Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 18/04/2024

• MATSUMURA, KAZUAKI: Advancing the state of the art of directive-based programming for GPUs: runtime and compilation
  
  Autor/a: MATSUMURA, KAZUAKI
  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: 20/03/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: PEÑA MONFERRER, ANTONIO JOSE
  Tribunal:
       PRESIDENT: CASTELLÓ GIMENO, ADRIÁN
       SECRETARI: AYGUADÉ PARRA, EDUARD
       VOCAL: EL HAJJ, IZZAT
  Resumen de tesis: El rápido desarrollo de la tecnología informática ha allanado el camino para que los modelos de programación basados en directivas desempeñen un papel principal en el mantenimiento de la portabilidad del software de aplicaciones de rendimiento crítico. Los esfuerzos en tales modelos implican un costo de ingeniería mínimo para permitir la aceleración computacional en múltiples arquitecturas, mientras que a los programadores solo se les requiere agregar metainformación al código secuencial. Sin embargo, las optimizaciones para obtener la mejor eficiencia posible suelen ser un desafío. La inserción de directivas por parte del programador puede provocar efectos secundarios que limiten la posible optimización disponible del compilador, lo que podría provocar una degradación del rendimiento. Esto se agrava cuando se apunta a la ejecución asincrónica o a sistemas multi-GPU, ya que los pragmas no se adaptan automáticamente a tales mecanismos y requieren ajustes de código costosos y que requieren mucho tiempo por parte de los programadores. Además, los modelos de programación basados en directivas como OpenACC y OpenMP a menudo impiden que los programadores realicen optimizaciones adicionales para aprovechar las características arquitectónicas avanzadas de las GPU porque el cálculo real generado está oculto para el desarrollador de la aplicación.Esta disertación explora nuevas posibilidades para optimizar el código basado en directivas tanto desde la perspectiva del tiempo de ejecución como de la compilación. Primero, presentamos un marco de ejecución para OpenACC para facilitar el análisis y la compilación dinámicos. Especialmente, nuestro marco realiza una ejecución asincrónica automática y un uso de múltiples GPU según el estado de ejecución del kernel y la disponibilidad de datos, mientras aprovecha un mecanismo sobre la marcha para la compilación y optimización del programa. Agregamos un método versátil de traducción de código para la utilización de múltiples dispositivos mediante el cual las aplicaciones optimizadas manualmente se pueden distribuir automáticamente manteniendo la estructura y el paralelismo del código original. En segundo lugar, implementamos una novedosa técnica de optimización flexible que opera insertando una fase de emulador de código al final del proceso de compilación. Nuestra herramienta emula el código generado mediante análisis simbólico al sustituir información dinámica y así permitir que se apliquen más optimizaciones de código de bajo nivel. Implementamos nuestra herramienta para admitir las directivas CUDA y OpenACC como interfaz del proceso de compilación, lo que permite optimizaciones de GPU de bajo nivel para OpenACC que antes no eran posibles. En tercer lugar, proponemos el uso de una técnica de optimización moderna, la saturación de igualdad, para optimizar el código secuencial utilizado en la programación basada en directivas para GPU. Nuestro enfoque logra menos computación, menos acceso a la memoria y un alto rendimiento de la memoria simultáneamente. Nuestro marco totalmente automatizado construye la forma SSA a partir de entradas que se reescribirán por completo manteniendo las dependencias y extrayendo casos óptimos. En general, cubrimos técnicas de tiempo de ejecución y métodos de optimización basados en información dinámica, operaciones de bajo nivel y oportunidades a nivel de usuario.
  

Fecha de lectura: 19/04/2024

• ARNAIZ MARTÍNEZ, DAVID MARIANO: Bringing Self-Awareness to the Extreme Edge - A Distributed Approach for Adaptive Energy Management in WSNs Applied to Structural Health Monitoring
  
