Tesis en dipòsit públic

ARQUITECTURA DE COMPUTADORS

• OLIVER SEGURA, JOSÉ: Accelerating SpMV on HBM-equipped FPGAs: Hardware-Software Co-design and Collaboration
  
  Autor/a: OLIVER SEGURA, JOSÉ
  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: 27/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 07/11/2025
  Director/a de tesi: AYGUADÉ PARRA, EDUARD | MARTORELL BOFILL, XAVIER
  Resum de tesi: SpMV és un kernel d'àlgebra lineal inclòs en nombrosos algoritmes en múltiples dominis de coneixement. La seva natura, marcada pels accessos a memòria i la seva baixa intensitat aritmètica, fa que la seva implementació sigui un repte. Els mecanismes usualment presents als microprocessadors de propòsit general, com les memòries cau, son inútils sense transformacions addicionals a les dades a mesura que la mida del problema creix més enllà de la capacitat de la cau. La capacitat de les FPGAs de generar lògica i jerarquies de memòria específiques per a cada aplicació dona com a resultat dissenys d'alt rendiment i energèticament eficients. Això les ha convertit en una alternativa interessant per a la implementació d'SpMV. L'esforç dels fabricants per posicionar-les com acceleradores per a HPC i la inclusió d'HBM en les darreres generacions de dispositius ha incrementat aquesta tendència. Moltes implementacions d'SpMV per a FPGAs treballen exclusivament amb aritmètica de coma flotant en simple precisió mentre que, en les aplicacions HPC, usualment es requereix doble precisió. CSR o versions lleugerament modificades d'aquesta representació són usades habitualment com la base per a aquestes implementacions. Això limita el paral·lelisme inter i intra-fila degut a conflictes als accessos a memòria, requerint que la implementació inclogui lògica complexa com arbitratge o mecanismes per aturar/reintentar, o memòries replicades, incrementant l'ús de recursos i limitant l'escalabilitat dels dissenys. Aquesta tesi presenta dues propostes per aprofitar les característiques ofertes per les FPGAs, especialment HBM i les jerarquies de memòria adaptables, per tal de millorar el rendiment assolit i, en el cas de la segona proposta, permetent un disseny agnòstic pel que fa a la precisió del tipus de dades.La primera proposta consisteix en un co-disseny d'accelerador d'SpMV de doble precisió per a FPGA i una representació per a la matriu. En comptes d'utilitzar CSR com la base, aquesta representació i l'accelerador estan definits tenint en compte totes les característiques avançades que les FPGAs ofereixen, en una aproximació basada en el co-disseny. Aquesta aproximació permet maximitzar el paral·lelisme inter-fila i intra-fila permetent el processat simultani de múltiples valors de la matriu per cicle de manera completament segmentada sense requerir lògica complexa ni replicació de memòria. La representació proposada per a la matriu permet particionar fàcilment el treball entre múltiples acceleradors i l'ús eficient de l'ample de banda de l'HBM. L'avaluació mostra que la implementació proposada supera el rendiment d'implementacions considerades estat-de-l'art en termes de rendiment absolut, relatiu a l'ample de banda i relatiu al consum d'energia.La segona proposta es construeix a partir de la primera, incrementant la seva eficàcia aritmètica. Això es realitza mitjançant diferents mètodes. En primer lloc, es millora l'eficiència de la codificació proposada reduint la quantitat de metadades requerides per tal de processar la matriu. En segon lloc, s'incrementa el ràtio de dades útils de la representació al considerar noves abstraccions jeràrquiques dintre de la matriu. En tercer lloc, s'utilitza el padding de zeros, quan aquest és necessari, per actuar com a transport de dades útils. Aquesta proposta és altament parametritzable, incloent la possibilitat de fer-la servir per generar dissenys que treballen amb diferents tipus de dades sense requerir més adaptació que canviar al tipus de dades desitjat en temps de compilació. L'avaluació mostra que aquesta proposta millora significativament la primera en el cas d'aritmètica de doble precisió. Els resultats en simple precisió demostren la seva capacitat per millorar el rendiment assolit per dissenys considerats estat-de-l'art que fan servir un ample de banda molt superior.
  

CIÈNCIA I ENGINYERIA DE MATERIALS

• ORTIZ MEMBRADO, LAIA: Nanoindentation mapping of multiphase materials: statistical analysis and machine learning approaches
  
  Autor/a: ORTIZ MEMBRADO, LAIA
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: CIÈNCIA I ENGINYERIA DE MATERIALS
  Departament: Departament de Ciència i Enginyeria de Materials (CEM)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 21/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 03/11/2025
  Director/a de tesi: JIMENEZ PIQUÉ, EMILIO | MATEO GARCIA, ANTONIO MANUEL
  Resum de tesi: Aquesta tesi doctoral se centra en la caracterització micromecànica de materials multifàsics mitjançant mapatge de nanoindentació d’alta velocitat (HSNM), combinant-lo amb tècniques estadístiques i d’aprenentatge automàtic. L’objectiu és extreure i interpretar propietats mecàniques amb resolució espacial a partir de grans conjunts de dades, millorant la comprensió de les relacions microestructura-propietat en sistemes complexos com compostos ceràmic-metall i acers heterogenis.La tècnica HSNM permet adquirir dades locals amb resolució micromètrica sobre grans àrees, però el seu ús presenta diversos reptes: optimització de l’espaiat entre indentacions, interpretació de dades disperses, limitacions de la distribució Gaussiana per representar propietats micromecàniques, i dificultats en la classificació prop d’interfases. A més, hi ha un interès creixent en automatitzar la interpretació mitjançant aprenentatge automàtic.Els objectius d’aquesta tesi inclouen: (i) avaluar materials industrialment rellevants amb HSNM, (ii) aplicar aprenentatge no supervisat per quantificar transicions micromecàniques, (iii) introduir distribucions esbiaixades com alternativa als ajustos Gaussians, i (iv) desenvolupar models supervisats que classifiquin la resposta de nanoindentació segons la forma de la corba completa.Metodològicament, la tesi implementa el model de mescla Gaussiana (GMM) per agrupar propietats mecàniques i identificar fases en materials com WC-Co i acers superdúplex. Aquesta estratègia permet analitzar superfícies àmplies i detectar transicions mecàniques, com gradients d’enduriment en acers avançats d’alta resistència (AHSS) i canvis de propietats produïts per fusió amb feix d’electrons (PBF-EB) en aliatges 316L/V4E.Per abordar dades asimètriques o disperses, s’introdueix l’ajust de distribucions Skew-normal, que ofereix una representació més fidel de la realitat, especialment en zones influïdes per interfases com en metalls durs. Aquest enfocament millora la classificació de fases respecte als ajustos Gaussians tradicionals.La tesi també desenvolupa un model supervisat basat en xarxes neuronals convolucionals (CNNs), entrenat amb corbes de resposta mecànica transformades en imatges bidimensionals que preserven la seva forma. Aquest model permet classificar les respostes en fases conegudes amb alta precisió i proporciona una puntuació de confiança contínua per a cada classificació. Això suposa un canvi de paradigma cap a una classificació basada en similitud, que facilita la construcció de mapes continus capaços de capturar amb més realisme les transicions micromecàniques i el comportament d’interfases.En conjunt, el treball posa de manifest el potencial del HSNM combinat amb tècniques estadístiques i d’aprenentatge automàtic per caracteritzar materials multifàsics complexos. La tesi obre noves vies per millorar la interpretació del comportament mecànic heterogeni i per integrar-lo amb dades microestructurals, contribuint al desenvolupament de metodologies més robustes i automatitzades en la ciència dels materials.
  

