transición más estrecha a 689 nm. Reconstruimos la ocupación atómica de los pozos de la red a partir de las imágenes de fluorescencia, obteniendo fidelidades superiores al 94%. Por último, realizamos un superfluido de Sr-84 en el régimen de Bose-Hubbard y observamos su característico patrón de interferencia después de expansión en la "hoja de luz", con resolución a nivel del átomo único. Nuestro microscopio para gases cuánticos de estroncio proporciona una nueva plataforma para estudiar modelos de Hubbard disipativos y efectos cooperativos en la interacción luz-materia a nivel microscópico. Además, la capacidad de enfriar también el isótopo fermiónico Sr-87 prepara el camino para generar gases de Fermi degenerados con simetría SU(N) y estudiar modelos exóticos de magnetismo cuántico SU(N).
  

• NARVÁEZ MONTOYA, JOFFRE SANTIAGO: Desarrollo de técnicas acústicas como ensayo no destructivo para evaluar la adherencia de distintos revestimientos arquitectónicos alicatados a su soporte: casos de aplicación.
  
  Autor/a: NARVÁEZ MONTOYA, JOFFRE SANTIAGO
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: TECNOLOGÍA DE LA ARQUITECTURA, DE LA EDIFICACIÓN Y DEL URBANISMO
  Departamento: Departamento de Tecnología de la Arquitectura (TA)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 25/03/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: ZAMORA MESTRE, JOAN LLUIS
  Tribunal:
       PRESIDENT NO PRESENCIAL: DELGADO MENDEZ, LUIS
       SECRETARI: DIAZ GOMEZ, CESAR
       VOCAL NO PRESENCIAL: CARDENAS HARO, XAVIER RICARDO
  Resumen de tesis: La presente investigación va encaminada a profundizar en la evaluación de la adherencia en los revestimientos alicatados arquitectónicos en el sector de la edificación; a pesar de la mejora de los nuevos adhesivos cementosos y de las nuevas baldosas cerámicas, aun se producen fallas de desprendimiento en los revestimientos alicatados que pueden ser: por fuerzas externas (golpes, sismos, vibraciones, etc.), por la inadecuada prescripción del adhesivo cementoso, por la errónea puesta en obra o por la falta de preparación del soporte. ¿Cómo reconocer en una inspección el estado defectuoso de adherencia de un revestimiento de este tipo, a fin de prevenir el desprendimiento? En la actualidad se suele hacer la evaluación de esta adherencia en el laboratorio mediante sistemas de ensayos destructivos por tracción en superficie horizontal descritos en la normativa vigente sobre adhesivos cementosos. No se han descrito sistemas no destructivos para utilizar a pie de obra en cualquier disposición. El objetivo de esta investigación está orientado a desarrollar un procedimiento no destructivo de evaluación del estado de adherencia de un revestimiento alicatado arquitectónico que sea de uso práctico a pie de la obra.En la investigación se han barajado diversas técnicas alternativas ya existentes, como la termografía o los ultrasonidos, pero finalmente se ha optado por centrarse en el análisis de la señal acústica que se obtiene al percutir de forma normalizada un revestimiento alicatado en obra. Esta técnica de percusión tiene antecedentes en la práctica tradicional del arquitecto experimentado que percutía manualmente el alicatado con los nudillos de la mano y que, a partir de su experiencia, establecía la falta de adherencia como un defecto asociado a un sonido ¿a hueco y más vibrante¿, en comparación con el de las baldosas bien adheridas. El análisis del registro digital de percusiones es una técnica que ya se está desarrollando en el ámbito de la mecánica para evaluar el estado de las fijaciones. La metodología que se desarrolla en esta investigación se basa en sucesivas campañas experimentales en las que el arquitecto doctorando ha podido participar evolucionando desde el entendimiento de los distintos fenómenos de vibración de una baldosa libre en función a los vínculos de soporte, pasando por la evaluación de la frecuencia principal de vibración de un alicatado percutido hasta el análisis de la correlación existente entre diversos parámetros propuestos relacionados con la energía, tiempo y su frecuencia con respecto de los valores alcanzados en ensayos normalizados pull-off, antes y después de procesos de envejecimiento acelerado.Se concluye que los resultados alcanzados son muy prometedores, aunque es preciso continuar avanzando en su profundización para centrarse en cómo se modifica la señal acústica emitida por la percusión cuando atraviesa no tan solo la baldosa y el adhesivo cementoso que la une al soporte, sino especialmente cuando atraviesa la interfase de contacto entre ambos.
  

