Desenvolupament computacional de la semblança molecular quàntica

La present Tesi Doctoral, titulada desenvolupament computacional de la semblança molecular quàntica, tracta, fonamentalment, els aspectes de càlcul de mesures de semblança basades en la comparació de funcions de densitat electrònica.El primer capítol, Semblança quàntica, és introductori. S'hi descriuen les funcions de densitat de probabilitat electrònica i llur significança en el marc de la mecànica quàntica. Se n'expliciten els aspectes essencials i les condicions matemàtiques a satisfer, cara a una millor comprensió dels models de densitat electrònica que es proposen. Hom presenta les densitats electròniques, mencionant els teoremes de Hohenberg i Kohn i esquematitzant la teoria de Bader, com magnituds fonamentals en la descripció de les molècules i en la comprensió de llurs propietats.En el capítol Models de densitats electròniques moleculars es presenten procediments computacionals originals per l'ajust de funcions densitat a models expandits en termes de gaussianes 1s centrades en els nuclis. Les restriccions físico-matemàtiques associades a les distribucions de probabilitat s'introdueixen de manera rigorosa, en el procediment anomenat Atomic Shell Approximation (ASA). Aquest procediment, implementat en el programa ASAC, parteix d'un espai funcional quasi complert, d'on se seleccionen variacionalment les funcions o capes de l'expansió, d'acord als requisits de no negativitat. La qualitat d'aquestes densitats i de les mesures de semblança derivades es verifica abastament. Aquest model ASA s'estén a representacions dinàmiques, físicament més acurades, en quant que afectades per les vibracions nuclears, cara a una exploració de l'efecte de l'esmorteïment dels pics nuclears en les mesures de semblança molecular. La comparació de les densitats dinàmiques respecte les estàtiques evidencia un reordenament en les densitats dinàmiques, d'acord al que constituiria una manifestació del Principi quàntic de Le Chatelier. El procediment ASA, explícitament consistent amb les condicions de N-representabilitat, s'aplica també a la determinació directe de densitats electròniques hidrogenoides, en un context de teoria del funcional de la densitat.El capítol Maximització global de la funció de semblança presenta algorismes originals per la determinació de la màxima sobreposició de les densitats electròniques moleculars. Les mesures de semblança molecular quàntica s'identifiquen amb el màxim solapament, de manera es mesuri la distància entre les molècules, independentment dels sistemes de referència on es defineixen les densitats electròniques. Partint de la solució global en el límit de densitats infinitament compactades en els nuclis, es proposen tres nivells de aproximació per l'exploració sistemàtica, no estocàstica, de la funció de semblança, possibilitant la identificació eficient del màxim global, així com també dels diferents màxims locals. Es proposa també una parametrització original de les integrals de recobriment a través d'ajustos a funcions lorentzianes, en quant que tècnica d'acceleració computacional. En la pràctica de les relacions estructura-activitat, aquests avenços possibiliten la implementació eficient de mesures de semblança quantitatives, i, paral·lelament, proporcionen una metodologia totalment automàtica d'alineació molecular. El capítol Semblances d'àtoms en molècules descriu un algorisme de comparació dels àtoms de Bader, o regions tridimensionals delimitades per superfícies de flux zero de la funció de densitat electrònica. El caràcter quantitatiu d'aquestes semblances possibilita la mesura rigorosa de la noció química de transferibilitat d'àtoms i grups funcionals. Les superfícies de flux zero i els algorismes d'integració usats han estat publicats recentment i constitueixen l'aproximació més acurada pel càlcul de les propietats atòmiques. Finalment, en el capítol Semblances en estructures cristal·lines hom proposa una definició original de semblança, específica per la comparació dels conceptes de suavitat o softness en la distribució de fonons associats a l'estructura cristal·lina. Aquests conceptes apareixen en estudis de superconductivitat a causa de la influència de les interaccions electró-fonó en les temperatures de transició a l'estat superconductor. En aplicar-se aquesta metodologia a l'anàlisi de sals de BEDT-TTF, s'evidencien correlacions estructurals entre sals superconductores i no superconductores, en consonància amb les hipòtesis apuntades a la literatura sobre la rellevància de determinades interaccions.Conclouen aquesta tesi un apèndix que conté el programa ASAC, implementació de l'algorisme ASA, i un capítol final amb referències bibliogràfiques.

