Individual-based modelling of bacterial cultures to study the lag ohase

Els bacteris són la forma dominant de vida del planeta: poden sobreviure en medis molt adversos, i en alguns casos poden generar substàncies que quan les ingerim ens són tòxiques. La seva presència en els aliments fa que la microbiologia predictiva sigui un camp imprescindible en la microbiologia dels aliments per garantir la seguretat alimentària. Un cultiu bacterià pot passar per quatre fases de creixement: latència, exponencial, estacionària i de mort. En aquest treball s’ha avançat en la comprensió dels fenòmens intrínsecs a la fase de latència, que és de gran interès en l’àmbit de la microbiologia predictiva. Aquest estudi, realitzat al llarg de quatre anys, s’ha abordat des de la metodologia Individual-based Modelling (IbM) amb el simulador INDISIM (INDividual DIScrete SIMulation), que ha estat millorat per poder fer-ho. INDISIM ha permès estudiar dues causes de la fase de latència de forma separada, i abordar l’estudi del comportament del cultiu des d’una perspectiva mesoscòpica. S’ha vist que la fase de latència ha de ser estudiada com un procés dinàmic, i no definida per un paràmetre. L’estudi de l’evolució de variables com la distribució de propietats individuals entre la població (per exemple, la distribució de masses) o la velocitat de creixement, han permès distingir dues etapes en la fase de latència, inicial i de transició, i aprofundir en la comprensió del que passa a nivell cel•lular. S’han observat experimentalment amb citometria de flux diversos resultats previstos per les simulacions. La coincidència entre simulacions i experiments no és trivial ni casual: el sistema estudiat és un sistema complex, i per tant la coincidència del comportament al llarg del temps de diversos paràmetres interrelacionats és un aval a la metodologia emprada en les simulacions. Es pot afirmar, doncs, que s’ha verificat experimentalment la bondat de la metodologia INDISIM.

Caracteritació de models funcionals d'àmfores romanes mitjançant Finite Element Analysis

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Laboratory of Archaeometry del National Centre of Scientific Research “Demokritos” d’Atenes, Grècia, entre juny i setembre 2006. Aquest estudi s’emmarca dins d’un context més ampli d’estudi del canvi tecnològic que es documenta en la producció d’àmfores de tipologia romana durant els segles I aC i I dC en els territoris costaners de Catalunya. Una part d’aquest estudi contempla el càlcul de les propietats mecàniques d’aquestes àmfores i la seva avaluació en funció de la tipologia amforal, a partir de l’Anàlisi d’Elements Finits (AEF). L’AEF és una aproximació numèrica que té el seu origen en les ciències d’enginyeria i que ha estat emprada per estimar el comportament mecànic d’un model en termes, per exemple, de deformació i estrès. Així, un objecte, o millor dit el seu model, es dividit en sub-dominis anomenats elements finits, als quals se’ls atribueixen les propietats mecàniques del material en estudi. Aquests elements finits estan connectats formant una xarxa amb constriccions que pot ser definida. En el cas d’aplicar una força determinada a un model, el comportament de l’objecte pot ser estimat mitjançant el conjunt d’equacions lineals que defineixen el rendiment dels elements finits, proporcionant una bona aproximació per a la descripció de la deformació estructural. Així, aquesta simulació per ordinador suposa una important eina per entendre la funcionalitat de ceràmiques arqueològiques. Aquest procediment representa un model quantitatiu per predir el trencament de l’objecte ceràmic quan aquest és sotmès a diferents condicions de pressió. Aquest model ha estat aplicat a diferents tipologies amforals. Els resultats preliminars mostren diferències significatives entre la tipologia pre-romana i les tipologies romanes, així com entre els mateixos dissenys amforals romans, d’importants implicacions arqueològiques.

