Exploring unfrequent events with accelerated molecular dynamics simulations: from photochemistry to drug design

La meva incorporació al grup de recerca del Prof. McCammon (University of California San Diego) en qualitat d’investigador post doctoral amb una beca Beatriu de Pinós, va tenir lloc el passat 1 de desembre de 2010; on vaig dur a terme les meves tasques de recerca fins al darrer 1 d’abril de 2012. El Prof. McCammon és un referent mundial en l’aplicació de simulacions de dinàmica molecular (MD) en sistemes biològics d’interès humà. La contribució més important del Prof. McCammon en la simulació de sistemes biològics és el desenvolupament del mètode de dinàmiques moleculars accelerades (AMD). Les simulacions MD convencionals, les quals estan limitades a l’escala de temps del nanosegon (~10-9s), no son adients per l’estudi de sistemes biològics rellevants a escales de temps mes llargues (μs, ms...). AMD permet explorar fenòmens moleculars poc freqüents però que son clau per l’enteniment de molts sistemes biològics; fenòmens que no podrien ser observats d’un altre manera. Durant la meva estada a la “University of California San Diego”, vaig treballar en diferent aplicacions de les simulacions AMD, incloent fotoquímica i disseny de fàrmacs per ordinador. Concretament, primer vaig desenvolupar amb èxit una combinació dels mètodes AMD i simulacions Car-Parrinello per millorar l’exploració de camins de desactivació (interseccions còniques) en reaccions químiques fotoactivades. En segon lloc, vaig aplicar tècniques estadístiques (Replica Exchange) amb AMD en la descripció d’interaccions proteïna-lligand. Finalment, vaig dur a terme un estudi de disseny de fàrmacs per ordinador en la proteïna-G Rho (involucrada en el desenvolupament de càncer humà) combinant anàlisis estructurals i simulacions AMD. Els projectes en els quals he participat han estat publicats (o estan encara en procés de revisió) en diferents revistes científiques, i han estat presentats en diferents congressos internacionals. La memòria inclosa a continuació conté més detalls de cada projecte esmentat.

Implantació d'una xarxa de telecomunicacions a Catalunya

Aquest projecte està centrat a analitzar els diferents escenaris i tecnologies per a proveir Internet i serveis de connectivitat entre ciutats internacionals (Barcelona, Tarragona, Lleida, Girona i Milà). Així es defineixen tres tipus de xarxes dissenyades per a satisfer els requisits dels nostres clients. Aquests clients són usuaris residencials i petites empreses, hospitals icompanyies d'assegurances internacionals. Tots ells requereixen de diferentample de banda, seguretat i tecnologies, per a cadascun d'ells, s'ha desenvolupat un anàlisi extens que detalla la xarxa lògica i física.Finalment, hem realitzat una simulació per ordinador utilitzant OPNET amb elpropòsit d'avaluar la xarxa física dissenyada prèviament. Els resultats obtinguts van ser presentats i analitzats.

Utilització d'algorismes genètics per a la composició musical

Aquest memòria presenta un estudi sobre l’aplicació dels algorismes genètics per a lacomposició musical. Es descriu un sistema generador d’un conjunt de melodies i les evoluciona, a través de la iteració de l’algorisme, per a obtenir la millor composició possible, segons unconjunt de normes harmòniques i rítmiques definides arbitràriament.Les regles emprades combinen la modelització de diferents aspectes que la teoria i anàlisimusical occidental contemporani defineix com a essencials per a composar melodies agradables a l’oïda humana. Els trets més importants són melodies amb una certa linealitat, harmonia en lespolifonies i un caràcter rítmic en aquestes composicions.S’ha utilitzat el model d’ Implicació – Realització per a afavorir la linealitat i agradabilitat melòdica, un estudi estadístic de ritme i melodia en peces musicals en format MIDI i la definició per part de l’usuari d’una seqüència d’acords o patró amb el qual les melodies generades hi harmonitzaran.L’algoritme sembla generar satisfactòriament melodies que compleixen amb els aspectesavaluats, i amb la possibilitat de definir diferents seqüències d’acords, el sistema esdevé una eina d’ajuda per a realitzar petites composicions o fragments harmònics d’una manera més automatitzada.

