Escola de Doctorat

Data de lectura: 03/06/2025

• BLANC BLOCQUEL DI MARCO, AUGUSTO: Derivatives and risks
  
  Autor/a: BLANC BLOCQUEL DI MARCO, AUGUSTO
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ESTADÍSTICA I INVESTIGACIÓ OPERATIVA
  Departament: Departament d'Estadística i Investigació Operativa (EIO)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 13/03/2025
  Data de lectura: 03/06/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Aula de Teleensenyament, edifici B3, Campus UPC Barcelona Nord
  Director/a de tesi: ORTIZ GRACIA, LUIS
  Resum de tesi: Aquesta tesi té com a objectiu donar solucions a problemes del món real mitjançant el desenvolupament i l’ús de tècniques de finances quantitatives d'última generació. Existeix la necessitat de tancar la bretxa entre el coneixement teòric desenvolupat tradicionalment a l'acadèmia i els reptes de la vida real. La primera part d'aquest treball aborda el repte de la cobertura d'opcions financeres digitals, en particular, quan estan properes al venciment. La cobertura d'opcions d’aquest tipus segueix sent un repte en finances quantitatives. El problema prové del fet que una opció digital té un valor de liquidació en venciment que ve donat per una funció discontínua i, com a conseqüència, té una delta i una gamma molt grans. En aquest treball, desenvolupem una estratègia per a realitzar la cobertura de les opcions digitals a prop del venciment per mitjans d’un bull spread. Es resolen diferents problemes d'optimització, amb l'objectiu de minimitzar la probabilitat de subcobertura de l'opció digital al venciment, tenint en compte els costos de transacció i els problemes que esdevenen dels mercats no líquids. La nostra aportació consisteix en la determinació de la composició òptima del bull spread que minimitza la probabilitat de subcobertura de l’opció donat que el cost de la cobertura es manté per sota d'un determinat llindar. Així mateix, considerem models que són estat de l’art per a governar la dinàmica de l'actiu subjacent de l’opció. Finalment, calibrem un model de l’actiu subjacent amb dades reals del mercat i solucionem el problema d'optimització amb costos de transacció amb el model calibrat. En la segona part d'aquest treball dissenyem derivats financers per a la lluita contra el canvi climàtic amb un subjacent format per criptomonedes. Durant els últims cinc anys hi ha hagut una creixent preocupació sobre l'impacte que la mineria de criptomonedes pot tenir sobre el clima. Amb l’objectiu d’abordar aquesta problemàtica, proposem nous contractes de derivats de carboni amb el preu expressat en bitcoins. Aquests nous productes financers podrien ajudar les autoritats reguladores a impactar el clima de manera indirecta, aglutinant-ne dos resultats financers desitjats (cobertura i transferència de volatilitat) en un sol instrument financer. En particular, l'instrument pot ser utilitzat pels governs per protegir-se del canvi climàtic i influir en els preus dels bons de carboni i de les criptomonedes. Per tal de fixar el preu d'aquest producte, desenvolupem noves tècniques d'estimació de paràmetres del model de Heston basades en ondetes de Shannon. La tercera part d'aquest treball també gira al voltant del canvi climàtic, les finances i les matemàtiques. Concretament, proposem una metodologia per a calcular l'impacte d'un augment de la temperatura de la superfície global de la terra sobre la probabilitat d'incompliment d'una empresa del sector de l'agricultura. Portem a terme una regressió del valor de les accions de l'empresa amb els predictors S&P 500 i les anomalies de temperatura i observem que un augment de les anomalies de temperatura té un impacte negatiu en les accions de l'empresa considerada en aquest treball. Quan es modelen sèries temporals d'anomalies de temperatura, és important identificar moments en el temps en què es produeix un canvi estructural significatiu en el comportament de les dades. Aquests punts s'anomenen punts de trencament. Modelem la sèrie temporal d’anomalies de temperatura mitjançant regressió lineal segmentada, on s'estimen els punts de trencament amb una anàlisi amb ondetes. Calibrem un model de Merton amb dades reals d'accions de l’empresa i estimem la probabilitat d'incompliment en funció de la probabilitat que el valor de l'actiu de l'empresa estigui per sota del nivell del passiu. Finalment fem servir el model de regressió per a predir els valors futurs de les accions de l'empresa influïts per les anomalies de temperatura i estimem una nova probabilitat d'incompliment.
  

