Tesis en dipòsit públic

AUTOMÀTICA, ROBÒTICA I VISIÓ

• CALDARELLI, EDOARDO: Learning control from data: Convergence guarantees and applications to robotic cloth manipulation
  
  Autor/a: CALDARELLI, EDOARDO
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: AUTOMÀTICA, ROBÒTICA I VISIÓ
  Departament: Institut de Robòtica i Informàtica Industrial (IRI)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 05/12/2024
  Data de FINAL de diposit: 19/12/2024
  Director/a de tesi: TORRAS GENIS, CARMEN | COLOMÉ FIGUERAS, ADRIÀ
  Resum de tesi: En els últims anys han aparegut nous reptes en l'àmbit de la robòtica, com la manipulació d’objectes deformables com la roba,derivats d’utilitzar robots fora d’escenaris típicament industrials. Les habilitats de manipulació tenen l’objectiu d’ajudar els humansen les seves activitats diàries, amb la finalitat de millorar la seva vida, sobretot en el cas de gent gran o amb discapacitatsfísiques.En aquest context, pot ser necessari programar el comportament d’un robot per part depersones no expertes en robòtica, i considerar paràmetres addicionals a més de lestrajectòries que cal seguir, com la rigidesa o la impedància del manipulador robòtic. En aquest sentit, els mètodes clàssics decontrol poden ser combinats amb algorismes d'aprenentatge automàtic, per obtenir un procés de control basat en dades. Elcomportament desitjat del robot pot ser inferit inductivament a partir d’un conjunt de dades, sense requerir la programació delsmoviments del robot a baix nivell. Específicament, les habilitats requerides per la tasca poden ser apreses de manera prescriptivagravant la seva execució per un expert humà (l’anomenat aprenentatge per demostració); o construint un model aproximat del’entorn del robot, i deixant que el robot decideixi basant-se en el model (en la línia del control predictiu basat en model).Aquesta tesi proposa avenços en el camp del control basat en dades per a la manipulació robòtica, mitjançant tantl’aprenentatge per demostració com l’aproximació basada en un model. La majoria dels mòduls d’aprenentatge usats en aquestatesi es basen en mètodes de funcions nucli (kernel). Encara que són costosos computacionalment, els mètodes de funcions nucligaudeixen de garanties d’optimalitat, i permeten el desenvolupament d’aproximacions ràpides, la precisió de les quals pot serdemostrada.En aquesta tesi, primer estudiem com aprendre perfils de rigidesa variable en el temps a partir de demostracions humanes, idesenvolupem un nou algorisme d’aprenentatge actiu per aconseguir aquest objectiu. A més, investiguem com les demostracionshumanes d’una tasca poden ser processades de manera eficient, per mitjà d’una primitiva de moviment aproximada basada enfuncions nucli. A més, considerant l’escenari basat en un model, comencem proposant l’ús de tècniques eficients de controlpredictiu per a la manipulació de roba. També desenvolupem un algorisme aproximat de regressió per aprendre i controlardinàmiques no lineals, en el context de la regressió de l’operador de Koopman. A banda d’aquestes contribucions algorísmiques,també focalitzem en les propietats teòriques de les aproximacions basades en funcions nucli considerades, connectant tècniquesd’aprenentatge estadístic i de teoria de control. Específicament, demostrem nous resultats de convergència de la nostra eficientrepresentació de primitiva de moviment, i també del model de dinàmica obtingut amb la regressió de l’operador de Koopman.
  

ENGINYERIA DEL TERRENY

• ENCALADA LÓPEZ, DAVID ALEJANDRO: Soil Deterioration and Crack Formation during Drying. Mitigation Strategies
  