Entorn de programació pel robot Stäubli mitjantçant MatLab, aplicació a un sistema de recol·lecció de peces basat en visió artificial

Els objectius del projecte són: realitzar un intèrpret de comandes en VAL3 que rebi les ordres a través d’una connexió TCP/IP; realitzar una toolbox de Matlab per enviar diferents ordres mitjançant una connexió TCP/IP; adquirir i processar mitjançant Matlab imatges de la càmera en temps real i detectar la posició d’objectes artificials mitjançant la segmentació per color i dissenyar i realitzar una aplicació amb Matlab que reculli peces detectades amb la càmera. L’abast del projecte inclou: l’estudi del llenguatge de programació VAL3 i disseny de l’ intèrpret de comandes, l’estudi de les llibreries de Matlab per comunicació mitjançant TCP/IP, per l’adquisició d’imatges, pel processament d’imatges i per la programació en C; el disseny de la aplicació recol·lectora de peces i la implementació de: un intèrpret de comandes en VAL3, la toolbox pel control del robot STAUBLI en Matlab i la aplicació recol·lectora de peces mitjançant el processament d’imatges en temps real també en Matlab

Desenvolupament d'un joc per torns parametritzable amb possibilitat multijugador i I.A.

Els jocs són una de les indústries de software més gran del món de la informàtica. Des dels primers jocs en blanc i negre que simulaven raquetes i una pilota, fins avui en dia, en que el desenvolupament d’un joc porta darrere un equip de professionals tant o més gran que el major dels projectes informàtics del món de les indústries, els jocs han evolucionat més que la majoria de programes. La possibilitat d’elaborar un joc és, a part d’una proposta temptadora (ja que difereix enormement de qualsevol pràctica feta durant la carrera), un repte de caire personal per algú que sempre ha estat en contacte amb videojocs i que, després d’adquirir una sèrie de coneixements indispensables, s’ha proposat d’intentar desenvolupar-ne un des de l’arrel. L’objectiu d’aquest treball és doncs això, aprendre com neix un joc partint de res, i veure totes les complicacions que sorgeixen a l’hora de desenvolupar-lo. Els resultats delt projecte mostren generosament el gran nombre de problemes que sorgeixen en un procés com aquest, però com a conclusions importants cal destacar la satisfacció envers els resultats obtinguts, així com els coneixements que s’han guanyat mitjançant el desenvolupament del programa.

Estudi i guia docent per a modelatge i simulació de sistemes mitjançant l'entron ARENA

Aquest projecte es basa en el modelatge i simulació de sistemes utilitzant un simulador digital, i pretén ser una guia docent com a eina d’ajuda per a una assignatura que, a priori, s’impartirà a la Universitat de Vic. La simulació és una tècnica que permet representar el comportament de processos (físics, productius, de serveis, etc.) sense necessitat d’accedir al sistema real. Per analitzar, estudiar i millorar el comportament d’un sistema mitjançant la tècnica de la simulació digital és necessari primer desenvolupar un model conceptual que descrigui les variables d’interès, i després implementar-lo en un simulador per poder analitzar els resultats. ARENA és el software de simulació que s’estudia en aquest projecte i es presenta com una eina que permet la descripció complerta de l’experiència que una entitat desenvolupa a l’interior del sistema mentre flueix a través d’aquest. En concret s’utilitza la versió ARENA 10.0. Pel que fa a l’estructura del projecte, primerament s’introdueixen conceptes teòrics referents a la simulació, així com avantatges i inconvenients i els camps d’aplicació de la simulació. Seguidament i ja centrats en l’Arena, s’analitza un exemple senzill per començar-ne a veure el funcionament. Posteriorment, es van estudiant varis exemples amb complexitat progressiva. Aquests exemples es desenvolupen pas a pas de manera que es puguin anar provant amb el simulador. En el transcurs del projecte es van estudiant les eines de l’Arena i les seves possibilitats, així com els resultats obtinguts i les interpretacions d’aquests. Aquest projecte pretén, doncs, donar conceptes introductoris en el camp de la simulació en general, i, en particular, descriure eines bàsiques sobre el funcionament de l’Arena.

L'ensenyament de la problemàtica del disseny en la pregunta pels seus orígens

A l'ensenyament dels fonaments històrics del disseny no és oportú assenyalar cap criteri teòric com si fos obvi i natural. La formació històrica dels criteris que pretenen legitimar-lo és fonamental per la comprensió del mateix disseny i per a la comprensió de la tensió teòrica que el fonamenta.

Desenvolupament d'un motor 2D per videojocs de plataformes mòbils

L’objectiu del projecte és la creació d’un motor gràfic id’esdeveniments per a jocs RPG per a plataformes mòbils, en aquest casper a Nintendo DS. S’ha de remarcar que el que s’està proposant no és laprogramació d’un videojoc, sinó que el que es desenvoluparà és el motorde joc. Aquest motor comptarà no solament amb la funcionalitat bàsica devisualització i animació d’escenaris i personatges, detecció de col•lisionsentre personatges i elements de l’escenari, sinó que a més, comptarà ambles funcionalitats pròpies dels jocs més sofisticats (esdeveniments). Aquestmotor és compatible per a Nintendo DS i/o qualsevol emulador d’aquestaplataforma per a PC

Sortir del Laberint : un joc per pensar

“Sortir del Laberint” és un joc tipus puzzle, l’objectiu principal del qual és aconseguir que el jugador pugui sortir d’un laberint amb el mínim nombre de passes i el més ràpid possible.