COMPUTACIÓ

• PONTÓN MARTINEZ, JOSE LUIS: Learning Data-driven Character Animation for Avatars in Virtual Reality
  
  Autor/a: PONTÓN MARTINEZ, JOSE LUIS
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: COMPUTACIÓ
  Departament: Departament de Ciències de la Computació (CS)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 27/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 07/11/2025
  Director/a de tesi: ANDUJAR GRAN, CARLOS ANTONIO | PELECHANO GOMEZ, NURIA
  Resum de tesi: La creixent acceleració de la interacció remota, impulsada per la globalització i la comunicació digital, destaca la necessitat d'una col·laboració virtual més rica i immersiva. Mentre les plataformes de vídeo 2D actuals milloren la comunicació, la Realitat Virtual (RV) ofereix un potencial únic per a una interacció 3D natural. Aconseguir-ho, però, depèn fonamentalment de la representació precisa del moviment humà i d’aconseguir presència en entorns virtuals. Aquesta tesi aborda el repte d'aconseguir una animació de self-avatars de cos complet en temps real, d'alta fidelitat i perceptivament natural en entorns de RV utilitzant dispositius de consum general. Una animació precisa de self-avatars és fonamental per aconseguir un fort sentiment de “Embodiment” i permetre una comunicació no verbal efectiva, tot i que els mètodes actuals sovint tenen dificultats amb la inherent escassetat i variabilitat de les dades dels sensors disponibles.Primer abordem aspectes fonamentals de la fidelitat de l'animació i el realisme perceptiu, i introduïm metodologies per a l'ajust precís de l'esquelet de l'avatar, que mitiguen significativament els problemes derivats de desajustos entre les proporcions físiques de l'usuari i la seva representació virtual. També estudiem diverses metàfores d'interacció per minimitzar les discrepàncies visuals entre els controladors reals i les mans virtuals, millorant així el “embodiment” de l'usuari i el rendiment de les tasques. Aquests estudis destaquen la importància de l'animació precisa i estableixen les bases per a enfocaments basats en l'aprenentatge automàtic per aconseguir un moviment natural i temporalment coherent a partir d’escassos sensors d’entrada, superant les limitacions de les tècniques tradicionals.A partir d'aquestes idees, la tesi explora el desenvolupament de mètodes de reconstrucció basats en dades que poden gestionar entrades de sensors diverses i ambigües. Proposem un nou sistema basat en aprenentatge profund que reconstrueix amb precisió les poses de cos complet a partir de pocs dispositius de RV de consum, abordant eficaçment la naturalesa indeterminada d'aquest problema. Reconeixent l’ambigüitat inherent del problema, on una única entrada pot correspondre a múltiples poses plausibles, explorem el potencial de la IA generativa. El nostre treball demostra com els “Variational Autoencoders” poden permetre un control precís i l'adaptabilitat a configuracions de sensors variables mitjançant l'optimització en l'espai latent, mentre que els models de difusió faciliten la reconstrucció multimodal a partir de nous tipus de sensors, com les plantilles sensibles a la pressió.
  

EDUCACIÓ EN ENGINYERIA, CIÈNCIES I TECNOLOGIA

• MIRÓ MEDIANO, ÀLEX: Defining, Modelling, and Sequencing Complexity in Secondary Mathematics
  
  Autor/a: MIRÓ MEDIANO, ÀLEX
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: EDUCACIÓ EN ENGINYERIA, CIÈNCIES I TECNOLOGIA
  Departament: Institut de Ciències de l'Educació (ICE)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 23/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 05/11/2025
  Director/a de tesi: ALIER FORMENT, MARC | MORA SERRANO, FRANCISCO JAVIER
  Resum de tesi: Aprendre matemàtiques a l’educació secundària és difícil per a molts estudiants. Al sistema educatiu català, les avaluacions nacionals i internacionals han mostrat una millora escassa o nul·la de la competència matemàtica al final de l’etapa. El disseny de la instrucció té un paper crític en com es produeix aquest aprenentatge. La hipòtesi central d’aquesta tesi és que els resultats en matemàtiques podrien millorar significativament si les tasques d’aprenentatge es seqüencien de les més simples a les més complexes. Tanmateix, determinar què fa que una tasca sigui complexa no és senzill i manca de consens acadèmic. L’objectiu principal ha estat investigar definicions precises, mètodes de mesura fiables i estratègies de seqüenciació efectives de la complexitat en l’aprenentatge de les matemàtiques de secundària.La recerca s’ha emmarcat dins la teoria de la càrrega cognitiva, que estudia les implicacions educatives de l’arquitectura cognitiva humana. Aquesta inclou tres sistemes de memòria —sensorial, de treball i de llarg termini— que processen i emmagatzemen informació. L’aprenentatge comença quan la informació entra a la memòria sensorial, és processada conscientment a la memòria de treball (de capacitat limitada) i s’emmagatzema a la memòria a llarg termini com una xarxa interconnectada d’esquemes (que poden ser recuperats i utilitzats sense sobrecarregar la memòria de treball).Segons la teoria de la càrrega cognitiva, la complexitat de l’aprenentatge depèn de la interacció d’elements (element interactivity, en anglès), concepte central de la tesi. Aquesta interacció fa referència al nombre d’elements d’informació que interactuen o han de ser gestionats alhora en la resolució d'una tasca. Com més gran és aquest nombre, més demanda cognitiva recau sobre la memòria de treball, augmentant el risc de sobrecàrrega i dificultant l’aprenentatge.A partir d’aquesta definició, la recerca va iniciar-se amb el desenvolupament de la Mathematical Knowledge Matrix (MKM), eina per avaluar la complexitat de seqüències i tasques. Les primeres anàlisis van revelar limitacions, ja que no considerava altres fonts de complexitat que també afectaven l’aprenentatge. La revisió de la literatura va mostrar un buit de coneixement sobre els factors de complexitat que influeixen en la interacció d’elements de les matemàtiques. El primer estudi va generar una taxonomia de fonts de complexitat de les matemàtiques i va examinar si la interactivitat d’elements podia explicar-les totes.Tot i que aquest constructe va resultar valuós per explicar diverses formes de complexitat matemàtica, mancaven pautes clares per aplicar-lo a diferents fonts. El segon estudi va desenvolupar mètodes per mesurar la complexitat derivada de múltiples fonts —oferint pautes per usar la interactivitat d’elements amb més precisió— i va comprovar-ne la fiabilitat segons la percepció dels estudiants. Les dades sobre la complexitat percebuda es van utilitzar per avaluar la influència de cada font i com aquestes expliquen conjuntament la complexitat global.Els resultats del segon estudi van mostrar que la interactivitat d’elements derivada del coneixement i de les operacions de les tasques tenia la influència més gran en la complexitat percebuda. Per això, el tercer estudi va dissenyar estratègies de seqüenciació considerant aquestes dues variables per separat, comparades amb un grup de control. Ambdues seqüències van millorar els resultats d’aprenentatge, però només la basada en l’operativitat va obtenir significació estadística.La recerca va concloure que la interactivitat d’elements és un constructe efectiu per mesurar la complexitat matemàtica sempre que es consideri des de múltiples fonts. Pot ser utilitzada per definir seqüències de simple a complex que afavoreixin l’aprenentatge. A més, els resultats del tercer estudi suggereixen que ignorar la complexitat operativa pot reduir els guanys d’aprenentatge, fins i tot en estratègies didàctiques ja demostrades.
  

ENGINYERIA CIVIL

• TARIN TOMAS, JUAN CARLOS: Optimización de dispositivos flexoeléctricos.
  