Data de lectura: 05/06/2025

• LAUT TURÓN, SERGI: Architecture-aware Sparse Patterns to Accelerate Inverse Preconditioning
  
  Autor/a: LAUT TURÓN, SERGI
  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: Departament d'Arquitectura de Computadors (DAC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 10/04/2025
  Data de lectura: 05/06/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Sala C6-E101
  Director/a de tesi: CASAS GUIX, MARC | BORRELL POL, RICARD
  Resum de tesi: Aquest treball es centra en millorar l'eficiència dels mètodes iteratius per resoldre sistemes lineals grans i dispersos.Aquests problemes sorgeixen en molts camps, com ara la modelització del clima, la dinàmica molecular i de fluids, entre d'altres.Per resoldre'ls, s'utilitzen mètodes iteratius com el Gradient Conjugat (CG) i el Residu Mínim Generalitzat (GMRES).La seva eficiència depèn en gran mesura de l'elecció dels precondicionadors, que acceleren la convergència millorant les propietats numèriques del sistema.Els precondicionadors "Sparse Approximate Inverse" (SAI) i la seva variant factoritzada (FSAI) per a sistemes simètrics i definits positius són atractius per la seva naturalesa paral·lela i aplicació senzilla mitjançant productes Matriu-Vector dispersos (SpMV).Els SAI i FSAI d'última generació defineixen els seus patrons de dispersió basant-se principalment en aspectes numèrics.Aquest treball presenta nous precondicionadors considerant l'arquitectura on s'executen, dissenyats per millorar el rendiment optimitzant el procés de selecció de patrons de dispersió.La primera contribució presenta el precondicionador "Factorized Sparse Approximate Inverse with Pattern Extension" (FSAIE), una versió optimitzada de FSAI adaptada a arquitectures de CPU de memòria compartida.FSAIE introdueix un algorisme que amplia els patrons de dispersió considerant els accessos a la memòria cau, millorant tant l'eficàcia numèrica de FSAI com la seva eficiència computacional.A més, es proposa una estratègia de filtratge per eliminar les entrades numèricament insignificants, reduint el cost computacional sense comprometre la convergència.Aquestes tècniques milloren la localitat de les dades a l'SpMV, assegurant que els patrons de dispersió ampliats s'alineen amb els patrons d'accés a la memòria cau.La segona contribució amplia FSAIE als entorns de CPU de memòria distribuïda, introduint el precondicionador "Communication-aware FSAIE" (FSAIE-Comm).FSAIE-Comm considera els costs de la comunicació entre processos per garantir que l'extensió del patró de dispersió no introdueix una sobrecàrrega innecessària.Per evitar desequilibris, es desenvolupa una estratègia innovadora per distribuir la càrrega de treball computacional.La tercera contribució es centra en l'execució a la GPU amb la introducció del precondicionador "GPU-aware Factorized Sparse Approximate Inverse" (GFSAI).Mitjançant l'estructuració del patró de dispersió, s'optimitzen els accessos de memòria coalescents i s'exploten les característiques arquitectòniques específiques de la GPU.La contribució final generalitza les noves estratègies de precondicionament més enllà de FSAI amb la introducció del precondicionador "Communication-aware Sparse Approximate Inverse with Pattern Extension" (SAIE-Comm).Aquest mètode optimitza SAI per a entorns de memòria distribuïda, però s'adapta per a sistemes lineals generals on GMRES és preferible a CG.SAIE-Comm destaca la versatilitat i flexibilitat de les optimitzacions proposades, demostrant que les noves extensions de patrons es poden integrar eficaçment en diferents estratègies de precondicionament i solucionadors.Aquest treball avança l'estat de l'art en solucionadors iteratius i contribueix al desenvolupament de mètodes numèrics escalables i d'alt rendiment.Els mètodes proposats aconsegueixen millores substancials en el temps de solució a diverses arquitectures de computació d'alt rendiment (HPC), amb reduccions del 12,94% al 26,43% en cinc arquitectures de CPU diferents—Intel Skylake, Power9, Zen 2, A64FX i Intel Sapphire Rapids—i del 23,83% al 26,07% en dues arquitectures de GPU—Volta i Vega20—quan s'apliquen casos representatius de matriu dispersa.Aquests resultats destaquen l'impacte de les estratègies de precondicionament que consideren l'arquitectura en les aplicacions HPC modernes, obrint el camí per a solucionadors iteratius més eficients i escalables.
  

