Avaluació de la teratogènia in vitro mitjançant el cultiu d’embrions sencers (WEC)

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Charité - Universitätsmedizin Berlin, Alemanya, entre novembre i desembre del 2007. En aquest treball es presenta el protocol a seguir per a dur a terme el cultiu d’embrions sencers in vitro (Whole Embryo Culture, WEC). Amb aquest protocol es pretén implementar la tècnica del WEC en el laboratori de la Unitat de Toxicologia de la Facultat de Farmàca (UB), seguint la metodologia apresa durant l’estada i deixant per escrit tots els passos seguits i el material i la metodologia concreta de cadascun d’ells. En el WEC es cultiven embrions de rata de 9.5 dies durant 48h en ampolles rotatòries en un medi líquid i amb una fase gasosa controlats. Durant el cultiu, tenen lloc dos processos principals: el plegament de l’embrió i l’organogènesi. Els embrions durant els dos dies que dura el cultiu es pleguen en els plans transversal i sagital, passant d’un embrió pla a un altre de cilíndric en forma de “C”. En aquest període, a més, es produeixen importants processos d’organogènesi com la neurulació, la formació de la cresta neural, dels somites, dels vasos sanguinis - el cor inclòs- i de la sang. Es comencen a formar la placoda nasal, la vesícula oftàlmica, la vesícula òtica, les extremitats superiors i inferiors i la cua. En la memòria adjunta es descriuen amb detall els processos d'aparellament dels animals, preparació del material i del medi de cultiu, el procés d'aïllament del embrions en el dia 9.5, les condicions de cultiu i l'avaluació dels embrions en el dia 11.5. Finalment es presenten resultats d'embrions en situació control amb un correcte desenvolupament i es mostra com, al final de l'estada, es va aconseguir el cultiu d’embrions control amb un desenvolupament correcte i estadísticament sense diferències respecte als diferents paràmetres mesurats en comparació amb els embrions control de la Charité-Universitätsmedizin de Berlin.

A Tool for optimum design of Waste Water Treatment Plants under uncertainty

L’objectiu principal és presentar un nou prototipus d’eina per al disseny de les plantes de tractament d’aigües residuals utilitzant models mecànics dinàmics quantificant la incertesa

A unified treatment of optimum pilot overhead in multipath fading channels

The optimization of the pilot overhead in single-user wireless fading channels is investigated, and the dependence of this overhead on various system parameters of interest (e.g., fading rate, signal-to-noise ratio) is quantified. The achievable pilot-based spectral efficiency is expanded with respect to the fading rate about the no-fading point, which leads to an accurate order expansion for the pilot overhead. This expansion identifies that the pilot overhead, as well as the spectral efficiency penalty with respect to a reference system with genie-aided CSI (channel state information) at the receiver, depend on the square root of the normalized Doppler frequency. It is also shown that the widely-used block fading model is a special case of more accurate continuous fading models in terms of the achievable pilot-based spectral efficiency. Furthermore, it is established that the overhead optimization for multiantenna systems is effectively the same as for single-antenna systems with the normalized Doppler frequency multiplied by the number of transmit antennas.

Optimum power allocation for parallel Gaussian channels with arbitrary input distributions

The mutual information of independent parallel Gaussian-noise channels is maximized, under an average power constraint, by independent Gaussian inputs whose power is allocated according to the waterfilling policy. In practice, discrete signalling constellations with limited peak-to-average ratios (m-PSK, m-QAM, etc) are used in lieu of the ideal Gaussian signals. This paper gives the power allocation policy that maximizes the mutual information over parallel channels with arbitrary input distributions. Such policy admits a graphical interpretation, referred to as mercury/waterfilling, which generalizes the waterfilling solution and allows retaining some of its intuition. The relationship between mutual information of Gaussian channels and nonlinear minimum mean-square error proves key to solving the power allocation problem.