  Autor/a: TARIN TOMAS, JUAN CARLOS
  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: Normal
  Data de dipòsit: 29/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 11/11/2025
  Director/a de tesi: ARIAS VICENTE, IRENE | GRECO, FRANCESCO
  Resum de tesi: Aquesta tesi desenvolupa una estratègia per estudiar l’optimització en dispositius flexoelectrics. Existeixen avui dia molts dispositius electromecànics, sensors, actuadors i recol·lectors d’energia, que es basen en el conegut efecte piezoelèctric, però no tots els materials exhibeixen aquest efecte. Els materials piezoelèctrics més utilitzats mostren limitacions en termes de tenacitat a la fractura, toxicitat, biocompatibilitat i rang de temperatura d’operació. Una alternativa innovadora la proporciona la flexoelectricitat, que, a diferència de la piezoelectricitat, apareix en tots els materials dielèctrics. La flexoelectricitat és un acoblament electromecànic depenent de l’escala que es manifesta a escales submicromètriques i es basa en la generació de gradients de camp dins del material. S’ha demostrat recentment que la resposta flexoelectrica als gradients de camp en els materials pot acumular-se convenientment per produir una resposta macroscòpica efectiva similar a la piezoelèctrica mitjançant l’arquitectura del material. A través de la geometria adequada d’una unitat repetitiva, poden concebre’s metamaterials piezoelèctrics per produir una resposta electromecànica neta fins i tot quan es construeixen a partir de materials base no piezoelèctrics, i per tant mancats d’algunes de les limitacions esmentades anteriorment.El disseny d’aquests metamaterials piezoelèctrics que exploten la flexoelectricitat planteja nombrosos desafiaments tant teòrics com computacionals. La flexoelectricitat és una propietat mediada per gradients, i per tant requereix intuïció física i enginyeril addicional més enllà dels esquemes homogenis de la piezoelectricitat. Les equacions governants de la flexoelectricitat són un sistema acoblat d’EDPs de quart ordre, que requereixen mètodes de solució més enllà dels elements finits estàndard que proporcionen la continuïtat necessària. En treballs recents, aquestes qüestions han estat tractades amb detall, identificant els principals conceptes de disseny per a metamaterials piezoelèctrics i desenvolupant mètodes de solució adequats. En la present tesi, ens centrem en el disseny racional sistemàtic de metamaterials i dispositius piezoelèctrics que exploten l’efecte flexoelectric. Una eina útil cap a aquest objectiu és l’optimització topològica i de forma amb múltiples objectius i possiblement conflictius. Un desafiament important és l’elevat cost computacional de resoldre problemes de valors a la frontera flexoelectrics en geometries generals. Per tant, el nostre objectiu serà idear estratègies d’optimització eficients per reduir el cost computacional, introduint tècniques d’aprenentatge automàtic per alleugerir la necessitat de simulacions detallades i precises per a cada disseny en el procés d’optimització.
  

ENGINYERIA DE LA CONSTRUCCIÓ

• RAMIREZ PEREZ, ALEXIS JOHARIV: Comportamiento a flexión y cortante de un tablero continuo de vigas pretensadas con tendones de polímeros reforzados con fibras (FRP)
  
  Autor/a: RAMIREZ PEREZ, ALEXIS JOHARIV
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA DE LA CONSTRUCCIÓ
  Departament: Departament d'Enginyeria Civil i Ambiental (DECA)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 22/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 04/11/2025
  Director/a de tesi: OLLER IBARS, EVA MARIA | MARI BERNAT, ANTONIO RICARDO
  Resum de tesi: La durabilitat de les estructures de formigó armat es veu compromesa principalment per la corrosió de l’acer, la qual cosa genera costos de manteniment elevats i redueix la seguretat estructural. Els polímers reforçats amb fibres (FRP) constitueixen una alternativa de gran interès, ja que ofereixen una elevada resistència mecànica i no són susceptibles a la corrosió. No obstant això, la seva aplicació com a armadura activa en elements pretensats continus continua sent molt limitada, a causa de la reduïda recerca experimental sobre les seves prestacions estructurals i a l’absència de criteris normatius específics.L’objectiu principal d’aquesta tesi és analitzar el comportament a flexió i tallant d’un pont continu de dos vans a escala 1/3, construït amb bigues prefabricades pretensades i tauler superior formigonat in situ, emprant tendons de polímers reforçats amb fibra de carboni, “CFCC”, com a armadura activa. La investigació es va organitzar en tres fases: (1) caracterització de barres de fibres de carboni (CFRP), fibres de vidre (GFRP) i tendons CFCC, seleccionant-se aquests darrers per la seva idoneïtat per al pretensat; (2) assaig a flexió aplicant una càrrega puntual creixent al centre d’un van, per estudiar el comportament en servei i en estat límit últim; i (3) assaig a tallant al van 2, amb càrrega puntual a 1.6 m del recolzament extrem, per avaluar la resistència a tallant, l’eficàcia de l’armadura transversal de GFRP i la influència del pretensat amb CFCC.Els resultats es van comparar amb simulacions numèriques mitjançant el programa d’elements finits CONS i amb el model analític CCCM adaptat a tendons FRP. Els assaigs van mostrar que els tendons CFCC van assolir tensions del 62–76% de la seva resistència última sense lliscaments als ancoratges en l’assaig a flexió, confirmant-ne la fiabilitat com a armadura activa. La fallada va estar governada per la ruptura a tallant a la interfície biga–tauler. En tallant, es va assolir la càrrega última, després de la fissuració diagonal característica i la redistribució progressiva d’esforços entre vans, evitant-se la fallada a tallant mitjançant un reforç posterior a l’assaig a flexió, previ a l’assaig a tallant.L’aportació global de la tesi consisteix a generar la primera evidència experimental, analítica i numèrica integral sobre un pont continu pretensat amb CFCC. Les troballes reforcen la confiança en l’ús de FRP en estructures de formigó i obren noves línies de recerca cap a l’optimització del reforç transversal i la seva futura incorporació normativa.
  

ENGINYERIA DE PROCESSOS QUÍMICS

• ESPEJO DELGADO, VICENÇ: Analysis and modelling of explosions in gas-fired combustion chambers
  
  Autor/a: ESPEJO DELGADO, VICENÇ
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA DE PROCESSOS QUÍMICS
  Departament: Departament d'Enginyeria Química (EQ)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 28/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 10/11/2025
  Director/a de tesi: CASAL FABREGA, JOAQUIM | PLANAS CUCHI, EULALIA
  Resum de tesi: Les cambres de combustió són àmpliament utilitzades en moltes indústries per a l’obtenció de calor a partir de combustibles (per exemple en calderes, forns i altres equips de combustió). Tot i que el perill d’explosió relacionat amb aquest tipus d’equipament és conegut, els accidents es continuen reportant periòdicament a la indústria. Les conseqüències d’aquests esdeveniments poden arribar a ser catastròfiques, provocant danys greus als propis equips, estructures o elements situats a l’entorn, així com danys personals severs que poden arribar a causar fatalitats.Aquesta tesi es centra en l’estudi dels escenaris d’explosió en cambres de combustió de gas, en cas d’acumulació de combustible sense cremar, i posterior ignició. Com a primer pas, s’ha realitzat una anàlisi històrica d’accidents per tal d’identificar les seqüències típiques que poden donar lloc als escenaris perillosos d’interès, i la consideració de la importància de les diferents causes i factors que contribueixen a l’evolució dels esdeveniments perillosos. El principal objectiu de la tesi es correspon amb l’estudi d’aquests esdeveniments perillosos per a un millor coneixement dels mateixos.En la recerca bibliogràfica prèvia realitzada s’han trobat estudis experimentals per explosions en equips amb geometries similars, però de menors dimensions, fins a 64 m3. Tanmateix, les cambres de combustió en aplicacions industrials poden assolir volums de milers de metres cúbics. La realització d’experiments a escala real en aquest tipus d’equips resultaria costosa i requeriria una gran infraestructura per tal de contenir, aïllar i monitoritzar correctament les sobrepressions generades. Com a alternativa, en aquesta recerca s’han utilitzat simulacions amb FLACS, un programari de Dinàmica de Fluids Computacional (CFD), àmpliament validat per a escenaris d’explosió.L’estudi avalua els efectes i evolució de les explosions i la seva relació amb diferents factors com la geometria de l’equip, panells de venteig o elements interns, així com el fuel utilitzat, en el desenvolupament de l’explosió i les pressions màximes assolides. Per a l’avaluació dels efectes de l’explosió sobre l’entorn, s’ha proposat una adaptació del model TNT equivalent per al càlcul d’explosions en forns, a partir de l’ajustament del factor de rendiment del model.Finalment, s’han simulat diferents escenaris de dispersió del combustible dins de la cambra a través dels cremadors, relacionats amb les seqüències d’explosió identificades a l’anàlisi històrica d’accidents. A partir de la dispersió i les concentracions assolides, s’ha considerat la ignició en diferents temps corresponents amb explosions amb diferents quantitats i concentracions de fuel, relacionats amb diferents etapes de l’evolució de l’escenari perillós.Els resultats d’aquesta tesi demostren l’efecte de factors característics de les cambres de combustió. L’evolució dels escenaris van identificar un període crític de “canvi de tendència”, corresponent amb el temps previ a l’assoliment de concentracions perilloses. S’han considerat sensibilitats amb diferents combustibles, premescla amb aire, cremadors o la potència màxima de l’equip per tal d’establir tendències generals aplicables a altres dissenys. En conjunt, les conclusions ofereixen una visió valuosa dels escenaris d’explosió en aquests equips i aporten criteris per al disseny de sistemes més segurs, així com una valoració de l’eficàcia de sistemes de protecció per a la seva consideració en estudis de risc.
  