• PASTOR LÓPEZ, EDWARD JAIR: Nature-based solutions to reduce the spread of antibiotics and antimicrobial resistance genes in aquatic ecosystem
  
  Autor/a: PASTOR LÓPEZ, EDWARD JAIR
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA AMBIENTAL
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 14/04/2025
  Data de lectura: 05/06/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Place: ETSECCPBUPC, Campus NordBuilding C2. Classroom: 212C/Jordi Girona, 1-308034 Barcelona
  Director/a de tesi: MATAMOROS MERCADAL, VÍCTOR | ESCOLÀ CASAS, MÒNICA
  Resum de tesi: Els antibiòtics (ABs) són agents antimicrobians al quals la seva producció i el consum han augmentat exponencialment des del descobriment de la penicil·lina el 1929. L’ús excessiu d’ABs ha impulsat l’aparició de resistència als antibiòtics, provocant la detecció freqüent d’ABs i gens de resistència als antimicrobians (ARGs) en entorns aquàtics, principalment degut els efluents de les estacions depuradores d’aigües residuals (EDAR), malgrat els esforços regulatoris. A més, les condicions metereològiques extremes prolongades, com les sequeres, intensifiquen aquest problema al reduir la disponibilitat d’aigua, amenaçant els ecosistemes aquàtics i la salut humana. Tot i que s’han desenvolupat tecnologies avançades de tractament d’aigua, com l’ozonització o els sistemes basats en membranes, poden eliminar aquests contaminants de l’aigua residual, el seu elevat cost de construcció i manteniment ha limitat la seva implementació generalitzada. Alternativament, les Solucions basades en la Natura (SbN) han sorgit com una opció potencial gràcies a la seva rendibilitat i capacitat per eliminar una àmplia varietat de contaminants. No obstant això, els estudis sobre la reducció d’ABs i ARGs a escala real mitjançant NBS aplicades al tractament d’aigües residuals o als cursos fluvials continuen sent limitats.Aquesta tesi doctoral es presenta com un compendi de publicacions i avalua l’eficiència de les SbN en la reducció d’ABs i ARGs de les aigües residuals. En primer lloc, es va realitzar un estudi de revisió per analitzar la capacitat de les SbN per reduir la presència d’ABs, ARGs i patògens en diversos entorns aquàtics, des del tractament secundari fins a zones estuarianes i maresmes salines (Capítol II – DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.174273). En segon lloc, es va monitoritzar el rendiment de dues configuracions d’aiguamolls construïts (AC) a escala real com sistemes terciaris durant les estacions d’estiu i hivern per avaluar la reducció d’ABs i ARGs. La seva eficiència es va comparar amb un sistema convencional de tractament terciari d’aigües residuals (Capítol III – DOI: 10.1016/j.watres.2024.122038). En tercer lloc, es va analitzar l’impacte de les aigües residuals en rieres renaturalitzades en la reducció d’ABs i ARGs al llarg de les variacions estacionals, mitjançant el monitoreig de rieres amb més i menys vegetació durant el període càlid i fred (Capítol IV – DOI: 10.1016/j.envres.2025.120910).Els descobriments presentats en aquest projecte de recerca doctoral demostren que les SbN són alternatives rellevants per a la gestió del tractament d’aigua en conques fluvials. Els AC com a sistemes terciaris han demostrat la seva capacitat de millorar els paràmetres generals de qualitat de l’aigua i eliminar ABs i ARGs. A més, a diferència dels sistemes convencionals, aquests sistemes afavoreixen un canvi en la composició microbiana cap a un perfil més natural i redueixen més els riscos ecotoxicològics i de selecció de resistències que una planta convencional de tractament terciari d’aigües residuals. A més, les rieres amb vegetació i meandres han demostrat augmentar la velocitat de degradació dels ABs i l’atenuació dels ARGs, promou canvis graduals en les estructures de les comunitats bacterianes i disminueixen els riscos ecotoxicològics i de selecció de resistència, especialment durant el període càlid. Les investigacions futures haurien de centrar-se en l’avaluació de noves configuracions de SbN a escala real, la identificació dels productes de transformació (PTs) i d’altres microcontaminants aquàtics, la quantificació de diversos ARGs i l’avaluació de l’estat ecològic.
  

