Tesis en dipòsit públic

ARQUITECTURA DE COMPUTADORS

• BANCHELLI GRACIA, FABIO FRANCISCO: Evaluation and methods to increase efficiency of HPC systems with different maturity levels
  
  Autor/a: BANCHELLI GRACIA, FABIO FRANCISCO
  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: 12/11/2025
  Data de FINAL de diposit: 25/11/2025
  Director/a de tesi: MANTOVANI, FILIPPO | GARCIA GASULLA, MARTA
  Resum de tesi: La Computació d'Alta Rendiment (HPC) ha entrat en una era de creixent diversitat i complexitat arquitectònica, amb sistemes que van des de prototips experimentals fins a màquines de producció a gran escala. Aquesta evolució presenta un repte fonamental: com avaluar de manera consistent el rendiment, l'escalabilitat i l'eficiència a través de plataformes amb diferents nivells de maduresa tecnològica. Els mètodes d'avaluació tradicionals, tot i ser efectius per a sistemes completament desplegats, sovint no són suficients quan s'apliquen a prototips en etapes primerenques on les piles de programari estan incompletes o el maquinari encara està en desenvolupament.Aquesta tesi proposa i desenvolupa una metodologia d'avaluació integral capaç d'abordar aquests reptes. L'enfocament ofereix una perspectiva en múltiples capes sobre el rendiment i està estructurat al voltant de tres nivells complementaris: micro-benchmarks, benchmarks estàndard de HPC i aplicacions científiques completes. S'introdueixen els Nivells de Preparació Tecnològica (TRL) com a concepte orientador, permetent que la metodologia s'adapti segons la maduresa del sistema en estudi. En nivells alts de TRL, la metodologia permet avaluacions comparatives de supercomputadores de producció, mentre que en nivells baixos de TRL, ajuda a identificar coll d'ampolla i oportunitats d'optimització en les primeres etapes del cicle de disseny.La tesi contribueix tant amb eines conceptuals com pràctiques. Formalitza models de rendiment i eficiència (incloent Roofline, Top-Down i mètriques d'eficiència) i demostra el seu ús a través de múltiples arquitectures. A més, amplia les capacitats de traçabilitat i monitoratge per a processadors emergents, introdueix mètodes per accedir i interpretar comptadors de maquinari en arquitectures noves com \riscv, i avalua la integració de maquinari experimental a través de Vehicles de Desenvolupament de Programari (SDVs) i emulació basada en FPGA. Aquestes eines es validen a través d'estudis de cas en sistemes de producció, com la supercomputadora MareNostrum 5 i altres clústers de HPC desplegats al Centre de Supercomputació de Barcelona (BSC), així com en prototips de projectes europeus, com EPAC.Els resultats mostren que la metodologia proposada proporciona informació útil en tots els nivells de maduresa: des de guiar el co-disseny de maquinari i programari en processadors en etapes primerenques fins a permetre comparacions de rendiment reproductibles en sistemes pre-exascale. Més enllà de l'avaluació, proporciona retroalimentació valuosa per a arquitectes de maquinari, desenvolupadors de programari de sistema i científics d'aplicacions per igual. En tancar la bretxa entre prototips de baix TRL i sistemes de HPC llestos per a producció, aquest treball contribueix a construir un marc consistent per a avaluar i millorar l'eficiència de les futures supercomputadores europees i globals.
  
• BARRERA HERRERA, JAVIER ENRIQUE: Improving Time Predictability and Code Coverage of Embedded GPUs for Real-Time Systems
  
