Tribunal:
     PRESIDENT: V. GUREVICH, SVETLANA
     SECRETARI: ARTIGAS GARCIA, DAVID
     VOCAL: MAS ARABÍ, CARLOS
Resum de tesi: L'objectiu d'aquesta tesi és explorar l'efecte de potencials no Hermítics en diferents sistemes no lineals. Concretament, els diferents treballs d'aquesta s'enfoquen en l'estabilització de diversos estats. En la tesi considerem bàsicament dos sistemes degut al seu caràcter universal: l'equació de Ginzburg-Landau i la de Lugiato-Lefever. Aquests dos models corresponen a generalitzacions de l'equació nolinear d'Schrödinger. El primer correspon a l'extensió dissipativa en sistemes amb medi actiu i ha estat extensament estudiada en part per la seua modelització de la turbulència, làsers o condensats de Bose-Einstein. El segon model s'enfoca en sistemes dissipatius amb un medi amb pèrdues, on l'energia és injectada. Recentment, aquest model ha tornat a prendre centralitat degut a la precisa descripció del camp en micro ressonadors i en l'avenç en els processos de la seua fabricació. Per mitjà d'un estudi analític i numèric, investiguem l'estabilització de diverses estructures coherents amb l'ajuda de la introducció de potencials no Hermítics. Pels sistemes de tipus làser que exhibeixen una forta turbulència això resulta en una estabilització i control efectius del sistema mentre que pel cas de microresonadors, aquesta estabilització d'estructures periòdiques porta a la llum un nou mecanisme híbrid de formació de solitons.

Tribunal:
     PRESIDENT: FONT GARCÍA, BERNAT
     SECRETARI: VENTOSA MOLINA, JORDI
     VOCAL: ALCÁNTARA ÁVILA, FRANCISCO
Resum de tesi: Aquesta tesi presenta un conjunt de metodologies per a la reducció de la dimensionalitat de dades de fluxos turbulents, amb un enfocament en simulacions d’alta fidelitat d’aerodinàmica externa en contextos industrials, com ara el flux al voltant d'automòbils simplificats. Aquestes simulacions, normalment realitzades en malles no estructurades amb centenars de milions de graus de llibertat, requereixen eines escalables per a l’anàlisi i la modelització. Tots els desenvolupaments s’han implementat a pyLOM, una biblioteca de Python oberta dissenyada per a reduir dimensionalitat de dades de l'ordre de magnitud de terabytes.El treball avança en quatre etapes principals, totes elles publicades i detallades en el seu corresponent article. En primer lloc, les tècniques clàssiques de reducció basades en la descomposició en valors singulars (SVD), com la descomposició ortogonal pròpia (POD), descomposició en modes dinàmics (DMD) i POD espectral (SPOD), s’han adaptat a la computació d’altes prestacions aprofitant la factorització QR en paral·lel. Les proves d'escalabilitat demostren una alta eficiència, identificant la comunicació durant la factorització QR com el principal coll d’ampolla. Aquests guanys de rendiment, juntament amb les capacitats d’entrada i sortida de dades en paral·lel de pyLOM, han permès aplicar aquests algorismes a conjunts de dades de diversos terabytes, com la simulació numèrica directa del flux en el difusor de Stanford.En segon lloc, s’ha desenvolupat un autoencodificador variacional (VAE) basat en xarxes neuronals convolucionals (CNN) per a la reducció no lineal de la dimensionalitat. Aquesta estratègia és capaç de capturar amb èxit la dinàmica temporal de la pressió posterior del cotxe Windsor amb només dues variables latents. El model comprimeix de manera efectiva instantànies de la pressió a la superfície posterior del vehicle preses a angles de guinyada de 2.5º, 5º i 10º. La projecció del coeficient mitjà de pressió a l’espai latent mostra una evolució lineal creixent de les dues variables latents amb l’angle de guinyada. La distribució del coeficient mitjà de pressió a l’angle de guinyada 7.5º es prediu amb un error mitjà del 3.13% en comparació amb els resultats obtinguts mitjançant simulacions de grans escales amb model de paret (WMLES) després de calcular els valors de l’espai latent mitjançant interpolació lineal.Ambdues metodologies s’han combinat per crear un mètode nou anomenat Geometry-Agnostic Variational-autoencoder Integration (GAVI), substituint el pas SVD per un VAE que opera sobre dades factoritzades