Dynamic management and restoration of virtual paths in broadband networks based on distributed software agents

La gestió de xarxes és un camp molt ampli i inclou molts aspectes diferents. Aquesta tesi doctoral està centrada en la gestió dels recursos en les xarxes de banda ampla que disposin de mecanismes per fer reserves de recursos, com per exemple Asynchronous Transfer Mode (ATM) o Multi-Protocol Label Switching (MPLS). Es poden establir xarxes lògiques utilitzant els Virtual Paths (VP) d'ATM o els Label Switched Paths (LSP) de MPLS, als que anomenem genèricament camins lògics. Els usuaris de la xarxa utilitzen doncs aquests camins lògics, que poden tenir recursos assignats, per establir les seves comunicacions. A més, els camins lògics són molt flexibles i les seves característiques es poden canviar dinàmicament. Aquest treball, se centra, en particular, en la gestió dinàmica d'aquesta xarxa lògica per tal de maximitzar-ne el rendiment i adaptar-la a les connexions ofertes. En aquest escenari, hi ha diversos mecanismes que poden afectar i modificar les característiques dels camins lògics (ample de banda, ruta, etc.). Aquests mecanismes inclouen els de balanceig de la càrrega (reassignació d'ample de banda i reencaminament) i els de restauració de fallades (ús de camins lògics de backup). Aquests dos mecanismes poden modificar la xarxa lògica i gestionar els recursos (ample de banda) dels enllaços físics. Per tant, existeix la necessitat de coordinar aquests mecanismes per evitar possibles interferències. La gestió de recursos convencional que fa ús de la xarxa lògica, recalcula periòdicament (per exemple cada hora o cada dia) tota la xarxa lògica d'una forma centralitzada. Això introdueix el problema que els reajustaments de la xarxa lògica no es realitzen en el moment en què realment hi ha problemes. D'altra banda també introdueix la necessitat de mantenir una visió centralitzada de tota la xarxa. En aquesta tesi, es proposa una arquitectura distribuïda basada en un sistema multi agent. L'objectiu principal d'aquesta arquitectura és realitzar de forma conjunta i coordinada la gestió de recursos a nivell de xarxa lògica, integrant els mecanismes de reajustament d'ample de banda amb els mecanismes de restauració preplanejada, inclosa la gestió de l'ample de banda reservada per a la restauració. Es proposa que aquesta gestió es porti a terme d'una forma contínua, no periòdica, actuant quan es detecta el problema (quan un camí lògic està congestionat, o sigui, quan està rebutjant peticions de connexió dels usuaris perquè està saturat) i d'una forma completament distribuïda, o sigui, sense mantenir una visió global de la xarxa. Així doncs, l'arquitectura proposada realitza petits rearranjaments a la xarxa lògica adaptant-la d'una forma contínua a la demanda dels usuaris. L'arquitectura proposada també té en consideració altres objectius com l'escalabilitat, la modularitat, la robustesa, la flexibilitat i la simplicitat. El sistema multi agent proposat està estructurat en dues capes d'agents: els agents de monitorització (M) i els de rendiment (P). Aquests agents estan situats en els diferents nodes de la xarxa: hi ha un agent P i diversos agents M a cada node; aquests últims subordinats als P. Per tant l'arquitectura proposada es pot veure com una jerarquia d'agents. Cada agent és responsable de monitoritzar i controlar els recursos als que està assignat. S'han realitzat diferents experiments utilitzant un simulador distribuït a nivell de connexió proposat per nosaltres mateixos. Els resultats mostren que l'arquitectura proposada és capaç de realitzar les tasques assignades de detecció de la congestió, reassignació dinàmica d'ample de banda i reencaminament d'una forma coordinada amb els mecanismes de restauració preplanejada i gestió de l'ample de banda reservat per la restauració. L'arquitectura distribuïda ofereix una escalabilitat i robustesa acceptables gràcies a la seva flexibilitat i modularitat.