Optimum power allocation for multiuser OFDM with arbitrary signal constellations

This paper formulates power allocation policies that maximize the region of mutual informationsachievable in multiuser downlink OFDM channels. Arbitrary partitioning ofthe available tones among users and arbitrary modulation formats, possibly different forevery user, are considered. Two distinct policies are derived, respectively for slow fadingchannels tracked instantaneously by the transmitter and for fast fading channels knownonly statistically thereby. With instantaneous channel tracking, the solution adopts theform of a multiuser mercury/waterfilling procedure that generalizes the single-user mercury/waterfilling introduced in [1, 2]. With only statistical channel information, in contrast,the mercury/waterfilling interpretation is lost. For both policies, a number of limitingregimes are explored and illustrative examples are provided.

On high-rate full-diversity 2x2 space-time codes with low-complexity optimum detection

The 2×2 MIMO profiles included in Mobile WiMAX specifications are Alamouti’s space-time code (STC) fortransmit diversity and spatial multiplexing (SM). The former hasfull diversity and the latter has full rate, but neither of them hasboth of these desired features. An alternative 2×2 STC, which is both full rate and full diversity, is the Golden code. It is the best known 2×2 STC, but it has a high decoding complexity. Recently, the attention was turned to the decoder complexity, this issue wasincluded in the STC design criteria, and different STCs wereproposed. In this paper, we first present a full-rate full-diversity2×2 STC design leading to substantially lower complexity ofthe optimum detector compared to the Golden code with only a slight performance loss. We provide the general optimized form of this STC and show that this scheme achieves the diversitymultiplexing frontier for square QAM signal constellations. Then, we present a variant of the proposed STC, which provides a further decrease in the detection complexity with a rate reduction of 25% and show that this provides an interesting trade-off between the Alamouti scheme and SM.

Optimum pilot overhead in wireless communication: a unified treatment of continuous and block-fading channels

The optimization of the pilot overhead in wireless fading channels is investigated, and the dependence of this overhead on various system parameters of interest (e.g., fading rate, signal-to-noise ratio) is quantified. The achievable pilot-based spectral efficiency is expanded with respect to the fading rate about the no-fading point, which leads to an accurate order expansion for the pilot overhead. This expansion identifies that the pilot overhead, as well as the spectral efficiency penalty with respect to a reference system with genie-aided CSI (channel state information) at the receiver, depend on the square root of the normalized Doppler frequency. It is also shown that the widely-usedblock fading model is a special case of more accurate continuous fading models in terms of the achievable pilot-based spectral efficiency. Furthermore, it is established that the overhead optimization for multiantenna systems is effectively the same as for single-antenna systems with thenormalized Doppler frequency multiplied by the number of transmit antennas.

The optimum quantity of money: Theory and evidence

In this paper we propose a simple and general model for computing the Ramsey optimal inflation tax, which includes several models from the previous literature as special cases. We show that it cannot be claimed that the Friedman rule is always optimal (or always non--optimal) on theoretical grounds. The Friedman rule is optimal or not, depending on conditions related to the shape of various relevant functions. One contribution of this paper is to relate these conditions to {\it measurable} variables such as the interest rate or the consumption elasticity of money demand. We find that it tends to be optimal to tax money when there are economies of scale in the demand for money (the scale elasticity is smaller than one) and/or when money is required for the payment of consumption or wage taxes. We find that it tends to be optimal to tax money more heavily when the interest elasticity of money demand is small. We present empirical evidence on the parameters that determine the optimal inflation tax. Calibrating the model to a variety of empirical studies yields a optimal nominal interest rate of less than 1\%/year, although that finding is sensitive to the calibration.

Optimum Redundant Array Configurations for Earth Observation Aperture Synthesis Microwave Radiometers

Two-dimensional aperture synthesis radiometry is the technologyselected for ESA's SMOS mission to provide high resolution L-bandradiometric imagery. The array topology is a Y-shaped structure. Theposition and number of redundant elements to minimise instrumentdegradation in case of element failure(s) are studied.

