Escola de Doctorat

Data de lectura: 23/04/2024

• ALBUQUERQUE PORTELLA, FELIPE: A paradigm shift of HPC for geosciences: a novel HPC service model for geosciences applications
  
  Autor/a: ALBUQUERQUE PORTELLA, FELIPE
  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: (DAC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 25/03/2024
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: BERRAL GARCÍA, JOSEP LLUÍS | CARRERA PÉREZ, DAVID
  Tribunal:
       PRESIDENT: FONTOURA DE GUSMAO CERQUEIRA, RENATO
       SECRETARI: TOUS LIESA, RUBÉN
       VOCAL: DE MORAES, RAFAEL JESUS
  Resum de tesi: La industria del petróleo y gas (O&G) ocupa un lugar destacado entre los principales usuarios comerciales de potentes supercomputadoras en todo el mundo, como lo indican las listas de clasificación global de Computación de alto rendimiento (HPC), como TOP500 y Green500. Las aplicaciones de geociencia, en particular los simuladores geomecánicos y de flujo, plantean cargas de trabajo exigentes para HPC al abordar complejos desafíos de ingeniería en la industria del petróleo y gas, junto con el procesamiento sísmico.El auge de los entornos HPC híbridos bajo demanda y en la nube presenta nuevos desafíos para los usuarios finales. Más allá de la experiencia en sus campos, los usuarios deben explorar las complejidades de la arquitectura informática para seleccionar el hardware óptimo y la opción de paralelización. También deben considerar decisiones sobre el modelo de negocio de los proveedores de la nube, como la gestión de instancias puntuales, la selección de diferentes regiones de la nube o incluso diferentes proveedores de la nube. Además, los usuarios luchan con las complejidades de configurar su propio software de geociencia debido a la multitud de parámetros numéricos ajustables. Los valores predeterminados pueden no ser óptimos para modelos de yacimientos específicos, lo que requiere del usuario conocimiento fuera de su campo de especialización.Esta tesis tiene como objetivo cambiar el paradigma en la utilización de HPC para las geociencias al confiar las decisiones de arquitectura informática a algoritmos de optimización conscientes del dominio. Este enfoque no solo mejora la usabilidad para el usuario final, sino que también puede traducirse en reducciones sustanciales tanto de tiempo como de costos. Estos algoritmos podrían conducir a una mejor utilización de las supercomputadoras locales y a la optimización de costos de los recursos de la nube. Evaluamos la viabilidad de este enfoque a través de las contribuciones de tres algoritmos.El primer algoritmo de este trabajo se denominó TunaOil, que es una metodología novedosa que utiliza ejecuciones previas de simulación para entrenar un oráculo que propone parámetros numéricos casi óptimos para simulaciones posteriores dentro de un flujo de trabajo iterativo. Esto permite ajustar los parámetros de simulación sin ejecuciones adicionales, ahorrando un tiempo valioso. Los experimentos muestran que la contribución de este algoritmo mejora hasta un 31% el tiempo de ejecución general.El segundo algoritmo, denominado MScheduler, es un metaprogramador diseñado para simulaciones en la nube. El mismo ejecuta de manera eficiente trabajos SLURM mediante el uso de máquinas virtuales (VM) puntuales para minimizar los costos y garantizar la finalización del trabajo, incluso en caso de terminación de la VM. Las contribuciones clave incluyen una metodología novedosa para puntos de control de simulación de yacimientos, un programador basado en costos y una análisis de la estrategia utilizando trabajos de producción reales. MScheduler reduce significativamente los costos financieros (de 32 a 66%) con un ligero aumento en el makespan (de 8 a 19%). El tercer algoritmo utiliza algoritmos de aprendizaje automático (ML) para predecir los tiempos de ejecución de simulacion, mejorando la eficiencia de los recursos del clúster. El modelo desarrollado clasifica el intervalo de duración de los trabajos de simulación de yacimientos SLURM con una precisión de más de 70%, superando el rendimiento estándar descrito en la literatura sobre programación de trabajos, contribuyendo así a mejorar las decisiones de programación.Juntos, estos algoritmos marcan un cambio de paradigma en la utilización de HPC para aplicaciones de geociencia. Liberan a los usuarios finales de opciones complejas de arquitectura informática, contribuyendo para una mejor toma de decisiones con beneficios en tiempo y costes.
  