L' Aprenentatge basat en problemes a través de casos clínics simulats. Una proposta metodològica de disseny i avaluació docent

RESUM Les exigències actuals de la professió de d’infermeria requereixen que la docència vagi orientada a interrelacionar els diferents rols a desenvolupar enla pràctica diària, per adquirir experiència en l’aprenentatge i així augmentar la qualitat de les cures d’infermeria. Per assolir aquest objectiu és important l’aprenentatge basat enproblemes. Aquest pretén en primer lloc que els estudiants aprenguin allò que permet desenvolupar-se enla vida professional de la manera més natural possible a partir d’una idea clara i profunda de l’evidència sobre la que s’ha d’actuar. Amb aquesta finalitat es vandissenyar casos clínics amb uns objectius que requerien la integració de coneixements, actituds i valors, en diferents fases a desenvolupar en un període de temps predeterminat. També ens vam proposar una estratègia docent que permetés a l’estudiant incorporar el coneixement científic que dóna suport a la pràctica assistencial per aproximar teoria i pràctica. Es pretén que els estudiants busquin una resposta basada en la millor evidència científica disponible, per prendre una decisió respecte a les cures del pacient. Els objectius de l’estudi són: Avaluar globalment l’aprenentatge basat en la simulació de casos Avaluar com els estudiants valoren la integració del model d’infermeria i del procés d’atenció en l’aprenentatge basat en la simulació de casos. Valorar les sensacions percebudes per l’estudiant durant la simulació del cas. Valorar l’actitud d el’estudiant en relació a la incorporació de l’evidència científica per una millora en la pràctica clínica. Avaluar el grau de dificultat manifestat per l’estudiant en relació al procés de documentació. Avaluar la idonietat de l’argumentació i la decisió de l’estudiant a la pregunta formulada en el cas clínic. Metodologia: L’assignatura d’Infermeria Medicoquirúrgica. Adult I del Departament d’Infermeria de la Universitat de Vic, va iniciar una experiència d’aprenentatge basat en la resolució de problemes, amb estudiants de 2on curs. Les professores responsables dels seminaris van realitzar una avaluació de l’experiència a través d’una enquesta. Aquesta es responia al cap d’un mes de la simulació al laboratori, quan es contrastaven els resultats obtinguts en aquesta entre professores i estudiants després de visualitzar la gravació feta durant el mateix. En el context del seminari de simulació de casos, es va introduir una pregunta/problema, a partir de la que els estudiants, en grup, havien de documentar-se amb el suport d’una guia. Per valorar l’actitud davant aquesta pregunta/problema es va dissenyar un qustionari tipus Likert. L’avaluació del grau de dificultat s’ha registrat a través d’unes escales de puntuació. Per a l’avaluació de la decisió presa, es van valorar les síntesis resum entregades en els treballs escrits pels diferents grups. Resultats: La realització de la simulació en el laboratori va ser avaluada per un alt percentatge d’estudiants (68,8%) amb puntuacions entre 6 i 8 mentre que un 26,6% la van situar en tre 9 i 10, només un 4,7 % la van puntuar amb 5. La integració del model d’infermeria va ser valorada pel 86% amb una puntuació entre 7 i 10. La valoració global de la simulació va ser qualificada pels estudiants amb una puntuació de 8 (34,4%) seguida d’un 28,1% amb una consideració de 7. Un 7,2% van puntuar entre 9 i 10. El 93,3% van assegurar que conèixer les fonts documentals els serviria per millorar l’assistència, el 86,7% esperen obtenir arguments sòlids respecte les seves desicions si la documentació consultada és de qualitat. Un 77,8% dels estudiants consideren estar més satisfets al saber incorporar la presa de decisions basada en evidències. Respecte el grau de dificultat en el procés de documentació la dificultat més gran la presenten en com buscar en les bases de dades de referències bibliogràfiques. Conclusions: L’aprenentatge dels estudiants a través de la simulació de casos és una estratègia vàlida que l’estudiant valora positivament al mateix temps que permet desenvolupar habilitats per a la pràctica professional. L’estratègia docent dissenyada per integrar les evidències en la presa de decisions es considera positiva, no obstant, després d’analitzar els resultats, s’han de modificar alguns aspectes per a la seva millora; tutoritzar per a millorar el procés de documentació i incidir més en la crítica i reflexió, de manera que les troballes de la investigació siguin canalitzades cap a la pràctica.