amb QR. GAVI proporciona espais latents compactes sense necessitat de malles estructurades, assolint una alta recuperació d’energia en diversos casos de prova: cilindre, cotxe Windsor i fluxos urbans, amb espais latents de 3–6 variables que recuperen més del 90% de l’energia del flux. L’únic pas que requereix computació d'altes prestacions (HPC) en el GAVI és el càlcul de la factorització QR. Aquesta operació es realitza en paral·lel amb pyLOM i el cost econòmic per a tots els casos provats és inferior a 10€. L’ajust del VAE a la matriu R es pot fer amb una GPU que càpiga en un ordinador de sobretaula o portàtil.Finalment, es proposa una estratègia basada en transformers per compensar la pèrdua d’energia en els models reduïts. Mitjançant l’aprenentatge de la distribució espacial de les fluctuacions no resoltes, millora l’exactitud de la reconstrucció en dominis no estructurats complexos, superant els enfocaments basats en xarxes generatives adverses de super resolució (SRGAN) tant en esteles de vehicles com en fluxes urbans. El model transformer aprèn la funció de densitat de probabilitat de les fluctuacions que falten condicionades a les fluctuacions ja recuperades pel model. Afegir aquestes fluctuacions tanca la bretxa energètica entre les dades originals i les reconstruïdes i millora l’exactitud tant dels camps instantanis com del valor quadràtic mitjà de les fluctuacions.

Tribunal:
     PRESIDENT: VENET ZAMBRANO, MICHEL
     SECRETARI: OCHOA GUERRERO, DIEGO ALEJANDRO
     VOCAL: RUBIO MARCOS, FERNANDO
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.

Tribunal:
     PRESIDENT: ROVIRA VIRGILI, CARME
     SECRETARI: CANALES GABRIEL, MANEL
     VOCAL: CALERO BORRALLO, CARLOS
Resum de tesi: En aquesta tesi hem realitzat simulacions de dinàmica molecular (MD) i metadinàmica ben temperada (WTM) de diversos sistemes d'interacció benzotiadiazina (DBD)-membrana, així com de sarcoma de rata (RAS) i RAS-Son of Sevenless (SOS1). La primera secció està dedicada a analitzar l'estructura local del DBD i els seus derivats incrustats en membranes bicapa. Els llocs més reactius de DBD són els hidrògens "H2" i "H4" i els oxígens, capaços de formar interaccions d'enllaç d'hidrogen (HB) amb els components de la membrana. Les interaccions HB més fortes corresponen a l'associació entre 'H2' de DBD i oxígens de DOPS en absència de colesterol. El colesterol pot debilitar les connexions DBD-lípid HB. A més, els substituents de DBD tenen un fort impacte en les interaccions DBD-membrana. Els substituents donants d'electrons milloraran les interaccions HB entre els grups de lípids DBD i fosfat, mentre que els grups d'acceptació d'electrons debilitaran les interaccions amb els grups fosfat i milloren les interaccions amb els grups èster de lípids. Més endavant, s’ha investigat l'impacte de les mutacions KRAS-G12. Hi ha dues noves butxaques d'aigua dinàmiques, situades al complex ternari KRAS-G12D-GDP-Mg2+. Posteriorment, basant-nos en el procediment de disseny de fàrmacs in silico, es va dissenyar el nou inhibidor potencial de KRAS-G12D anomenat DBD15-21-22, que pot fixar KRAS-G12D en el seu estat "desactivat". A més, les superfícies d'energia lliure del DBD15-21-22 i els seus derivats en solució aquosa també s'han avaluat mitjançant simulacions WTM. Les variables col·lectives potencials proposades per a la investigació de la dinàmica conformacional de molècules petites poden ajudar a facilitar el disseny de fàrmacs in silico mitjançant l'obtenció de les superfícies d'energia lliure corresponents. També s’han estudiat les característiques conformacionals de NRAS i les seves interaccions moleculars subjacents a nivell atòmic mitjançant simulacions MD exhaustives i anàlisi de trajectòries. Les mutacions NRAS Q61 carregades positivament lligades a GTP (Q61R i Q61K) es poden classificar en una categoria, que tenen una petita butxaca orientable entre l'hèlix α 3 i al “switch”-II. Mentre que la mutació no polar NRAS Q61L lligada a GTP cau en una altra classe i la L61 pot ser capturada per la butxaca hidrofòbica situada a l'hèlix α 3. Es va proposar el nou mètode d'iteració de l'estructura d'origen isòmer per dissenyar un inhibidor