Escola de Doctorat

Data de lectura: 31/07/2026

• HARBA, MOHANAD: Musculoskeletal simulations Integrating a smooth knee contact pressure model
  
  Autor/a: HARBA, MOHANAD
  Programa: ENGINYERIA MECÀNICA, FLUIDS I AERONÀUTICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Mecànica (EM)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 07/07/2026
  Data de lectura: 31/07/2026
  Hora de lectura: 10:00
  Lloc de lectura: Sala Polivalent de l'EEBE
  Director/a de tesi: SERRANCOLÍ MASFERRER, GIL
  Resum de tesi: L'osteoartritis de genoll és una de les condicions musculoesquelètiques més freqüents al món, que afecta centenars de milions de persones i provoca dolor crònic, pèrdua de mobilitat i discapacitat. Comprendre com es distribueixen les forces mecàniques a l'articulació del genoll durant activitats com caminar és clau per millorar el diagnòstic,la planificació del tractament i el disseny d'implants. Tanmateix, mesurar directament aquestes forces en un entorn clínic no és possible, i els models computacionals existents sovint no poden estimar la distribució espacial completa de la pressió de contacte sobre la superfície articular, si no, només el torsor de contacte resultant a l'articulació.Aquesta tesi aborda aquestes limitacions a través de tres estudis. El primer estudi presenta un mètode per reduir la complexitat de les parametritzacions de la longitud del múscul-tendó i dels braços de palanca dels músculs en simulacions musculoesquelètiques. Mitjançant l'aplicació d'un criteri basat en un cert llindar d'error per eliminar coeficients polinomials redundants, el mètode redueix el nombre de paràmetresnecessaris en aproximadament un 50 % per als músculs que afecten el genoll i el turmell, tot preservant la precisió en la cinemàtica articular i el seguiment de les forces de contacte al genoll. Això va comportar una reducció del 15,6 % en el temps mitjà de càlcul.En el segon estudi, es va desenvolupar i validar un model de pressió de contacte de genoll suavitzat basat en malles, integrat en una simulació de moviment de cos complet. El model calcula la pressió de contacte a cada cara triangular de la superfície tibial, utilitzant una detecció de penetració suavitzada i una relació penetració-pressió elàstica lineal. Es va dur a terme una anàlisi de sensibilitat per avaluar la influència dels paràmetres clau del model sobre el temps de càlcul, la convergència i la precisió del seguiment. El model va ser validat en vuit moviments de marxa del conjunt de dades del Grand Challenge to predict in vivo knee loads, i també es va utilitzar en una simulació predictiva, demostrant la seva capacitat per generar nous patrons de moviment tenint en compte la mecànica del contacte articular.En el tercer estudi, es va investigar la relació espacial entre la pressió de contacte tibiofemoral i la composició del cartílag tibial, avaluada mitjançant el temps de relaxació T₂ obtingut per ressonància magnètica quantitativa, en un grup de 23 subjectes que incloïa 5 individus sans i 18 pacients amb osteoartritis primerenca. En els subjectes sans no es va trobar cap relació coherent entre la pressió de contacte i els valors T₂. En el grup d'osteoartritis primerenca, però, les regions del cartílag amb major càrrega tendien a mostrar valors T₂ per sobre de la mitjana, suggerint que els canvis de composició primerencs del cartílag estan espacialment vinculats a la càrrega mecànica. Aquesta observació va ser consistent en tots els llindars de pressió avaluats.En conjunt, aquest treball demostra que és possible estimar com es distribueix la pressió de contacte al genoll durant la marxa dins d'un marc de simulacions musculoesquelètiques computacionalment eficient. El model de contacte suavitzat desenvolupat en aquests estudis elimina una barrera clau que durant molt de temps ha impedit integrar l'estimació de la pressió en simulacions de moviment de cos complet. Aquestes troballes ens acosten un pas més a reduir la bretxa entre la biomecànica computacional i la pràctica clínica, on comprendre la relació entre la càrrega articular i la salut del cartílag podria, en darrer terme, orientar estratègies més específiques per a la prevenció i el tractament de l'osteoartritis.
  

