Escuela de Doctorado

Fecha de lectura: 06/07/2026

• DE LIMAS SANTANA, ALEXANDRE: Beyond 512-bit vectors: Optimized and performance portable AI operators on vector-length-agnostic architectures
  
  Autor/a: DE LIMAS SANTANA, ALEXANDRE
  Programa: ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
  Departamento: Departamento de Arquitectura de Computadores (DAC)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 11/05/2026
  Fecha de lectura: 06/07/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Sala de Juntes, UPC planta 1, B6
  Director/a de tesis: CASAS GUIX, MARC | ARMEJACH SANOSA, ADRIÀ
  Resumen de tesis: Esta tesis aborda los desafíos de producir código de alto rendimiento y portable para operaciones intensivas en cálculo aritmético en cargas de trabajo de Redes Neuronales Profundas (DNN), tales como convoluciones y multiplicaciones de matrices.Se centra en arquitecturas emergentes vectoriales y matriciales que exponen interfaces de software para programar aceleradores mediante extensiones del Conjunto de Instrucciones (ISA).Propone técnicas para abordar tres desafíos principales relacionados con la aceleración de cargas de trabajo de DNN en arquitecturas contemporáneas de CPU con paralelismo de datos: i) extrapolar técnicas de optimización de software diseñadas principalmente para procesadores vectoriales de propósito general de alta gama para que también se adapten a dispositivos edge y a hardware acelerador de vectores largos, ii) proporcionar portabilidad de rendimiento para ecosistemas de ISA vectoriales abiertos, como RISC-V, caracterizados por una discrepancia microarquitectónica sin precedentes entre implementaciones, y iii) diseñar extensiones de ISA para multiplicación de matrices que mantengan los principios fundamentales de las arquitecturas vectoriales emergentes en cuanto a flexibilidad de implementación, como la agnosticidad respecto a la longitud del vector.Esta tesis presenta evidencia empírica de que las técnicas existentes de optimización de software para generar implementaciones de alto rendimiento de operadores de DNN en procesadores vectoriales modernos están sesgadas hacia sistemas de propósito general de alta gama con vectores de 512 bits (p. ej., Intel Cascade Lake, Fugaku A64FX).Las técnicas presentadas en la tesis respaldan la idea de co-diseño hardware/software y la necesidad de considerar características microarquitectónicas, como la longitud del vector, subsistemas de memoria no convencionales y la presencia o ausencia de ejecución fuera de orden, al generar código para procesadores vectoriales y matriciales.En concreto, esta tesis emplea especialización en tiempo de ejecución para adaptar algoritmos establecidos de DNN a una gama más amplia de diseños de procesadores, dotando a las aplicaciones de generadores de código flexibles que optimizan dinámicamente los algoritmos según la combinación específica de características microarquitectónicas de la plataforma y los hiperparámetros de la operación.La tesis realiza tres contribuciones clave.En primer lugar, proporciona el primer análisis de rendimiento de cargas de trabajo de convolución en un procesador vectorial de 16.384 bits, identifica fallos de caché por conflictos en técnicas existentes y propone correcciones de software que logran aceleraciones de hasta 1,83$\times$ respecto a enfoques previos.En segundo lugar, introduce un generador dinámico de código para multiplicación de matrices y convoluciones que adapta técnicas de optimización algorítmica, como el desenrollado de registros, al ancho vectorial de la plataforma objetivo.Un análisis de rendimiento en tres sistemas RISC-V disponibles comercialmente ejecutando cargas de trabajo de visión por computador muestra aceleraciones geométricas que van de 1,43$\times$ a 3,58$\times$ en comparación con bibliotecas de última generación.En tercer lugar, propone una Extensión de Baldosas de Matriz (Matrix Tile Extension, MTE) para complementar ISAs agnósticas a la longitud del vector con operaciones de multiplicación de matrices y memoria agnósticas a la geometría.Se describen dos microarquitecturas que soportan esta extensión: una extensión ligera de un procesador vectorial de 8192 bits y un diseño basado en arreglos sistólicos, ambos utilizando registros vectoriales para el almacenamiento de matrices y demostrando aceleraciones medias geométricas de 1,35$\times$ en cargas de trabajo de GEMM y convoluciones.
  

