Escola de Doctorat

Data de lectura: 30/04/2025

• HERNÁNDEZ CHULDE, CARLOS EFRÉN: Software defined networking for autonomous and secure optical networks
  
  Autor/a: HERNÁNDEZ CHULDE, CARLOS EFRÉN
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: TEORIA DEL SENYAL I COMUNICACIONS
  Departament: Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions (TSC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 04/03/2025
  Data de lectura: 30/04/2025
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: C4-028-2 de la EETAC - UPC (Campus CBL-Castelldefels)
  Director/a de tesi: CASELLAS REGI, RAMON | MARTINEZ RIVERA, RICARDO VICTOR
  Resum de tesi: La creixent complexitat i les demandes de les xarxes de telecomunicacions modernes requereixen el desenvolupament de sistemes autònoms i segurs per garantir comunicacions eficients, fiables i segures. La integració de tecnologies avançades com la intel·ligència artificial (IA) i l'aprenentatge automàtic (ML) juntament amb la distribució de claus quàntiques (QKD) a les xarxes òptiques respon a aquestes necessitats. Aquesta integració permet la creació de xarxes que poden automatitzar de manera eficient les seves operacions alhora que garanteixen els més alts estàndards de seguretat. En aquest context, aquesta tesi explora l'ús de les xarxes definides per programari (SDN) per a l'avenç de xarxes òptiques autònomes i segures, en particular les xarxes òptiques elàstiques (EON). La investigació se centra a millorar l'eficiència i la seguretat de la xarxa per satisfer la creixent complexitat i les demandes de comunicacions d'alta capacitat, baixa latència i seguretat.La tesi doctoral investiga l'aplicació de l'ML, concretament l'aprenentatge de reforç profund (DRL) i les xarxes neuronals de gràfics (GNN) per abordar reptes clau en la gestió i optimització dels EON. L'objectiu principal és desenvolupar solucions autònomes i intel·ligents per al subministrament de serveis dinàmics, l'assignació de recursos i la gestió de l'espectre. Una contribució significativa d'aquest treball és el desenvolupament de nous enfocaments basats en DRL per a l'assignació d'encaminament i espectre (RSA). Aquests mètodes estan dissenyats per gestionar de manera adaptativa els recursos de la xarxa en temps real, superant les limitacions dels algorismes RSA tradicionals i estàtics. En considerar la latència com un factor clau, el mecanisme RSA basat en DRL garanteix el subministrament eficient d'aplicacions sensibles a la latència i millora les mètriques generals de rendiment de la xarxa, com ara la latència i el rendiment. La tesi també examina l'aprovisionament dinàmic i la col·locació òptima de les funcions de xarxa virtual (VNF) mitjançant DRL i GNN. Aquesta combinació de tecnologies permet un mapeig més eficient dels requisits de recursos a la infraestructura física, facilitant sistemes de gestió de xarxa escalables i flexibles.La investigació també inclou una validació experimental de les solucions proposades. Es va implementar una prova de concepte (PoC) per demostrar la integració de models DRL dins d'un marc de pla de control SDN. Això va implicar externalitzar el càlcul de la ruta a una entitat dedicada que ajuda el controlador SDN en la funció de selecció de ruta i espectre. Els resultats experimentals van confirmar l'aplicabilitat pràctica de l'enfocament DRL per donar suport a funcions de control seleccionades en infraestructures EON operatives.A més, la investigació explora la coexistència de la distribució de claus quàntiques variables contínues (CV-QKD) i els canals clàssics dins dels EON, que és essencial per garantir comunicacions segures a l'era de la informàtica quàntica. Per abordar el repte de la interferència de soroll de canals clàssics d'alta potència en canals quàntics sensibles, la tesi introdueix estratègies d'assignació dinàmica de l'espectre aprofitant SDN. Aquestes estratègies optimitzen l'ús dels recursos de l'espectre i minimitzen les interferències de soroll, garantint un funcionament segur i eficient de la xarxa integrada.En resum, aquesta tesi aporta avenços significatius en el camp de les xarxes òptiques autònomes i segures mitjançant la integració de tècniques avançades de ML, contribuint al desenvolupament d'EONs àgils, d'alta capacitat, fiables i segurs per a futures telecomunicacions.
  