Data de lectura: 03/09/2026

• GARCÍA LIMÓN, JOSÉ ALBERTO: Diseño e implementación de un sistema de medida no invasiva de parámetros cardiovasculares en calzado
  
  Autor/a: GARCÍA LIMÓN, JOSÉ ALBERTO
  Programa: ENGINYERIA ELECTRÒNICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Electrònica (EEL)
  Modalitat: Conveni Cotutela
  Data de dipòsit: 29/06/2026
  Data de lectura: 03/09/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Auditorio del departamento de Ingeniería Eléctrica del CINVESTAV, México
  Director/a de tesi: CASANELLA ALONSO, RAMON | ALVARADO SERRANO, CARLOS
  Resum de tesi: Les malalties cardiovasculars constitueixen la principal causa de mortalitat a escala mundial, fet que ha impulsat el desenvolupament de tecnologies de monitorització contínua. Entre els biomarcadors més rellevants es troben la freqüència cardíaca (FC), la seva variabilitat (VFC) i el temps de trànsit del pols (PTT), aquest últim estretament relacionat amb la rigidesa i la pressió arterial. Tanmateix, l'estimació precisa del PTT en dispositius wearable continua sent un repte, especialment a causa de la dificultat d'obtenir referències proximals que no estiguin afectades pel període de preejecció cardíaca (PEP).Aquesta tesi proposa una nova aproximació a la monitorització cardiovascular basada en l'adquisició plantar de senyals fisiològics mitjançant la integració de sensors en una plantilla de calçat. Es va desenvolupar un sistema basat en un sensor piezoelèctric situat a la zona del taló, capaç de registrar el balistocardiograma (BCG), un senyal mecànic associat a l'ejecció sanguínia. Els models fisiològics relacionen la seva morfologia amb els gradients de pressió a l'aorta, la qual cosa permet obtenir informació tant proximal com distal del segment aòrtic. El sistema va ser validat davant del BCG estàndard de bàscula i es va emprar per a l'estimació de diferents paràmetres cardiovasculars.Així mateix, es va validar un algorisme basat en la transformada wavelet contínua (TWC) per a la detecció robusta del pic J del BCG. El mètode va ser avaluat utilitzant múltiples bases de dades amb diferents sensors, posicions i interfícies mecàniques, obtenint els següents valors de sensibilitat (Se) i predictivitat positiva (P+): cadira (99.87% i 98.48%), llit (99.64% i 97.60%) i bàscula (99% i 88%) sobre un total de 9266 batecs, demostrant un rendiment robust per a l'estimació de la FC. Aquest comportament també es va observar en els registres del BCG plantar proposat, obtenint en bipedestació i sedestació valors de P+ i Se de (97.07% i 84.85%) i (98.20% i 93.42%), respectivament, amb factors de cobertura superiors al 95%. D'altra banda, es va obtenir una estimació robusta de la VFC en posició asseguda i es va observar una relació significativa (r = 0.8, p < 0.001) entre l'interval I–J del BCG plantar i el temps de trànsit carotidofemoral, fet que suggereix el seu potencial com a marcador indirecte de la rigidesa arterial.Com a complement, es va explorar l'ús de la pletismografia per impedància (IPG) per obtenir el temps d'arribada de pols (PAT) distal al peu. Els resultats mostren que, tot i que la fotopletismografia sol proporcionar una major qualitat de senyal, és més sensible a la pressió de contacte i a la vasoconstricció. En contrast, la IPG permet una detecció robusta en condicions d'ús reals, incloent-hi la presència de materials tèxtils, cosa que la converteix en una alternativa especialment adequada per a sistemes integrats en calçat.Finalment, la combinació dels senyals BCG i IPG va permetre l'estimació del temps de trànsit del pols de cos complet (wb-PTT), obtenint una relació significativa (r = 0.72, p = 0.001) respecte al sistema de referència basat en tonometria carotídia i fotopletismografia. Aquesta aproximació supera les limitacions dels wearables convencionals basats en trajectòries curtes i possibilita una monitorització contínua, no invasiva i compatible amb les activitats quotidianes. En conjunt, els resultats obtinguts demostren la viabilidad d'una nova generació de plantilles intel·ligents. La integració de BCG i IPG en una única plataforma permet una caracterització més completa de l'estat cardiovascular i obre noves oportunitats en salut digital, medicina preventiva i seguiment clínic remot.
  

• MULERO JIMÉNEZ, LORENA: Bosc i Sostenibilitat: proposta educativa a l’entorn dels serveis ecosistèmics del bosc i els ODS amb pedagogia de ciència oberta a secundària
  