  Autor/a: BARRERA HERRERA, JAVIER ENRIQUE
  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: 07/11/2025
  Data de FINAL de diposit: 20/11/2025
  Director/a de tesi: CAZORLA ALMEIDA, FRANCISCO JAVIER | KOSMIDIS, LEONIDAS
  Resum de tesi: Aquesta Tesi aborda reptes existents en l'adopció de GPUs en sistemes encastat crítics (CES), concretament la predictibilitat temporal i la cobertura de codi. Els diferents camps que implementen CES afegeixen constantment funcions basades en intel·ligència artificial (IA), com la conducció autònoma, que exigeixen un alt rendiment. Els sistemes en xip multiprocessador (MPSoC) són utilitzats per a proveir aquest rendiment en estar equipats amb acceleradors, sent les unitats de processament gràfic (GPUs) una opció habitual. No obstant això, els CES han de superar un rigorós procés de verificació i validació (V&V), garantint un cert nivell de determinisme del temps d'execució (ETD). L'ús de diverses tasques per a augmentar la utilització general introdueix conflictes en els recursos compartits, la qual cosa introdueix variabilitat. Per a garantir ETD, la variabilitat del temps ha de mitigar-se o rastrejar-se i controlar-se. Un altre repte per a l'adopció de GPU en CES és que el procés de V&V exigeix proves de l'exhaustivitat de la fase de proves, per a això s'utilitza la cobertura de codi com a indicador de qualitat. No obstant això, la cobertura de codi, tal com s'entén tradicionalment per a CES seqüencials, no cobreix tots els escenaris possibles en els quals podria executar-se un fil de GPU.Per a CES de baixa criticitat i criticitat mixta, sostenim que les tasques poden compartir la cache d'últim nivell (LLC) si es proveeix de suport maquinari per al rastreig de conflictes. Entendre com les tasques competeixen entre si permet als desenvolupadors de CES equilibrar el rendiment i la predictibilitat. En el cas dels CES d'alta criticitat, és comú utilitzar particionament de LLC, permetent a les tasques accedir a LLC sense sofrir conflictes; no obstant això, les tasques poden sofrir una pèrdua de rendiment per falta de recursos. En aquesta Tesi proposem els comptadors de degradació, una tècnica que realitza un rastreig exhaustiu de quant s'ha degradat cada tasca fins a la seva expulsió de la LLC, quantificant el seu impacte en el CES. Finalment, avaluem l'ús de la funció Multi-Instance GPU (MIG) de NVIDIA com a mitjà per a millorar el ETD en CES d'alta criticitat.La cobertura de codi s'utilitza com a indicador de qualitat de les proves per a demostrar l'exhaustivitat requerida pel procés de V&V. No obstant això, el concepte tradicional ignora la dimensió de fils de les GPU. Els fils tenen regions privades de memòria, així com regions compartides a diferents nivells. Això implica que els errors que són innocus per a un fil són potencialment perjudicials per a un altre, per la qual cosa no cobreix tots els casos possibles en els quals poden executar-se els fils de la GPU. En aquesta tesi, proposem l'ús de la cobertura de sentències per fil (PTSC), que realitza un rastreig de la cobertura de codi a nivell de fil. Amb la finalitat de mitigar les sobrecàrregues causades per PTSC, també es proposen variants que apliquen diferents optimitzacions ortogonals. Finalment, avaluem els possibles beneficis d'utilitzar suport maquinari per a PTSC, mitigant el consum de memòria de PTSC, així com l'impacte en el temps d'execució en la fase de desplegament.En resum, aquesta tesi avança en l'estat de l'art en l'adopció de GPUs en CES. La proposta de suport maquinari per al rastreig de conflictes i l'avaluació de MIG de NVIDIA, com a mitjans per a millorar ETD, afronta de manera eficaç el desafiament de la predictibilitat en LLC compartida. La proposta de PTSC en programari proporciona als dissenyadors de CES una visió completa de l'execució per a GPUs disponibles en el mercat. L'ús de suport maquinari per a PTSC mitiga les sobrecàrregues de PTSC en la fase de desplegament, mentre que les diferents tècniques de compressió redueixen el volum de la informació durant la fase de prova sense pèrdua de dades. Per tant, aquesta tesi proporciona mitjans per a afrontar els reptes de la predictibilitat temporal i la cobertura de codi en GPUs en CES.
  