potencial (HM-387) per orientar la mutació NRAS carregada positivament. L'HM-387 pot unir-se estretament a NRAS-Q61R lligat a GTP i induir gradualment la transició de conformació de proteïnes cap a l'estat "apagat". A més, es van proposar les variables col·lectives que poden caracteritzar amb precisió els canvis conformacionals de les proteïnes NRAS, i després s'han avaluat les estructures locals precises de NRAS i les seves mutacions Q61 en solució aquosa mitjançant simulacions WTM.Finalment, s’ha descrit el procés d'extracció del GDP per SOS1 i les interaccions moleculars subjacents a nivell atòmic. Les regions intrínsecament desordenades (IDRs) 807-818 i els dominis αH de SOS1 participen de manera cooperativa en el procés d'extracció del PIB: αH s'obre i s'insereix al domini SW-I de KRAS de tipus “wild”, mentre que els IDRs807-818 interaccionen amb el grup fosfat de GDP. Entre ells, els residus Lys811, Glu812, Lys939 i Glu942 tenen el paper principal. Pel que fa a la mutació KRAS-G12D, la sinergia bàsica d'IDRs807-818 i αH està ben conservada durant els passos d'extracció del GDP i és crucial tant per als casos de tipus “wild” com per a KRAS-G12D. Tanmateix, amb l'aparició de la mutació G12D, es milloren les interaccions moleculars d'Asp12 amb IDRs807-818, especialment amb els residus Ser807, Trp809, Thr810 i Lys811, i augmenta significativament la taxa d'extracció de GDP.

Tribunal:
     PRESIDENT: CASTELLANO, CLAUDIO
     SECRETARI: SALES PARDO, MARTA
     VOCAL: GARCIA BECERRA, DAVID
Resum de tesi: Com els virus, la informació, el coneixement i les emocions es difonen a través de la població, i les interaccions socials entre els individus poden donar lloc a un ric tapís de comportaments col·lectius. Normalment, nosaltres som capaços de determinar la manera en què els individus interactuen a nivell local. No obstant, entendre com el comportament emergeix com una característica global és molt més difícil i requereix nocions de sinergia i complexitat. Aquesta tesi investiga com les interaccions socials configuren el comportament col·lectiu en sistemes socials, centrant-se específicament en la dinàmica de flocking en grups d'animals i la polarització d'opinions en societats humanes. A partir de la física estadística i la ciència de xarxes, analitzem com les regles d'interacció locals condueixen a fenòmens emergents, usant dades empíriques per validar els nostres resultats.En el context del comportament animal, utilitzem xarxes socials per tal de representar les interaccions dins del flock. Ampliem la definició de models tipus Vicsek per explorar els efectes que les propietats estructurals de les xarxes socials tenen sobre l'estabilitat del flock. Les xarxes amb una heterogeneïtat més alta presenten un estat ordenat més resilient, mostrant un llindar de transició que divergeix, mentre que una heterogeneïtat més baixa fa que el sistema sigui més susceptible a pertorbacions externes, mostrant un llindar que convergeix a un valor finit. No obstant, si les interaccions de la xarxa tenen associats un pes, podem predir analíticament que el llindar de flocking també pot aproximar-se a zero, és a dir, un sistema que es troba sempre en la fase desordenada. Simulacions numèriques confirmen aquests resultats. Finalment, considerant xarxes socials animals reals, mostrem que les xarxes amb pesos heterogenis tendeixen a presentar una major sensibilitat al soroll, indicada per llindars de transició més baixos.A continuació, en el context del comportament humà, abordem la dinàmica de formació d'opinions i la polarització des d'una perspectiva multidimensional. Amb aquest objectiu, utilitzem opinions empíriques respecte a molts temes diferents recollides per l'American National Election Studies. Mapejant les opinions dins d'un espai ideològic bidimensional, proporcionem una anàlisi detallada de com evoluciona la polarització ideològica al llarg del temps als Estats Units. Avaluem la creixent bretxa ideològica entre demòcrates i republicans durant els darrers 30 anys, destacant un augment de l'heterogeneïtat dins dels partits, especialment entre els demòcrates. Aquests resultats contradiuen la hipòtesi del partisan sorting, la qual