Avaluació ambiental de la recollida de residus municipals de Sant Boi de Llobregat

La gestió dels residus municipals ha d’avançar cap a la sostenibilitat per tal de poder fer front al gran volum de residus que es generen actualment i no malmetre el medi ambient. Aquest fet motiva a l’elaboració d’aquest projecte que es centra en l’anàlisi del procés de recollida dels residus municipals. L’estudi realitza en primer lloc una avaluació ambiental de la recollida global i una avaluació ambiental específica de la recollida de la fracció Resta mitjançant el programari SIMUR (desenvolupada per l’Agència d’Ecologia Urbana de Barcelona). Amb aquesta eina de simulació de models de gestió de residus municipal es calcula el balanç de massa, el balanç energètic, el balanç d’emissions i el balanç econòmic del procés de recollida. La metodologia per al desenvolupament de la segona fase del projecte es basa en la realització de treball de camp per al disseny de taules descriptives dels circuits de recollida de la fracció Resta, que permeten comparar-los entre sí i aconseguir l’objectiu d’avaluar l’eficiència dels sistemes de recollida de càrrega lateral i posterior de la fracció. L’assoliment dels objectius permet fer-se una idea de l’estat actual de la recollida dels residus de Sant Boi, identificant-ne els punts forts i febles i plantejant propostes de millora encarades a aconseguir una futura generació i recollida de residus més respectuosa amb l’entorn.

Efficient knowledge retrieval to calibrate input variables in forest fire prediction

Forest fires are a serious threat to humans and nature from an ecological, social and economic point of view. Predicting their behaviour by simulation still delivers unreliable results and remains a challenging task. Latest approaches try to calibrate input variables, often tainted with imprecision, using optimisation techniques like Genetic Algorithms. To converge faster towards fitter solutions, the GA is guided with knowledge obtained from historical or synthetical fires. We developed a robust and efficient knowledge storage and retrieval method. Nearest neighbour search is applied to find the fire configuration from knowledge base most similar to the current configuration. Therefore, a distance measure was elaborated and implemented in several ways. Experiments show the performance of the different implementations regarding occupied storage and retrieval time with overly satisfactory results.

Implementación de técnicas de estimación y sincronización para sistemas OFDM: aplicación directa sobre la implementación de la capa física del estándar DVB-T

El sistema de modulación ODFM es utilizado en diversas aplicaciones de banda ancha, tanto en comunicaciones por cable como en aplicaciones inalámbricas. Presenta numerosas ventajas frente a sistemas de banda ancha de portadora única ya que permite una alta eficiencia espectral, una fácil ecualización y una reducción del ISI. Por el contrario, presenta dificultades inherentes a su estructura, que son de vital importancia solventar, entre las cuales se encuentran los altos requisitos de sincronización. Este proyecto presenta métodos de sincronización de tiempo y frecuencia implementados y evaluados sobre una plataforma software basada en Matlab®, que recoge el sistema completo de transmisión basado fielmente en el estándar DVB-T. Tras una presentación de los principios de la modulación OFDM, en este documento se presenta un estudio detallado de este sistema de transmisión y su implementación, formando conjuntamente una plataforma de simulación para la evaluación de los estimadores implementados.

Caracterización y comparación de las propiedades mecánicas de dos chapas de acero avanzado de alta resistencia (AHSS): TRIP800 y DP800

En el presente trabajo, se lleva a cabo un estudio sobre las propiedades mecánicas de chapa de dos aceros avanzado de alta resistencia. La búsqueda de un modelo teórico que defina su comportamiento en régimen plástico, así como la comparativa de sus resultados con el fin de predecir su comportamiento en etapas de conformado, y ayudar a optimizar los resultados en simulación mediante elementos finitos. También se añade un ejemplo de simulación para ver la importancia de la precisión del cálculo de las propiedades mecánicas en este campo.

Extensió de l'entorn SMARD per permetre la depuració d'aplicacions basades en agents mòbils

Un dels principals obstacles per l’adopció dels agents mòbils, fins i tot per tasques per les quals s’ha demostrat la seva idoneïtat, és la dificultat de desenvolupar-los. Aquest projecte aporta solucions per ajudar en aquest procés. Més concretament, per provar agents i observar-ne el seu comportament en un entorn de simulació, abans d’executar-los en un escenari real. Hem afegit un depurador i un constructor d’agents mòbils a la interfície gràfica de disseny d’itineraris de l’entorn SMARD. Fent servir afegit aquests nous components, el programador pot dissenyar, construir i fer proves d’un agent mòbil des d’aquesta aplicació.

Navegación, guiado y control de vehículos aeroespaciales

El objetivo del proyecto es diseñar una plataforma de ensayos para la simulación de vuelos de vehículos aeroespaciales. La plataforma permitirá diseñar y evaluar los algoritmos de navegación, guiado y control de los vehículos aeroespaciales modelados en la plataforma de simulación, focalizando el trabajo de los ingenieros en el modelado de vehículos y en el desarrollo de sistemas de control digital. La memoria recoge las fases de un proyecto de ingeniería del software, describiendo el plan de proyecto, el análisis del sistema, la especificación de requisitos y el diseño del mismo.