• SABRI ABREBEKOH, MOHAMMAD: Improving Efficiency of ReRAM-Based Accelerators for Cognitive Computing Workloads
  
  Autor/a: SABRI ABREBEKOH, MOHAMMAD
  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: 07/11/2025
  Data de FINAL de diposit: 20/11/2025
  Director/a de tesi: GONZÁLEZ COLÁS, ANTONIO MARIA | RIERA VILLANUEVA, MARC
  Resum de tesi: Les xarxes neuronals profundes (DNN) han aconseguit un èxit notable en una àmplia gamma d’aplicacions. L’operació principal a les DNN és el producte escalar entre activacions d’entrada quantitzades i pesos. Treballs previs han proposat arquitectures centrades en la memòria basades en el paradigma de Processament-a-Memòria (PuM). La tecnologia ReRAM és especialment atractiva per a acceleradors de DNN basats en PuM gràcies a la seva alta densitat per emmagatzemar pesos, baix consum per fuites, baixa latència de lectura i capacitat de realitzar productes escalars massius en paral·lel dins dels crossbars de ReRAM. Tot i això, hi ha tres colls d’ampolla principals en els acceleradors basats en ReRAM.Primer, els convertidors analògic-digitals (ADC) de gran consum necessaris per als càlculs analògics a ReRAM redueixen l’eficiència i el rendiment de PuM. Per millorar l’eficiència energètica, es presenta ReDy, un accelerador de maquinari que implementa un esquema novedós de quantització dinàmica centrat en ReRAM, aprofitant la transmissió i el processament bit a bit de les activacions. El consum energètic dels acceleradors basats en ReRAM és proporcional a la precisió numèrica de les activacions d’entrada de cada capa. ReDy aprofita que les activacions en capes convolucionals sovint s’agrupen segons la mida dels filtres i dels crossbars. Quantitza cada grup d’activacions sobre la marxa amb diferents nivells de precisió basats en una heurística que considera la distribució estadística de cada grup. En conjunt, ReDy redueix significativament l’activitat dels crossbars i el nombre de conversions A/D en comparació amb la quantització uniforme estàtica de 8 bits. Avaluat en diverses CNN modernes, ReDy aconsegueix un estalvi energètic mitjà del 13% respecte a un accelerador tipus ISAAC, amb un impacte mínim en superfície.Segon, el costós procés d’escriptura de les cèl·lules ReRAM ha portat a dissenyar acceleradors amb capacitat suficient per emmagatzemar models DNN complets. Donat el creixement continu del tamany dels models, aquest enfocament és inviable o ineficient a causa dels enormes requisits de maquinari i manca de flexibilitat. Per superar-ho, es proposa ARAS, un accelerador ReRAM rendible que utilitza un planificador intel·ligent per adaptar diferents DNN a maquinari amb recursos limitats. ARAS solapa el càlcul d’una capa amb l’escriptura de pesos d’altres per mitigar l’alta latència d’escriptura de ReRAM. A més, introdueix optimitzacions com la recodificació de pesos per augmentar la similitud entre capes i reduir l’energia en la sobreescriptura. Avaluat en diversos models, ARAS aconsegueix fins a 2,2× de velocitat i 45% d’estalvi energètic respecte a un accelerador PuM sense optimitzacions, i fins a 1,5× de velocitat i 62% d’estalvi en comparació amb un accelerador tipus TPU.Tercer, les cèl·lules ReRAM tenen una durabilitat limitada a causa del desgast per múltiples actualitzacions durant la inferència, reduint la vida útil dels acceleradors. Per abordar-ho, es proposa Hamun, un mètode de computació aproximada que estèn la vida útil mitjançant diverses optimitzacions. Hamun detecta i retira cèl·lules defectuoses, aplica tècniques de nivellació de desgast en diferents nivells d’abstracció i un esquema d’execució per lots que maximitza l’ús de les cèl·lules. A més, aprofita la tolerància a fallades de les DNN per retardar la retirada de cèl·lules desgastades, reduint la penalització de rendiment i estenent encara més la vida útil. Avaluat en diversos models, Hamun millora la vida útil fins a 13,2× respecte a una referència d’estat de l’art, amb les principals contribucions provinents de la gestió de fallades (4,6×) i l’execució per lots (2,6×).
  