• GONZÁLEZ MOTOS, SERGIO: Long-term dynamics of marine microbiomes: From communities to populations
  
  Autor/a: GONZÁLEZ MOTOS, SERGIO
  Programa: CIENCIAS DEL MAR
  Departamento: Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (DECA)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 05/06/2026
  Fecha de lectura: 06/07/2026
  Hora de lectura: 10:00
  Lugar de lectura: Sala de Actos del Instituto de Ciencias del Mar (ICM) - CSICPg. Marítim de la Barceloneta, 37, Ciutat Vella, 08003 Barcelona
  Director/a de tesis: LOGARES HAURIE, RAMIRO ERNESTO
  Resumen de tesis: La superficie oceánica alberga una enorme diversidad de microorganismos, incluidos procariotas (bacterias y arqueas), actores clave en los ciclos biogeoquímicos globales. Comprender cómo responden a la variabilidad ambiental requiere conectar patrones a distintas escalas biológicas, desde la comunidad hasta la dinámica de poblaciones y cepas, así como las consecuencias moleculares de las mutaciones adaptativas.El Capítulo 1 investiga dos microbiomas costeros conectados del noroeste del Mediterráneo: BBMO y SOLA. Utilizando siete años de datos metagenómicos comparables, cuantificamos la ritmicidad estacional y la sincronía entre sitios en funciones metabólicas, genes (ORFs) y taxones (OTUs). Encontramos una ritmicidad estacional consistente dentro de cada microbioma en los distintos niveles de organización, mientras que la sincronía entre ambos microbiomas se mantuvo baja. Al centrarnos en 45 funciones biogeoquímicas clave, observamos que varias de ellas seguían siendo altamente rítmicas y sincrónicas incluso cuando los genes dominantes que contribuían a ellas mostraban una ritmicidad débil. Estos resultados sugieren que la redundancia funcional y las dinámicas complementarias en niveles inferiores de organización pueden generar dinámicas funcionales coherentes mediante una autoorganización emergente.Más allá de los patrones a nivel de comunidad, el Capítulo 2 amplió el análisis a cuencas oceánicas distantes mediante la comparación de poblaciones resueltas a nivel genómico de BBMO (15 años) y MiCRO, California (10 años). Reconstruimos 1.535 MAGs en BBMO y 1.068 MAGs, junto con 187 SAGs, en MiCRO. Aunque ambos sitios están muy alejados geográficamente, el solapamiento a nivel de especie fue considerable: 615 genomas presentaron representantes intraespecíficos (>95% de similitud genómica) en ambos lugares. En cambio, el solapamiento a nivel de cepa fue mucho menor, ya que solo 17 genomas de BBMO coincidieron con 20 genomas de MiCRO (>99% de similitud genómica), lo que revela una fuerte estructuración biogeográfica a nivel de cepa. Los genomas detectados en ambas localizaciones con mayor similitud se asociaron más estrechamente con ambientes costeros templados y tendieron a ser ligeramente más grandes, lo que sugiere adaptación de nicho a condiciones costeras. La variación genómica estacional fue generalizada en ambos sitios (~70% de los genomas), mientras que en MiCRO una población de Prochlorococcus mostró incrementos en pN/pS y en abundancia asociados a ENSO durante los años de El Niño más intensos, indicando que las oscilaciones climáticas de largo plazo pueden moldear las poblaciones microbianas marinas más allá de la estacionalidad.El Capítulo 3 examinó la adaptación a nivel gen y proteína mediante la identificación de selección positiva en 1.505 MAGs de BBMO y SOLA. Los genes sometidos a una fuerte selección positiva representaron menos del 0,01% del repertorio metagenómico, pero varios se detectaron en ambos sitios, lo que apunta a una selección no aleatoria. Estos genes estaban vinculados al metabolismo energético, la respuesta al estrés, la regulación, la traducción y el metabolismo del ARN, estructuras de superficie celular, el recambio proteico y la motilidad, así como al biofilm y a las interacciones con el ambiente, y mostraron patrones estacionales compatibles con una selección heterogénea entre periodos fríos y cálidos. Entre los genes bajo selección positiva compartidos entre BBMO y SOLA, el 70,6% también presentó valores elevados de pN/pS en al menos un subconjunto de muestras de Tara, lo que sugiere que muchos de estos genes están sometidos a selección positiva a una escala geográfica más amplia. Un ejemplo destacado, la pseudouridina sintasa del ARN (RluA), mostró sustituciones recurrentes que, según el modelado estructural, se asociaron con un aumento de la flexibilidad local de la proteína, un mecanismo plausible para mantener la actividad en condiciones frías.
  