Enhanced fault recovery methods for protected traffic services in GMPLS networks

Les noves tecnologies a la xarxa ens permeten transportar, cada cop més, grans volums d' informació i trànsit de xarxa amb diferents nivells de prioritat. En aquest escenari, on s'ofereix una millor qualitat de servei, les conseqüències d'una fallada en un enllaç o en un node esdevenen més importants. Multiprotocol Lavel Switching (MPLS), juntament amb l'extensió a MPLS generalitzat (GMPLS), proporcionen mecanismes ràpids de recuperació de fallada establint camins, Label Switch Path (LSPs), redundants per ser utilitzats com a camins alternatius. En cas de fallada podrem utilitzar aquests camins per redireccionar el trànsit. El principal objectiu d'aquesta tesi ha estat millorar alguns dels actuals mecanismes de recuperació de fallades MPLS/GMPLS, amb l'objectiu de suportar els requeriments de protecció dels serveis proporcionats per la nova Internet. Per tal de fer aquesta avaluació s'han tingut en compte alguns paràmetres de qualitat de protecció com els temps de recuperació de fallada, les pèrdues de paquets o el consum de recursos. En aquesta tesi presentem una completa revisió i comparació dels principals mètodes de recuperació de fallada basats en MPLS. Aquest anàlisi inclou els mètodes de protecció del camí (backups globals, backups inversos i protecció 1+1), els mètodes de protecció locals i els mètodes de protecció de segments. També s'ha tingut en compte l'extensió d'aquests mecanismes a les xarxes òptiques mitjançant el pla de control proporcionat per GMPLS. En una primera fase d'aquest treball, cada mètode de recuperació de fallades és analitzat sense tenir en compte restriccions de recursos o de topologia. Aquest anàlisi ens dóna una primera classificació dels millors mecanismes de protecció en termes de pèrdues de paquets i temps de recuperació. Aquest primer anàlisi no és aplicable a xarxes reals. Per tal de tenir en compte aquest nou escenari, en una segona fase, s'analitzen els algorismes d'encaminament on sí tindrem en compte aquestes limitacions i restriccions de la xarxa. Es presenten alguns dels principals algorismes d'encaminament amb qualitat de servei i alguna de les principals propostes d'encaminament per xarxes MPLS. La majoria dels actual algorismes d'encaminament no tenen en compte l'establiment de rutes alternatives o utilitzen els mateixos objectius per seleccionar els camins de treball i els de protecció. Per millorar el nivell de protecció introduïm i formalitzem dos nous conceptes: la Probabilitat de fallada de la xarxa i l'Impacte de fallada. Un anàlisi de la xarxa a nivell físic proporciona un primer element per avaluar el nivell de protecció en termes de fiabilitat i disponibilitat de la xarxa. Formalitzem l'impacte d'una fallada, quant a la degradació de la qualitat de servei (en termes de retard i pèrdues de paquets). Expliquem la nostra proposta per reduir la probabilitat de fallada i l'impacte de fallada. Per últim fem una nova definició i classificació dels serveis de xarxa segons els valors requerits de probabilitat de fallada i impacte. Un dels aspectes que destaquem dels resultats d'aquesta tesi és que els mecanismes de protecció global del camí maximitzen la fiabilitat de la xarxa, mentre que les tècniques de protecció local o de segments de xarxa minimitzen l'impacte de fallada. Per tant podem assolir mínim impacte i màxima fiabilitat aplicant protecció local a tota la xarxa, però no és una proposta escalable en termes de consum de recursos. Nosaltres proposem un mecanisme intermig, aplicant protecció de segments combinat amb el nostre model d'avaluació de la probabilitat de fallada. Resumint, aquesta tesi presenta diversos mecanismes per l'anàlisi del nivell de protecció de la xarxa. Els resultats dels models i mecanismes proposats milloren la fiabilitat i minimitzen l'impacte d'una fallada en la xarxa.