AUTOMÀTICA, ROBÒTICA I VISIÓ

• SHEIKHSAMAD, MOHAMMAD: Learning Methods in Planning and Control for Autonomous Vehicles and Robotic Manipulation
  
  Autor/a: SHEIKHSAMAD, MOHAMMAD
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: AUTOMÀTICA, ROBÒTICA I VISIÓ
  Departament: Institut d'Organització i Control de Sistemes Industrials (IOC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 11/11/2025
  Data de FINAL de diposit: 24/11/2025
  Director/a de tesi: SUAREZ FEIJOO, RAUL | ROSELL GRATACOS, JOAN
  Resum de tesi: Aquesta tesi tracta sobre l’aplicació de tècniques d’aprenentatge automàtic (ML) i aprenentatge profund (DL) per millorar les tasques de planificació i control en diferents àmbits, en vehicles autònoms i mans robòtiques. En concret, aborda el desenvolupament, basat en aprenentatge, d’un controlador robust de seguiment de trajectòries per a vehicles autònoms, un planificador de trajectòries adaptatiu per a mans robòtiques que permet la manipulació destra, i un controlador amb l’humà en el llop per a mans robòtiques mioelèctriques que garanteix una regulació precisa de la força de prensió.En l’àmbit dels vehicles autònoms, la tesi desenvolupa un controlador Takagi–Sugeno (TS) utilitzant el Sistema d’Inferència Neuro-Difús Adaptatiu (ANFIS) com a enfocament basat en aprenentatge per inferir una estratègia de control a partir de les dades d’entrada–sortida d’un controlador ja existent. L’estabilitat en llac tancat del sistema s’analitza mitjançant la teoria de Lyapunov i les Desigualtats Matricials Lineals (LMIs). El controlador proposat elimina la necessitat d’optimització en línia, redueix significativament el cost computacional i millora el rendiment en temps real. La seva efectivitat es valida mitjançant simulacions l'un vehicle autònom a petita escala.En l’àmbit de la manipulació robòtica destra, la tesi introdueix tres planificadors de trajectòries basats en aprenentatge que utilitzen ANFIS i Xarxes Neuronals Profundes (DNNs) per aprendre heurístiques d’un planificador analític i autoajustar els seus paràmetres en funció de l’experiència prèvia permet als robots manipular objectes de diferents formes, mides i propietats materials. Els planificadors proposats es validen mitjançant experiments en el món real utilitzant una mà robòtica Allegro, demostrant robustesa davant del soroll dels sensors i les pertorbacions de l’entorn.En l’àmbit de la prensió robòtica, la tesi presenta un sistema mio-controlat amb l’humà en el llop (HITL) per a la regulació precisa de la força de pressió. El sistema integra tant controladors de força basats en DNN com controladors basats en lògica difusa. El controlador difús utilitza lògica difusa, amb una optimització de paràmetres guiada per les preferències de l’usuari recopilades a través d’una interfície gràfica (GUI) mitjançant el mètode d’Aprenentatge Global d’Estratègies Entrada–Sortida a partir de Preferències per Parelles (GLISp). Aquests controladors es comparen amb controladors heurístics basats en models, i el sistema es valida mitjançant experiments reals amb la mà robòtica AR10, mostrant una major adaptabilitat i capacitats de regulació fine de la força.Els resultats d’aquesta recerca contribueixen a l’avenç dels sistemes intel·ligents de planificació i control en múltiples àrees d’aplicació, obrint el camí cap a una automatització més eficient, adaptativa i estable en escenaris del món real.
  

ENGINYERIA DE LA CONSTRUCCIÓ

• POSADA CÁRCAMO, HÉCTOR JOSÉ: Digital Twins for Concrete Building Construction Processes
  