  Autor/a: MULERO JIMÉNEZ, LORENA
  Programa: RECURSOS NATURALS I MEDI AMBIENT
  Departament: Departament d'Enginyeria Minera, Industrial i TIC (EMIT)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 18/06/2026
  Data de lectura: 03/09/2026
  Hora de lectura: 12:00
  Lloc de lectura: Sala de Juntes de l'EPSEM
  Director/a de tesi:
  Resum de tesi: Vivim en una societat que normalitza les crisis. Les crisis afecten els pilars de la civilització i l’educació és el motor que mou el món. I que seria de la societat i l’educació de les noves generacions sense tenir cura del medi ambient, de la natura?En aquesta tesi s’han desenvolupat un seguit d’accions relacionades amb el bosc i la seva contribució a la sostenibilitat mitjançant la seva vinculació amb els Objectius de Desenvolupament Sostenible. Aquest és un procés de conscienciació dels estudiants de secundària, del seu paper essencial en el camí cap a una societat sostenible i respectuosa. Així mateix, s’analitza l’impacte de la implementació del Projecte Bosc i Sostenibilitat, aplicant la innovadora metodologia d’ensenyament anomenada Open Science Schooling en la presa de consciència dels estudiants de secundària i del seu paper com a element clau per canviar la societat i dirigir-la cap a la sostenibilitat.Es realitza un estudi de cas amb material docent creat i desenvolupat en la mateixa tesi. Les activitats s’implementen en instituts de secundària d’arreu de Catalunya. També es duen a terme activitats dins del programa de l’Exploratori dels Recursos de la Natura que té per objectiu incentivar la ciència i la tècnica en els joves i que porta a terme activitats adreçades al professorat de secundària i als propis joves.
  

Data de lectura: 04/09/2026

• BANDARRINHA MONTEIRO, CARLOS ALEXANDRE: Pseudo-Boiling Wall-Bounded Turbulence in Supercritical Flows: Direct Numerical Simulation & Flow Physics
  
  Autor/a: BANDARRINHA MONTEIRO, CARLOS ALEXANDRE
  Programa: ENGINYERIA MECÀNICA, FLUIDS I AERONÀUTICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Mecànica (EM)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 14/07/2026
  Data de lectura: 04/09/2026
  Hora de lectura: 11:30
  Lloc de lectura: Sala Polivalent, Edifici A, Campus Diagonal-Besòs
  Director/a de tesi: JOFRE CRUANYES, LLUÍS
  Resum de tesi: Aquesta tesi presenta el desenvolupament i l’aplicació d’una metodologia computacional d’alta fidelitat per a la simulació numèrica directa (DNS) de fluxos turbulents transcrítics a alta pressió. Aquests fluxos, caracteritzats per variacions intenses de les propietats termofísiques a les proximitats de la regió de pseudoebullició, presenten interaccions complexes entre la turbulència, la termodinàmica i els processos de transport, que no poden ser reproduïdes adequadament mitjançant enfocaments de modelització clàssics. L’objectiu principal d’aquest treball és avançar tant en l’eina de simulació numèrica com en la comprensió física necessària per simular i analitzar de manera fiable aquest tipus de règims. Amb aquest propòsit, el solver multifísic RHEA (Reproducible Hybrid-architecture flow solver Engineered for Academia) es redissenya per donar lloc a una versió resident en GPU, denominada RHEA-X. El solver combina discretitzacions espacials de baixa dissipació amb esquemes temporals de Runge–Kutta amb preservació forta de l’estabilitat, així com models avançats de termodinàmica i transport, incloent-hi equacions d’estat per a fluids reals. El seu disseny modular i orientat a objectes permet tractar, dins d’un marc unificat, fluxos compressibles, transcrítics a alta pressió, carregats amb partícules i amb fronteres immerses. La implementació es basa en MPI i OpenACC per mantenir les dades de manera persistent a la GPU i permetre la comunicació directa entre dispositius, fet que possibilita una execució eficient en sistemes moderns de computació d’altes prestacions amb arquitectures heterogènies. Les anàlisis de rendiment mostren una escalabilitat forta i feble propera a la ideal, així com reduccions substancials del temps de càlcul respecte d’implementacions basades en CPU, fins i tot per a un nombre elevat de GPUs.A partir d’aquesta metodologia computacional, la tesi investiga en primer lloc els requisits de resolució de malla per a la DNS de turbulència transcrítica a alta pressió en fluxos confinats per parets. Es demostra que els criteris clàssics de resolució, desenvolupats per a fluxos incompressibles, resulten insuficients en presència de forts gradients termofísics. En particular, la regió de pseudoebullició indueix una amplificació localitzada de la intensitat turbulenta i de la dissipació d’energia, fet que exigeix una resolució més refinada per capturar amb precisió estadístiques fins a segon ordre. Sobre aquesta base, es proposen noves directrius de resolució fonamentades en arguments d’escalat hidrodinàmic i termodinàmic. A continuació, s’analitza el comportament físic dels fluxos transcrítics en configuracions microconfinades de conducte quadrat, abastant des de règims subcrítics fins a supercrítics. Els resultats mostren que, sota condicions transcrítiques, el flux pot passar d’un estat laminar a un estat amb característiques turbulentes sense modificar la geometria ni les escales globals de velocitat. Aquesta transició és impulsada pels forts gradients de densitat associats a la regió de pseudoebullició, i dona lloc a una amplificació significativa de les fluctuacions de velocitat, a una intensificació dels moviments secundaris i a un augment substancial de la transferència de calor.Finalment, s’estudia el paper de la flotabilitat en fluxos turbulents transcrítics en conductes quadrats. Es demostra que la flotabilitat influeix en el flux principalment mitjançant la modulació dels moviments secundaris, els quals actuen com el mecanisme dominant de redistribució del moment i de reorganització de la turbulència. La interacció, dependent de cada configuració, entre flotabilitat, gradients termofísics i fluxos secundaris genera una marcada heterogeneïtat espacial, un comportament turbulent fora de l’equilibri i, en conseqüència, variacions pronunciades de la tensió tallant a la paret i dels processos de transport.
  