Data de lectura: 08/05/2025

• RODRÍGUEZ SÁNCHEZ, JULIO: Nonlinear Identification of Underground Seismic Ground Motions From Surface Records
  
  Autor/a: RODRÍGUEZ SÁNCHEZ, JULIO
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA SÍSMICA I DINÀMICA ESTRUCTURAL
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 19/12/2024
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: LOPEZ ALMANSA, FRANCISCO | LEDESMA VILLALBA, ALBERTO
  Tribunal:
       PRESIDENT NO PRESENCIAL: BENAVENT CLIMENT, AMADEO
       SECRETARI: VARGAS ALZATE, YEUDY FELIPE
       VOCAL NO PRESENCIAL: PINZÓN, LUIS ALEJANDRO
  Resum de tesi: En enginyeria sísmica, generalment només es disposa de registres superficials; per tant, el moviment de les capes inferiors del sòl s’ha d’estimar mitjançant una anàlisi de despropagació. Els accelerogrames subterrànies són rellevants en el disseny de estructures resistents als terratrèmols que tenen parts enterrades, en terrenys irregulars, en esllavissades desencadenades per terratrèmols i en la interacció sòl-estructura, entre altres situacions. Aquestes consideracions ressalten la rellevància del problema analitzat; pel que fa a la seva formulació matemàtica, si el comportament del sòl és no lineal, és lluny de ser trivial.La pràctica comuna en enginyeria sísmica consisteix en utilitzar un procés de desconvulació per obtenir el moviment del terreny a la base del model numèric utilitzat per a l’anàlisi sísmica de les estructures subterrànies. El desavantatge d’aquest mètode és que, com que es realitza en el domini de la freqüència, no pot simular la variació de les característiques no lineals del sòl durant l'excitació sísmica, sinó que suposa que les propietats mecàniques del sòl són invariants durant tota la seva durada. Això porta a un càlcul inexacte de l'excitació a les capes inferiors del sòl que és especialment crític quan la columna de sòl és dèbil o els terratrèmols són forts.Aquesta tesi presenta un algorisme per estimar amb precisió, a partir de registres superficials, el moviment de les capes inferiors del sòl tenint en compte la no linealitat en el comportament del sòl amb un model de Masing modificat. L'algorisme proposat és 1D i el domini del sòl que s’ha d’analitzar es discretitza en capes; les equacions de moviment resultants es resolen en temps discret utilitzant el mètode de Newmark. Donat que aquest problema és numèricament mal condicionat a causa de la singularitat de la matriu de massa, s’utilitza un mètode de filtre de Kalman de tipus bayesià no lineal per estimar la solució.El programari de propagació del sòl es desenvolupa en llenguatge de programació Python, incorporant consideracions de l'estat de l'art sobre la simulació numèrica del comportament del sòl sota càrrega sísmica. Aquest programa es prova contra solucions exactes per a la vibració de columnes de sòl i l'anàlisi de resposta del lloc realitzada amb el programa DEEPSOIL, àmpliament utilitzat per comprovar la seva precisió en el càlcul del comportament del perfil del sòl en condicions sísmicas amb resultats satisfactoris.Després, el programari de propagació del sòl es connecta amb l'algorisme del filtre de Kalman no acoblat per identificar l'excitació d'entrada a la roca mare donat el registre d'acceleració a la superfície del lloc. S’exploren diverses variacions d’aquest filtre bayesià. Els resultats d'identificació de solucions exactes per a la vibració de columnes de sòl i l'anàlisi de resposta del lloc realitzada amb DEEPSOIL suggereixen que l'algorisme de retroanàlisi proposat per l'obtenció de sèries temporals d'acceleració a la roca mare donades mesures superficials és precís, especialment en comparació amb el procediment de desconvulació.Finalment, una estructura subterrània de mostra modelada a PLAXIS2D és sotmesa a dos moviments sísmics a la base: un és un moviment desconvulat i l'altre és un accelerograma despropagat obtingut mitjançant el procés d’identificació desenvolupat en aquesta investigació. La diferència en les forces estructurals resultants dels dos registres ressalta la importància d'adoptar algorismes no lineals per a la determinació de l'excitació d'entrada a la base per a un disseny adequat i segur d'estructures subterrànies.
  

Data de lectura: 09/05/2025

• DAVIS ORTIZ, ALBERTO: Development of a Fuzzy Logic-Based Algorithm for Stroke Detection in Non-Contrast Computed Tomography Images
  