  Autor/a: ENCALADA LÓPEZ, DAVID ALEJANDRO
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA DEL TERRENY
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 29/11/2024
  Data de FINAL de diposit: 13/12/2024
  Director/a de tesi: LEDESMA VILLALBA, ALBERTO | PRAT CATALAN, PERE
  Resum de tesi: Aquesta tesi investiga el comportament de fissuració dels sòls sotmesos a l'intercanvi d'humitat amb l'entorn. La investigació combina enfocaments experimentals i modelatge numèric per entendre les propietats que controlen la fissuració del sòl durant els cicles de dessecació i humectació.El treball experimental abasta: mesura de la deformació, mesura de la succió, avaluació de la interacció sòl-atmosfera i anàlisi de la fissuració del sòl.La deformació del sòl es va avaluar utilitzant: mesura directa, desplaçament de volum i anàlisi d’imatges digitals (DIA). El DIA va resultar efectiu, oferint simplicitat i rapidesa en l’adquisició de corbes de contracció del sòl (SSC), a més de proporcionar informació addicional sobre els canvis de color del sòl a causa del contingut d’aigua. Les dades recollides van validar un model proposat capaç de capturar diverses formes de corbes, incloses les corbes en forma de J i S, amb paràmetres físicament significatius.Les mesures de succió van utilitzar diverses tècniques, incloent-hi tensiòmetres d’alta capacitat (HCT), tensiòmetres convencionals, sensors de potencial hídric, higròmetres i paper de filtre. Els HCT van destacar per la seva àmplia gamma i la seva bona superposició amb mètodes que estimen la succió a partir de la humitat relativa. Aquestes mesures van facilitar la construcció de corbes de retenció d’aigua en el sòl (SWRC) per a diferents mostres de sòl.Les mesures volumètriques i de succió en condicions no confinades, a través de SSC i SWRC, van permetre la construcció d’una part de la superfície d’estat (e-s-p). Aquestes dades milloren els models constitutius per a sòls no saturats en considerar el comportament no lineal de la rigidesa induïda per la succió. Es va derivar una solució analítica per a la corba e-s a partir del model proposat, que té com a objectiu estendre’s a condicions confinades i vincular el comportament deformacional del sòl amb l'inflament confinada i la pressió de l'inflament.Les proves d’interacció sòl-atmosfera es van fer en un ambient obert, en una cambra ambiental i en gran escala. Aquests experiments van avaluar les etapes d’evaporació del sòl i van provar un model que considera la resistència a la difusió i la humitat relativa a la superfície del sòl. L’impacte d’aquests factors va variar segons el tipus de sòl: la resistència a la difusió va afectar significativament els sòls granulars, la humitat relativa va influir les sòl plastics. Es va avaluar una barrera capil·lar utilitzant un geosintètic com a estratègia de mitigació, demostrant la seva efectivitat en la reducció de l’evaporació i la prevenció de la fissuració sota la barrera.La fissuració del sòl es va avaluar utilitzant dos enfocaments: avaluació superficial amb DIA i tomografia computeritzada (CT) de raigs X per a l’anàlisi de profunditat. Els resultats van mostrar una bona concordança amb SSC, revelant que la fissuració representava un percentatge dels canvis de volum durant la contracció induïda, depenent del tipus de sòl i el contingut inicial d’aigua. Les CTs van revelar la influència de defectes preexistents en la formació d’esquerdes i va demostrar un segellat incomplet de les esquerdes durant els cicles d’humectació.Es va provar l’addició de fibres com a mètode de reducció de fissures, mostrant efectivitat en el primer cicle de dessecació però amb eficàcia reduïda en cicles posteriors. Les observacions de la CT de raigs X van destacar la persistència de les esquerdes segellades com a punts febles, cosa que va conduir a la reobertura d’esquerdes al llarg de les trajectòries prèvies.El modelatge numèric es va centrar a simular la deformació del sòl en proves d’interacció sòl-atmosfera. Els models van emfatitzar la importància dels coeficients de transferència de massa i calor, en la representació de les condicions de contorn. Les simulacions van corroborar l'efectivitat dels geosintètics per a la preservació de la humitat i la prevenció de fissures.
  

