Escola de Doctorat

Data de lectura: 07/07/2026

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

Data de lectura: 09/07/2026

• HERNÁNDEZ URREA, MARC: Design and Implementation of Novel Multiparametric Nonclinical Cardiovascular Assessment Devices Using Only Four Electrodes
  
  Autor/a: HERNÁNDEZ URREA, MARC
  Programa: ENGINYERIA ELECTRÒNICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Electrònica (EEL)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 08/05/2026
  Data de lectura: 09/07/2026
  Hora de lectura: 11:30
  Lloc de lectura: sala d'actes de la EETAC (C4-001), campus Baix Llobregat
  Director/a de tesi: CASAS PIEDRAFITA, JAIME OSCAR | CASANELLA ALONSO, RAMON
  Resum de tesi: Les malalties cardiovasculars continuen sent la principal causa de resultats adversos i càrrega sanitària a escala mundial. El desenvolupament d’estratègies de monitorització cardiovascular extrahospitalària ha esdevingut més rellevant, especialment després de la COVID-19, que va evidenciar les limitacions dels sistemes sanitaris i la necessitat d’alternatives per reduir la congestió hospitalària. Organitzacions com l’OMS destaquen que els dispositius no clínics milloren l’adherència al tractament, la rehabilitació i la supervivència, i contribueixen a sistemes més sostenibles. També han despertat interès en la indústria farmacèutica, ja que els assaigs domiciliaris i la monitorització remota ofereixen avantatges com millor adherència, supervisió i control de cohorts.Actualment, la majoria de dispositius no clínics es basen en electrocardiograma (ECG) o fotopletismograma (PPG). L’ECG aporta informació elèctrica cardíaca (forma d’ona, intervals, freqüència i variabilitat), mentre que el PPG proporciona informació mecànica (ona de pols, freqüència, saturació d’oxigen i, de vegades, pressió arterial), limitada a artèries superficials. Altres tècniques per a artèries profundes, com SphygmoCor, ecocardiografia o cateterisme, es restringeixen a l’àmbit clínic per la seva complexitat i cost. De manera similar, la pletismografia per impedància es limita sovint a ús clínic o a una sola extremitat. No obstant això, estudis recents mostren que la IPG entre extremitats pot aportar informació sobre la propagació de l’ona de pols proximal a l’aorta.Aquesta tesi presenta el disseny i validació d’un dispositiu innovador per a l’avaluació cardiovascular, basat en l’adquisició simultània d’ECG, múltiples senyals IPG i balistocardiograma (BCG), utilitzant quatre elèctrodes en mans o peus i una bàscula domèstica. Es desenvolupen algoritmes per extreure indicadors de salut cardiovascular a partir d’intervals ECG–IPG, com el temps d’arribada del pols (PAT), amb informació proximal i distal. Aquestes mesures permeten estimar el temps de trànsit del pols (PTT), relacionat amb l’elasticitat arterial. La combinació de PAT entre mans i peus permet estimar un equivalent del PTT aòrtic (aPTT), associat a l’envelliment. El sistema també permet extreure la respiració a partir de senyals IPG sense sensors addicionals.El sistema es va validar amb cardiografia per impedància i tonometria com a referència. Es van obtenir valors adequats de relació senyal-soroll i rebuig en mode comú. Els estudis comparatius van mostrar bona concordança (r > 0,90). El PAT entre canells correlaciona amb el carotidi (r = 0,85) i entre peus amb el femoral (r = 0,86). El PTT carotidi-femoral derivat d’IPG mostra correlació moderada amb el de tonometria (r = 0,67).Aquests resultats validen la metodologia proposada i demostren l’extracció fiable de paràmetres cardiovasculars rellevants. En conjunt, el sistema permet obtenir informació arterial proximal i distal per a l’avaluació cardiovascular no clínica.
  