  Autor/a: ARNAIZ MARTÍNEZ, DAVID MARIANO
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA ELECTRÓNICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Electrónica (EEL)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 21/03/2024
  Fecha de lectura: pendiente
  Hora de lectura: pendiente
  Lugar de lectura: pendiente
  Director/a de tesis: ALARCON COT, EDUARDO JOSE | MOLL ECHETO, FRANCESC DE BORJA | VILAJOSANA GUILLEN, XAVIER
  Tribunal:
       PRESIDENT: CHOWDHURY, KAUSHIK ROY
       SECRETARI: ABADAL CAVALLÉ, SERGI
       VOCAL: DINI, PAOLO
  Resumen de tesis: En el panorama actual, los datos se están convirtiendo cada vez más en un recurso imprescindible para mejorar la toma de decisiones, habilitar el desarrollo de análisis predictivos, mejorar la eficiencia de los procesos productivos, entre otras numerosas aplicaciones. En este contexto, los sensores inalámbricos juegan el rol esencial facilitando la recogida de datos de una forma flexible, barata y de fácil instalación.Uno de los problemas existentes para la tecnología de sensores inalámbricos es su limitación energética, particularmente la duración de su batería. Con el fin de extender su batería, los sensores deben utilizar su energía de la forma más frugal posible. El comportamiento óptimo para un sensor inalámbrico es altamente dependiente de las condiciones variables en las que opera. Por lo tanto, para operar de forma óptima, los sensores inalámbricos deben incorporar mecanismos para ajustar su comportamiento en base a dichas condiciones. Estos mecanismos adaptativos son comúnmente conocidos como Gestión Dinámica de Energía (DEM).A pesar de los avances en DEM, los sensores inalámbricos comerciales mayormente operan con comportamientos estáticos, desperdiciando energía. La mayor limitación que impide la incorporación generalizada de DEM en nodos comerciales es que vuelve el comportamiento del nodo impredecible, ya que cause que este dependa de las condiciones ambientales. Recientemente, la autoconsciencia (self-awareness) se ha propuesto como una solución prometedora a este problema. Los sistemas autoconscientes gestionan autónomamente su comportamiento durante en ejecución para complir sus objetivos de operación de la forma más eficiente posible. En consecuencia, aunque el comportamiento del nodo no sea conocido en un momento determinado, mantiene cierta predictibilidad en cuanto que es capaz de cumplir con sus objetivos.Está tesis profundiza sobre el uso del concepto de autoconsciencia a nivel del nodo de sensor inalámbrico para guiar su comportamiento adaptativo. El objetivo principal de la tesis es proporcionar una base sólida para sostener el progreso futuro en nodos de sensores autoconscientes. Para perseguir este objetivo, está tesis presenta una arquitectura de un nodo de sensor inalámbrico de referencia, solucionando la falta de estandarización existente entorno a su diseño. Adicionalmente, propone dos métodos de monitorización autoconscientes que permiten al nodo cumplir con su objetivo de vida de la batería, al mismo tiempo que optimiza el reparto de energía en el nodo para maximizar la exactitud de la monitorización. Una capacidad clave que limita en el progreso del desarrollo de nodos autoconscientes es su falta de acceso a información y poca capacidad de cómputo. Esta tesis aborda esta cuestión proponiendo un método de monitorización consciente de anomalías, el cual modela los patrones de vibraciones locales medidos por el nodo para determinar los requerimientos de monitorización para el nodo en ese instante. Finalmente, esta tesis termina explorando como el concepto de autoconsciencia a través de la red, permitiendo la interacción de nodos autoconscientes con aplicaciones de monitorización automanejadas ejecutadas en la nube.
  

• FAKHRAEI, JAVAD: Contributions to meshless methodologies for the simulation of acoustic radiation and scattering problems
  