Study of the influence of grain size and precipitates on the electromagnetic losses in different grades of non-oriented fully processed electrical steel

The study was performed in the installations of OCAS, a Steel Research Centre of ArcelorMittal. Taking M32 steel (3.25%Si+0.9%Al) as the basis chemical composition and three different thicknesses (0.35, 0.5 and 0.65mm), different annealing conditions (temperature and time) have been applied in the laboratory simulator at St. Chély, France. The aim was to link annealing parameters, grain size and energy loss. It was determined the optimum annealing parameters to reach the lowest power losses for three different grades of non-oriented fully processed electrical steel. In addition, M250-50 samples having different magnetic behaviour (high and low losses) but the same grain size and texture, have been analyzed in terms of TEM observations of their precipitates, in the University of Marseille. The results reveal that a high amount of medium and big precipitates (&10 nm) worsen the magnetic properties of the material. The small precipitates (&10nm) do not have a strong influence on the magnetic properties. The presence of precipitates can have a great influence on the power losses and further work is clearly necessary.

Autosuficiència energètica en nuclis de muntanya: experiència a Araós

A aquest estudi s’ha analitzat si és viable l’autosuficiència energètica en base a un estudi pilot al nucli d’Araós a partir dels recursos renovables locals. S’ha realitzat un anàlisi del consum energètic del nucli d’Araós i s’ha comparat amb el potencial de producció energètica dels recursos renovables locals, incloent energia provinent de la biomassa forestal dels boscos de què disposa el municipi d’Alins i energia solar. Igualment s’han analitzat les emissions de CO2 derivades del consum energètic del poble. S’ha comprovat així que la mitjana de consum per habitant i any d’Araós supera en 1Tep a la mitjana de Catalunya. El 38% del consum d’Araós però, prové de biomassa forestal local, que compta amb unes emissions de CO2 associades pràcticament nul·les. Finalment s’ha detectat que és possible assolir l’autosuficiència energètica d’Araós, mitjançant diferents estratègies d’implantació d’energies renovables. S’han considerat dues estratègies que cobreixen de 3 a 5 vegades el consum energètic: estratègia individual amb instal·lació d’energia solar en teulada i, calefacció i ACS a partir de calderes de biomassa; estratègia col·lectiva mitjançant una central de biomassa forestal. Ambdues representen beneficis energètics, econòmics i fins un 92% de reducció d’emissions de CO2.

Un problema d'excés: l'eutrofització

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. L’objectiu del treball era el de comprovar si era possible provocar un procés d'eutrofització en unes peixeres, com a simulació del procés que es dóna de forma natural en alguns llacs i basses del nostre país. Mantenint una peixera de control, en les altres dues hi provocàvem un excés de nutrients abocant fertilitzant sintètic en diferents concentracions per tal de comprovar les diferències causades per aquest procés de contaminació ambiental. Una vegada fet l'experiment, tot i que no s’ha aconseguit un alt grau d’eutrofització i per tant, no s’ha pogut demostrar moltes de les conseqüències d’aquest procés, sí que s’ha aconseguit dur a terme una contaminació i s’ha pogut observar com evoluciona un medi alterat per l’home respecte un ecosistema amb òptimes condicions. Al comparar aquest experiment amb la realitat actual s’observa que tots els canvis que han succeït a petita escala en aquests ecosistemes, en la natura, es produeixen en un major grau i amb unes conseqüències molt més adverses pels organismes.

Soporte geoespacial para modelos de distribución de especies (I): generalización del mapa de vegetación del Montseny apoyada en información de imágenes de satélite