  Autor/a: POSADA CÁRCAMO, HÉCTOR JOSÉ
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA DE LA CONSTRUCCIÓ
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 12/11/2025
  Data de FINAL de diposit: 25/11/2025
  Director/a de tesi: CHACÓN FLORES, ROLANDO ANTONIO
  Resum de tesi: Aquesta tesi investiga l’ús de la tecnologia dels Bessons Digitals (BD) per millorar la gestió de la construcció en edificis de formigó, oferint una anàlisi dels fluxos de treball, eines i marcs relacionats. Contribueix a l’àmbit acadèmic en abordar desafiaments de recerca i donar suport a l’avenç dels BD des d’una perspectiva teòrica i pràctica.La tesi explora els conceptes fonamentals que sustenten els BD, proporcionant una revisió del seu desenvolupament conceptual i evolució en els darrers anys dins del sector. Identifica i desenvolupa els principals habilitadors tecnològics crucials per a aquesta recerca: i) OpenBIM (estàndard IFC), ii) Disseny Computacional, iii) Internet de les Coses (IoT), iv) bases de dades en forma de graf de coneixement, i v) interfícies humà-bessó (plataformes de BD).Es presta especial atenció a l’estat actual i als reptes d’integrar l’anàlisi estructural dins dels marcs de BD.La recerca es basa en un cas d’estudi real: la construcció d’un edifici d’oficines de formigó. Per a aquest demostrador es van desenvolupar sis fluxos d’informació de bessonatge, amb l’objectiu de definir el recorregut de les dades des de les mesuraments in situ fins a l’obtenció d’indicadors de rendiment. Aquests fluxos van ser crucials per identificar quatre desafiaments de recerca abordats en aquest treball:A) Com es pot generar, preparar i optimitzar informació multicapa relacionada amb la construcció en formigó, assegurant la interoperabilitat per als BD?B) Quins rols i fluxos de treball han d’assumir els agents implicats per permetre una implementació coordinada del BD?C) Com es pot integrar eficaçment l’anàlisi estructural en els sistemes de BD de manera escalable i interoperable?D) Quin tipus d’arquitectura de sistema pot unificar diverses capes i fluxos d’informació per donar suport a la presa de decisions oportuna i basada en dades?El desafiament de recerca A s’aborda mitjançant el desenvolupament de MatchFEM. Concebut com un complement dins d’una eina de Disseny Computacional, optimitza els processos fragmentats de modelatge 4D IFC-BIM, integració de dades IoT i anàlisi estructural, unificant-los dins d’un entorn paramètric.El desafiament de recerca B comprèn un mapa mental general i dos fluxos de treball complementaris. Aquests descriuen els rols essencials implicats en la creació i operació dels BD durant la construcció d’edificis. A més, es proposa un marc conceptual per al rol emergent del Gestor del BD, destacant la seva importància en la coordinació de les activitats relacionades amb el BD.Per integrar l’anàlisi estructural en els BD (desafiament C), es proposen dos models de dades: O-SAM (Open Structural Analysis Models), un esquema en format JSON per codificar i transferir dades de simulació estructural a través de plataformes web, i SSO (Structural Simulation Ontology), una ontologia dissenyada per representar les dades O-SAM com un graf, permetent la seva integració dins de BD basats en grafs de coneixement.Finalment, es presenta un sistema de BD connectat a simulacions estructurals en temps real durant la construcció en formigó. Aquest sistema aborda el desafiament de recerca D i consolida els coneixements, eines i marcs desenvolupats al llarg de la tesi. Es destaca la implementació de grafs de coneixement, juntament amb el desenvolupament d’una interfície humà-bessó que proporciona indicadors de rendiment als gestors de construcció. El sistema es valida mitjançant la implementació d’un flux de treball de gestió d’obra: el Mètode de Maduresa per a lloses de formigó.La tesi conclou amb una reflexió sobre les troballes i les contribucions al camp, detallant les limitacions trobades i les futures línies de recerca, amb la visió dels BD com a assistents basats en dades que impulsen la productivitat i la sostenibilitat en el sector de la construcció.
  

ENGINYERIA SÍSMICA I DINÀMICA ESTRUCTURAL

• WANG, FUMIN: A Simplified Approach for the Seismic Analysis of Compliant Soil Slopes
  