• RODRÍGUEZ GONZÁLEZ, HELENA: Statistical characterization of laboratory results in pediatric patients for the establishment of reference intervals: a methodological framework for clinical laboratory interpretation
  
  Autor/a: RODRÍGUEZ GONZÁLEZ, HELENA
  Programa: ENGINYERIA BIOMÈDICA
  Departament: Departament d'Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial (ESAII)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 02/06/2026
  Data de lectura: 09/07/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Aula Capella de l'Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB). Av. Diagonal, 647, Planta 0, 08028 Barcelona.
  Director/a de tesi: PERERA LLUNA, ALEXANDRE | ARTUCH IRIBERRI, RAFAEL
  Resum de tesi: Aquesta tesi doctoral es desenvolupa en el context del Laboratori d’Errors Congènits del Metabolisme de l’Hospital Sant Joan de Déu i sorgeix de la necessitat clínica de millorar la interpretació dels resultats de bioquímica en pacients pediàtrics amb malalties metabòliques rares. En aquest àmbit, l’avaluació de metabolits en sang i líquid cefalorraquidi (LCR) en nens presenta diversos reptes: una forta dependència amb l’edat, la influència de múltiples factors fisiològics i clínics, i l’absència de pacients control reals. Aquestes limitacions dificulten l’establiment d’intervals de referència fiables mitjançant enfocaments tradicionals basats en poblacions sanes estratificades per grups d’edat.L’objectiu principal d’aquesta tesi és desenvolupar i validar un enfocament analític unificat per definir intervals de referència, avaluar factors de confusió —com la medicació o la inflamació— i caracteritzar perfils metabòlics en diferents condicions pediàtriques. Per això, es van identificar diversos casos d’ús representatius d’aquestes limitacions, que permeten avaluar l’aplicabilitat de l’enfocament proposat en diferents tipus de biomarcadors i contextos clínics.Com a primer cas d’ús, es van estudiar els neurotransmissors en LCR, concretament els metabolits àcid homovanílic (HVA) i àcid 5-hidroxiindolacètic (5-HIAA), productes finals de les vies de la dopamina i la serotonina. Aquest escenari presenta la dificultat addicional de l’absència de controls sans, ja que la punció lumbar no es realitza de manera rutinària en població sana. A partir d’una cohort de 1.533 pacients pediàtrics, es van emprar models de regressió per capturar la dependència amb l’edat i models de mescles gaussianes per discriminar poblacions amb dèficit i sense dèficit. D’aquesta manera, es van definir intervals de referència continus que reflecteixen de forma més realista l’evolució biològica d’aquests metabolits. Aquest enfocament va permetre identificar correctament dèficits primaris i reduir la detecció d’alteracions secundàries sense correlació clínica.En un segon estudi, es va analitzar el perfil d’aminoàcids en LCR en una cohort de 410 pacients pediàtrics, que incloïa pacients amb epilèpsia i controls amb altres patologies neurològiques. Es van establir intervals de referència ajustats per edat i es va avaluar l’impacte de la medicació antiepilèptica i de variables clíniques mitjançant models de regressió i anàlisis multivariants. Els resultats van evidenciar un marcat efecte de l’edat i de determinats tractaments farmacològics, especialment sobre els nivells de glutamina, i van permetre identificar patrons bioquímics associats a subgrups clínics específics.Finalment, es va desenvolupar una prova de concepte per a l’establiment d’intervals de referència de coure sèric ajustats per edat i inflamació, a partir d’una cohort de 1.141 pacients pediàtrics. Es va construir un índex inflamatori multivariant mitjançant regressió per mínims quadrats parcials, integrant tres biomarcadors de fase aguda. La incorporació d’aquest índex al model va permetre corregir l’efecte de la inflamació sobre els nivells de coure i millorar-ne la interpretació clínica.En conjunt, aquests treballs demostren que l’ús de la metodologia estadística proposada permet millorar de manera significativa la interpretació de biomarcadors en pediatria, tant en líquid cefalorraquidi com en sèrum. Les metodologies proposades redueixen falsos positius, integren factors de confusió rellevants i proporcionen eines transferibles a altres analits i contextos clínics.
  