• MOMIN, SAMAR: An AI-Augmented Scalable Framework for High-Resolution Exposure and Seismic Risk Assessment
  
  Autor/a: MOMIN, SAMAR
  Programa: INGENIERÍA SÍSMICA Y DINÁMICA ESTRUCTURAL
  Departamento: Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental (DECA)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 13/05/2026
  Fecha de lectura: 06/07/2026
  Hora de lectura: 16:00
  Lugar de lectura: ETSECCPB.UPC, Campus NordBuilding C1. Classroom: 002C/Jordi Girona, 1-308034 Barcelona
  Director/a de tesis: CARREÑO TIBADUIZA, MARTHA LILIANA
  Resumen de tesis: Las evaluaciones probabilísticas de riesgo sísmico y multi-amenaza a gran escala y alta resolución dependen críticamente de cómo se representa la exposición y de cómo se asignan adecuadamente las funciones de vulnerabilidad a parques edificados heterogéneos. Mientras que la modelización del amenaza ha alcanzado un alto grado de armonización y la modelización de la vulnerabilidad ha alcanzado un alto nivel de madurez computacional, la interfaz exposición–vulnerabilidad sigue siendo manual, basada en tipologías y difícil de escalar de manera consistente. En Barcelona y en toda Cataluña, las funciones de vulnerabilidad derivadas de edificios individuales o muestras limitadas han sido frecuentemente extrapoladas a portafolios utilizando clasificaciones gruesas. Cuando los modelos de amenaza, exposición y daño a pérdida se mantienen constantes, esta práctica produce amplias dispersiones en las métricas de pérdidas a nivel de portafolio.Primero cuantifica esa variabilidad mediante un análisis de sensibilidad controlado centrado únicamente en la vulnerabilidad para Barcelona. Utilizando una base consistente de evaluación probabilista de la amenaza sísmica y una correspondencia unificada de daño a pérdida, los conjuntos de funciones de vulnerabilidad publicados se intercambian mientras todos los demás componentes se mantienen fijos. Los resultados muestran que la Pérdida Anual Promedio (AAL) varía aproximadamente entre €25,6 millones y €348,0 millones dependiendo únicamente del conjunto de vulnerabilidad seleccionado, demostrando una sensibilidad de orden de magnitud atribuible a la asignación de funciones. Un estudio piloto focalizado en el distrito del Eixample confirma que la reasignación manual detallada (por ejemplo, posiciones en esquina frente a posiciones en el centro de manzana) mejora el realismo local, pero no es escalable a portafolios a nivel de ciudad o región.Para abordar esta limitación estructural, el segundo paso pasa de una asignación ad hoc hacia una exposición repetible y transparente. La tesis desarrolla un flujo de trabajo de estructuración de la exposición basado en la geometría mediante Análisis, Clasificación y Agrupación de Huellas de Edificios (BFA/BFC/BFG). Las huellas de edificios catastrales de alta resolución de Cataluña se utilizan para extraer dimensiones y se transforman en clases de forma en planta interpretables y reproducibles utilizando métricas de forma previamente calculadas para definir clases basadas en lados. Los resultados del análisis comparativo de varias métricas de forma muestran que las medidas simples de compacidad coinciden en rectángulos y cuadrados regulares, pero difuminan diferencias importantes en plantas alargadas, irregulares y con aberturas. Esto revela redundancia entre los índices escalares de compacidad y una capacidad limitada para diferenciar geometrías articuladas y con aberturas, destacando la necesidad de desarrollar una alternativa capaz de preservar distinciones más detalladas relevantes para el comportamiento estructural.El marco de Análisis, Reconocimiento y Clasificación de Huellas de Edificios (BFARC-YOLO) se basa en este fundamento para permitir una clasificación de la exposición escalable aumentada con inteligencia artificial. Aproximadamente 1,8 millones de huellas de edificios se representan como siluetas orientadas y se entrenan progresivamente utilizando ~0,34% de muestras etiquetadas. El modelo final alcanza una precisión media (mAP@0.5:0.95) ≈ 0,96 en 44 clases de alta resolución. La optimización mediante GPU reduce el tiempo de inferencia regional de más de 490 horas (referencia CPU) a ~72 horas, demostrando viabilidad operativa. La interoperabilidad con la taxonomía GEM permite la integración directa en plataformas de riesgo establecidas y una interfaz web ligera permite inferencias por lotes auditables.
  

• PUIG DE DOU, IGNACIO: Statistical Activity Tracking: Bayesian Hierarchical Models for Monitoring Customers and Industrial Equipment
  