• RIVERA DEÁN, JAVIER: Non-classical states of light: generation via strong-field processes and applications in quantum key distribution
  
  Autor/a: RIVERA DEÁN, JAVIER
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: FOTÓNICA
  Departamento: Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 25/03/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: ACÍN DAL MASCHIO, ANTONIO | CIAPPINA, MARCELO
  Tribunal:
       PRESIDENT: KAMINER, IDO
       SECRETARI: DE RIEDMATTEN, HUGUES
       VOCAL: AHUFINGER BRETO, VERÓNICA
  Resumen de tesis: El comienzo del siglo pasado vio el inicio de la primera revolución cuántica, un periodo caracterizado por descubrimientos innovadores que culminaron en el establecimiento de la mecánica cuántica. Con el transcurso del tiempo, los conceptos abstractos introducidos en esta nueva rama de la Física, evolucionaron en dispositivos que se han tornado indispensables en nuestros quehaceres diarios. Esta evolución tecnológica ha impulsado la era en la que vivimos, centrada en el intercambio y la adquisición de información, sentando las bases de lo que ahora se denomina como la segunda revolución cúantica. El objetivo de ésta es la de aprovechar la ciencia de la información cuántica, que emplea las propiedades de la mecánica cuántica para impulsar avances en el procesamiento de información, la comunicación y la computación, dando lugar a tecnologías cuánticas revolucionarias.Troncal al avance de las tecnologías cuánticas, se encuentra la exploración de los denominados estados no clásicos, esto es, manifestaciones físicas que exhiben comportamientos diferentes a los predichos por la física clásica, y que requieren del marco de la mecánica cuántica para su explicación. La manipulación y generación de estos estados limita las capacidades de progreso de las tecnologías cuánticas. Es, por lo tanto, fundamental el idear metodologías cuyo fin sea el de generar y controlar estados no clásicos. En este contexto, el campo de la fotónica emerge como una plataforma prometedora debido a su robustez y excepcional manejo de los susodichos.Por estos motivos, esta Tesis adopta un foco dual. En primer lugar, nos adentramos en la generación de estados no clásicos de la luz por medio de procesos que involucran campos intensos. Este tipo de procesos conciernen interacciones entre luz y materia que involucran intensidades lumínicas capaces de competir con las fuerzas atómicas que mantienen los electrones unidos a sus núcleos. Nuestro análisis demuestra la utilidad que estos procesos de campos intensos tienen sobre la generación de estados no clásicos de la luz, los cuales exhiben características de interés dependiendo de las procesos particulares que tengan lugar, así como de las características del material involucrado en la excitación. En segundo lugar, investigamos las limitaciones y requisitos de las fuentes de luz generadoras de estados no clásicos, más allá de aquellas derivadas en el análisis de campos intensos, con respecto a sus posibles avances en el campo de la comunicación cuántica. En particular, analizamos la distribución cuántica de claves, cuyo objetivo es el de generar una clave secreta conocida exclusivamente por las partes comunicantes para encriptar y desencriptar mensajes.Por lo tanto, esta Tesis puede entenderse como un paso inicial para aprovechar la física de campos intensos como una herramienta potencial para la ciencia de la información cuántica, así como una exploración sobre los avances y limitaciones de sistemas basados en la fotónica para la distribución cuántica de claves.
  