ENGINYERIA ELECTRÒNICA

• NIKSERESHT, SASAN: Self-Powered Integrated Circuits with Optical Communication
  
  Autor/a: NIKSERESHT, SASAN
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA ELECTRÒNICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Electrònica (EEL)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 26/11/2024
  Data de FINAL de diposit: 10/12/2024
  Director/a de tesi: COSP VILELLA, JORDI | FERNÁNDEZ MARTÍNEZ, DANIEL
  Resum de tesi: El ràpid desenvolupament de les tecnologies de l'Internet de les Coses (IoT) està transformant la recollida, l'anàlisi i l'ús de dades en diverses indústries, des d'aplicacions industrials fins a biomèdiques. Una classe especialitzada d'IoT, coneguda com a Smart Dust Motes (SDMs), ha cridat recentment l'atenció. Aquests dispositius ultra-miniaturitzats i autosuficients són capaços de realitzar tasques de detecció, computació i comunicació a escala mil·limètrica. No obstant això, malgrat el seu enorme potencial, les aplicacions SDM i IoT s'enfronten a importants desafiaments, especialment en la gestió de l'energia, la miniaturització i l'eficiència de la comunicació.Un dels principals reptes en la distribució de la tecnologia SDM és la gestió del consum d'energia. A mesura que augmenta el nombre d’SDMs i es despleguen en entorns remots, es necessitaran fonts d'energia sostenibles per a un funcionament autònom durant llargs períodes sense manteniment. Les solucions d'energia tradicionals, com les bateries, són poc pràctiques per a aquests sistemes a causa de les limitacions de mida i les necessitats freqüents de manteniment. A més, la comunicació sense fils, especialment a través de Radiofreqüència (RF), consumeix una quantitat significativa d'energia, cosa que afecta els requeriments d'aquestes aplicacions. Com a resultat, els enfocaments actuals, com les bateries i la comunicació RF, sovint tenen dificultats per oferir solucions sostenibles i a llarg termini per mantenir tant l'eficiència energètica com la de comunicació.Aquesta tesi proposa el disseny d'un Circuit Integrat d'Aplicació Específica (ASIC) autosuficient desenvolupat específicament per a aplicacions SDM i IoT, amb l'objectiu d'abordar aquests reptes. El sistema proposat incorpora diversos components clau, incloent un transceptor híbrid òptic i RF i unitats de captació d'energia. Al cor del sistema hi ha la integració de fotodíodes negatius, que funcionen tant com a captadors d'energia lumínica com a receptors de dades òptiques, minimitzant significativament la mida i el consum d'energia del sistema. Els fotodíodes negatius ofereixen una eficiència superior als fotodíodes positius tradicionals, milloren la conversió d'energia i redueixen tant l'àrea del xip com el cost. L'energia generada pel fotodíode integrat es guarda i es regula mitjançant un convertidor de voltatge integrat, que augmenta de manera eficient l'energia captada per alimentar tot el sistema. Els mètodes de comunicació híbrida proporcionen flexibilitat per a aplicacions SDM, on la comunicació òptica en línia de visió pot ser complementada per transmissió RF per millorar l'abast i la fiabilitat. Un transmissor RF reconfigurable de baix consum, capaç d'operar en múltiples modes de modulació, millora la comunicació fiable fins i tot en condicions en que no hi ha línia de visió directa.Per validar el disseny proposat, es van fabricar tres xips prototips utilitzant tecnologia CMOS de 0.18 µm i es van provar experimentalment. El primer prototip, amb la plataforma de comunicació híbrida òptica/RF, va aconseguir una velocitat de transmissió de dades de 20 kb/s amb un consum d'energia del receptor òptic de 11 pJ/bit i una potència de transmissió RF de −18.65 dBm utilitzant energia captada de la llum. El segon receptor òptic va millorar la sensibilitat a les dades de llum mitjançant la tècnica del bloc comparador amb adaptació de corrent continu. Va consumir 60 nW de potència i 1.5 pJ/bit a una velocitat de transmissió de 40 kb/s amb un voltatge d'alimentació 0.5 V. El sistema de captació d'energia va demostrar una eficiència del 57% i va generar fins a 8.7 µW de potència a partir d'una àrea de fotodíode negatiu de 240 × 480 µm². Aquests resultats demostren la capacitat del sistema per operar de manera autònoma durant períodes prolongats, sense la necessitat de substitució de bateries o fonts d'energia externes.
  

ENGINYERIA MECÀNICA, FLUIDS I AERONÀUTICA

• OLLÉ BERNADES, MARC: Wall-bounded high-pressure transcritical turbulence at low Reynolds regimes
  
  Autor/a: OLLÉ BERNADES, MARC
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA MECÀNICA, FLUIDS I AERONÀUTICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Mecànica (EM)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 26/11/2024
  Data de FINAL de diposit: 10/12/2024
  Director/a de tesi: JOFRE CRUANYES, LLUÍS | CAPUANO, FRANCESCO
  Resum de tesi: La miniaturització supercrítica de turbulències a les parets té el potencial per superar la frontera energètica microfluidic - petites taxes de barreja i transferència a causa dels règims de flux laminar induïts, que resulta en eficiències significativament baixes en comparació amb els sistemes macroesfèrics en què normalment es turbulència. En particular, aquests dispositius es caracteritzen per diàmetres hidràulics petits i velocitats de flux baixes i, per tant, limitats a règims de nombre de Mach/Reynolds baixos. Per tant, aquest treball se centra a explorar l'aplicació de fluids supercrítics per assolir turbulències sota aquestes condicions. Els resultats confirmen que es poden aconseguir fluxos totalment turbulents malgrat el camp de flux de baixa velocitat, cosa que resulta en una millora de les taxes de mescla i el rendiment de transferència de calor relacionats amb aplicacions de transferència de calor, cicles de potència i sistemes de conversió d'energia. No obstant això, el desenvolupament posterior d'un marc compatible amb la física es troba encara al començament.La naturalesa de banda ampla inherent al flux requereix mètodes amb errors mínims de dissipació i dispersió, per capturar l'àmplia gamma d'escales de temps/longitud i representar correctament la transferència d'energia entre escales. A més, el fracàs en mantenir l'equilibri de pressió, especialment en la pseudointerfície, pot resultar en oscil·lacions de pressió espúries i pot conduir a la divergència de solucions. En aquesta mesura, es proposa un mètode de discretització per preservar l'energia cinètica per convecció i mantenir simultàniament l'equilibri de pressió en fluxos de gas real compressible sense discontinuïtat. En aquest marc, es deriva el conjunt filtrat d'equacions adequades per a la simulació de grans remolins i les propietats dels termes resultants de subfiltre-escala es caracteritzen per la realització d'anàlisis a priori i posterior de Fluxos turbulents transcrítics d'alta pressió per a estratègies de paret -resolta i modelada per la paret. En detall, l'activitat dels termes i l'autodescomposició del tensor d'estrès del subfiltre podrien posar les bases per als esforços de modelatge consegüents.En aquest sentit, els mecanismes de flux subjacents d'aquests sistemes s'han d'investigar amb cura mitjançant càlculs. En detall, la turbulència supercrítica s'analitza mitjançant simulacions numèriques directes de flux no isotèrmic transcrític d'alta pressió. Els resultats indiquen que aquesta configuració condueix a grans nivells d'estrofia i de vorticitat induïda. Cal assenyalar que la física del flux a prop de la paret es desvia d'una teoria de capa límit monofàsica a causa de la presència d'una inestabilitat baroclina a les proximitats de la paret calenta/superior. Per investigar més a fons aquests mecanismes físics, la naturalesa d'aquesta inestabilitat es caracteritza meticulosament per mitjà de la teoria d'anàlisi d'estabilitat lineal de resolució adaptativa. Es troba que, en condicions isotèrmiques transcrítiques, la termodinàmica no lineal exhibida prop de la regió pseudo-ebullició accelera la transició laminar a turbulenta respecte als estats termodinàmics sub- i súper-crítics, que és més exacerbada per a no-fluxos isotèrmics fins i tot quan s'opera en règims de números baixos de Mach/Reynolds.
  