  Autor/a: PUIG DE DOU, IGNACIO
  Programa: ESTADÍSTICA E INVESTIGACIÓN OPERATIVA
  Departamento: Departamento de Estadística e Investigación Operativa (EIO)
  Modalidad: Compendio de publicaciones
  Fecha de depósito: 12/06/2026
  Fecha de lectura: 06/07/2026
  Hora de lectura: 11:00
  Lugar de lectura: Sala d'Actes de la Facultat de Matemàtiques i Estadística
  Director/a de tesis: PUIG ORIOL, XAVIER
  Tribunal:
       PRESIDENT: FERRER RIQUELME, ALBERTO JOSÉ
       SECRETARI: TORT-MARTORELL LLABRES, FRANCISCO JAVIER
       VOCAL: TSIAMYRTZIS, PANAGIOTIS
  Resumen de tesis: Los entornos empresariales e industriales modernos dependen cada vez más del monitoreo continuo de los flujos de datos que generan clientes y equipos en su actividad diaria. La detección temprana de cambios de comportamiento relevantes, como el posible abandono de clientes o los primeros indicios de mal funcionamiento de los equipos, es esencial para permitir intervenciones oportunas. Los métodos clásicos de Control Estadístico de Procesos (SPC) se basan en supuestos que a menudo se ven vulnerados en la práctica, como poblaciones homogéneas, una exposición regular y una separación clara entre la Fase I y la Fase II del proceso de control.Esta tesis desarrolla modelos bayesianos y soluciones metodológicas para el seguimiento de entidades heterogéneas, como clientes o máquinas industriales operadas de forma remota, bajo estas restricciones prácticas. La actividad irregular, los datos faltantes, las condiciones de operación cambiantes y la ausencia de una Fase I claramente definida se tratan como características inherentes a los problemas de monitoreo modernos, y no como limitaciones que deban evitarse.La primera parte de la tesis se centra en la modelización de la actividad de los clientes mediante una implementación completamente bayesiana del modelo Pareto/NBD. El modelo está precedido por una estrategia de clustering bayesiano que permite agrupar clientes con patrones de compra similares, mejorando la estimación de los parámetros e incluyendo la predicción de los ingresos por cliente.La segunda parte aborda el monitoreo de equipos industriales a partir de datos de recuento de errores. Se proponen dos enfoques complementarios. En primer lugar, un marco de SPC basado en modelos de mixtura para poblaciones heterogéneas cuando los datos obtenidos bajo control no son claramente identificables. En segundo lugar, un modelo jerárquico bayesiano que incorpora las condiciones de funcionamiento, estabiliza las estimaciones obtenidas en períodos con baja exposición, captura el comportamiento específico de cada máquina e identifica automáticamente observaciones fuera de control.En conjunto, la inferencia bayesiana proporciona un marco flexible y fundamentado para la modelización jerárquica, la detección probabilística de anomalías, el intercambio de información entre entidades y la actualización secuencial a medida que se dispone de nuevos datos. Los métodos propuestos amplían las ideas clásicas del SPC a los contextos contemporáneos de monitoreo empresarial e industrial, ofreciendo soluciones estadísticamente sólidas y operativamente relevantes.
  

Fecha de lectura: 07/07/2026

• HERNANDEZ RUIZ, MARÍA: Cavity-Enhanced, Optically Pumped Magnetometry and its Miniaturization
  
  Autor/a: HERNANDEZ RUIZ, MARÍA
  Programa: FOTÓNICA
  Departamento: Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO)
  Modalidad: Normal
  Fecha de depósito: 26/05/2026
  Fecha de lectura: 07/07/2026
  Hora de lectura: 15:00
  Lugar de lectura: ICFO Auditorium
  Director/a de tesis: MITCHELL, MORGAN | LUCIVERO, VITO GIOVANNI
  Resumen de tesis: Esta tesis presenta el desarrollo y la implementación experimental de un magnetómetro atómico miniaturizado potenciado por una cavidad óptica, diseñado para una alta sensibilidad y una alta resolución espacial. La técnica propuesta se basa en una lectura óptica de la polarización atómica usando la técnica Pound–Drever–Hall.El magnetómetro se ha realizado experimentalmente y se ha caracterizado, incluyendo un diseño compatible con medidas biológicas. El magnetómetro puede operar con un extremo abierto en un escudo magnético débil (solo una capa de mu-metal). El sistema se ha aplicado al estudio de bacterias magnetotácticas, cuya respuesta magnética proviene de la dinámica de alineamiento y relajación de las cadenas de magnetosomas intracelulares. Las medidas de la señal magnética resueltas en el tiempo han sido analizadas asumiendo una relajación exponencial. Además, el análisis teórico se ha ampliado utilizando un modelo estocástico para detectar desviaciones del comportamiento exponencial asociadas a la evaporación de la muestra.La sensibilidad y estabilidad asociadas al magnetómetro han permitido la detección fiable de señales magnéticas en la escala de nanotesla, con una longitud característica del sensor de Lat=1.5 mm. Estos resultados demuestran el potencial de la magnetometría atómica potenciada por el uso de una cavidad óptica para la investigación de sistemas magnéticos biológicos. Este trabajo establece una plataforma versátil para las medidas magnéticas de alta sensibilidad y abre perspectivas prometedoras para futuras aplicaciones en biofísica y microscopía magnética.