suggereix que els partits s'han tornat ideològicament més homogenis en les últimes dècades.Finalment, estudiem les condicions en què la polarització o el consens emergeix mitjançant la introducció del model multidimensional social compass. El model incorpora múltiples dimensions d'opinió, cadascuna de les quals correspon a un tema diferent. Una transició de fase de la polarització al consens apareix per a un valor llindar de la influència social. Tanmateix, les correlacions entre opinions multidimensionals juguen un paper fonamental en la dinàmica de despolarització. Demostrem que si les opinions inicials no estan correlacionades, la transició cap al consens pot ser discontínua depenent del nombre de dimensions, mentre que si estan correlacionades, la transició sempre és contínua. A més a més, simulacions del model sobre xarxes socials amb un patró de contactes heterogeni indiquen un llindar nul en el límit termodinàmic, en concordança amb la teoria de pertorbacions. També explorem el paper que juguen els nodes influents en el procés de despolarització. Mostrem que la presència de hubs pot reduir substancialment el valor del llindar, facilitant eficaçment el consens. Per contra, quan aquests tenen opinions divergents, la influència social necessària per despolaritzar el sistema augmenta significativament.

Tribunal:
     PRESIDENT: CAZALILLA GUTIERREZ, MIGUEL
     SECRETARI: MASSIGNAN, PIETRO ALBERTO
     VOCAL: VRANJES MARKIC, LEANDRA
Resum de tesi: Aquesta Tesi explora el comportament de les impureses en sistemes bosònics i fermiònics abordant tant les propietats de l'estat fonamental com els efectes tèrmics. Investiguem aquests fenòmens mitjançant mètodes computacionals avançats, com eel Path Integral Monte Carlo (PIMC) i el determinant diagrammatic Monte Carlo, proporcionant informació sobre la interacció entre la dinàmica de les impureses i els efectes quàntics de molts cossos.En primer lloc, examinem el polaró de Bose, és a dir, una impuresa en un bany tèrmic de bosons, centrant-nos en el seu comportament prop de la temperatura crítica. Mitjançant simulacions ab initio amb el PIMC, estudiem la dependència amb la temperatura de l'energia del polaró, la massa efectiva i el factor de estructura dinàmic per a les branques repulsives i atractives. Els nostres resultats mostren que les característiques del quasi-partícula es perden prop de la temperatura crítica, en concordança amb els resultats experimentals. A més, analitzem l'impacte de les impureses en el condensat de Bose-Einstein i en la superfluïdesa del gas de bosons.A continuació, abordem les propietats tèrmiques de les impureses repulsives en un gas de bosons atrapat harmònicament. A temperatures baixes, una forta repulsió entre la impuresa i els bosons expulsa la primera cap a les vores de la trampa mentre que, al incrementar la temperatura, es produeix un canvi de miscibilitat i la impuresa es desplaça cap al centre de la trampa. Identifiquem una transició de miscibilitat dependent de la temperatura i proposem un mètode no destructiu per a la mesura de la temperatura en experiments.També estudiem mescles repulsives de bosons de dues components en una caixa finita. Les nostres simulacions PIMC revelen dos comportaments tèrmics diferenciats: per a estats separats a temperatura zero, la difusió tèrmica incrementa la miscibilitat, mentre que, per a estats miscibles, emergeix un màxim de separació local induït per la temperatura a causa del efecte de bunching propi del condensat.Finalment, analitzem un gas de Fermi bidimensional en una xarxa amb una impuresa de diferent spin down que interacciona atractivament amb fermions de spin up. Utilitzant mètodes variacionals i de Monte Carlo diagramàtic, investiguem la possibilitat d'una transició de polaró a dimeró. Els nostres resultats mostren que l'estat de polaró continua sent energèticament favorable, mantenint un residu de quasi-partícula finit fins i tot en interaccions fortes.En conjunt, aquests estudis aprofundeixen en la comprensió de la física de les impureses en sistemes quàntics, aportant llum sobre els efectes tèrmics, la miscibilitat i les propietats de les quasi-partícules en diversos escenaris.