• SAL ANGLADA, GASTON: Computational analysis and design of metamaterial-based panels for high-performance acoustic applications
  
  Autor/a: SAL ANGLADA, GASTON
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA MECÀNICA, FLUIDS I AERONÀUTICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Mecànica (EM)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 28/11/2024
  Data de FINAL de diposit: 12/12/2024
  Director/a de tesi: OLIVER OLIVELLA, FRANCISCO JAVIER | ROCA CAZORLA, DAVID
  Resum de tesi: El concepte de metamaterials ha emergit com una frontera captivadora. Aquests són estructures dissenyades per posseir propietats úniques, sovint inassolibles en la naturalesa. Aquest concepte no només ha captat la imaginació de la comunitat científica, sinó que també s’ha convertit en un punt d'interès en diverses indústries. Entre les diverses aplicacions dels metamaterials, el camp de l'acústica destaca notablement. La capacitat de crear materials amb atenuació de soroll precisa i eficient en intervals de freqüència específics té una importància profunda en una varietat de sectors.En aquest panorama d'exploració de metamaterials, els metamaterials acústics multicapa multiresonants (MLAM) han sorgit com una solució particularment prometedora. A diferència dels metamaterials acústics de ressonància local convencionals, els MLAM aprofiten l'acoblament intrincat de ressonàncies dins d'estructures en capes, mostrant capacitats excepcionals de bloqueig del so en intervals de freqüència més amplis. A través del seu disseny, els panells MLAM aborden amb èxit dos desafiaments crucials en acústica. En primer lloc, sobresurten en l'atenuació del so en intervals de freqüència amplis específics, superant l'eficiència de les solucions convencionals. En segon lloc, l'estructura en capes dels MLAM no només millora l'atenuació a través de nous mecanismes d'acoblament, sinó que també facilita la producció a gran escala de manera senzilla i rendible. Aquesta característica de disseny inherent posiciona els MLAM com una solució viable i escalable, superant les limitacions de producció trobades en altres metamaterials acústics.Reconèixer el paper fonamental del disseny estructural en la conformació de les propietats dels metamaterials acústics és crucial en aquesta tesi doctoral. La recerca presenta avenços significatius en el disseny i l'optimització d’aquests materials, amb un enfocament particular en els MLAM i les seves aplicacions innovadores. Les contribucions clau inclouen el desenvolupament de paradigmes avançats de disseny, la integració de l’aprenentatge automàtic en l'optimització del disseny i noves propostes estructurals.Aquesta recerca introdueix un marc computacional pioner basat en l'homogeneïtzació multiescala, que permet una avaluació ràpida i precisa de la pèrdua de transmissió del so (STL) en diversos espectres de freqüència. Aquest marc facilita la parametrització i l’optimització dels dissenys de MLAM, tenint en compte limitacions pràctiques com el pes, el gruix i les toleràncies geomètriques. Mitjançant l’ús de tècniques d’aprenentatge automàtic, aquest treball millora els processos de modelatge i optimització de metamaterials acústics.En resum, aquesta tesi representa una investigació integral sobre els avenços en el disseny i l'optimització de metamaterials acústics, contribuint al desenvolupament de solucions eficients, escalables i pràctiques per a l'atenuació del so, abordant desafiaments crítics en diverses aplicacions industrials.
  

FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA

• AKHTER, MOHAMMAD NAYEEM: Non-Hermitian mode management in optical fibers and waveguides
  
  Autor/a: AKHTER, MOHAMMAD NAYEEM
  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: Normal
  Data de dipòsit: 29/11/2024
  Data de FINAL de diposit: 13/12/2024
  Director/a de tesi: STALIUNAS, KESTUTIS | BOTEY CUMELLA, MURIEL
  Resum de tesi: Aquesta tesi demostra un nou mètode per la transformació de feixos òptics en fibres multimode (MMF) amb gradient d’índex (GRIN) mitjançant el control no hermític de modes. Recentment, ha augmentat l’interès de les MMF pel seu ús en comunicacions òptiques, làsers d'alta potència, detecció òptica i imatge. Les MMF presenten fenòmens espaciotemporals complexos i un dels seus principals inconvenients és la mala qualitat del feix propagat. Qualsevol feix injectat en aquestes fibres evoluciona espontàniament cap a una configuració multimode, generant speckle a la sortida. Aquesta aleatorietat resulta de les diferents constants de propagació dels modes de la fibra. Això indueix diferències de fase aleatòries durant la propagació. El problema persisteix fins i tot en MMF GRIN parabòliques, dissenyades per tenir constants de propagació equidistants que teòricament produirien una autoimatge periòdica. Malgrat tot, petites imperfeccions alteren l'equidistància d'aquests modes, introduint aleatorietat. Hi ha hagut diversos intents de fer front als problemes de desfasament i aleatorietat basats en l'ajust de fase adaptatiu i la neteja dissipativa del feix d'entrada com a tècniques més habituals. Recentment, per reduir els efectes de l'aleatorietat s'ha proposat l’autoneteja del feix, basada en l'acoblament no lineal de modes, i per tant requerint una elevada potència incident. A més, l'autoneteja redistribueix l'energia entre els modes i manté les propietats integrals del feix, com el moment de segon ordre en l’espai real i en el recíproc i el factor de qualitat del feix. En general, els mètodes convencionals com la modulació d'índex, la dispersió o la no linealitat al llarg de les fibres òptiques, que indueixen l'acoblament de modes, i les inestabilitats paramètriques o de Faraday, no redueixen de manera eficient la turbulència, ja que generalment amplien l’espectre angular del feix. Aquesta tesi proposa un enfoc potencialment transformador que permet una neteja eficaç dels modes reduint-ne la turbulència. La proposta es basa en la introducció d’una modulació periòdica no Hermítica, mitjançant la modulació de l'índex de refracció i el coeficient de guany/pèrdua al llarg de les fibres o guies d'ona, permetent un control precís de l’acoblament de modes. De fet, el camp de la Fotònica no Hermítica s'ha convertit recentment en una plataforma idònia per descobrir nous fenòmens físics exòtics, com la ruptura de la simetria espacial i de la causalitat; amb aplicacions específiques per millorar el rendiment dels làsers o condensar la turbulència òptica utilitzant potencials no hermítics periòdics, per exemple. Així, la tesi pretén controlar l'acoblament de modes en MMF i guies d’ona, utilitzant la unidireccionalitat induïda per potencials no Hermítics. Aquest acoblament unidireccional entre els modes transversals, ja sigui cap a modes d'ordre inferior o cap a modes d'ordre superior, està principalment governat pel desplaçament espacial entre les parts real i imaginària del potencial complex. La principal aplicació potencial d’aquest esquema és la neteja de modes en fibres lineals i fibres no lineals actives reduint els moments de segon ordre en l’espai real i en l’angular. A més, també explorem la generació controlda de modes d'ordre superior en MMF GRIN. Finalment, mostrem que també és possible modelar el perfil del feix en MMF GRIN no lineals, no Hermítiques i actives. És rellevant esmentar que aquestes tècniques ja no requereixen d’alta potència o un ajust manual del feix d'entrada. Presentem prediccions analítiques basades en un model de feix Gaussià simplificat o en la tècnica d'expansió en modes estàndard. Les prediccions son demostrades numèricament resolent l'equació de propagació de l'ona amb el potencial no hermític amb periodicitat longitudinal. S’estudia la robustesa i l'eficàcia dels esquemes proposats i també s’estimen les condicions i els paràmetres per a la realització experimental dels fenòmens predits.
  
• HU, ZHEYAO: In silico design of inhibitors of RAS oncogenic proteins and strategies for blocking of tumour growth
  
  Autor/a: HU, ZHEYAO
  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: Normal
  Data de dipòsit: 29/11/2024
  Data de FINAL de diposit: 13/12/2024
  Director/a de tesi:
  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.
  
• PUY CONTRERAS, ANDREU: Dynamic social patterns and information transfer in schooling fish
  
  Autor/a: PUY CONTRERAS, ANDREU
  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: Normal
  Data de dipòsit: 26/11/2024
  Data de FINAL de diposit: 10/12/2024
  Director/a de tesi: PASTOR SATORRAS, ROMUALDO
  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.
  