  Autor/a: DAVIS ORTIZ, ALBERTO
  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: 18/02/2025
  Data de lectura: 09/05/2025
  Hora de lectura: 16:30
  Lloc de lectura: Aula 28.8, 1a planta, Edifici I, Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona, Campus Diagonal Sud, Av. Diagonal, 64708028 Barcelona
  Director/a de tesi: AYMERICH MARTINEZ, FRANCISCO JAVIER | GORDILLO CASTILLO, NELLY
  Resum de tesi: Aquest treball aborda el problema de la detecció precoç de l'ictus, no només des de la perspectiva de la precisió de la detecció, sinó també centrant-se en l'eficiència computacional, considerant la limitada disponibilitat de casos per a l'entrenament. Amb aquest objectiu, s’han desenvolupat diversos algoritmes per optimitzar diferents processos, com un algoritme d’extracció cerebral, un algoritme de transformació afí i un filtre adaptatiu específic per al soroll en imatges de tomografia computada. Aquesta recerca ha generat recursos valuosos, com ara un atlas cerebral de pacients mexicans sans i una plantilla de territoris vasculars. L'ús d'atles ha permès extreure característiques de zones específiques. Les característiques utilitzades van ser relativament senzilles, com histogrames i textures de Haralick, que es van combinar amb l'anàlisi discriminant lineal i un sistema d'inferència neurodifús adaptatiu com a segona capa d'extracció de característiques, i finalment amb una màquina de vector de suport com a classificador. En conjunt, aquests mètodes van aconseguir un rendiment del 98,25%. Els resultats mostren que l’ús del sistema d’inferència neurodifús adaptatiu com a extractor de característiques millora el rendiment d’altres classificadors gràcies a la seva capacitat per gestionar la incertesa i identificar relacions no lineals entre variables. Aquest estudi contribueix al desenvolupament d’algoritmes de baix cost computacional i proporciona noves perspectives i eines que podrien aplicar-se en un entorn real en el futur.
  

• PUJOL TORRAMORELL, ROGER: Improving Real-Time Guarantees of Cache Coherence and Advanced Interconnections in Real-Time Systems
  
  Autor/a: PUJOL TORRAMORELL, ROGER
  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: 18/03/2025
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: CAZORLA ALMEIDA, FRANCISCO JAVIER | ABELLA FERRER, JAIME
  Resum de tesi: La dissertació aborda la investigació per millorar la previsibilitat temporal i el rendiment en Critical Real-Time Embedded Systems (CRTES), centrada en Multi-Processor Systems on Chip (MPSoCs). Els CRTES són essencials en àmbits crítics com l’automoció i l’aeronàutica, on es requereixen funcionalitats complexes i alt rendiment per a tasques com la intel·ligència artificial i el processament de dades multisensor. Tanmateix, els MPSoCs enfronten grans reptes de verification and validation (V&V) temporal, especialment en recursos compartits com caches i interconnexions, que generen retards imprevisibles. Aquesta tesi se centra en tres àrees clau per millorar la previsibilitat en CRTES: coherència de les cache, predictibilitat en interconnexions i rendiment d'aplicacions mitjançant vector extensions.Coherència de les Cache: Als MPSoCs, els protocols de coherència garanteixen la consistència de dades entre nuclis, però les caches compartides generen contenció que afecta la previsibilitat. Modificar protocols sol ser costós i complex. Aquesta tesi proposa l’ús de hardware event monitors (HEMs) per observar la contenció en caches, proporcionant dades clau per a la V&V temporal sense modificar els protocols existents. Aquesta metodologia s’aplica a MPSoCs comercials com NXP T1040 i T2080. També s’introdueix el mètode Remote Protocol-Contention Tracking (RPCT) per a un seguiment detallat dels retards causats per la contenció inter-core, oferint informació clau per optimitzar el programari. A més, el mètode Multiple HEM Validation (MHV) millora la precisió validant les relacions entre HEMs, mitigant errors coneguts en les mesures individuals.Interconnexions: Els MPSoCs depenen de protocols com AXI4 per transferir dades entre nuclis, però l’estàndard AXI no inclou restriccions temporals, fent imprevisible el seu ús en temps real. Per abordar-ho, es proposa AXI4 Real-Time (AXI4RT), una extensió del protocol AXI que defineix paràmetres temporals per controlar la durada de les transaccions entre interfícies. Això assegura una comunicació previsible i millora la fiabilitat per a aplicacions en temps real. A més, es presenten passos inicials per rastrejar la contenció en interconnexions AXI5 utilitzant HEMs actuals i es proposen nous HEMs per millorar aquest seguiment.Rendiment d'aplicacions amb Vector Extensions: Per satisfer les demandes de rendiment en CRTES, els MPSoCs usen GPUs i acceleradors personalitzats, que presenten reptes de certificació per la seva complexitat i temps imprevisible. Aquesta tesi explora vector extensions (VExt) com a alternativa. Les Single Instruction Multiple Data (SIMD) units, presents en molts processadors incrustats, fan operacions paral·leles en múltiples elements de dades, millorant la velocitat de processament. A diferència de les GPUs, les VExt estan integrades en els processadors i compleixen amb estàndards d'alta integritat com MISRA-C, facilitant-ne la certificació. L’anàlisi de les VExt en processadors COTS com NVIDIA AGX Xavier mostra el seu potencial per millorar el rendiment sense comprometre la certificació.En resum, aquesta tesi presenta avenços en la previsibilitat dels CRTES, oferint solucions per garantir temps fiables en sistemes incrustats complexos. En abordar cache coherence, interconnexions i altres millores de rendiment d'aplicacions, aquesta tesi proporciona eines i metodologies que milloren l’anàlisi temporal, i això permet als MPSoCs complir garanties en temps real.
  