Tribunal:
     PRESIDENT: CAMPINS MARTÍ, MAGDA
     SECRETARI: ECHEBARRIA DOMINGUEZ, BLAS
     VOCAL: DIEZ DOMINGO, JAVIER
Resum de tesi: Aquesta tesi doctoral s'ha centrat en la caracterització i estudi de la dinàmica del SARS-CoV-2, el virus de la influença (grip) i el virus respiratori sincitial (VRS) en nens i nenes de Catalunya durant l'última dècada. Per mitjà d'una combinació d'anàlisis empíriques epidemiològiques i de modelització dinàmica, hem explorat com la pandèmia de la COVID-19 ha alterat l'estacionalitat i els patrons d'interacció dels virus respiratoris, modificant el seu comportament epidemiològic i impacte en la salut pública.Hem descrit els canvis epidemiològics abans, durant i després de la pandèmia, destacant el comportament distintiu del SARS-CoV-2 en nens i nenes després de l'aparició de la variant Òmicron i l’inici de la vacunació, deixant de generar malaltia greu i onades epidèmiques previsibles com la grip i el VRS. Aquests, d’altra banda, han mostrat un retorn progressiu als seus patrons epidèmics pre-pandèmia, tot i que encara no es troben en un estat estacionari.També hem introduït nous indicadors epidemiològics, com el potencial de creixement epidèmic (EPG per les sigles en anglès), i els diagrames i panells de risc, que s'han aplicat amb èxit per a la vigilància epidèmica en temps real. A més, hem emprat models empírics basats en la corba de Gompertz per analitzar retrospectivament la dinàmica epidèmica pre-pandèmia de la grip i el VRS, proporcionant un marc quantitatiu per comparar les corbes epidèmiques dels dos virus i identificar patrons consistents en la seva magnitud i cronologia, permetent-nos verificar canvis post-pandèmics. Aquests models també han servit per predir els seus pics epidèmics pre- i post-pandèmia (quan fou possible) amb gairebé un mes d'antelació, amb un marge màxim d'error d'una setmana i una magnitud que cau dins de l'interval de confiança del 95% dels models, tot i que la supervisió i intervenció humana milloren el seu rendiment.Per comprendre millor els factors que modulen la transmissió de la grip, hem desenvolupat un model SEIR de compartiments, utilitzant una funció de transmissibilitat en dos passos que s'ha aconseguit relacionar amb factors meteorològics. Aquest model ha revelat una associació significativa entre la temperatura i la transmissivitat de la grip, amb un retard de dues setmanes, el que ofereix indicis sobre l’impacte que poden tenir variables mediambientals en les epidèmies estacionals de grip.També s'ha avaluat l'efectivitat pràctica de les estratègies preventives contra el VRS, particularment l'anticòs monoclonal nirsevimab, que ha demostrat una alta efectivitat en la reducció d'hospitalitzacions i d'ingressos a la unitat de cures intensives pediàtriques (UCIP), de més del 80%.A més, aquest treball ha qüestionat suposicions històriques sobre el paper dels nens i les nenes com a principals impulsors de les epidèmies de virus respiratoris. Tot i que s'ha confirmat el seu valor com a població sentinella per a la ràpida detecció de les infeccions que circulen donada la seva elevada taxa de contacte i vigilància activa, els resultats suggereixen que no necessàriament inicien les epidèmies, especialment per a virus com la grip. Aquest descobriment convida a reconsiderar les estratègies de salut pública i mesures de control tradicionalment dirigides a la població pediàtrica.En conclusió, aquesta tesi ha contribuït a una comprensió més profunda de l'epidemiologia dels virus respiratoris pediàtrics a Catalunya, ha validat noves eines de modelització i indicadors de vigilància i ha establert les bases per millorar la predicció d'epidèmies i les estratègies de prevenció en el context post-pandèmia: posant els nens i nenes al centre, però protegint-los d'assumir responsabilitats que ens corresponen a tots i totes.