ENGINYERIA DEL TERRENY

• BENHAMMADI, RIMA: Convective mixing in heterogeneous porous media
  
  Autor/a: BENHAMMADI, RIMA
  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: 22/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 04/11/2025
  Director/a de tesi: DENTZ, MARCO | HIDALGO GONZÁLEZ, JUAN JOSÉ
  Resum de tesi: Aquesta tesi té com a objectiu avançar en la comprensió de la mescla per convecció en mitjans porosos heterogenis, un problema que està relativament poc explorat en comparació amb la seva contrapart homogènia. A través de la combinació de simulacions numèriques d'alta resolució i experiments de laboratori, explorem com la variabilitat espacial en la permeabilitat influeix en l'inici, desenvolupament i eficiència dels processos de mescla per convecció, amb aplicacions a la convecció tèrmica, dissolució de CO$_{2}$ i transport reactiu.En primer lloc, investiguem la convecció tèrmica en la configuració clàssica de Horton-Rogers-Lapwood (HRL), en la qual els camps de permeabilitat es modelen com a camps aleatoris bidimensionlaes amb distribució log-normal, i diferents variàncies i longituds de correlació. Aquests paràmetres serveixen com a mesures quantitatives de l'heterogeneïtat subjacent. L'estudi paramètric mostra que augmentar la variància i/o la longitud de correlació del camp de log-permeabilitat intensifica la segregació, aguditza les interfícies tèrmiques i genera estructures de flux mes irregulars. Si bé el flux de dissolució disminueix amb el número de Rayleigh tant en sistemes homogenis com heterogenis, la seva sensibilitat a la variància de la permeabilitat es torna més marcada per a longituds de correlació majors. En casos altament heterogenis, les zones d'alta permeabilitat prop dels contorns coincideixen amb punts d'estancament que influeixen en la formació de plomalls tèrmics i la taxa de deformació local, mentre que l'amplària de la interfície disminueix, indicant un major estirament i deformació a causa de l'estructura de flux subjacent.A continuació, estudiem la dissolució dominada per convecció de CO$_{2}$ en cel·les de Hele-Shaw heterogènies, mitjançant un enfocament combinat experimental i numèric. L'heterogeneïtat s'introdueix a través de variacions en l'ample de l'espai de la cel·la, corresponent a una distribució log-normal de permeabilitat amb variància i longituds de correlació fixes. Els resultats mostren que l'heterogeneïtat avança l'inici de la inestabilitat, incrementa l'amplitud i la taxa de creixement de les digitacions convectivas i produeix patrons de flux més distorsionats i dispersius. No obstant això, el nombre d'ona adimensional de la inestabilitat roman similar al de les cel·les homogènies. Una comparació entre la funcions d'autocorrelació dels patrons de digitació i del camp de permeabilitat mostra que l'heterogeneïtat incrementa la longitud de correlació adimensional del patró, la qual cosa alenteix el seu creixement una vegada que la grandària de les digitacions es torna comparable amb l'escala de l'heterogeneïtat.Finalment, investiguem la dissolució dominada per convecció en presència d'una reacció química binària \( \A + \B \rightarrow \C \), en quatre configuracions de permeabilitat: homogènia, estratificada horitzontalment, estratificada verticalment i camps log-normals multi-Gaussians. Mètriques clau com la massa del producte, la taxa de reacció, la posició i amplària del front de reacció, i la longitud de mescla es veuen substancialment afectades per l'estructura del camp de permeabilitat. Les configuracions estratificades verticalment i log-normals promouen una mescla més eficient i una progressió del front més ràpid. En general, quan la longitud de correlació horitzontal és petita en relació amb la vertical, es maximitza el transport convectiu i l'eficiència de mescla.En conjunt, aquestes troballes demostren que no és simplement la presència d'heterogeneïtat, sinó l'estructura específica de la permeabilitat, en particular la seva variància i correlació espacial, la qual cosa governa fonamentalment el comportament convectiu. Els conocimentos obtinguts mostren la necessitat d'incorporar heterogeneïtats geològicament realistes en els models predictius.
  

ENGINYERIA ELECTRÒNICA

• DE LA VEGA HERNÁNDEZ, JOAQUÍN: Advanced modelling and forecasting methods for electric vehicle batteries based on data analysis with realistic operating conditions.
  