• HÖSCHELE, JONATAN: A strontium quantum-gas microscope
  
  Autor/a: HÖSCHELE, JONATAN
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 25/03/2024
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: TARRUELL PELLEGRIN, LETICIA
  Tribunal:
       PRESIDENT: SCHRECK, FLORIAN EBERHARD
       SECRETARI: DE RIEDMATTEN, HUGUES
       VOCAL: WEITENBERG, CHRISTOF
  Resum de tesi: El desenvolupament dels microscopis de gasos quàntics ha revolucionat el camp de la simulació quàntica amb àtoms ultrafreds. Més concretament, la capacitat d'observar i manipular gasos quàntics degenerats en xarxes òptiques a nivell d'una sola partícula ha aportat noves maneres d'explorar i dissenyar sistemes quàntics de molts cossos. Fins ara, la majoria d'aquests sistemes s'han centrat en els àtoms alcalins. La combinació de la microscòpia de gasos quàntics amb les propietats dels àtoms alcalinoterris, com l'estronci, dona lloc a interessants línies de recerca. En aquesta tesi, informem sobre el disseny i construcció d'un microscopi de gasos quàntics d'estronci. Els resultats d'aquesta tesi es poden dividir en tres parts. A la primera part, ens centrem en l'acumulació d'àtoms a la cel·la científica i desenvolupem una estratègia per augmentar el nombre d'àtoms en trampes magneto-òptiques d'àtoms d'estronci que operen en la transició de 461 nm. Aquesta estratègia pobla ressonantment un estat reservori de curta vida, blindant parcialment el núvol atòmic de les pèrdues al cicle de refredament. Demostrem un augment en un factor 2 en el nombre d'àtoms per als isòtops bosònics Sr-88 i Sr-84, i l'isòtop fermiònic Sr-87, mostrant la captura eficient d'aquests isòtops al nostre experiment. La nostra tècnic es pot implementar fàcilment a la majoria dels experiments amb estronci, atès que la transició de blindatge s'utilitza habitualment per al refredament posterior. En el nostre cas, l'estratègia de blindatge facilita la generació de condensats de Bose-Einstein. La segona part de la tesi presenta la generació de gasos quàntics degenerats de fins a 200000 àtoms. Després de resumir els passos de refredament necessaris, estudiem la formació de condensats de Bose-Einstein durant el refredament evaporatiu al nostre experiment. L'anàlisi de l'evolució de la mida horitzontal i vertical dels nostres núvols quàntics en caiguda lliure condueix a la característica expansió asimètrica que comparem amb la teoria per als nostres paràmetres experimentals. També mostrem la generació de condensats de Bose-Einstein més petits de menys de 20000 àtoms amb l'ajuda d'un potencial de fulla de llum. Amb aquest confinament altament anisòtrop podem considerar els nostres condensats de Bose-Einstein bidimensionals per a números d'àtoms de l'ordre de 1000. A la tercera part demostrem l'obtenció d'imatges amb resolució d'un sol node d'un gas quàntic bosònic de Sr-84 en un potencial de xarxa òptica en règim de Hubbard. Confinem el gas quàntic mitjançant una xarxa òptica bidimensional i el potencial de fulla de llum abans esmentat, tots dos operant a la longitud d'ona màgica del rellotge d'estronci. Un objectiu d'imatge d'alta obertura numèrica permet obtenir imatges de fluorescència amb una resolució de resoltes en un sol àtom i un sol node mitjançant la dispersió de fotons a l'àmplia transició de 461 nm de l'estronci, alhora que es realitza un refredament eficaç de Sísif atractiu dels àtoms en una transició més estreta. Reconstruïm l'ocupació atòmica dels nodes de la xarxa a partir de les imatges de fluorescència, obtenint fidelitats d'imatge superiors al 94%. Finalment, realitzem un superfluid de Sr-84 al règim de Bose-Hubbard i observem el seu patró d'interferència característic després de l'expansió lliure al full de llum amb resolució d'un sol àtom. El nostre microscopi de gasos quàntics d'estronci proporciona una nova plataforma per estudiar models Hubbard dissipatius i efectes cooperatius en la interacció àtom-llum a nivell microscòpic. A més, la capacitat de capturar també l'isòtop fermiònic Sr-87 aplana el camí per generar gasos de Fermi degenerats amb simetria SU(N) i estudiar el magnetisme quàntic SU(N).
  