  Autor/a: FAKHRAEI, JAVAD
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA MECÁNICA, FLUIDOS Y AERONÁUTICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Mecánica (EM)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 16/02/2024
  Fecha de lectura: 19/04/2024
  Hora de lectura: 11:30
  Lugar de lectura: Sala de conferències del TR5 de l'ESEIAAT (Terrassa)
  Director/a de tesis: ARCOS VILLAMARÍN, ROBERT | PÀMIES GÓMEZ, TERESA
  Tribunal:
       PRESIDENT: CORTESÃO GODINHO, LUIS MANUEL
       SECRETARI: CLOT RAZQUIN, ARNAU
       VOCAL: DENIA GUZMÁN, FRANCISCO DAVID
  Resumen de tesis: Las metodologías sin malla se han convertido en una herramienta valiosa en el campo de la acústica computacional,ofreciendo un enfoque eficiente para modelar fenómenos acústicos complejos. Estas innovadoras técnicas numéricasofrecen una alternativa prometedora a los métodos tradicionales basados en mallas para abordar los problemas dedifracción y propagación de ondas acústicas. A diferencia de los enfoques convencionales basados en mallas, los métodossin malla no se basan en subdivisiones estructuradas del dominio o sus límites, lo que permite una discretización másflexible y adaptable. La ausencia de una malla elimina la necesidad de generar y refinar la misma, proceso quehabitualmente atañe un coste de ingeniería elevado, lo que simplifica el proceso de simulación y, en algunos casos, reduceel esfuerzo computacional. La eficiencia de estos métodos es especialmente valiosa al abordar simulaciones acústicas agran escala, como las que se encuentran en las evaluaciones de ruido ambiental y la acústica subacuática.Esta disertación se centra particularmente en el estudio y desarrollo de un nuevo grupo de métodos numéricos sin mallarelacionados con enfoques de colocación en los contornos de los dominios de estudio. Especialmente, estos métodosestan pensados para abordar problemas relacionados con la propagación de ondas acústicas en dominios ilimitados. Losenfoques presentados en esta investigación ofrecen varios beneficios con respecto a las metodologías existentes, entérminos de robustez, precisión y eficiencia computacional. Además, a diferencia de un análisis completamentetridimensional, los enfoques presentados en esta disertación se formulan en el dominio de las dos dimensiones y media.Este dominio es particularmente adecuado para escenarios donde el sistema está sujeto a cargas o fuentes que semueven longitudinalmente y donde la geometría del sistema permanece longitudinalmente invariante.Las metodologías sin malla desarrolladas en esta tesis se basan principalmente en dos de los métodos sin malla másasentados en el campo: el método de la frontera singular y el método de las soluciones fundamentales. En primerainstancia, se propone y estudia un enfoque basado en una versión dos-y-medio-dimensional del método de la fronterasingular para abordar problemas de radiación y difracción acústicas. Posteriormente, se evalúa su aplicabilidad enescenarios acústicos reales mediante simulaciones de la difracción de una fuente puntual en presencia de barrerasacústicas delgadas. Siendo probablemente la novedad más significativa de esta tesis, se introduce un método híbrido quecombina el método de la frontera singular y el método de las soluciones fundamentales. Está diseñado específicamentepara abordar problemas de propagación de ondas acústicas a partir de contornos que presentan geometrías complejas,con esquinas y bordes afilados. Finalmente, se proponen dos técnicas para mejorar el método en el método de fronterasingular desarrollado en esta tesis. Estas técnicas se basan en la formulación de Burton-Miller en un primer caso y unesquema de superficie dual en el segundo y tienen como objetivo mitigar el problema de los modos espurios, tan conocidoen los métodos de colocación en frontera. Para evaluar de manera integral las capacidades y el rendimiento de los métodossin malla propuestos, se compara el desempeño de los métodos propuestos con los resultados ofrecidos por solucionesanalíticas disponibles y/o estrategias numéricas alternativas en el marco de varios ejemplos de cálculo.
  

• PRAT ORTELLS, JAUME: Espai núvol: una anàlisi de l¿arquitectura de RCR arquitectes a través de les seves atmosferes.
  
  Autor/a: PRAT ORTELLS, JAUME
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: PROYECTOS ARQUITECTÓNICOS
  Departamento: Departamento de Proyectos Arquitectónicos (PA)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 07/02/2024
  Fecha de lectura: 19/04/2024
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Presencial Sala de Graus ETSAB. Planta Baixa
  Director/a de tesis: COLL LOPEZ, JAIME | MASIP BOSCH, ENRIC
  Tribunal:
       PRESIDENT: BATLLE DURANY, ENRIC
       SECRETARI: CALLÍS FREIXAS, EDUARD
       VOCAL: LACASTA CODORNIU, MIGUEL
       VOCAL: BAILO ESTEVE, MANUEL
       VOCAL: PRIETO GONZÁLEZ, NURIA
  Resumen de tesis: La obra de RCR arquitectes es reconocible y reconocida, ya que se basa en intervenciones intensas casi siempre representadas de adentro hacia afuera, profundas, sombrías, que con frecuencia incorporan este afuera, este entorno, en su expresión: obras, por lo tanto, tejidas a través de sus relaciones con este entorno, con los habitantes; obras que definen espacios profundos, graduaciones a través de elementos arquitectónicos convertidos en sistemas de filtros; más un ambiente, una escena, una atmósfera, que un objeto.Esta consideración atmosférica es la base de la comprensión de la obra de este estudio que propone esta tesis, y lo hace a través de un recorrido por tres escalas de relación de la obra de arquitectura con su entorno, con las atmósferas que generan, a través de un proyecto asociado a cada una de estas escalas: La Casa Entremurs para la escala de relación con la persona, Espai La Lira para la ciudad, el Pavelló del Bany, el más pequeño, para el territorio. El análisis de los proyectos, realizado a través de una consulta de la documentación original depositada en los archivos del estudio, gran parte de ella inédita, su conexión tanto con su propia arquitectura como con muchas otras, y una interpretación de cada uno de estos proyectos, todo acompañado de una revisita de cada uno de ellos, permitirán introducirnos en la lógica de la obra de RCR arquitectes hasta poder cuestionarnos sobre una posible definición de los espacios que propone este estudio en esta clave atmosférica.
  