FOTÒNICA

• ZARRAOA SARDÓN, LAURA: Photon counting with a single neutral atom: quantum efficiency, dark counts, and background rejection
  
  Autor/a: ZARRAOA SARDÓN, LAURA
  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: 05/12/2024
  Data de FINAL de diposit: 19/12/2024
  Director/a de tesi: MITCHELL, MORGAN | VEYRON, ROMAIN
  Resum de tesi: Aquesta tesi estudia l’ús d’un sol àtom neutre de Rubidio 87 atrapat com a comptador de fotons. La detecció de salts quàntics (QJs), canvis abruptes entre estats atòmics observables per canvis de fluorescència, es fa servir per inferir l'arribada de fotons únics. A aquesta tècnica l‘anomenem fotodetecció per salts quàntics (QJPD).Aquesta tesi primer situa la QJPD en el context de la fotodetecció. Comparada amb detectors tradicionals, la tècnica QJPD té una menor velocitat i menor eficiència quàntica (QE), però resulta excepcional per ser intrínsecament de banda estreta i per tenir un fort rebuig de fotons fora de banda i molt baixos comptes foscos (DCs). Aquestes característiques fan que sigui interessant per a aplicacions que detecten senyals òptics febles en presència de llum de fons de banda ampla.Els mètodes experimentals consisteixen en carregar un àtom de Rb87 des d'un parany magneto-òptic (MOT) a un parany fora de ressonància (FORT) localitzada al centre de quatre lents ortogonals, co-focals i d'alta obertura numèrica. Aquestes lents creen la FORT, acoblen la llum de prova a l'àtom i recullen la fluorescència atòmica, que és usada per identificar l'estat atòmic. La seqüència de QJPD consisteix a atrapar i refredar un àtom a la FORT, bombar-lo a l'estat fosc, il·luminar-lo amb llum de prova, il·luminar-lo amb llum de lectura i recollir la fluorescència, i comprovar que l'àtom no ha abandonat la FORT. S'introdueixen mètodes estadístics per mesurar la QE i les DC que comparen la distribució de comptes de fluorescència observada amb les distribucions de fluorescència de l'estat hiperfí. Es demostra una QE de (2.4±0.1)×e−3, un rècord per a l'absorció d'un sol fotó per un sol àtom en espai lliure.S’hi mesuren les contribucions dels DC. Per produir DC baixos, la QJPD s'implementa en dos temps: un temps d'exposició per absorció del fotó únic seguit d'un curt temps de fluorescència per llegir l'estat atòmic. Això implica contribucions a les DC diferenciades de adquisició i lectura, com passa als detectors CCD i CMOS. La taxa de salts foscos (anàloga al corrent fosc dels CCD/CMOS) és de (5 ± 10) × e−3 salts/s, compatible amb zero i limitada per les estadístiques de la mesura. La contribució de lectura és de (4.0 ± 0.4) × e−3 salts per ms de fluorescència. Per a una freqüència de lectura de 1 Hz, amb polsos de lectura de 1 ms, es demostra una taxa neta de DC de (15 ± 10) × e−3 comptes\ adquisición, que ja és competitiva amb qualsevol detector no criogènic.Les capacitats de rebuig de llum de Fons (LF) es comproven mesurant la taxa de QJs quan l'àtom és il·luminat amb llum solar directa i amb llum dispersada per l'atmosfera (llum celestial). Es desenvolupa un model d'equacions cinètiques que descriure les probabilitats de QJs en presència de LF de banda ampla, alhora que amb llum de prova feble en ressonància. Aquest model interpreta els experiments en què un feix de senyal feble competeix contra forta LF de banda ampla i es valida utilitzant llum solar directa. Experimentalment, no s'observen QJs induïts per la llum celestial. S’hi mesuren també la brillantor de la llum celestial i les seves fluctuacions, que resulten grans fins i tot en dies majoritàriament clars, factor que augmenta encara més la necessitat de rebutjar la LF.S’hi discuteixen diverses aplicacions extremes de fotodetecció contemporànies com a possibles aplicacions per a la QJPD, incloent comunicacions quàntiques en espai lliure durant el dia, comunicacions clàssiques a l'espai i experiments de física fonamental. Es presenta un escenari en què l'exercic de la QJPD sobrepassen el de detectors comercials.Finalment, s’hi discuteixen millores potencials. Es demostra que tecnologies atòmiques i òptiques existents poden ser aplicades per assolir diferents rangs de longitud d'ona, amples de banda més estrets, eficiència quàntica més alta i comptes foscos més baixos.
  

TECNOLOGIA DE L'ARQUITECTURA, DE L'EDIFICACIÓ I DE L'URBANISME

• ORTEGA CASTILLO, IVÁN: Protocol d'anàlisi del sòl urbà consolidat en l'àmbit de la regeneració urbana: el cas de Ca n'Anglada - Terrassa (Barcelona)
  