• NARVÁEZ MONTOYA, JOFFRE SANTIAGO: Desarrollo de técnicas acústicas como ensayo no destructivo para evaluar la adherencia de distintos revestimientos arquitectónicos alicatados a su soporte: casos de aplicación.
  
  Autor/a: NARVÁEZ MONTOYA, JOFFRE SANTIAGO
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: TECNOLOGIA DE L'ARQUITECTURA, DE L'EDIFICACIÓ I DE L'URBANISME
  Departament: Departament de Tecnologia de l'Arquitectura (TA)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 25/03/2024
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: ZAMORA MESTRE, JOAN LLUIS
  Tribunal:
       PRESIDENT NO PRESENCIAL: DELGADO MENDEZ, LUIS
       SECRETARI: DIAZ GOMEZ, CESAR
       VOCAL NO PRESENCIAL: CARDENAS HARO, XAVIER RICARDO
  Resum de tesi: Aquesta investigació va encaminada a aprofundir en l'avaluació de l'adherència als revestiments enrajolats arquitectònics al sector de l'edificació; malgrat la millora dels nous adhesius cimentosos i de les noves rajoles ceràmiques, encara es produeixen falles de despreniment en els revestiments enrajolats que poden ser: per forces externes (cops, sismes, vibracions, etc.), per la inadequada prescripció del adhesiu de ciment, per l'errònia posada en obra o per la manca de preparació del suport. Com reconèixer en una inspecció l'estat defectuós d'adherència d'un revestiment d'aquest tipus per prevenir el despreniment?En l'actualitat se sol fer l'avaluació d'aquesta adherència al laboratori mitjançant sistemes d'assajos destructius per tracció en superfície horitzontal descrits a la normativa vigent sobre adhesius de ciment. No s'han descrit sistemes no destructius per utilitzar a peu d'obra a qualsevol disposició. L´objectiu d´aquesta investigació està orientat a desenvolupar un procediment no destructiu d´avaluació de l´estat d´adherència d´un revestiment enrajolat arquitectònic que sigui d'ús pràctic a peu de l´obra.A la investigació s'han estudiat diverses tècniques alternatives ja existents, com la termografia o els ultrasons, però finalment s'ha optat per centrar-se en l'anàlisi del senyal acústic que s'obté en percudir de forma normalitzada un revestiment enrajolat a l'obra. Aquesta tècnica de percussió té antecedents a la pràctica tradicional de l'arquitecte experimentat que percudia manualment l'enrajolat amb els artells de la mà i que, a partir de la seva experiència, establia la manca d'adherència com un defecte associat a un so ¿a buit i més¿ vibrant¿, en comparació amb el de les rajoles ben adherides. L'anàlisi del registre digital de percussions és una tècnica que ja s'està desenvolupant a l'àmbit de la mecànica per avaluar l'estat de les fixacions.La metodologia que es desenvolupa en aquesta investigació es basa en successives campanyes experimentals en què l'arquitecte doctorand ha pogut participar evolucionant des de l'entesa dels diferents fenòmens de vibració d'una rajola lliure en funció dels vincles de suport, passant per l'avaluació de la freqüència principal de vibració d'un enrajolat percutit fins a l'anàlisi de la correlació existent entre diversos paràmetres proposats relacionats amb l'energia, el temps i la freqüència respecte dels valors assolits en assaigs normalitzats pull-off, abans i després de processos d'envelliment accelerat.Es conclou que els resultats assolits són molt prometedors encara que cal continuar avançant en la seva aprofundiment per centrar-se en com es modifica el senyal acústic emès per la percussió quan travessa no tan sols la rajola i l'adhesiu de ciment que l'uneix al suport, sinó especialment quan travessa la interfície de contacte entre tots dos.
  