  Autor/a: WANG, FUMIN
  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: 07/11/2025
  Data de FINAL de diposit: 20/11/2025
  Director/a de tesi:
  Resum de tesi: En les darreres dècades, les investigacions posteriors als terratrèmols han revelat danys significatius tant en vessants naturals com en vessants artificials, incloent-hi despreniments de terres, col·lapses de talussos i altres formes d’inestabilitat. Aquestes observacions posen de manifest la necessitat urgent de millorar la comprensió del comportament dels vessants sota càrregues sísmiques i de perfeccionar els enfocaments analítics per a l’avaluació de la seva estabilitat. Aquesta tesi desenvolupa mètodes simplificats i robustos per avaluar l’estabilitat sísmica i el comportament dinàmic dels vessants, equilibrant la interpretació física amb l’eficiència analítica.El Capítol 2 revisa els marcs analítics existents —incloent-hi el model clàssic de bloc rígid de Newmark, les anàlisis desacoblades i les acoblades— utilitzats per estimar l’estabilitat i les respostes dinàmiques dels vessants sotmesos a excitació sísmica. Se’n comparen els rendiments, s’identifiquen les limitacions i s’assenyalen les principals necessitats de recerca.El Capítol 3 proposa una formulació simplificada i computacionalment eficient per estimar el factor de seguretat (FS) de vessants sísmics amb comportament elàstic, considerant explícitament la geometria del talús, la direcció del moviment del terreny i els efectes de l’aigua subterrània. El mètode clarifica les diferències entre les anàlisis acoblades i les del tipus Newmark, i introdueix una acceleració de fluència modificada per a vessants deformables. La validació mitjançant dades experimentals, numèriques i de camp confirma la seva simplicitat i precisió.El Capítol 4 presenta, així mateix, una anàlisi lineal acoblada basada en un model simplificat de dos blocs flexibles sotmesos a excitació sísmica harmònica. Se’n deriven i verifiquen solucions analítiques i numèriques, i les anàlisis de sensibilitat revelen la influència de la direcció del moviment sísmic, l’amplitud de l’excitació, la relació d’amortiment i les propietats del talús. Es proposen límits superiors simplificats per a l’acceleració i el desplaçament màxims durant el primer cicle en vessants rígids i deformables, demostrant la capacitat predictiva del model malgrat la seva simplicitat.El Capítol 5 examina el comportament dels models discrets clàssics de masses concentrades en comparació amb les formulacions contínues basades en l’equació d’ones, sota càrregues sísmiques sinusoidals sense desplaçament. Ambdós enfocaments produeixen resultats coherents en termes de desplaçament relatiu i esforç tallant, i prediuen patrons de fallada similars, destacant el paper de la cohesió en el desplaçament de la superfície crítica de lliscament cap a majors profunditats. La incorporació d’un amortiment de tipus Maxwell en el model continu demostra ser una alternativa vàlida al model tradicional de Kelvin–Voigt en les anàlisis lineals.En resum, aquesta tesi amplia i generalitza els mètodes tradicionals simplificats per a l’anàlisi sísmica de vessants de sòl, incorporant la rigidesa i els efectes d’amortiment del material lliscat. Les metodologies proposades, validades mitjançant experiments publicats i casos reals, ofereixen un marc eficient i fiable per a l’avaluació de l’estabilitat sísmica de vessants i proporcionen una base valuosa per a futures investigacions i aplicacions en enginyeria geotècnica.
  

FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA

• MIRZAY SHAHIM, MAAHIN: Catalytic Properties of Amorphous Alloys
  
  Autor/a: MIRZAY SHAHIM, MAAHIN
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA
  Departament: Departament de Física (FIS)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 17/11/2025
  Data de FINAL de diposit: 28/11/2025
  Director/a de tesi: PINEDA SOLER, ELOY | SOLER TURU, LLUIS
  Resum de tesi: Aquesta tesi explora el potencial catalític dels vidres metàl·lics (Metallic Glasses, MG, en anglès) i la seva combinació amb òxid de ceri (CeO2) per a l’oxidació de monòxid de carboni (CO) a baixa temperatura i per a la reacció d’oxidació preferencial de CO (COPrOx). Els vidres metàl·lics, gràcies a la seva estructura no cristal·lina i una composició fàcilment modificable, poden esdevenir una opció prometedora per al disseny de nous materials per a aplicacions de catàlisi. L’estudi es centra en tres sistemes principals de MGs: Ce65Al35, Pd77Si16.5Cu6.5 i Cu48Zr48Al4, examinant-ne les característiques estructurals i el comportament catalític. Els resultats d’aquest treball han mostrat que el vidre metàl·lic Ce65Al35 té una activitat catalítica limitada, fins i tot després de diversos tractaments d’activació com la molta mecànica, la calcinació o la combinació amb CeO2. No obstant això, dopar el sistema binari Ce-Al amb Pd, obtenint l’aliatge Ce61Al35Pd4, va millorar notablement el rendiment, aconseguint una conversió del 100 % de CO a 300 °C després de la molta. Curiosament, barrejar aquest MG ternari amb CeO₂ no va aportar cap millora addicional, indicant que el paper del Pd és dominant i no sinèrgic amb els cristalls de cèria. El vidre metàl·lic Pd77Si16.5Cu6.5 va resultar ser el catalitzador més eficaç per si sol, assolint una conversió completa de CO a només 240 °C, cosa que podria atribuir-se a la presència de Pd i la seva distribució optimitzada dins la matriu amorfa. Experiments de control amb aliatges binaris (Pd77Si23 i Cu6Si94) van destacar la importància tant de la composició com del processament, especialment la necessitat de tècniques de solidificació ràpida, com el melt spinning, i la molta mecànica per generar estructures actives de partícules fines.Una altra contribució rellevant d’aquest treball és el desenvolupament i la caracterització detallada dels materials compostos combinant MGs amb contingut de Cu i CeO2, en particular usant l’aliatge Cu48Zr48Al4. Aquests sistemes van mostrar una elevada activitat catalítica i estabilitat en les reaccions de CO i COPrOx, amb un rendiment millorat mitjançant la molta mecànica. Les anàlisis estructurals in operando (XPS, EXAFS, NEXAFS i XRD) van confirmar una reorganització superficial dels catalitzadors durant la reacció, estabilitzant àtoms de Cu(I) catalíticament actius. La observació d’un fenomen d’envelliment espontani i d’un canvi similar generat per un pretractament de reducció amb hidrogen, suggereixen una evolució dinàmica dels llocs actius en condicions reals d’operació. Aquest estudi demostra que la síntesi mecano-química i el disseny estructural acurat dels compostos MG/CeO2 permeten desenvolupar catalitzadors d’oxidació eficients, estables i de baix cost. Aquests resultats ofereixen noves estratègies per crear materials altament actius per al control de la contaminació i tecnologies de purificació d’hidrogen, obrint el camí a l’ús de metalls amorfs per aplicacions de catàlisi heterogènia.
  

INTEL·LIGÈNCIA ARTIFICIAL

• FERRANDO MONSONÍS, JAVIER: Interpretability in Natural Language Processing and Machine Translation
  
  Autor/a: FERRANDO MONSONÍS, JAVIER
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: INTEL·LIGÈNCIA ARTIFICIAL
  Departament: Departament de Ciències de la Computació (CS)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 13/11/2025
  Data de FINAL de diposit: 26/11/2025
  Director/a de tesi: RUIZ COSTA-JUSSA, MARTA
  Resum de tesi: Aquesta tesi presenta un conjunt de mètodes i anàlisis destinats a millorar la nostra comprensió dels mecanismes interns dels models basats en Transformers en l'àmbit del processament del llenguatge natural i la traducció automàtica.En primer lloc, el treball analitza el paper dels pesos d’atenció en els Transformers encoder-decoder, mostrant que, tot i que no proporcionen alineaments precisos entre paraules, sí que ajuden a explicar les prediccions del model i contribueixen a una comprensió més profunda de la qualitat de la traducció.Una contribució central d’aquesta tesi és el desenvolupament d’ALTI i les seves extensions, que ofereixen un nou enfocament per a l’atribució de prediccions als tokens d’entrada. Aquests mètodes qüestionen supòsits previs sobre el poder explicatiu dels mecanismes d’atenció i revelen com es propaga la informació entre els components de l’encoder i el decoder. En fer-ho, també aporten llum sobre les fonts d’al·lucinacions en els sistemes de traducció.A més, la tesi introdueix tècniques per atribuir les prediccions a components i posicions individuals, fet que permet generar explicacions contrastives del comportament lingüístic. Aquestes explicacions aclareixen com els models de llenguatge representen i resolen diferents fenòmens lingüístics.La tesi també proposa una metodologia per seguir el flux d’informació durant la inferència, oferint una visió detallada de com contribueixen els diferents components del model a les seves prediccions. Això permet identificar components especialitzats per domini i comprendre millor com es transformen les representacions al llarg de les capes.Finalment, l’anàlisi de similituds estructurals entre circuits en diferents llengües revela patrons comuns en la manera com els models processen diversos idiomes. Aquests resultats apunten a l’existència de mecanismes universals en els models de llenguatge.En conjunt, aquesta tesi suposa un avenç en la interpretabilitat dels models Transformer, en proporcionar eines i marcs per analitzar, atribuir i comprendre el comportament de sistemes complexos de processament del llenguatge natural.
  