  Autor/a: DE LA VEGA HERNÁNDEZ, JOAQUÍN
  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: 22/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 04/11/2025
  Director/a de tesi: ORTEGA REDONDO, JUAN ANTONIO | RIBA RUIZ, JORDI ROGER
  Resum de tesi: Aquesta tesis dona resposta als reptes del modelatge, el monitoratge i la predicció del comportament de les bateries d’ió de liti tant per cel·les individuals com per paquets de cel·les, centrant-se especialment en la millora de la seva robustesa sota condicions d’operació reals. Aquest treball es justifica davant la creixent implantació de sistemes de bateries en la mobilitat elèctrica i en sistemes d’emmagatzematge, on paràmetres com el rendiment, vida útil i nivell seguretat depenen fonamentalment de prediccions fiables del seu estat intern i dels mecanismes de degradació.A nivell de cel·la, aquesta tesis introdueix dues aproximacions complementàries de modelatge: un model paramètric tensió-capacitat per a corrent de descàrrega constat, i un model basat en l’aprenentatge profund (deep learning). Aquest mètodes permeten una detecció primerenca i una estimació en temps real de la disminució de capacitat, proporcionat indicadors d'estat de salut de la bateria i prediccions de vida restant (RUL)A nivell de paquets de cel·les, aquesta tesis explora les complexitat addicionals inherents de la variabilitat cel·la-cel·la com el desequilibri i problemes en l’adquisició de dades. Es proposa una metodologia híbrida d’imputació de dades basada en el Unscented Kalman Filter (UKF) per reconstruir els senyals de tensió en les cel·les com en les branques de cel·les, assegurant la continuïtat de les funcions del BMS com el balanceig, estimació de SoC/SoH, i detecció d’errades. Aquest mètode es compara amb un model de xarxes neuronals, destacant el compromís entre la precisió basada en les dades i l’adaptabilitat del model.Partint d’aquesta base, s’aprofundeix en l’anàlisi de l’impacte que té l’ús de senyals reconstruïts com a entrades en la precisió dels models predictius. Per a això, s’han avaluat quatre estratègies de reconstrucció de senyals amb diferents nivells de complexitat: ZOH, ARIMA, UKF i GRU. Els senyals reconstruïts s’han utilitzat posteriorment com a entrada en els models de xarxes neuronals recurrents (LSTM i GRU) desenvolupats per predir el temps restant fins la descàrrega (Remaining Time to Depletion, RTD) de cel·les individuals en condicions de conducció del vehicle. Els resultats obtinguts evidencien que la qualitat de la reconstrucció del senyal impacta de manera directa en el rendiment predictiu dels models. Els models es comparen utilitzant una gran varietat de bancs de dades, incloent repositoris públics (NASA, Sandia National Laboratories) i les dades provinents d’un banc de proves experimental personalitzat capaç d’executar cicles de conducció estandarditzats i protocols de corrent constant (CC) i tensió constant (CV). Tot plegat, aquests bancs de dades proporcionen uns fonaments sòlids per validacions mitjançant diferents químiques i condicions de ciclatge de les bateries.En general, aquesta tesis demostra com la integració del processament i el filtratge de senyals, i l’aprenentatge automàtic poden millorar la fiabilitat dels models de bateries, tant per diagnòstics immediats com per prediccions a llarg termini. Aquestes troballes contribueixen en el camp de sistemes de gestió de bateries més robusts i pràctics, escurçant la distancia entre el món acadèmic i les aplicacions reals en el camp de mobilitat elèctrica i l’emmagatzematge d’energia. 
  
• KUMAR, DILEEP: Deep Learning for Improving Resilience of the Sensors in Mars Exploration Missions
  
  Autor/a: KUMAR, DILEEP
  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: 22/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 04/11/2025
  Director/a de tesi: DOMINGUEZ PUMAR, MANUEL MARIA | PONS NIN, JOAN
  Resum de tesi: Resum En les missions d’exploració espacial, els científics han dedicat esforços per aconseguir objectius científics concrets, com l’estudi ambiental de Mart. En els darrers anys, s’han enviat diverses missions per estudiar l’atmosfera de Mart amb sistemes avançats de detecció. En el procés de desenvolupament dels diversos sistemes de detecció, també es tenen en compte els escenaris més desfavorables i esdevé crucial implementar-hi solucions per fer front a les possibles adversitats. Durant una missió, els components crítics del sistema, com els sensors, poden arribar a patir danys parcials o totals, cosa que pot fer que la missió no aconsegueixi enviar dades a l’estació de monitoratge. És el cas dels sensors de vent dels ròvers Perseverance i Curiosity, desplegats en el marc de la missió Mars 2020, els quals van patir danys parcials. També, en algun moment, el sensor de vent TWINS del mòdul de la missió InSight no va poder proporcionar més dades perquè la missió InSight va tenir problemes de potència a causa de la pols acumulada als panells solars. Aquests fets suposen un impediment en l’estudi científic d’un planeta. Addicionalment, hi ha tota una sèrie d’adversitats que poden afectar els sensors espacials, com ara els remolins de pols de Mart, l’adaptació dels punts d’operació als mateixos sensors i els obstacles que hi pugui haver al voltant dels sistemes de detecció. A tot això s’hi suma la impossibilitat de reparar o substituir un sensor a Mart. Per tant, és crucial abordar els problemes dels sensors espacials amb tècniques compensatòries per aconseguir els objectius establerts.Tenint en compte els problemes que experimenten els sensors de vent de Mart, aquesta tesi se centra en la recerca d’enfocaments basats en dades per millorar la resiliència dels sensors de vent dels instruments desplegats en les dues últimes missions a Mart de la NASA: TWINS (missió InSight, 2018) i MEDA (missió Perseverance, 2020). S’han investigat diversos models d’Machine Learning (ML) i Deep Learning (DL) per millorar la resiliència d’aquests sensors de vent en cas de fallada parcial. Aquests algorismes basats en dades s’han utilitzat per desenvolupar un sensor virtual o de software per als sensors de vents marcians. A més, s’ha estudiat un enfocament basat en Transfer Learning (TL) per afrontar escenaris d’escassetat de dades. Aquestes metodologies han obtingut resultats prometedors en la recuperació de dades en cas de fallada parcial. En la investigació de TWINS, s’ha reduït l’EQM de velocitat en un factor entre 2,43 i 4,78, i el d’angle del vent en un factor entre 1,74 i 4,71, comparat amb el cas en què només funcionen dos transductors de detecció de vent. En el cas de MEDA, el algorismes investigats han permès recuperar variables dels panells de detecció de vent amb errors similars als de l’instrument TWINS i en alguns casos amb uns resultats lleugerament millors. Amb l’aproximació de TL, les prediccions multivariables milloren amb un percentatge d’EQM entre el 10,21 % i el 22 %. En resum, diversos mètodes basats en dades han demostrat l’eficàcia i el potencial per recuperar dades i fer front escenaris adversos relacionats amb els sensors de vent de Mart.
  

ENGINYERIA TELEMÀTICA

• BAZÁN GUILLÉN, ALBERTO: Contribution to smart charging for electric vehicles in urban environments
  
  Autor/a: BAZÁN GUILLÉN, ALBERTO
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA TELEMÀTICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Telemàtica (ENTEL)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 28/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 10/11/2025
  Director/a de tesi: AGUILAR IGARTUA, MONICA | BARBECHO BAUTISTA, PABLO ANDRES
  Resum de tesi: La transició cap a una mobilitat urbana sostenible i la necessitat urgent de reduir les emissions de gasos amb efecte d’hivernacle han situat els vehicles elèctrics (VE) com una peça clau en la transformació cap a un sistema de transport més net, eficient i intel·ligent. L’augment progressiu del nombre de VE fa imprescindible disposar d’una infraestructura de càrrega robusta i flexible, capaç de satisfer la demanda energètica creixent minimitzant alhora l’impacte sobre la xarxa elèctrica. En aquest context, la planificació coordinada de la càrrega esdevé essencial per optimitzar tant el confort dels usuaris com l’eficiència del sistema elèctric i urbà, especialment en entorns densos i en els Centres de Mobilitat.Aquesta tesi aborda dos reptes fonamentals i complementaris dins la mobilitat urbana sostenible: la generació realista de trànsit i la programació òptima de la càrrega dels VE. Per donar suport a la presa de decisions en la planificació urbana, s’ha desenvolupat DesRUTGe (Decentralized Realistic Urban Traffic Generator), un nou marc de simulació que integra tècniques d’Aprenentatge per Reforç Profund (DRL) amb el simulador SUMO, per generar perfils de trànsit d’alta fidelitat i variabilitat temporal durant 24 hores. La seva principal aportació rau en la incorporació de l’Aprenentatge Federat Descentralitzat (DFL), on cada detector de trànsit i la seva zona associada actuen com a nodes autònoms que entrenen models locals amb dades històriques mínimes i intercanvien coneixement amb altres nodes propers. Aquesta estratègia permet obtenir patrons de trànsit més precisos i realistes que els generats per mètodes centralitzats o eines convencionals com RouteSampler, amb una millor reproducció de les variacions diàries i els pics de congestió.A partir d’aquest entorn de simulació realista, la tesi proposa un marc intel·ligent de planificació de càrrega de VE pensat per a Centres de Mobilitat urbans. El planificador té en compte factors essencials com els preus horaris de l’electricitat, les finestres temporals de càrrega dels vehicles, l’estat de càrrega inicial i final (SoC), i la possibilitat d’operació bidireccional (vehicle-to-grid) quan és viable. El treball analitza i compara dos enfocaments principals: la Programació Lineal Mixta Entera (MILP), capaç d’obtenir solucions òptimes en escenaris reduïts però limitada en escalabilitat, i els mètodes de Reinforcement Learning (RL) basats en Proximal Policy Optimization (PPO), que mostren un comportament robust, adaptatiu i eficient en entorns més complexos i dinàmics. A més, s’exploren estratègies de càrrega inversa, en què els VE poden retornar energia a la xarxa durant períodes de màxima demanda, creant incentius econòmics per als conductors i millorant l’estabilitat del sistema elèctric. En conjunt, aquesta recerca fa tres contribucions principals: (i) Introdueix una plataforma de simulació descentralitzada i altament realista per a la generació de perfils de trànsit urbà; (ii) desenvolupa un marc escalable i adaptatiu per a la gestió òptima de la càrrega de vehicles elèctrics, equilibrant els interessos dels usuaris, l’estabilitat de la xarxa i els objectius de sostenibilitat; i (iii) mostra com ambdues metodologies poden integrar-se en la planificació de ciutats intel·ligents, afavorint un disseny coordinat de serveis de mobilitat sostenible i una gestió energètica més eficient. Els resultats obtinguts, validats amb dades reals de la ciutat de Barcelona, demostren la viabilitat i l’impacte potencial d’aquestes solucions per al desenvolupament de sistemes de mobilitat urbana més sostenibles i resilients.
  