• RIVERA DEÁN, JAVIER: Non-classical states of light: generation via strong-field processes and applications in quantum key distribution
  
  Autor/a: RIVERA DEÁN, JAVIER
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: FOTÒNICA
  Departament: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 25/03/2024
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: ACÍN DAL MASCHIO, ANTONIO | CIAPPINA, MARCELO
  Tribunal:
       PRESIDENT: KAMINER, IDO
       SECRETARI: DE RIEDMATTEN, HUGUES
       VOCAL: AHUFINGER BRETO, VERÓNICA
  Resum de tesi: El començament del segle passat va ser el punt de partida de la primera revolució quàntica, un període caracteritzat per descobriments innovadors que van culminar amb l'establiment de la mecànica quàntica. Amb el pas del temps, aquests conceptes abstractes introduïts en aquesta nova branca de la física, van evolucionar cap a dispositius que s'han convertit en indispensables en el nostre dia a dia. Aquesta evolució tecnològica ha impulsat l'era en la qual vivim, centrada en l'intercanvi i l'adquisició d'informació, cimentant l'actual segona revolució quàntica. El seu objectiu és aprofitar la ciència de la informació quàntica, que utilitza les propietats de la mecànica quàntica per impulsar avanços en el processament de la informació, la comunicació i la computació, donant lloc a tecnologies quàntiques revolucionàries.Per l'avanç de les tecnologies quàntiques és primordial l'exploració dels ano-menats estats no clàssics, és a dir, manifestacions físiques que mostren comportaments diferents als predits per la física clàssica, i que requereixen la mecànica quàntica per a la seva explicació. La manipulació i generació d'aquests estats limita les capacitats de progrés de les tecnologies quàntiques. És, per tant, fonamental idear metodologies que tinguin com a objectiu generar i controlar estats no clàssics. En aquest context, el camp de la fotònica emergeix com una plataforma prometedora per la seva robustesa i excepcional maneig d'aquest tipus d'estats.En base als motius explicats anteriorment, aquesta Tesi adopta un enfocament dual. En primer lloc, ens endinsem en la generació d'estats no clàssics de la llum mitjançant processos que involucren camps intensos. Aquests processos involucren interaccions entre la llum i la matèria amb intensitats lluminoses capaces de competir amb les forces atòmiques que mantenen els electrons units als seus nuclis. El nostre anàlisi demostra la utilitat que aquests processos de camps intensos tenen sobre la generació d'estats no clàssics de la llum, els quals mostren característiques d'interès depenent dels processos particulars que tinguin lloc, així com de les característiques del material involucrat en l'excitació. En segon lloc, investiguem les limitacions i requisits de les fonts de llum generadores d'estats no clàssics, més enllà de les derivades de l'anàlisi de camps intensos, amb respecte als seus possibles avanços en el camp de la comunicació quàntica. En particular, analitzem la distribució quàntica de claus, amb l'objectiu de generar una clau secreta coneguda exclusivament per les parts comunicants per tal d'encriptar i desencriptar missatges.Així doncs, aquesta Tesi es pot entendre com un pas inicial per aprofitar la física de camps intensos com una eina potencial per a la ciència de la informació quàntica, així com una exploració sobre els avanços i limitacions de sistemes basats en la fotònica per a la criptografia quàntica.
  