Fecha de lectura: 24/04/2024

• FERNÁNDEZ BOSMAN, DAVID: PyMCGPU-IR: a new tool for patient dose monitoring in interventional radiology procedures
  
  Autor/a: FERNÁNDEZ BOSMAN, DAVID
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA BIOMÉDICA
  Departamento: Instituto de Técnicas Energéticas (INTE)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 27/02/2024
  Fecha de lectura: 24/04/2024
  Hora de lectura: 11:30
  Lugar de lectura: Aula Capella, Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB), Av. Diagonal, 647. 08028 Barcelona
  Director/a de tesis: GINJAUME EGIDO, MERCE | DUCH GUILLEN, MARIA AMOR
  Tribunal:
       PRESIDENT: SANS MERCE, MARTA
       SECRETARI: SEMPAU ROMA, JOSEP
       VOCAL: SÁNCHEZ CASANUEVA, ROBERTO MARIANO
  Resumen de tesis: Los procedimientos de radiología intervencionista están asociados con dosis de radiación potencialmente altas para la piel. La Directiva 2013/59/EURATOM establece que el equipo utilizado para la radiología intervencionista debe tener un dispositivo o algún elemento que informe al operador de los parámetros relevantes para evaluar la dosis del paciente al final del procedimiento. Los códigos de transporte de radiación de Monte Carlo se consideran una de las herramientas más eficaces para evaluar las dosis. Sin embargo, suelen ser demasiado lentos para su uso en la práctica clínica. Esta tesis se ha desarrollado en el Instituto de Tecnologías Energéticas de la Universitat Politècnica de Catalunya en el marco del proyecto europeo "Implications of Medical Low Dose Radiation Exposure" (MEDIRAD). El objetivo principal de este trabajo es desarrollar una herramienta de software basada en el programa Monte Carlo MC-GPU para evaluar la dosis en la piel de pacientes sometidos a procedimientos de radiología intervencionista (IR). El logro de este objetivo se puede dividir en dos bloques principales: la validación de MC-GPU y el desarrollo y validación de PyMCGPU-IR, una herramienta de cálculo de dosis en la piel para procedimientos de IR basada en MC-GPU. Para la validación de MC-GPU, se realizaron simulaciones y se compararon con el código PENELOPE/penEasy y luego se compararon con mediciones con detectores de termoluminiscencia realizadas en maniquíes, tanto en un laboratorio de calibración como en un hospital. MC-GPU demostró una excelente concordancia en la distribución de la dosis en los órganos, con diferencias inferiores al 1%, a pesar de reducir el tiempo de cálculo en un factor de 2500. Las comparaciones con las mediciones con detectores de termoluminiscencia indicaron acuerdos dentro del 10%, validando la capacidad de MC-GPU para proporcionar estimaciones precisas de dosis en configuraciones clínicas reales en tiempos muy cortos. En este trabajo también hemos desarrollado PyMCGPU-IR, una nueva herramienta de software basada en el programa Monte Carlo MC-GPU para evaluar la dosis en la piel y los órganos de pacientes sometidos a un procedimiento de radiología intervencionista (IR). PyMCGPU-IR se ha validado mediante mediciones de dosis en la piel y los órganos en un maniquí antropomórfico y mostró diferencias inferiores al 6% en las mediciones de dosis en la piel y en la mayor parte de los casos inferiores al 20% en procedimientos clínicos. PyMCGPU-IR ofrece tanto un alto rendimiento como precisión en la evaluación de dosis en comparación con las mediciones de dosis en la piel y los órganos. También permite el cálculo de valores de dosis en posiciones y órganos específicos, la distribución de la dosis y la ubicación de las dosis máximas por órgano. Además, PyMCGPU-IR supera las limitaciones de tiempo de los códigos MC basados en CPU. En esta tesis, hemos demostrado que PyMCGPU-IR es una herramienta innovadora de cálculo de dosis en la piel que ofrece un mayor rendimiento y precisión en comparación con la mayoría de las herramientas disponibles. Actualmente, PyMCGPU-IR proporciona valores de dosis solo después de que el procedimiento ha finalizado. En el futuro, PyMCGPU-IR podría adaptarse para proporcionar un cálculo de dosis en tiempo real si la información necesaria estuviera disponible en tiempo real.