• SHAKESPEAR MILES, HAILEY JOSEPHINE: Multi-Agent Systems for Optical Networks
  
  Autor/a: SHAKESPEAR MILES, HAILEY JOSEPHINE
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORS
  Departament: Departament d'Arquitectura de Computadors (DAC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 15/05/2026
  Data de lectura: 09/07/2026
  Hora de lectura: 16:00
  Lloc de lectura: Sala de Actos Manuel Martí Recober, FIBC. Jordi Girona, 1-308034 Barcelona
  Director/a de tesi: VELASCO ESTEBAN, LUIS DOMINGO | BARZEGAR, SIMA
  Resum de tesi: A diferència de les generacions mòbils anteriors, s'espera que el 6G admeti una àmplia gamma d'aplicacions com ara comunicacions immersives, atenció mèdica remota, transport autònom i ciutats intel·ligents. Aquests casos d'ús augmentaran significativament el nombre de dispositius connectats i imposaran requisits estrictes sobre l'amplada de banda, la latència, la fiabilitat i l'eficiència energètica. Com a resultat, les xarxes que donen suport a aquests serveis s'enfrontaran a grans reptes en escalabilitat, gestió de recursos i control. En aquest context, aquesta tesi doctoral investiga l'ús de sistemes multiagent (MAS) com a base per al control de xarxa de nova generació. L'objectiu d'aquesta tesi és dissenyar i avaluar solucions basades en MAS que millorin la intel·ligència, l'escalabilitat i l'eficiència energètica de les xarxes òptiques tant a la capa òptica com a la de paquets.El primer objectiu aborda la capa òptica investigant enfocaments centralitzats i distribuïts basats en MAS per al control dinàmic de l'espectre en connexions punt a multipunt (P2MP). Una solució centralitzada basada en la predicció de trànsit i la programació lineal entera calcula assignacions òptimes sota restriccions gairebé en temps real, aconseguint una alta utilització de l'espectre però introduint limitacions de sincronització i escalabilitat. Per superar aquests problemes, es proposen arquitectures distribuïdes en què els agents transponedors prenen decisions localment. S'estudien tres estratègies: un model de joc d'estratègia mixta, un algoritme determinista distribuït i un enfocament d'aprenentatge per reforç multiagent (MARL). La solució MARL aconsegueix el millor rendiment general anticipant les variacions del trànsit i assignant la capacitat de manera proactiva, mentre que els mètodes distribuïts milloren significativament l'escalabilitat i la robustesa. També s'estudia l'eficiència de la comunicació amb l'enfocament MARL que permet el funcionament asíncron i redueix la missatgeria interagent. Els resultats mostren que el MAS distribuït pot aproximar-se al rendiment centralitzat evitant els colls d'ampolla i els punts únics de fallada.El segon objectiu se centra en la capa de paquets, on una arquitectura MAS estesa permet el control de punta a punta en temps gairebé real dels serveis de xarxa (NS) mitjançant el funcionament autònom del flux. Les decisions d'encaminament es controlen mitjançant telemetria i s'optimitzen mitjançant l'aprenentatge per reforç profund (DRL) per minimitzar el retard i el cost operatiu, mentre que els agents supervisen el rendiment i es coordinen amb el controlador de xarxa definida per programari (SDN). L'arquitectura dóna suport al cicle de vida complet d'una xarxa de xarxa (NS), incloent-hi el desplegament, la reconfiguració dinàmica i els escenaris de traspàs. Es proposa un enfocament de selecció de models basat en l'entrenament fora de línia i la telemetria en temps real, juntament amb un mecanisme actiu de proves de sondes i una predicció de trànsit basada en memòria a curt termini (LSTM) entrenada en línia per agents de flux. Les simulacions demostren que la transferència de models entrenats entre agents permet prediccions precises i generació de coneixement que permeten prendre decisions de reconfiguració ràpides mentre es manté la QoS sobre la NS.Aquesta arquitectura MAS proporciona la base per al tercer objectiu, on els resultats experimentals demostren un manteniment fiable de la QoS i una reconfiguració MAS eficaç durant el funcionament.En conclusió, aquesta tesi demostra que el MAS combinat amb la presa de decisions basada en l'aprenentatge, l'anàlisi predictiva i el control distribuït proporciona un marc flexible i eficaç per a la gestió de les xarxes futures. Les solucions proposades milloren l'escalabilitat, l'adaptabilitat i l'eficiència energètica, mantenint alhora garanties de rendiment estrictes, establint el MAS com un factor clau per a les xarxes 6G intel·ligents i autònomes.
  