• PALOMARES TORRECILLA, JAVIER: Enabling collaborative Intelligence in Heterogeneous Edge to Cloud Continuum.
  
  Autor/a: PALOMARES TORRECILLA, JAVIER
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA TELEMÀTICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Telemàtica (ENTEL)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 21/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 03/11/2025
  Director/a de tesi: CERVELLO PASTOR, CRISTINA | CORONADO CALERO, ESTEFANÍA | SIDDIQUI, MUHAMMAD SHUAIB
  Resum de tesi: La creixent convergència de la Internet industrial de les coses (IIoT, Industrial Internet of Things), la intel·ligència artificial (IA) i la computació perimetral multiaccés (MEC, Multi-access Edge Computing) està transformant l’orquestració de serveis al llarg del continu heterogeni des de la perifèria de la xarxa (edge) al núvol (cloud). Aquests paradigmes permeten aplicacions intel·ligents i flexibles en entorns heterogenis i amb recursos limitats. Un cas representatiu són els sistemes multi-vehicle guiat automàtic (multi-AGV, multi-Automated Guided Vehicle) en fàbriques intel·ligents, on els agents han de prendre decisions en temps real mentre s’adapten a la variabilitat de la connectivitat, les càrregues de treball i la coordinació amb la lògica remota. Aquests escenaris exigeixen mecanismes capaços d’integrar mobilitat, computació i comunicació a través de diferents nivells d’infraestructura. Tanmateix, la mobilitat dels dispositius i la fluctuació de recursos generen reptes per assolir una orquestració escalable, justa i autònoma amb estrictes acords de nivell de servei (SLA, Service-Level Agreement).En resposta a aquestes demandes, la tesi proposa una arquitectura que unifica la Tecnologia de la Informació (IT, Information Technology) i la Tecnologia Operacional (OT, Operational Technology), estenent l’orquestració MEC fins al nivell de planta. S’introdueix un orquestrador MEC millorat (MEO) i descriptors de servei enriquits que consideren restriccions de maquinari, ubicació i factors no computacionals, permetent un posicionament precís de serveis al Continu. L’enfocament es valida amb un cas de coordinació multi-AGV.Per optimitzar el posicionament, es presenten dos mecanismes basats en aprenentatge per reforç profund (DRL, Deep Reinforcement Learning). El primer, la planificació multitasca basada en DRL (DRL-MTS, DRL-based Multi-Task Scheduling), redueix el retard extrem a extrem distribuint tasques entre nodes. El segon, l’algoritme intel·ligent de col·locació (IPA, Intelligent Placement Algorithm), permet desplegaments sensibles al maquinari considerant la granularitat dels recursos i les restriccions espacials. Tots dos integren planificació sensible al context per a un posicionament adaptatiu i eficient.En coordinació descentralitzada, la tesi introdueix estratègies d’aprenentatge multiagent. El Protocol Col·laboratiu Multiagent per a l’Assignació Dinàmica de Recursos (MACP-DRA) garanteix un posicionament just i eficient sota competència i limitacions de recursos. L’entorn multiagent d’ample de banda dinàmic (MACP-DRA) gestiona el repartiment d’ample de banda entre nivells heterogenis amb demandes diverses, adaptant-se en temps real mitjançant especialització de polítiques i agregació contextual. A més, s’incorpora un mecanisme de compressió de gradients basat en Notificació Explícita de Congestió (ECN) per a aprenentatge federat, que redueix la càrrega de xarxa sense comprometre la precisió. En conjunt, aquestes contribucions milloren adaptabilitat, eficiència i equitat, permetent una coordinació robusta al llarg del Continu.La tesi combina modelatge de sistemes, disseny d’algoritmes i avaluació amb simulacions en escenaris industrials realistes amb càrregues dinàmiques, competència entre agents i xarxes variables. Els resultats mostren que el marc supera els enfocaments de referència en latència, ús d’ample de banda, equitat i compliment de SLA. L’arquitectura modular i els descriptors enriquits permeten desplegaments sensibles a restriccions a la perifèria industrial, mentre que el MEO facilita l’orquestració federada i entre dominis. Validat amb simulacions a gran escala i un banc de proves multi-AGV, el marc assoleix una major taxa d’èxit en el posicionament, menor latència, millor ús dels recursos i menys conflictes, establint les bases per a noves recerques en presa de decisions distribuïda, col·laboració entre dominis i automatització industrial impulsada per IA.
  
• TORRES PÉREZ, CLAUDIA: Energy-Aware Service Placement Strategies in Dynamic Edge Environments
  