  Autor/a: ORTEGA CASTILLO, IVÁN
  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: 05/12/2024
  Data de FINAL de diposit: 19/12/2024
  Director/a de tesi: LACASTA PALACIO, ANA MARIA | GIRALDO FORERO, MARIA DEL PILAR
  Resum de tesi: El propòsit principal d'aquesta tesi és crear un protocol d’anàlisi per als sòls urbans consolidats a través dels indicadors territorials com a part principal de la metodologia, analitzant l'arquitectura urbana contemporània amb factors numèrics que relacionen les temàtiques transversals dels territoris, per poder facilitar la proposta d’intervencions d’actuació en matèria de regeneració urbana. Els assentaments urbans des de mitjans del segle XX han experimentat un creixement demogràfic a causa de l'augment de moviments migratoris del camp a la ciutat, i a conseqüència de l'expansió territorial de la trama urbana. Això ha originat que molts territoris es desenvolupessin de forma abrupta, sense una regulació urbanística, i presentant greus definicions de forma actualment. Una d'aquestes és el barri de Ca n'Anglada, situat al municipi de Terrassa, què serveix com a exemple representatiu d’un sòl urbà consolidat amb fortes problemàtiques interdisciplinàries, i que ha estat objecte d'intervencions per part l'administració pública sense un èxit aparent. Amb la finalitat doncs de poder entendre les problemàtiques actuals, es presenta una anàlisi prèvia que aborda factors interdisciplinaris mitjançant les perspectives sociològiques, territorials i urbanístiques que han conformat la zona d'estudi des dels seus orígens fins a una actualitat marcada per una societat i un territori que es troben fortament dividits.En l’actualitat les operacions de regeneració urbana en sòls urbans consolidats impliquen una gran feina prèvia d’anàlisi. En molts casos implica una gran recerca de dades que es troba en diverses fonts, el que dificulta poder fer-se una idea de la globalitat de les problemàtiques dels territoris. Per aquest motiu, posteriorment amb el desenvolupament d'una recerca sistemàtica de les referències bibliogràfiques existents i de la seva ponderació segons el contingut i fons de cada una, se seleccionen els principals indicadors territorials en matèria urbanística que són utilitzats per analitzar el barri de Ca n'Anglada de manera objectiva. Les referències seleccionades com a vàlides pel protocol, també ajuden a definir un conjunt de valors òptims i rangs de resultats per a cada un dels indicadors territorials que serveixen per a determinar quin és el valor més favorable a obtenir pels territoris en les categories analitzades. L’estudi presenta la idea de tractar tot aquest gran volum de dades procedents de diverses fonts d’informació per a calcular cada un dels indicadors, a través d'una base de dades amb llenguatge estructurat que permeti una gestió més eficaç i simple del conjunt dels valors, així com la posterior representació dels resultats obtinguts amb la geolocalització de les dades.Aquest protocol es presenta amb l'anàlisi de fases diferenciades segons el seu espai temporal des d’un punt de vista objectiu. Una primera que analitza l'estat actual del barri en el seu moment present amb la presentació d'una radiografia en els aspectes reflectits segons els indicadors territorials. Una segona fase que valora els resultats dels indicadors seleccionats en l'estudi de les principals operacions urbanístiques en matèria de regeneració urbana que s'han portat a terme fins al moment i que han tingut un impacte a la zona. I una última on es presenten propostes de regeneració urbana a la zona tenint en compte les seves preexistències i el seu estat actual reflectit pels valors òptims dels indicadors. Observant com aplicant el protocol s’obté una imatge acurada de les problemàtiques i de quines són les seves oportunitats d’actuació per a resoldre-les. Amb l'elaboració d'aquest protocol d'anàlisi dels sòls urbans consolidats prenent com a exemple Ca n'Anglada, es creen un conjunt de metodologies d'anàlisi que ajudaran a poder automatitzar tots els processos actuals, permeten una major agilitat en els fluxos de treball en què els tècnics redactors de les modificacions dels planejaments d'ordenació duen a terme l'anàlisi.
  
• PERAFERRER PUIGPELAT, JORDI: L’edifici fabril a la Vila de Gràcia al segle XIX
  
  Autor/a: PERAFERRER PUIGPELAT, JORDI
  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: 03/12/2024
  Data de FINAL de diposit: 17/12/2024
  Director/a de tesi: CORNADÓ BARDÓN, CÒSSIMA | DIAZ GOMEZ, CESAR
  Resum de tesi: Actualment, Gràcia és un dels districtes més emblemàtics de la ciutat de Barcelona. És reconegut el carisma de les seves places i carrers estrets, l’encís dels edificis que van esquivar el desgavellament edificador dels anys seixanta i setanta del s. XX i la idiosincràsia particular dels graciencs i les gracienques.És menys conegut el remarcable passat industrial de la Vila. Durant la segona meitat del segle XIX, aquesta comptava amb centenars de fàbriques que reblien l’aleshores important municipi independent, convertint-lo la tercera població de Catalunya. Aquest fet va influenciar de manera determinant a l’afaiçonament i conformació de la Vila, contribuint tant en la confecció del teixit urbà com en forjar el caràcter revolucionari i associatiu dels seus habitants encara avui en dia, que sovint tenen avantpassats que hi van treballar.L’objectiu principal d’aquesta tesi doctoral és documentar, analitzar i transmetre aquestes fàbriques a la societat a partir de la cerca i catalogació. A tal efecte es parteix de la recerca i l’estudi de les dades generals, constructives i urbanístiques del conjunt d’edificis fabrils edificats o ja existents dins del període estudiat delimitat per dos fets cabdals de la història de la Vila: la Revolta de les Quintes l’abril de 1870 i l’annexió a la ciutat de Barcelona el 20 d’abril de l’any 1897. La tesi inclou una anàlisi de l’espai urbà per a determinar els diferents models d’inserció urbana dels edificis, l’estudi dels processos productius per comprovar la seva influència en la conformació de l’espai fabril i la definició de les tipologies edificatòries adoptades per les indústries per a poder trobar un model específic per a la Vila de Gràcia dins d’aquest interval temporal i valorar-ne la posterior evolució i transformació.
  