Data de lectura: 24/04/2024

• FERNÁNDEZ BOSMAN, DAVID: PyMCGPU-IR: a new tool for patient dose monitoring in interventional radiology procedures
  
  Autor/a: FERNÁNDEZ BOSMAN, DAVID
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA BIOMÈDICA
  Departament: Institut de Tècniques Energètiques (INTE)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 27/02/2024
  Data de lectura: 24/04/2024
  Hora de lectura: 11:30
  Lloc de lectura: Aula Capella, Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB), Av. Diagonal, 647. 08028 Barcelona
  Director/a de tesi: GINJAUME EGIDO, MERCE | DUCH GUILLEN, MARIA AMOR
  Tribunal:
       PRESIDENT: SANS MERCE, MARTA
       SECRETARI: SEMPAU ROMA, JOSEP
       VOCAL: SÁNCHEZ CASANUEVA, ROBERTO MARIANO
  Resum de tesi: Els procediments de radiologia intervencionista estan associats amb dosis potencialment altes de radiació per a la pell. La Directiva 2013/59/EURATOM estableix que l'equip utilitzat per a la radiologia intervencionista ha de tenir un dispositiu o algun element que informi el professional dels paràmetres rellevants per avaluar la dosi del pacient al final del procediment. Els codis de transport de radiació de Monte Carlo se solen considerar unes de les eines més eficaces per avaluar les dosis. No obstant això, sovint són massa lents per a l'ús en la pràctica clínica. Aquesta tesi s'ha desenvolupat a l'Institut de Tecnologies Energètiques de la Universitat Politècnica de Catalunya en el marc del projecte europeu " Implications of Medical Low Dose Radiation Exposure " (MEDIRAD). L'objectiu principal d'aquest treball és desenvolupar una eina de software basada en el programa Monte Carlo MC-GPU per avaluar la dosi a la pell dels pacients sotmesos a procediments de radiologia intervencionista (IR). L'assoliment d'aquest objectiu es pot dividir en dos blocs principals: la validació de MC-GPU i el desenvolupament i validació de PyMCGPU-IR, una eina de càlcul de dosis a la pell per a procediments de IR basada en MC-GPU. Per a la validació de MC-GPU, es van realitzar simulacions i es van comparar amb el codi PENELOPE/penEasy i després es van comparar amb mesures amb detectors de termoluminescència realitzats en maniquins, tant en un laboratori de calibratge com en un hospital. MC-GPU va demostrar una excel·lent concordança en la distribució de la dosi als òrgans, amb diferències per sota del 1%, malgrat reduir el temps de càlcul en un factor 2500. Les comparacions amb les mesures amb detectors de termoluminescència indicaven acords dins del 10%, validant la capacitat de MC-GPU per proporcionar estimacions precises de dosis en configuracions clíniques reals en temps molt curts. En aquest treball també hem desenvolupat PyMCGPU-IR, una nova eina de programari basada en el programa Monte Carlo MC-GPU per avaluar la dosi a la pell i als òrgans dels pacients sotmesos a un procediment de radiologia intervencionista (IR). PyMCGPU-IR s'ha validat mitjançant mesures de dosis a la pell i als òrgans en un maniquí antropomòrfic i va mostrar diferències per sota del 6% en les mesures de dosis a la pell i majoritàriament per sota del 20% en procediments clínics. PyMCGPU-IR ofereix tant un alt rendiment com precisió en l'avaluació de dosis en comparació amb les mesures de dosis a la pell i als òrgans. També permet el càlcul de valors de dosis en posicions i òrgans específics, la distribució de la dosi i la ubicació de les dosis màximes per òrgan. A més, PyMCGPU-IR supera les limitacions de temps dels codis MC basats en CPU. En aquesta tesi hem demostrat que PyMCGPU-IR és una eina innovadora de càlcul de dosis a la pell que ofereix un rendiment i precisió superiors en comparació amb la majoria de les eines disponibles. Actualment, PyMCGPU-IR proporciona valors de dosis només després que el procediment hagi acabat. En el futur, PyMCGPU-IR podria adaptar-se per proporcionar un càlcul de dosis en temps real si estés disponible la informació en temps real.