Tribunal:
     PRESIDENT: ZAPPERI, STEFANO
     SECRETARI: ALONSO MUÑOZ, SERGIO
     VOCAL: REINA, ANDREAGIOVANNI
Resum de tesi: Grups d'animals en moviment, com ara estols d’ocells, bancs de peixos, eixams d’insectes, ramats de mamífers i multituds humanes, poden exhibir comportaments altament intricats i coordinats. Aquesta tesi explora els mecanismes subjacents del moviment col·lectiu analitzant dades experimentals extensives i d'alta resolució de trajectòries de bancs de peixos en un entorn controlat.Primer, introduïm una tècnica de mapa de forces per investigar les forces d'alineament que experimenten els peixos individuals. Després de validar el mètode amb un model basat en agents, l'apliquem en dades experimentals i trobem evidència d'alineament efectiu amb veïns que es mouen més ràpid, així com un inesperat anti-alineament amb veïns que es mouen més lents. Enlloc d'interpretar aquesta observació com un comportament d'anti-alineament explícit, suggerim que prové d'un mecanisme d'atenció selectiva, on els peixos presten menys atenció als veïns més lents. Això implica l'existència de dinàmiques de lideratge temporals basades en velocitats relatives, una hipòtesis que donem suport a través de simulacions basades en agents i l'anàlisi de relacions de lideratge en les dades experimentals. A continuació, examinem com variacions en la percepció de risc influencien el comportament i les interaccions dels peixos dintre el grup. En fusionar dos subgrups de peixos amb diferents nivells d'habituació al tanc experimental, observem que els individus amb més percepció de risc tendeixen a ocupar posicions més centrals i formen grups més cohesionats, d'acord amb la hipòtesis del ramat egoista. A part de posicions espacials, també observem adaptacions de comportament en la coordinació, en les dinàmiques de lideratge i en els patrons d'explosió i frenada en el moviment dels peixos. Per acabar de validar aquests resultats, desenvolupem una eina d'aprenentatge automàtic capaç d'identificar la identitat del subgrup dels peixos individuals a partir del seu comportament.També investiguem cascades de comportament espontani en bancs de peixos a partir d'allaus de gir, on grans canvis direccionals es propaguen a través del grup. Utilitzant eines de la física de la matèria condensada i de sismologia, analitzem diverses mètriques d’allaus i revelem un comportament lliure d'escala a través de distribucions de llei de potència, col·lapses i relacions d'escala. D'aquesta manera confirmem una condició necessària per a la criticalitat en bancs de peixos. També explorem el paper biològic de les allaus de gir, vinculant-les amb processos de presa de decisions col·lectives de canvis de direcció del grup. També identifiquem efectes d'interaccions amb les parets del tanc i rols influents dels individus que ocupen posicions en la perifèria. A més, aplicant la tècnica de declustering de veí més proper, basada en la identificació d’esdeveniments principals i rèpliques, descobrim correlacions espaciotemporals en esdeveniments d'allaus i una llei d'Omori amb un decaïment més ràpid en comparació amb la dinàmica típica dels terratrèmols.Finalment, explorem i extenem la tècnica de declustering del veí més proper per analitzar correlacions en processos puntuals. Mitjançant l'ús de catàlegs de terratrèmols, demostrem que aquest mètode pot, en alguns casos, produir relacions espúries d'Omori-Utsu i productivitat en absència de correlacions reals. No obstant això, avaluant la robustesa dels resultats sota variacions de nous paràmetres, demostrem que el mètode pot distingir de manera fiable rèpliques reals.En resum, aquesta tesi aporta noves perspectives sobre els mecanismes que impulsen el comportament col·lectiu en grups d'animals, destacant el paper de les interaccions socials selectives i les dinàmiques crítiques. El nostre enfocament empíric i basat en dades subratlla la complexitat dels col·lectius animals i posa les bases per a futurs estudis sobre la presa de decisions col·lectives, el lideratge i la transferència d'informació en sistemes biològics.