  Autor/a: TORRES PÉREZ, CLAUDIA
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: ENGINYERIA TELEMÀTICA
  Departament: Departament d'Enginyeria Telemàtica (ENTEL)
  Modalitat: Normal
  Data de dipòsit: 28/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 10/11/2025
  Director/a de tesi: CERVELLO PASTOR, CRISTINA | CORONADO CALERO, ESTEFANÍA | SIDDIQUI, MUHAMMAD SHUAIB
  Resum de tesi: L'evolució de les xarxes més enllà de 5G (B5G) està transforma les comunicacions mòbils, permetent entorns interconnectats i la proliferació de serveis sensibles a la latència, com ara l'anàlisi de la Internet de les Coses (IoT) en temps real, eealitat extesa (XR) inmersiva i la Intel·ligència Artificial (IA) generativa com a servei. A l'avantguarda d'aquesta transformació, la computació perimetral emergeix com un paradigma fonamental que estén els recursos de computació més a prop dels usuaris finals. Dins d'aquest espectre, la computació perimetral multiaccés (MEC) juga un paper central en proporcionar capacitats estandarditzades, similars al núvol, però a la vora de les xarxes d'accés. Tanmateix, el dinamisme i la naturalesa distribuïda de la MEC, especialment en entorns extrems, afegeixen una complexitat significativa. El dinamisme prové dels requisits de servei variables, com ara les càrregues de treball fluctuants, juntament amb la infraestructura dinàmica que inclou nodes heterogenis, requisits de connectivitat i amplada de banda variables i mobilitat a tot el continu Edge-to-Cloud. En conseqüència, la ubicació de serveis en aquests entorns dinàmics s'enfronta a reptes substancials, que exigeixen estratègies adaptatives per optimitzar l’eficiència en el sistema. En aquest context, preocupa la creixent demanda energètica en nodes distribuïts, a causa de les emissions de carboni i l'augment dels costos operatius, la qual cosa podria fer econòmicament inviable el desplegament de computació a la vora a gran escala. Addicionalment, molts dispositius de vora depenen de fonts d'energia limitades, raó per la qual l'eficiència energètica és essencial per allargar la seva vida útil i garantir la fiabilitat del sistema. A mesura que els MEC s'escalen, el cost energètic acumulat esdevé un coll d'ampolla crític per a l'adopció generalitzada i el creixement sostenible. En aquestes condicions volàtils i intensives en recursos, minimitzar el consum i optimitzar l'ús dels recursos ès fonamental. Per tant, les estratègies de ubicació efectives han d'abordar les restriccions dinàmiques dels escenaris de vora i garantir la sostenibilitat. Aquesta tesi proposa mecanismes de ubicació de serveis intel·ligents, adaptatius i energèticament eficients per abordar els reptes emergents de la computació perimetral en entorns distribuïts i de perimetral extrem. En primer lloc, introdueix una nova tècnica d'orquestració distribuïda basada en IA per a la ubicació de serveis dins de Sistemes Multi-MEC Distribuïts (DMMS). La tècnica s'anomena Algorisme de Ubicació de Serveis basat en Aprenentatge de Reforç Profund Distribuït i Conscient de la Disponibilitat (DDRL-SP3A), el seu objectiu és garantir la implementació eficient dels serveis en un sistema coordinat per múltiples orquestradors, optimitzant així l'ús dels recursos minimitzant el nombre de nodes actius. En segon lloc, basant-se en això, la tesi presenta una estratègia basada en IA i conscient de l'energia, introduïda com a Algorisme de Ubicació de Serveis Conscient de l'Energia basat en DDRL (DDRL-EASPA). L'objectiu és reduir significativament el nombre de nodes actius en infraestructures heterogènies i demandes de serveis dinàmiques. Per últim, aquest esforç introdueix un Algorisme de Ubicació de Serveis de Minimització d'Energia (EMSPA), un mètode de ubicació adaptatiu i basat en heurístiques per minimitzar el consum d'energia en entorns de fàbrica intel·ligent d'avantguarda, caracteritzats per una alta mobilitat, connectivitat i restriccions de recursos severes. Les solucions proposades assoleixen un rendiment eficient en escenaris MEC de baixa latència, complint restriccions de servei i infraestructura, optimitzant recursos i minimitzant el consum energètic. Les solucions s'avaluen amb simulacions de xarxes distribuïdes amb nombrosos dispositius, orquestradors i càrregues de treball, i proves en bancs reals, establint un marc robust per a la computació perimetral sostenible i d'alt rendiment.
  

FÍSICA COMPUTACIONAL I APLICADA

• CONESA ORTEGA, DAVID: Empirical and Structural Mathematical Models for Biological Systems: Case Studies in COVID-19 and Cardiac Dynamics
  
  Autor/a: CONESA ORTEGA, DAVID
  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: 21/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 03/11/2025
  Director/a de tesi: ALVAREZ LACALLE, ENRIQUE
  Resum de tesi: En un món divers i complex com el que habitem, ens qüestionem com és el funcionament de tot el que ens envolta. Volem entendre què, com, per què, quan, i, en aquest context, es va començar a emprar el llenguatge matemàtic per modelitzar i explicar els successos d'aquest món. La biologia abasta molts temes variats, a multitud d'escales diferents, i els tipus de models emprats per al seu estudi canvien d'un a l'altre.En aquesta tesi s'elaboren models matemàtics empírics i predictius, també mecanístics, per a l'estudi i anàlisi de dues branques de la biologia: epidemiologia, en el context d'una pandèmia com la COVID-19, i dinàmica cardíaca.En primer lloc, s'elaboren models predictius de tipus Gompertz per a la predicció a dues setmanes del creixement del nombre d'infectats per COVID-19 a partir de les dades desglossades per país reportades per l'Organització Mundial de la Salut. En aquest capítol, s'analitza la fiabilitat i precisió d'aquests models a partir de diferents tipus de processament per corregir patrons de les sèries de dades deguts a possibles inconsistències en els informes diaris que es duien a terme durant els moments més tensos de la pandèmia.Continuant amb epidemiologia, en aquesta tesi també es realitza un estudi de correlacions entre el creixement de la incidència de la COVID-19 a la societat espanyola, província a província, i dades de mobilitat de diferents fonts, i dades climatològiques. Particularment, s'analitzen dades de mobilitat obtingudes per part del Ministeri de Transport, Mobilitat i Agenda Urbana i de Facebook Data For Good. Emprant eines com l'Anàlisi de Components Principals, determinem quines dades, ja sigui de mobilitat en dies laborables o caps de setmana, temperatura o humitat, correlacionen més amb la propagació de la malaltia. Els resultats indiquen que la mobilitat és, o directament causal, o correlaciona directament amb altres mesures que afecten la propagació, mentre que els patrons meteorològics per si sols resulten menys rellevants.Canviant de tema, aquesta tesi també s'enfoca en el desenvolupament de models computacionals per a l'estudi de la dinàmica del calci en els cardiomiòcits per al seu posterior anàlisi en relació a malalties cardíaques. Per una banda, es desenvolupa un model d'aurícula de conill a partir de dos models, un model previ del mateix autor d'aquesta tesi centrat en la dinàmica espacial del calci, i un altre model, desenvolupat per en Holmes, l'interès del qual estava en les corrents iòniques de la membrana. En el procés, a partir d'un enfoc basat en una població de models, es determinen certs paràmetres incògnita pels corrents de RyR2, NCX i SERCA que donen lloc a models que es comporten segons dades experimentals habitualment observades. A més a més, en el procés, s'obtenen diversos grups amb comportaments variats entre ells, útils per a l'estudi de cèl·lules en condicions més propenses a certes malalties.Finalment, es desenvolupa un altre model a escala submicromètrica per analitzar com es formen ones de calci i de quin tipus són. En particular, s'estudien casos en què la calseqüestrina es troba o no colocalitzada amb els RyR2, o quant afecta la inactivació dels RyR2 per mitjà de la calmodulina a la propagació de les ones. L'estudi demostra que la colocalització de la calseqüestrina i els RyR és clau i vital en la propagació de l'ona. La inactivació del RyR2 per mitjà de la calmodulina permet que l'ona viatgi més ràpidament i dificulta l'aparició d'un estat d'equilibri consistent en un calci al citosol excessivament elevat a canvi d'una càrrega inferior al reticle sarcoplasmàtic.En conclusió, aquesta tesi contribueix a l'estudi de dos àmbits completament diferents de la biologia a partir de diferents tipus de models matemàtics, sempre per entendre i prevenir causes que comporten malaltia.
  