Data de lectura: 10/07/2026

• BADAKHSHAN, EHSAN: Thermo-Hydro-Mechanical Modeling of Unsaturated Vegetated Slopes
  
  Autor/a: BADAKHSHAN, EHSAN
  Programa: ENGINYERIA DEL TERRENY
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 16/04/2026
  Data de lectura: 10/07/2026
  Hora de lectura: 12:00
  Lloc de lectura: ETSECCPB.UPC, Campus NordBuilding C1. Classroom: 002C/Jordi Girona, 1-308034 Barcelona
  Director/a de tesi: VAUNAT, JEAN
  Resum de tesi: La capa superior del sòl en un talús és altament dinàmica, influïda per les forces atmosfèriques i la presència de vegetació. L’estat de la vegetació té un paper crucial en la determinació de la quantitat de transpiració i evaporació d’aigua des de la superfície del talús, afectant així el seu comportament mitjançant l’alteració de la temperatura, el contingut d’aigua i la pressió intersticial dins de la massa de sòl. Molts models numèrics sovint descuiden l’impacte de la vegetació en el comportament del sòl. Per capturar aquests efectes, aquest estudi utilitza un model d’elements finits a CODE_BRIGHT que integra les interaccions impulsades per la vegetació i el clima, amb l’objectiu de reduir la bretxa entre la realitat i la simulació. Es desenvolupa una condició de contorn especialitzada per simular els processos sòl–vegetació–atmosfera (SVA) amb histèresi hidràulica, vinculant la resistència del dosser amb la radiació solar, el dèficit de pressió de vapor i la saturació del sòl. La validació del model amb tres anys de dades de camp del talús d’Agropolis a Barcelona mostra una forta concordança, confirmant la seva capacitat per reproduir els efectes de la vegetació en el comportament hidrotermal del talús. Els resultats revelen variacions diàries pronunciades de temperatura a la zona radicular, temperatures més elevades als talussos orientats al sud i un assecat més intens sota vegetació durant períodes càlids i secs.L’anàlisi paramètrica identifica l’índex d’àrea foliar (LAI), la densitat radicular i la fracció de vegetació com a factors clau que influeixen en la humitat del sòl. La densitat radicular i el LAI afecten amb més intensitat la retenció d’aigua: arrels denses poden reduir la saturació estival fins a un 40%, mentre que un LAI elevat disminueix l’assecat superficial en un 30%. La fracció de vegetació millora l’emmagatzematge hivernal, però intensifica l’assecat estival.Per representar millor els sòls no saturats, s’implementa a CODE_BRIGHT un model histèric de retenció sòl–aigua que acobla la succió i els canvis en el volum de buits per millorar la precisió en escenaris com ara esllavissades induïdes per la pluja.Finalment, es formula un Model Bàsic de Barcelona millorat (BBM-VEG) dins d’un marc termo-hidro-mecànic (THM). El model introdueix un factor de reforç dependent de la deformació (Rpveg), correlacionat amb la fracció de massa radicular i la deformació d’activació, permetent que la rigidesa i la resistència del sòl evolucionin dinàmicament. Validat mitjançant assaigs triaxials i de tracció, el model captura amb precisió la resposta mecànica dels sòls amb arrels. Les simulacions de talussos sota cicles hidràulics (taxes d’infiltració de 0,001–0,003 i 0,0005 kg/s) i tèrmics (15–60 °C) mostren que la vegetació limita la infiltració, potencia l’evapotranspiració, amplia la zona no saturada i redueix la deformació fins a un 70% en comparació amb talussos nus.