Tribunal:
     PRESIDENT: STERN TAULATS, ENRIC
     SECRETARI: MACOVEZ, ROBERTO
     VOCAL: BERMÚDEZ GARCÍA, JUAN MANUEL
Resum de tesi: La refrigeració artificial és un dels grans assoliments tecnològics, essencial en els sectors industrials i domèstics per a la conservació d'aliments, medicaments i la climatització d'espais. S'espera que la demanda de refrigeració augmenti a causa del creixement de la població, la riquesa global i el canvi climàtic. No obstant això, la tecnologia de refrigeració actual té una eficiència moderada i depèn de fluids que perjudiquen el medi ambient, cosa que representa un repte científic i tecnològic. A més, aquests sistemes s'utilitzen cada vegada més en bombes de calor que substitueixen els ineficients cremador de gas.Els efectes calòrics induïts per camps externs en materials sòlids, com els efectes barocalòrics, emergeixen com una solució prometedora per a una refrigeració més sostenible. Tot i els avenços recents, encara persisteixen reptes. Els cristalls plàstics s'han destacat com a materials barocalòrics ecològics i molt prometedors per a aplicacions en refrigeració i calefacció en estat sòlid, gràcies als seus grans canvis isotèrmics d'entropia i variacions de temperatura induïdes per la pressió. A més, molts d'aquests cristalls plàstics, pel seu elevat calor latent, podrien ser utilitzats per a l'emmagatzematge d'energia tèrmica en la gestió de la calor residual.Aquesta tesi investiga els efectes barocalòrics en dos tipus de compostos: (i) cristalls plàstics orgànics derivats de l'adamantà i el neopentà, com 1-adamantanol, 2-adamantanol, 2-metil-2-adamantanol, 2-Br-adamantano i 2-metil-2-nitro-1-propanol; i (ii) cristalls plàstics ferroelèctrics, com el perrenat de quinuclidini i el tetracloroferrato de tetrametilamonio. S'han emprat tècniques experimentals per caracteritzar les propietats barocalòriques d'aquests materials, com la calorimetria convencional, calorimetria i dilatometria a alta pressió, i espectroscòpia dielèctrica sota pressió i camp elèctric, complementades amb mesures de difracció realitzades per membres del grup de recerca o col·laboradors externs.L'objectiu de la tesi és ampliar la gamma de compostos sòlids amb aplicacions en refrigeració, tant industrial com domèstica, i caracteritzar les seves propietats termodinàmiques i la seva resposta barocalòrica. També es vol entendre l'origen dels calors latents i la seva relació amb el desordre que sorgeix en cada transició. Pel que fa als compostos adequats per a cicles reversibles de refrigeració, el 2-Br-adamantano és el més adequat per a refrigeració domèstica prop de la temperatura ambient. El 1-adamantanol, 2-adamantanol i 2-metil-2-adamantanol són adequats per a aplicacions a temperatures superiors a l'ambiental, en l'àmbit industrial, i tenen gran potencial en la gestió de calor residual, a causa de les transicions endotèrmiques d'aquests compostos. D'altra banda, el 2-metil-2-nitro-1-propanol presenta efectes barocalòrics irreversibles colossals, però en la seva fase plàstica pot oferir efectes reversibles, cosa que suggereix el seu ús en cicles de refrigeració reversibles. Aquest compost també podria ser útil en la gestió de calor residual a temperatures superiors a l'ambiental gràcies a la seva gran entalpia de transició.Els cristalls plàstics ferroelèctrics, que combinen una fase plàstica a alta temperatura amb una fase ferroelèctrica a baixa temperatura, són una novetat. Aquest treball és el primer en estudiar els seus efectes barocalòrics, observant efectes grans, tot i que no comparables als dels cristalls plàstics orgànics. Tanmateix, aquests materials obren la porta a possibles efectes multicalòrics sota pressió i camp elèctric. No obstant això, es requereixen camps elèctrics molt grans per observar efectes electrocalòrics en els casos estudiats.