• SETIEN UGALDE, IÑAKI: Enhanced Inherent Strain Modelling for Powder-Based Metal Additive Manufacturing
  
  Autor/a: SETIEN UGALDE, IÑAKI
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA CIVIL
  Departament: Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 10/04/2025
  Data de lectura: 05/06/2025
  Hora de lectura: 11:00
  Lloc de lectura: Campus Nord - UPCCIMNE - Edifici C1 C/ Gran Capità,s/nSala OCZ (Zienkiewicz)08034, Barcelona https://meet.google.com/nvd-fqgp-gsc
  Director/a de tesi: CHIUMENTI, MICHELE | SAN SEBASTIÁN ORMAZABAL, MARÍA
  Resum de tesi: La fabricació additiva de metalls, en particular la fusió de llit de pols mitjançant làser (\textit{PBF-LB, per les seves sigles en anglès, Powder Bed Fusion - Laser Beam}), ha revolucionat la manufactura industrial en permetre la fabricació directa de components metàl·lics complexos i optimitzats a partir de models digitals. Aquest procés ofereix diversos avantatges clau, com una major eficiència en l’ús del material, flexibilitat geomètrica i la capacitat de produir peces amb dissenys avançats. No obstant això, els ràpids cicles tèrmics inherents a la fabricació additiva capa per capa generen alts gradients tèrmics. Això dona lloc a tensions residuals i distorsions que comprometen la precisió dimensional i la integritat estructural de les peces, limitant-ne l’adopció a nivell industrial. Les simulacions termo-mecàniques basades en el mètode dels elements finits (MEF) permeten predir aquests efectes amb alta fidelitat, però el seu elevat cost computacional en restringeix l’aplicabilitat en entorns industrials. Com a alternativa, el mètode de la deformació inherent (\textit{ISM, per les seves sigles en anglès, Inherent Strain Method}) simplifica el problema en condensar els efectes termo-mecànics en un tensor de deformacions aplicable en simulacions elàstiques. No obstant això, la determinació precisa d’aquest tensor continua sent un repte, fet que afecta la fiabilitat de les seves prediccions en geometries industrials complexes. Aquesta tesi presenta un mètode millorat de deformació inherent (\textit{EISM, per les seves sigles en anglès, Enhanced Inherent Strain Method}), que millora la capacitat predictiva de l’ISM integrant una anàlisi tèrmica a escala macro amb l’ISM original. Així, el tensor de deformació inherent es modifica dinàmicament en funció de l’evolució tèrmica global de la peça. Aquesta millora permet incorporar els efectes tèrmics específics de la geometria i les condicions de contorn. D’altra banda, s’han desenvolupat dues estratègies complementàries per a la determinació del tensor de deformació inherent: (1) una estratègia empírica, basada en la calibració amb cupons de doble mènsula on les distorsions mesurades després d’un tall parcial permeten la determinació del tensor mitjançant enginyeria inversa, i (2) una metodologia numèrica basada en models termo-mecànics locals detallats que apliquen tècniques d’homogeneïtzació dins d’un marc multiescala. La calibració i validació experimental de les metodologies es va realitzar mitjançant components de Ti-6Al-4V fabricats amb \textit{PBF-LB}. Es van dur a terme mesures de temperatura mitjançant termoparets embeguts, així com mesures de distorsions i tensions residuals utilitzant màquines de mesura per coordenades (MMC), escaneig 3D i perforació incremental (\textit{HD, per les seves sigles en anglès, Hole Drilling}). Es van analitzar diferents geometries, incloent-hi bigues de doble mènsula, un pont no simètric i un component aeroespacial industrial (\textit{Steady Blowing Actuator}). Els resultats van demostrar que l’EISM millora significativament la predicció de distorsions respecte a l’ISM convencional, reduint l’error a menys de la meitat i amb un cost computacional assumible. En conclusió, aquesta tesi presenta dos mètodes per calcular el tensor de deformació inherent (empíric i numèric) i introdueix la metodologia EISM per a la predicció de distorsions, millorant la precisió en la predicció de distorsions en PBF-LB. D’aquesta manera, es redueix la dependència d’assajos experimentals basats en prova i error, avançant cap a un disseny optimitzat basat en simulació i facilitant l’adopció industrial de la fabricació additiva de metalls.
  