La bretxa digital: gènere i jocs d'ordinador

La finalitat d"aquest article és reflexionar sobre una pràctica concreta que s"ha revelat creadora de desigualtat social en l"era digital: els jocs d"ordinador des de la perspectiva del gènere. Per això, es fa una revisió de la literatura existent per mostrar com, malgrat les bondats educatives de l"activitat lúdica, l"ús educatiu dels jocs d"ordinador és mínim. A més, es detallen diverses investigacions que mostren el biaix de gènere en diferents aspectes relacionats amb els jocs multimèdia.

Anàlisi mitjançant mecànica de fluids computacional d’un aerogenerador minieòlic

A la UdGhi ha 2 aerogeneradors minieòlics: el del terrat del P2 i un de més petit allaboratori d’energies. Aquest segon aerogenerador minieòlic és el que s’ha utilitzat en aquestprojecte. Es tracta d’un Air-X de la casa Technosun amb les següents característiques:- Té un pes de 6Kg, un radi de 0,582 metres, un TSR de 8,8 i unapotència de 545W.- Perfil de la pala tipus SD2030.- Velocitat d’engegada de 3m/s.-Amb vents forts (més de 15m/s) un dispositiu electrònic redueix lavelocitat fins a 600rpm, reduint les càrregues sobre la turbina i l’estructuramentre encara segueix produint energia.- Baix manteniment. Només consta de dues parts mòbils.L’objecte que s’ha plantejat per aquest projecte ha estat trobar la corbade potència del minigenerador Air-X mitjançant simulació amb CFD, iutilitzant només les dades geomètriques de l’aparell

Recursos digitals per a la traducció assistida. Impressions docents

La traducció assistida per ordinador és una competència necessària per als futurs traductors. Els programes de traducció assistida més utilitzats en l’actualitat comparteixen la base teòrica però, a nivell pràctic, presenten característiques diferents. En aquest article, tractem les diferents opcions de programari utilitzades en el Grau en Traducció i Interpretació i en el Màster en Traducció Especialitzada de la Universitat de Vic. També mostrem dos programes de suport per a la didàctica de la traducció assistida.

Interfície gràfica per a la valoració d'operadors de preprocessat d'imatge en imatges d'ultrasò

El càncer de mama és una de les causes de més mortalitat entreles dones dels països desenvolupats. És tractat d'una maneramés eficient quan es fa una detecció precoç, on les tècniques d'imatge són molt importants. Una de les tècniques d'imatge més utilitzades després dels raigs-X són els ultrasons. A l'hora de fer un processat d'imatges d'ultrasò, els experts en aquest camp es troben amb una sèrie de limitacions en el moment d'utilitzar uns filtrats per les imatges, quan es fa ús de determinades eines. Una d'aquestes limitacions consisteix en la falta d'interactivitat que aquestes ens ofereixen. Per tal de solventar aquestes limitacions, s'ha desenvolupat una eina interactiva que permet explorar el mapa de paràmetres visualitzant el resultat del filtrat en temps real, d'una manera dinàmica i intuïtiva. Aquesta eina s'ha desenvolupat dins l'entorn de visualització d'imatge mèdica MeVisLab. El MeVisLab és un entorn molt potent i modular pel desenvolupament d'algorismes de processat d'imatges, visualització i mètodes d'interacció, especialment enfocats a la imatge mèdica. A més del processament bàsic d'imatges i de mòduls de visualització, inclou algorismes avançats de segmentació, registre i moltes análisis morfològiques i funcionals de les imatges.S'ha dut a terme un experiment amb quatre experts que, utilitzantl'eina desenvolupada, han escollit els paràmetres que creien adientsper al filtrat d'una sèrie d'imatges d'ultrasò. En aquest experiments'han utilitzat uns filtres que l'entorn MeVisLab ja té implementats:el Bilateral Filter, l'Anisotropic Difusion i una combinació d'un filtrede Mediana i un de Mitjana.Amb l'experiment realitzat, s'ha fet un estudi dels paràmetres capturats i s'han proposat una sèrie d'estimadors que seran favorables en la majoria dels casos per dur a terme el preprocessat d'imatges d'ultrasò