Quantified real constraint solving using modal intervals with applications to control

Les restriccions reals quantificades (QRC) formen un formalisme matemàtic utilitzat per modelar un gran nombre de problemes físics dins els quals intervenen sistemes d'equacions no-lineals sobre variables reals, algunes de les quals podent ésser quantificades. Els QRCs apareixen en nombrosos contextos, com l'Enginyeria de Control o la Biologia. La resolució de QRCs és un domini de recerca molt actiu dins el qual es proposen dos enfocaments diferents: l'eliminació simbòlica de quantificadors i els mètodes aproximatius. Tot i això, la resolució de problemes de grans dimensions i del cas general, resten encara problemes oberts. Aquesta tesi proposa una nova metodologia aproximativa basada en l'Anàlisi Intervalar Modal, una teoria matemàtica que permet resoldre problemes en els quals intervenen quantificadors lògics sobre variables reals. Finalment, dues aplicacions a l'Enginyeria de Control són presentades. La primera fa referència al problema de detecció de fallades i la segona consisteix en un controlador per a un vaixell a vela.

El Fotomuntatge arquitectònic. El cas de Mies Van der Rohe

El treball realitzat vol ser un anàlisi exhaustiu de l'efecte causat per l'aparició de la fotografia en la representació de l'arquitectura, la seva introducció en les presentacions dels projectes i l'ús del fotomuntatge. Amb el canvi de segle, del dinou al vint, la fotografia ja va començar a entrar en les diferents disciplines artístiques inclosa l'arquitectura, de tal manera que amb l'aparició de les avantguardes artístiques els moviments arquitectònics moderns també es van mostrar reaccionaris i van incloure, a part de nous conceptes arquitectònics, noves maneres de presentar-les, la qual cosa els va acostar a les propostes pictòriques i conseqüentment a la introducció de la fotografia en el seu procés de treball i de presentació.

La consolidació de la propietat pagesa a Catalunya (el Baix Empordà, 1850-1940)