• CARRINO, CASIMIRO PIO: Multilingual and Cross-Lingual Machine Reading Comprehension in Few-Resource Settings: Synthetic Data, Cross-Lingual Transfer, and Domain-Specific Evaluation
  
  Autor/a: CARRINO, CASIMIRO PIO
  Programa: TEORIA DEL SENYAL I COMUNICACIONS
  Departament: Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions (TSC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 06/07/2026
  Data de lectura: 04/09/2026
  Hora de lectura: 12:00
  Lloc de lectura: Aula MERIT D5010, Campus Nord, Barcelona
  Director/a de tesi: RODRIGUEZ FONOLLOSA, JOSE ADRIAN
  Resum de tesi: La comprensió lectora màquina (MRC) és una mètrica clau per avaluar els sistemes de comprensió del llenguatge natural. Malgrat els avenços en les arquitectures basades en transformadors i els models de llenguatge a gran escala (LLMs), encara hi ha reptes en entorns multilingües i interlingüístics, especialment en condicions de recursos limitats i específics d'un domini. Aquesta tesi aborda aquests reptes mitjançant tres contribucions principals, que abasten des de la comprensió lectora màquina extractiva fins a la generativa, i cobreixen règims de dades des de la supervisió a gran escala en el mateix idioma fins a la transferència interlingüística sense entrenament previ en dominis específics.La primera contribució presenta la metodologia Translate-Align-Retrieve (TAR), que preserva l'alineació dels intervals de resposta durant la traducció de conjunts de dades de preguntes i respostes extractives. TAR integra la traducció automàtica neuronal, l'alineació de paraules no supervisada i la recuperació de respostes basada en l'alineació, la qual cosa permet la construcció de dades d'entrenament multilingües d'alta qualitat per a llengües amb pocs recursos. Aquest enfocament va donar lloc a SQuAD-es v1.1, el primer conjunt de dades extractiu a gran escala (87.599 parells) en espanyol. Els models entrenats igualen o superen els models de l'estat de l'art en els benchmarks en espanyol, la qual cosa demostra l'eficàcia de la traducció basada en l'alineació per mitigar l'escassetat de dades.La segona contribució desenvolupa un marc de distil·lació de coneixement propi amb mostreig multilingüe per millorar l'aprenentatge per transferència amb recursos limitats i dades paral·leles. El mètode aborda la transferència interlingüística (XLT) i la transferència interlingüística generalitzada (G-XLT), integrant la mostreig multilingüe com a tècnica d'augment de dades i introduint un coeficient de precisió mitjana a k (mAP@k) per modular la pèrdua de destil·lació. Les avaluacions en MLQA, XQuAD i TyDiQA-GoldP demostren millores constants respecte a l'entrenament fin (fine-tuning) estàndard, i ofereixen una alternativa robusta a l'augment basat en la traducció automàtica.La tercera contribució presenta una metodologia semiautomatitzada per crear bancs de proves multilingües de preguntes i respostes que preserven la privacitat en dominis sensibles, il·lustrada amb JobResQA en el domini de recursos humans (RRHH). La metodologia combina la desidentificació de dades, la síntesi basada en LLM, la traducció assistida per humans i les anotacions MQM. JobResQA comprèn 105 parells sintètics de currículums i descripcions de llocs de treball i 581 parells de preguntes i respostes en cinc idiomes i quatre tipus de preguntes. L'avaluació mitjançant G-Eval LLM-as-judge en nou models de codi obert revela reptes interlingüístics persistents, i només els models més grans aconsegueixen una alta precisió en tots els idiomes.En conjunt, aquestes contribucions demostren que l'escassetat de dades, la transferència interlingüística i l'especificitat de domini continuen sent reptes fonamentals en tots els paradigmes arquitectònics. Tots els recursos es publiquen com a codi obert. La metodologia TAR ha estat àmpliament adoptada, amb més de 100 citacions, generant conjunts de dades per a diverses llengües i scripts. Tot i que el rendiment ha millorat amb els LLM, els reptes tractats en aquesta tesi continuen sent clau per avançar en la comprensió de textos multilingües i interlingües.