Data de lectura: 14/05/2025

• , DUOLAN: Integration of Spatial and Temporal Patterns for ecological environment management in River-Riparian System
  
  Autor/a: , DUOLAN
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA CIVIL
  Departament: Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 18/03/2025
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: BLADE CASTELLET, ERNEST | SANCHEZ JUNY, MARTI
  Resum de tesi: Els rius són transportadors essencials de recursos hídrics i components fonamentals dels ecosistemes. En algunes regions, els rius han estat artificialment estrets, les zones riberenques han estat envaïdes, els recursos riberenques han estat sobreexplotats i s’han imposat restriccions artificials en els llits fluvials. Això ha provocat la pèrdua de la capacitat dels rius per rebre i emmagatzemar aigües d’inundació, causant el col·lapse de les ribes i la destrucció de les defenses fluvials, afectant greument l’estabilitat del riu, amenaçant la seguretat de ponts, embornals i altres infraestructures crítiques relacionades amb els rius, i posant en perill l’entorn ecològic.La definició de les zones riberenques és especialment important per a la gestió i protecció dels rius. En la implementació de polítiques per promoure la gestió fluvial en diversos països, s'ha posat èmfasi en el reforç de la gestió de les zones riberenques, garantint la seguretat en el control d'inundacions i aprofitant plenament els beneficis ecològics integrals dels rius. En els darrers anys, diversos països han proposat lleis i regulacions principalment per controlar la sobreexplotació, restaurar el creixement de la vegetació natural a les zones riberenques, protegir els hàbitats i millorar el control d'inundacions.A més, amb el progrés del desenvolupament social vinculat a l’aigua, es reforça l’equilibri entre impacte ambiental i beneficis ecològics. Els canvis en la forma dels rius, els llits artificials i la construcció de ribes afecten la vida aquàtica i destrueixen hàbitats terrestres. La regulació fluvial també pot alterar l’ecosistema. Per reduir aquests efectes, les agències governamentals introdueixen protocols per avaluar i monitorar les zones riberenques, com l’anàlisi de l’hàbitat físic, la hidromorfologia i els canvis en el règim hidrològic.La investigació comença amb una anàlisi retrospectiva com a punt de partida per entendre com les lleis i regulacions existents sobre desenvolupament i restauració manquen d’una integració efectiva i presenten una adaptabilitat limitada. Es desenvolupa un model riu-ribera basat en un modelatge hidràulic bidimensional integrat amb modelatge numèric, utilitzant dades topogràfiques, hidrològiques, de vegetació i de sòl per analitzar el cicle hidroecològic dins de la zona riberenques i delinear-ne els límits. El model pretén proporcionar un enfocament específic per a la delimitació de la zona riberenques. A més, es proposa un sistema de paràmetres per avaluar l’estat ecològic, centrat en les principals contradiccions entre la conservació ambiental i els serveis ecosistèmics de les zones riberenques. Per tal de desenvolupar i analitzar estratègies per assolir un bon estat ecològic dels cossos d’aigua i les zones riberenques, la metodologia de delimitació proporcionarà eines per millorar la coordinació entre les necessitats del desenvolupament de recursos riberenques i la protecció i ús dels ecosistemes, mentre que el sistema d’avaluació del medi ecològic avaluarà la qualitat hidromorfològica i promourà un desenvolupament saludable del medi ambient ecològic.Els resultats d’aquesta recerca proposen un mètode pràctic i efectiu per delimitar zones riberenques amb aplicació gairebé universal. Destaca per la seva utilitat en la gestió de pràctiques riberenques i com a referència per al desenvolupament de polítiques estratègiques. El mètode d’avaluació quantitativa cobreix els aspectes clau de la qualitat hidromorfològica, eliminant la subjectivitat en l’assignació de pesos i la classificació de nivells d’avaluació, evitant així càlculs complexos. El mètode d’avaluació permet als responsables de presa de decisions analitzar fàcilment els problemes a partir dels resultats obtinguts i assentar les bases per a solucions futures.