Fecha de lectura: 22/04/2024

• AZIZIAN, POOYA: MICROFLUIDICS FOR BIOSENSING WITH ADDITIVE MANUFACTURING:SIMULATION MODEL AND FABRICATION
  
  Autor/a: AZIZIAN, POOYA
  Tesis completa: (contacta con la Escuela de Doctorado para confirmar que eres un doctor acreditado y obtener el enlace a la tesis)
  Programa: INGENIERÍA MECÁNICA, FLUIDOS Y AERONÁUTICA
  Departamento: Departamento de Ingeniería Mecánica (EM)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 26/03/2024
  Fecha de lectura: 22/04/2024
  Hora de lectura: 09:00
  Lugar de lectura: Sala de Conferències del TR1 de Campus UPC Terrassa.
  Director/a de tesis: CASALS TERRE, JASMINA | CABOT CANYELLES, JOAN MARC | ORTEGA NOVILLO, ADRIAN | RICART CAMPOS, JORDI
  Tribunal:
       PRESIDENT: BENITO LÓPEZ, FERNANDO
       SECRETARI: RODRÍGUEZ VILLARREAL, ÁNGELES IVÓN
       VOCAL: BORTOLOTTI, CARLO AUGUSTO
  Resumen de tesis: Durant l'última dècada, la biosensòrica ha avançat cap a proves Point-of-Care (POC) miniaturitzades i de baix cost. Tot i que la microfluídica s'ha convertit en una tecnologia clau per a les proves POC, la necessitat d'equips perifèrics robusts es un factor limitant per tal d¿ampliar la seva utilitat. Manipulant la geometria i les propietats superficials dels microcanals, la microfluídica impulsada per capil·laritat pot controlar els fluids de manera espontània, reduint la necessitat d'instrumentació perifèrica. Gràcies a les tecnologies de fabricació additiva, aquest avantatge és cada cop més accessible ja que s¿estan aconseguint uns nivell alts de maduresa que permeten una fabricació robusta i ràpida amb geometries tridimensionals (3D) dins l¿escala submilimètrica. Degut això, la microfluídica impulsada per capil·laritat està adquirint més maduresa tecnològica.Un component clau dins del camp de la microfluídica impulsada per capil·laritat és la vàlvula capil·lar. La vàlvula capil·lar pot aturar i accionar automàticament els fluxos de líquids en funció de les interaccions moleculars entre el propi líquid i les superfícies del microcanal. No obstant això, una de les principals preocupacions d'aquestes vàlvules és la presència de difusió i mescles no desitjades durant la utilització de la vàlvula, causant una contaminació creuada entre reactius o fins i tot amb la mostra. Aquesta tesi va estudiar diferents mètodes presents a la literatura per poder parar i accionar el flux, dos dels passos principals d'aquestes vàlvules. Després, sobrepassant l'estat de l¿art de la tècnica, es va desenvolupar una nova vàlvula capil·lar que evita la difusió: la vàlvula ¿. Aquesta vàlvula incorpora una cavitat d¿aire entre les solucions per eliminar el contacte i conseqüentment la difusió entre elles. Gràcies a la configuració distintiva de la vàlvula, la capil·laritat del circuit microfluídic desplaça el buit d'aire en un moment predefinit per accionar-se sense produir bombolles al circuit fluídic. Tan el disseny com l'estudi de la vàlvula ¿ proposada es van realitzar mitjançant simulació numèrica i assajos experimentals, mentre que la impressió 3D (3DP) es va utilitzar per fabricar dispositius microfluídics.La funcionalitat de la vàlvula ¿, sola i en paral·lel, es va provar i comparar amb les vàlvules capil·lars convencionals. Seguidament, es va aplicar pel control precís de solucions durant el procés de biosensòrica, específicament per dos immunoassajos competitius. La seqüència de passos són els següents: (i) post rentat d¿un dispositiu de flux lateral de cortisol; (ii) la matriu de 3 vàlvules per seqüenciar l¿enviament de mostra i tres reactius per detectar quantitativament les benzodiazepines. La sensibilitat es va millorar un 40% aproximadament, evitant la premescla difusa de reactius degut a la vàlvula ¿. Com a resultat, la vàlvula capil·lar proposada és un element prometedor per dur a terme immunoassajos automatitzats en proves POC.En conclusió, la nova vàlvula capil·lar soluciona un problema actual de sensibilitat dels biosensors que prové de la premescla difusa de reactius i, juntament amb altres components disruptius del circuit impulsat per capil·laritat, obre camí per miniaturitzar el diagnòstic en un xip sense requerir un laboratori al voltant del xip. En aquest sentit, la propera generació de dispositius microfluídics impulsats per capil·laritat oferiran eines prometedores com: (i) miniaturització de processos de laboratori que necessiten menys mostres i reactius, (ii) proves POC de baix cost sense instrumentació perifèrica, (iii) alt grau d¿automatització fent-lo útil d¿utilitzar per a usuaris no experts, així com (iv) incrementar sensibilitat, precisió i fiabilitat. Tot això es deu als recents avenços en la microfabricació basada en la fabricació additiva ja que amplia la llibertat de conformació