FOTÒNICA

• BESLIJA, FARUK: Hybrid diffuse optical monitoring and imaging: New approaches and applications in muscle and brain
  
  Autor/a: BESLIJA, FARUK
  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: 28/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 10/11/2025
  Director/a de tesi: DURDURAN, TURGUT | FERRER URIS, BLAI
  Resum de tesi: La generació d’energia en el cos humà depèn del metabolisme de l’oxigen, determinat pel seu subministrament mitjançant el flux sanguini i la seva extracció a nivell tissular. L’avaluació fiable d’aquests paràmetres és fonamental per comprendre la funció fisiològica i les adaptacions dels teixits davant diversos estímuls. Les eines convencionals de monitoratge del flux sanguini i de la saturació d’oxigen presenten limitacions de cost, portabilitat i tècniques (profunditat, resolució, dinàmica), que en restringeixen l’ús en temps real i en teixits profunds.Aquesta tesi avança en l’òptica difusa, un enfocament no invasiu, segur i escalable basat en la difusió de la llum en medis dispersius, i presenta innovacions metodològiques i instrumentals per monitorar el flux sanguini i l’oxigenació al múscul esquelètic i al cervell adults, dos dels òrgans amb més consum d’oxigen.Part I va investigar les adaptacions fisiològiques a llarg termini als músculs de l’avantbraç d’escaladors avançats en comparació amb controls sans. L’escalada requereix una resistència de presa excepcional, fet que la converteix en un model ideal per estudiar adaptacions neuromusculars i hemodinàmiques localitzades a l’entrenament crònic. Es van aplicar dos protocols: (1) una prova d’oclusió vascular en repòs (VOT) que combina espectroscòpia en l’infraroig proper (NIRS, oxigenació) i espectroscòpia de correlació difusa (DCS, flux sanguini), i (2) una prova de resistència intermitent de presa que mesura força, NIRS i electromiografia (EMG). Els resultats mostraren que els escaladors tenien una recuperació del flux sanguini més ràpida i concentracions més altes d’hemoglobina després de l’oclusió, indicant una resposta vascular millorada. Durant l’exercici van mantenir la força més temps i van utilitzar l’oxigen amb més eficiència. No obstant, les mesures en estat estable no van revelar diferències significatives entre grups, suggerint que les adaptacions es manifesten sota demanda i no en repòs. Aquest estudi és nou per (1) aplicar DCS a la fisiologia de l’escalada i (2) integrar paràmetres mecànics, neuromusculars i hemodinàmics en un mateix marc.Part II es va centrar en el mapatge del flux sanguini cerebral (CBF) d’alta densitat (HD), un marcador clau del metabolisme cerebral. Els sistemes actuals són voluminosos, costosos i restringits a l’àmbit clínic. Vam desenvolupar una nova plataforma d’òptica difusa basada en l’espectroscòpia de contrast de gra (SCOS) i la seva extensió tomogràfica (SCOT), utilitzant tecnologia CMOS rendible per millorar la relació senyal/soroll (SNR) i l’escalabilitat, mantenint la sensibilitat cortical. Un prototip amb fibra va validar la qualitat del senyal i la sensibilitat al flux en proves a l’avantbraç i al front. A partir d’això, vam dissenyar un sistema HD-SCOT a gran escala, proper a la finalització, destinat a mapar en temps real i de manera no invasiva el CBF en àmplies àrees corticals (p. ex., còrtex visual).Contribució final: una extensió de SCOS com a prova de concepte que permet mesurar simultàniament flux sanguini i oxigenació. Utilitzant múltiples longituds d’ona, separacions font-detector i temps d’exposició, ofereix una alternativa simplificada als sistemes NIRS-DCS duals. Proves preliminars a l’avantbraç en van confirmar la viabilitat, amb potencials aplicacions en el monitoratge muscular i cerebral.En resum, aquesta tesi avança en el monitoratge òptic difús mitjançant el desenvolupament de nous instruments i metodologies per a l’hemodinàmica en teixits profunds. Les seves aplicacions en fisiologia de l’esport i neuroimatge destaquen el potencial dels sistemes òptics multimodals i d’alta densitat per aprofundir en la comprensió del metabolisme de l’oxigen en contextos naturalistes i en temps real, obrint la porta a aplicacions fisiològiques i clíniques més àmplies.
  

POLÍMERS I BIOPOLÍMERS

• CASADO GÓMEZ, JAIME: 3D Printable Hybrid Acrylate-Epoxy Vitrimer Resins with Improved Compatibility and Reprocessability
  
  Autor/a: CASADO GÓMEZ, JAIME
  Tesi completa: (contacteu amb l'Escola de Doctorat per confirmar que sou un doctor acreditat i obtenir l'enllaç a la tesi)
  Programa: POLÍMERS I BIOPOLÍMERS
  Departament: Departament d'Enginyeria Química (EQ)
  Modalitat: Compendi de publicacions
  Data de dipòsit: 21/10/2025
  Data de FINAL de diposit: 03/11/2025
  Director/a de tesi: FERNANDEZ FRANCOS, XAVIER | KONURAY, ALI OSMAN
  Resum de tesi: Les Xarxes Adaptables Covalents (CANs) fetes de materials polimèrics que utilitzen química covalent dinàmica, cosa que permet que els enllaços es trenquin i reformin quan s'estimulin, combinen les propietats mecàniques dels polímers termoestables amb la capacitat de ser reprocessats i reciclats.La integració de la tecnologia d'impressió 3D amb CANs representa un avanç significatiu en el camp de la fabricació de components polimèrics. Aquest innovador procés ofereix els beneficis funcionals d'un termoestable juntament amb els avantatges de reciclatge d'un termoplàstic, convertint-lo en una solució altament sostenible.En la següent col·lecció d'articles, s'han dissenyat, optimitzat i millorat un grup de nous materials termoestables de curat dual pel que fa a la seva compatibilitat i reprocessabilitat.En el primer article, vam elaborar amb èxit quatre resines genuïnes i vam explorar com el seu comportament i les seves propietats estaven influenciades per les combinacions i proporcions úniques dels seus ingredients de formulació. El sistema original de curat dual es va realitzar mitjançant la barreja homogènia d'una resina epoxi amb un monòmer di-acrilat ric en β-hydroxy ester i hidroxil, un àcid dicarboxílic i un agent d'acoblament en una proporció fixa. L'ús de diferents catalitzadors de transesterificació en proporcions variables, un monòmer de metacrilat i un fotoiniciador completen la formulació. La combinació d'aquests productes químics dona com a resultat la formació d'una xarxa híbrida, que és capaç d'experimentar reaccions de transesterificació.Les peces impreses en 3D i totalment curades d'aquestes quatre resines innovadores han demostrat que les seves propietats termomecàniques estan en línia amb les especificacions dissenyades. Les seves capacitats de reparació i reciclatge són facilitades per una estructura CAN.En el segon article, hem optimitzat les formulacions de resines vitrimèriques imprimibles en 3D amb l'objectiu de millorar el seu processament, propietats mecàniques i reparabilitat/reprocessabilitat. Es va aconseguir una millora de la formulació mitjançant la determinació de les quantitats òptimes d'acrilats i agent d'acoblament. També es va fer una selecció de resines epoxi amb l'objectiu d'identificar l'opció de millor rendiment.Les resines desenvolupades en aquesta part de la recerca han ofert una viscositat més adequada per a la manipulació en la impressora 3D. També s'ha demostrat que les peces impreses d'aquestes resines millorades i posteriorment de curat dual han mostrat una millora en el seu comportament termo-mecànic.En el tercer article, hem continuat la nostra recerca en dues àrees clau. En primer lloc, hem fet un pas més en la facilitació de l'elaboració de la formulació del vitrimer mitjançant la millora de la mesclabilitat dels compostos químics. Aquesta millora implicava la substitució d'un àcid carboxílic en pols per un agent d'acoblament líquid fet a mida.En segon lloc, es va realitzar una avaluació del comportament termomecànic de la resina completament curada, en funció de l'ordre de la seqüència d'etapes de curació tèrmica i UV. Els materials desenvolupats en aquest estudi han demostrat eficàcia en la relaxació efectiva de les tensions internes, atribuïbles al contingut de grups β-hydroxy ester. En conseqüència, s'activen processos com la reparació o el reciclatge complet. A més, les modificacions realitzades a les formulacions de resina van permetre la producció de termoestables amb propietats mecàniques personalitzades. Totes aquestes propietats ofereixen noves possibilitats per a la producció de peces utilitzant tècniques com la impressió 3D i el postcurat tèrmic, proporcionant una alternativa viable, sostenible i més convenient per a la indústria dels materials termoestables.