TEORIA DEL SENYAL I COMUNICACIONS

• IRAWAN, AMIR MUSTOFA: Explainable Artificial Intelligence Applied to Geoscience and Remote Sensing: Development and Application to Wild Fire Forecasting Related to Climate Change
  
  Autor/a: IRAWAN, AMIR MUSTOFA
  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: 17/11/2025
  Data de FINAL de diposit: 28/11/2025
  Director/a de tesi: VALL-LLOSSERA FERRAN, MERCEDES MAGDALENA | LOPEZ MARTINEZ, CARLOS
  Resum de tesi: Aquesta tesi presenta una exploració progressiva de la predicció d’incendis forestals mitjançant la integració del coneixement basat en processos amb tècniques d’aprenentatge automàtic i inferència causal. El Capítol 3 se centra en la importància i sensibilitat de les variables mitjançant intervencions basades en pertorbacions, modificant factors clau com el dèficit de pressió de vapor (VPD), la humitat del sòl (SM) i les mètriques del corrent en jet fins a ±25 % per simular condicions ambientals intensificades i avaluar-ne l’impacte sobre la superfície cremada. En canvi, el Capítol 4 aplica inferència causal formal mitjançant el càlcul do, que permet realitzar anàlisis contrafactuals dins d’un model causal estructural (SCM). A diferència de les intervencions contínues del Capítol 3, aquí els escenaris es generen fent bootstrap de les variables d’entrada i fixant-les als percentils 25, 50, 75 i 100. Això permet simular l’impacte de cada variable en diferents condicions, des de les típiques fins a les extremes, i quantificar els efectes directes i indirectes sobre la superfície cremada, especialment per ∆Z500 i v300.El Capítol 5 amplia el raonament causal a escala global utilitzant grafs derivats de PCMCI com a estructures causals dins un marc d’aprenentatge profund. S’hi introdueixen gràfics acíclics dirigits (DAGs) específics per règim, generats mitjançant agrupament espacial amb l’algoritme DBSCAN, que permeten identificar interaccions terra–atmosfera específiques per regió. Aquests grafs s’integren en Xarxes d’Atenció de Grafs (GAT), fet que permet al model aprendre connexions ponderades guiades per l’estructura causal, millorant tant el rendiment predictiu com la interpretabilitat física.Finalment, el Capítol 6 sintetitza aquests avenços incorporant grafs causals en una GAT per simular intervencions complexes i multiescala. S’hi introdueixen escenaris contrafactuals explícits com un Niño intensificat (duplicant el SOI negatiu) i un reforç del corrent en jet (increment de ∆Z500, v300 i el nucli del jet), mostrant respostes espacials diferenciades del foc. Les diferents estratègies d’intervenció emprades reflecteixen el progrés metodològic: des de l’avaluació de la sensibilitat (Capítol 3), la inferència de mecanismes causals (Capítol 4), la validació de grafs causals per regions (Capítol 5), fins a la quantificació d’escenaris basats en contrafactuals (Capítol 6).Sobre aquesta base, el Capítol 6 presenta una GAT causal capaç de predir la superfície cremada a escala global mitjançant la integració de grafs causals derivats de PCMCI. Aquest enfocament permet que el model segueixi interaccions terra–atmosfera significatives, millorant la interpretabilitat i alineant les prediccions amb processos físics coneguts. Els resultats mostren que la GAT causal supera els models amb grafs completament connectats. L’excés d’enllaços pot provocar un sobre-afinament, un problema habitual en les GNN, on el pas repetit de missatges entre nodes connectats de manera redundant difumina les representacions clau. Això pot ocultar trets predictius importants i reduir el rendiment del model. En eliminar connexions espúries o poc informatives, la GAT causal conserva representacions més nítides i coherents, evitant la pèrdua de precisió causada per estructures sobreparametritzades. En conjunt, aquests avenços mostren que els models basats en correlació no capten les interaccions complexes i no lineals entre fonts d’ignició, dinàmica de la vegetació i retroalimentacions climàtiques, i aposten per models híbrids basats en processos i aprenentatge automàtic que representin millor els mecanismes multifactorials que governen els règims d’incendis en un món en escalfament.