Aquesta tesi estudia algunes de les transformacions agràries enregistrades en un àmbit comarcal (la comarca catalana del Baix Empordà) entre mitjan segle XIX i mitjan segle XX. EI fil conductor és la distribució de la propietat del sol agrícola. Però per a la seva comprensió es considera necessari integrar moltes altres variables. EI treball també es proposa assajar alguns procediments metodològics poc habituals en l'anàlisi de la distribució de la propietat del sòl agrícola i la seva evolució en època contemporània. Com a hipòtesi central, es sosté que, al Baix Empordà i al llarg del període comprès entre 1850 i 1940, els canvis que varen produir-se en l'estructura de la propietat i, també, en I'estructura social rural, varen apuntar genèricament a favor dels grups pagesos. En particular, es sosté : ( I) Que la situació de partida (de mitjan segle XIX) ja es caracteritzava per un notable pes de la petita propietat pagesa sobre I'estructura de la propietat agrícola i sobre el conjunt del sistema agrari. (2) Que, amb posterioritat a la crisi agrària finisecular, els problemes de rendibilitat de la producció agrària i l'erosió soferta per alguns mecanismes d'extracció de renda varen tendir a allunyar els sectors rendistes que tradicionalment havien exercit la seva hegemonia -econòmica i social- en la societat rural. (3) I, finalment, que al llarg del període va produir-se un avenç de la propietat pagesa com a conseqüència del fet que una porció significativa de famílies pageses aconseguissin ampliar el seu patrimoni territorial a través de compres realitzades en el mercat de terres, alhora que un nombre significatiu de vells grans patrimonis es fraccionava i desfeia. La magnitud d'aquests canvis va ser moderada i no va pas estar exempta d'ambigüitats, però posa de relleu la capacitat de resistència i adequació de l'explotació pagesa a les condicions d'un capitalisme evolvent, malgrat els pronòstics en sentit contrari de molts teòrics. La tesi està articulada en dues parts. En la primera es duu a terme una descripció detallada de les característiques del sistema agrari baixempordanès de mitjan segle XIX amb l'objectiu final de determinar el significat econòmic de les terres posseïdes per cada patrimoni familiar (més enllà de la simple consideració de les superfícies). EI primer pas consisteix en l'anàlisi dels usos del sòl, dels conreus principals i la seva ordenació en rotacions, dels rendiments físics, de les practiques de reposició de la fertilitat i de la dotació ramadera. A continuació es descriuen les tècniques i el procés de treball agrari amb l'objectiu de formular un model d'organització del treball agrícola que permeti mesurar les exigències en treball d'aquesta activitat. Es conclou que, des de la perspectiva de l'ocupació i de la demanda de treball generades pel sistema agrari, les localitats rurals es caracteritzaven per un fort excedent de mà d'obra en relació a les demandes laborals dels conreus tant des d'una perspectiva macroeconòmica com microeconòmica. EI tercer capítol es centra en l'avaluació de les necessitats de consum i reproducció de les UFP. Les estimacions realitzades permeten proposar un model flexible, que és contrastat amb els ingressos potencialment obtenibles per cada patrimoni. S'arriba a la conclusió que només una ínfima part de la població arribava a obtenir, amb l'explotació directa del seu patrimoni, l'ingrés necessari per a la seva reproducció econòmica simple. Paral·lelament però, es posa de relleu la importància econòmica i social dels petits patrimonis pagesos. S'estima que entorn una mitjana del 45% del sòl agrícola estava posseït per aquest segment de propietaris i, en el quart capítol, s'estudien les implicacions d'aquest fet. EI retrat de la situació de partida finalitza amb l'estudi dels règims de no-propietat predominants a la comarca. En la segona part, aquesta visió estàtica deixa pas a una anàlisi dinàmica. A mitjan segle XIX, al Baix Empordà, s'estava arribant a la fi d'una llarga etapa expansiva iniciada una centúria abans. Els primers signes d'esgotament varen ser la intensa pèrdua de població rural entre 1860 i 1880, la paralització de l'expansió dels conreus i el fort desenvolupament de la industria surera, eix del nou motor econòmic comarcal. Amb posterioritat a 1860 els canvis en l'estructura distributiva de la propietat varen tendir a apuntar cap a la consolidació de la propietat pagesa. Es va produir un procés de transferència de terres des dels sectors rendistes cap a sectors pagesos que va realitzar-se a través de compravendes en el mercat de la terra més que a través d'establiments i subestabliments emfitèutics. Va tenir com a conseqüència última el retrocés dels vells patrimonis rendistes, que, en general, no varen ser substituïts per l'aparició de nous grans patrimonis, com havia pogut passar fins aleshores. Paral·lelament, un bon nombre d'unitats familiars rurals també varen anar abandonant el camp i les seves propietats, produint-se una altra línia de transferència de terres entre sectors pagesos. La depreciació sostinguda dels preus agrícoles, la caiguda de la renda agrària, la superior rendibilitat de les inversions en valors mobiliaris i la incidència d'una creixent conflictivitat agrària són els factors que es destaquen per explicar la reculada dels grans patrimonis territorials. Des de la perspectiva pagesa es proposen tres elements explicatius per interpretar el procés d'acumulació patrimonial observat en un determinat segment de població: (1) el manteniment d'estratègies de producció per a l'autoconsum (un aspecte sempre polèmic i de difícil demostració); (2) l'existència d'un flux important d'ingressos salarials i extra-agrícoles en la composició de l'ingrés familiar pagès; i (3) el canvi en les orientacions tècniques i productives de les explotacions pageses. La combinació dels tres, alhora que hauria limitat els efectes directes dels moviments dels preus agraris, hauria possibilitat l'estratègia acumulativa observada.