Los mapas de vegetación son a menudo utilizados como proxis de una estratificación de hábitats para generar distribuciones geográficas contínuas de organismos a partir de datos discretos mediante modelos multi-variantes. Sin embargo, los mapas de vegetación suelen ser poco apropiados para ser directamente aplicados a este fin, pues sus categorías no se concibieron con la intención de corresponder a tipos de hábitat. En este artículo presentamos y aplicamos el método de Agrupamiento por Doble Criterio para generalizar un mapa de vegetación extraordinariamente detallado (350 clases) del Parque Natural del Montseny (Cataluña) en categorías que mantienen la coherencia tanto desde el punto de vista estructural (a través de una matriz de disimilaridad espectral calculada mediante una imágen del satélite SPOT-5) como en términos de vegetación (gracias a una matriz de disimilaridad calculada mediante propiedades de vegetación deducidas de la leyenda jerárquica del mapa). El método simplifica de 114 a 18 clases el 67% del área de estudio. Añadiendo otras agregaciones más triviales basadas exclusivamente en criterios de cubierta de suelo, el 73% del área de estudio pasa de 167 a 25 categorías. Como valor añadido, el método identifica el 10% de los polígonos originales como anómalos (a partir de comparar las propiedades espectrales de cada polígono con el resto de los de su clases), lo que implica cambios en la cubierta entre las fechas del soporte utilizado para generar el mapa original y la imagen de satélite, o errores en la producción de éste.

Estudio sobre la extracción de puntos característicos en imágenes y sus aplicaciones

En aquest treball realitzem un estudi sobre la detecció y la descripció de punts característics, una tecnologia que permet extreure informació continguda en les imatges. Primerament presentem l'estat de l'art juntament amb una avaluació dels mètodes més rellevants. A continuació proposem els nous mètodes que hem creat de detecció i descripció, juntament amb l'algorisme òptim anomenat DART, el qual supera l'estat de l'art. Finalment mostrem algunes aplicacions on s'utilitzen els punts DART. Basant-se en l'aproximació de l'espai d'escales Gaussià, el detector proposat pot extreure punts de distint tamany invariants davant canvis en el punt de vista, la rotació i la iluminació. La reutilització de l'espai d'escales durant el procés de descripció, així com l'ús d'estructures simplificades i optimitzades, permeten realitzar tot el procediment en un temps computacional menor a l'obtingut fins al moment. Així s'aconsegueixen punts invariants i distingibles de forma ràpida, el qual permet la seva utilització en aplicacions com el seguiment d'objectes, la reconstrucció d'escenaris 3D i en motors de cerca visual.

Modelització i control d'un reactor de producció d'hidrogen per a l'alimentació de piles de combustible

Les piles de combustible permeten la transformació eficient de l’energia química de certs combustibles a energia elèctrica a través d’un procés electroquímic. De les diferents tecnologies de piles de combustible, les piles de combustible de tipus PEM són les més competitives i tenen una gran varietat d’aplicacions. No obstant, han de ser alimentades únicament per hidrogen. Per altra banda, l’etanol, un combustible interessant en el marc dels combustibles renovables, és una possible font d’hidrogen. Aquest treball estudia la reformació d’etanol per a l’obtenció d’hidrogen per a alimentar piles de combustible PEM. Només existeixen algunes publicacions que tractin l’obtenció d’hidrogen a partir d’etanol, i aquestes no inclouen l’estudi dinàmic del sistema. Els objectius del treball són el modelat i l’estudi dinàmic de reformadors d’etanol de baixa temperatura. Concretament, proposa un model dinàmic d’un reformador catalític d’etanol amb vapor basat en un catalitzador de cobalt. Aquesta reformació permet obtenir valors alts d’eficiència i valors òptims de monòxid de carboni que evitaran l’enverinament d’una la pila de combustible de tipus PEM. El model, no lineal, es basa en la cinètica obtinguda de diferents assaigs de laboratori. El reformador modelat opera en tres etapes: deshidrogenació d’etanol a acetaldehid i hidrogen, reformat amb vapor d’acetaldehid, i la reacció WGS (Water Gas Shift). El treball també estudia la sensibilitat i controlabilitat del sistema, caracteritzant així el sistema que caldrà controlar. L’anàlisi de controlabilitat es realitza sobre la resposta de dinàmica ràpida obtinguda del balanç de massa del reformador. El model no lineal és linealitzat amb la finalitat d’aplicar eines d’anàlisi com RGA, CN i MRI. El treball ofereix la informació necessària per a avaluar la possible implementació en un laboratori de piles de combustibles PEM alimentades per hidrogen provinent d’un reformador d’etanol.