TEORIA DEL SENYAL I COMUNICACIONS

• NARAYANAN, SUBIN: Access Mechanisms for Massive Internet of Things in 5G and Beyond Networks
  
  Autor/a: NARAYANAN, SUBIN
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: TEORIA DEL SENYAL I COMUNICACIONS
  Departament: Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions (TSC)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 03/12/2024
  Data de FINAL de diposit: 17/12/2024
  Director/a de tesi: MERAKOS, LAZAROS | PASSAS, NIKOLAOS
  Resum de tesi: L'Internet de les Coses Massiu (MIoT) descriu un escenari de comunicació en què molts dispositius amb bateria realitzen transmissions de dades petites, poc freqüents i principalment orientades a l'enviament. La connectivitat i gestió d'un gran nombre d'aquests dispositius plantegen reptes, i aquesta tesi busca resoldre els problemes relacionats amb el mecanisme d'accés inicial del MIoT en el context de les xarxes 5G i més enllà. La tesi comença amb una anàlisi exhaustiva de les tecnologies de l'espectre llicenciat i no llicenciat per al MIoT i explora diferents bancs de proves i simuladors per a l'anàlisi. En la fase inicial, ens centrem en les tecnologies estandarditzades de MIoT, amb èmfasi especial en el Narrow-Band Internet of Things (NB-IoT) com a component essencial per donar suport al MIoT en xarxes 5G. Analitzem el rendiment del procediment d'accés NB-IoT sota diverses densitats de xarxa i paràmetres de configuració. Els resultats condueixen a un mecanisme d'accés adaptatiu que ajusta els paràmetres d'accés segons la densitat de xarxa anticipada, millorant el rendiment del procediment.En etapes posteriors, analitzem qualitativament solucions de retransmissió basades en xarxa i en dispositius d'usuari (UE) per a aplicacions IoT, ja que donar suport efectiu a l'IoT requereix servei cel·lular en àrees de cobertura profunda. La retransmissió és una opció prometedora per a ampliar la cobertura i satisfer els requisits de bateria dels dispositius IoT. Tot i que han sorgit diverses arquitectures de retransmissió en la investigació i estandardització, encara no queda clar quina és la millor per a aplicacions IoT. Per tant, examinem les arquitectures de retransmissió i avaluem la idoneïtat de les solucions basades en UE i xarxa per a aplicacions IoT. Analitzem les solucions de retransmissió pel que fa a l'establiment de connexions, arquitectura de protocols i assignació de recursos. Els nostres resultats suggereixen que, encara que la solució de retransmissió basada en xarxa de capa-2 estandarditzada (p. ex., xarxes d'accés integrades i de retrocés) pot ser millor per gestionar molts dispositius de baixa complexitat i consum d'energia baix amb una millor gestió de la interferència, qualsevol optimització per donar suport al tràfic IoT impactarà directament les xarxes existents, com la introducció de nous senyals de control a través de la interfície Uu. En canvi, la solució de retransmissió basada en UE de capa-3 es pot optimitzar per gestionar la retransmissió massiva de l'IoT amb un impacte mínim a les xarxes existents, ja que les optimitzacions es poden fer a la interfície PC-5 amb poc efecte sobre la interfície Uu.A partir dels resultats de l’estudi qualitatiu de l’arquitectura de retransmissió, analitzem la idoneïtat de la retransmissió de capa-3 a través de la interfície NR-PC5 per donar suport a aplicacions d’IoT massiu. En particular, estudiem el mecanisme d'establiment de connexions unicast sobre la interfície NR PC5 en un escenari de cobertura parcial. A més, es proposa i analitza un conjunt d'optimitzacions del procediment NR-PC5 per donar suport efectiu a aplicacions de MIoT. Els resultats d’avaluació del rendiment, presentats en termes de probabilitat d'èxit de dades, consum d'energia dels dispositius i sobrecàrrega de senyalització, quantifiquen com la interfície NR-PC5 pot donar suport als requisits de l'IoT en l'era 5G i més enllà. La proposta de transmissió de dades petites mitjançant l'enllaç lateral i accés a nivell de trama ofereix el major guany global i pot reduir el consum d'energia del dispositiu en un 68% de mitjana i la sobrecàrrega de senyalització en un 15%, mantenint una probabilitat d'èxit de dades superior al 90% en un escenari de trànsit IoT definit per les Telecomunicacions Mòbils Internacionals (IMT) -2020.