Data de lectura: 06/06/2025

• FLÁVIO DORNELAS, RAMON GUILHERME: Cerámicas ferroeléctricas libres de plomo basadas en BaTiO3 para almacenamiento de energía y otras aplicaciones relacionadas
  
  Autor/a: FLÁVIO DORNELAS, RAMON GUILHERME
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA
  Departament: Departament de Física (FIS)
  Modalitat: Conveni Cotutela
  Data de dipòsit: 12/05/2025
  Data de lectura: pendent
  Hora de lectura: pendent
  Lloc de lectura: pendent
  Director/a de tesi: GARCIA GARCIA, JOSE EDUARDO | DE LOS SANTOS GUERRA, JOSE
  Resum de tesi: En aquest treball, es van sintetitzar i investigar ceràmiques ferroelèctriques lliures de plom basades en titanat de bari (BaTiO₃) amb l’objectiu d’avaluar-ne l’aplicabilitat en dispositius d’emmagatzematge d’energia. Per a això, es va considerar la inclusió de l’ió estany (Sn) en l’estructura perovskita del BaTiO₃ (BT) per estudiar la influència del dopant en les propietats físiques del sistema BaTi1–xSnₓO₃ (BTS), amb x = 0,03; 0,06; 0,09; 0,12; 0,15 i 0,20. Les mostres es van obtenir mitjançant el mètode de reacció en estat sòlid, utilitzant reactius (òxids i carbonats) d’alta puresa. Les propietats estructurals, investigades mitjançant difracció de raigs X i espectroscòpia Raman, van confirmar la formació de l’estructura perovskita en tots els casos, revelant una coexistència de fases segons la composició analitzada. Les composicions amb concentracions d’estany en l’interval de 0,03 ≤ x ≤ 0,09 van mostrar una coexistència de fases ferroelèctriques amb simetries ortoròmbica i tetragonal. D’altra banda, les composicions 0,12 i 0,15 van evidenciar la coexistència de fases ferroelèctrica i paraelèctrica, amb simetries romboèdrica i cúbica, respectivament, mentre que la composició 0,20 va resultar ser monofàsica amb una característica paraelèctrica cúbica. Els resultats revelen, per tant, una forta influència del catió Sn⁴⁺ en les característiques estructurals i vibracionals del sistema BT. D’altra banda, les propietats dielèctriques van mostrar una disminució de la temperatura de transició de fase ferroelèctrica-paraelèctrica (a altes temperatures) amb l’augment del contingut d’estany, mentre que les temperatures de transició entre fases ferroelèctriques (a baixes temperatures) van augmentar amb la concentració de Sn. Aquest canvi pot estar associat a la influència de la variació i coexistència de fases a mesura que s’incrementa el contingut del dopant. L’augment del contingut d’estany també va induir un eixamplament del pic de màxima permissivitat, fet que indica un augment en la difusivitat de la transició de fase promogut pel desordre catiònic en el lloc B de l’estructura perovskita. A més, les propietats ferroelectricques van permetre estimar el rendiment del sistema per a l'emmagatzematge d'energia i la refrigeració en estat sòlid, revelant una optimització dels valors d'emmagatzematge per a x = 0,15, amb ~45 mJ/cm² d'energia recuperable i un 77 % d'eficiència, així com un coeficient d'intensitat electrocalòrica de 0,40 K mm/kV per a la composició 0,09, essent aquests valors superiors als reportats a la literatura per a altres sistemes similars lliures de plom.