Diseño de instalaciones logísticas a través de la simulación

En una época como la actual en la que la continua apertura del mercado obliga a ser competitivos frente a nuevas empresas que se adaptan a los gustos y necesidades de los clientes, la empresa de bolígrafos realiza la gestión de su almacén de la misma forma que en sus inicios, hace ya 45 años. Por este motivo, se hace necesaria una adaptación de los sistemas actuales para responder a las características del mercado. Para alcanzar este objetivo se empleará la técnica de simulación por ordenador para evaluar las estrategias de mejora sin perturbar el funcionamiento del sistema existente, además de evaluar hipótesis sobre cómo y por qué aparecen ciertos fenómenos en el sistema.

Simulación de fluidos inmiscibles con el Particle Finite Element Method (PFEM)

Proyecto de investigación realizado a partir de una estancia en el Centro Internacional de Métodos Computacionales en Ingeniería (CIMEC), Argentina, entre febrero y abril del 2007. La simulación numérica de problemas de mezclas mediante el Particle Finite Element Method (PFEM) es el marco de estudio de una futura tesis doctoral. Éste es un método desarrollado conjuntamente por el CIMEC y el Centre Internacional de Mètodos Numèrics en l'Enginyeria (CIMNE-UPC), basado en la resolución de las ecuaciones de Navier-Stokes en formulación Lagrangiana. El mallador ha sido implementado y desarrollado por Dr. Nestor Calvo, investigador del CIMEC. El desarrollo del módulo de cálculo corresponde al trabajo de tesis de la beneficiaria. La correcta interacción entre ambas partes es fundamental para obtener resultados válidos. En esta memoria se explican los principales aspectos del mallador que fueron modificados (criterios de refinamiento geométrico) y los cambios introducidos en el módulo de cálculo (librería PETSc, algoritmo predictor-corrector) durante la estancia en el CIMEC. Por último, se muestran los resultados obtenidos en un problema de dos fluidos inmiscibles con transferencia de calor.

H-Link simulator

Aquest projecte intenta donar solució al problema amb el qual s’ha trobat la empresa Hitachi Air Conditioning Products SA a la hora de fer probes durant el desenvolupament del seu principal producte, el CSNet Web. El simulador que s’ha realitzat en aquest projecte pretén reproduir la topologia d’una xarxa d’unitats d’aire condicionat per a que el CSNet Web les interpreti com si aquestes màquines fossin reals. Per a aconseguir-ho, el simulador reproduirà les comunicacions entre aquestes màquines i el CSNet Web.

Innovació tecnològica a la construcció subterrània

Report for the scientific sojourn carried out in the International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE) –state agency – from February until November 2007. The work within the project Technology innovation in underground construction can be grouped into the following tasks: development of the software for modelling underground excavation based on the discrete element method - the numerical algorithms have been implemented in the computer programs and applied to simulation of excavation using roadheaders and TBM-s -; coupling of the discrete element method with the finite element method; development of the numerical model of rock cutting taking into account of wear of rock cutting tools -this work considers a very important factor influencing effectiveness of underground works -.

La utilización de los recursos actualmente existentes en Internet para la enseñanza de Ingeniería de Materiales

El presente trabajo describe la planificación y posterior puesta en marcha de distintos mecanismos para la realización de prácticas de simulación con ordenador a modo de asignatura virtual. Los contenidos pertenecen a distintas áreas de conocimiento del plan de estudios relativo a la Ingeniería de Materiales. Primeramente se hace un análisis de las causas que motivaron la realización del mismo, así como de las posibilidades y necesidad de utilización de los Laboratorios Virtuales en la enseñanza contemporánea. Posteriormente se presenta el sistema desarrollado, sus características y posibilidades de utilización. El objetivo del trabajo es doble: por un lado, crear una base de datos interactiva de consulta con la finalidad de que el alumno pueda asentar conceptos clave necesarios para cursar la titulación con éxito; por otro, crear un servidor de prácticas de simulación por computador haciendo uso de la World Wide Web y que permita a los alumnos acceder a las prácticas de forma remota, con las múltiples ventajas, tanto educativas como económicas, que ello supondría.