In Vitro Implant Impression Accuracy Using a New Photopolymerizing SDR Splinting Material

PURPOSE The study aims to evaluate three-dimensionally (3D) the accuracy of implant impressions using a new resin splinting material, "Smart Dentin Replacement" (SDR). MATERIALS AND METHODS A titanium model of an edentulous mandible with six implant analogues was used as a master model and its dimensions measured with a coordinate measuring machine. Before the total 60 impressions were taken (open tray, screw-retained abutments, vinyl polysiloxane), they were divided in four groups: A (test): copings pick-up splinted with dental floss and fotopolymerizing SDR; B (test): see A, additionally sectioned and splinted again with SDR; C (control): copings pick-up splinted with dental floss and autopolymerizing Duralay® (Reliance Dental Mfg. Co., Alsip, IL, USA) acrylic resin; and D (control): see C, additionally sectioned and splinted again with Duralay. The impressions were measured directly with an optomechanical coordinate measuring machine and analyzed with a computer-aided design (CAD) geometric modeling software. The Wilcoxon matched-pair signed-rank test was used to compare groups. RESULTS While there was no difference (p = .430) between the mean 3D deviations of the test groups A (17.5 μm) and B (17.4 μm), they both showed statistically significant differences (p < .003) compared with both control groups (C 25.0 μm, D 19.1 μm). CONCLUSIONS Conventional impression techniques for edentulous jaws with multiple implants are highly accurate using the new fotopolymerizing splinting material SDR. Sectioning and rejoining of the SDR splinting had no impact on the impression accuracy.

CAD/CAM fabrication accuracy of long- vs. short-span implant-supported FDPs

OBJECTIVE To compare the precision of fit of long-span vs. short-span implant-supported screw-retained fixed dental prostheses (FDPs) made from computer-aided-design/computer-aided-manufactured (CAD/CAM) titanium and veneered with ceramic. The null hypothesis was that there is no difference in the vertical microgap between long-span and short-span FDPs. MATERIALS AND METHODS CAD/CAM titanium frameworks for an implant-supported maxillary FDP on implants with a flat platform were fabricated on one single master cast. Group A consisted of six 10-unit FDPs connected to six implants (FDI positions 15, 13, 11, 21, 23, 25) and group B of six 5-unit FDPs (three implants, FDI positions 21, 23, 25). The CAD/CAM system from Biodenta Swiss AG (Berneck, Switzerland) was used for digitizing (laser scanner) the master cast and anatomical CAD of each framework separately. The frameworks were milled (CAM) from a titanium grade V monobloc and veneered with porcelain. Median vertical distance between implant and FDP platforms from the non-tightened implants (one-screw test on implant 25) was calculated from mesial, buccal, and distal scanning electron microscope measurements. RESULTS All measurements showed values <40 μm. Total median vertical microgaps were 23 μm (range 2-38 μm) for group A and 7 μm (4-24 μm) for group B. The difference between the groups was statistically significant at implant 21 (P = 0.002; 97.5% CI -27.3 to -4.9) and insignificant at implant 23 (P = 0.093; -3.9 to 1.0). CONCLUSIONS CAD/CAM fabrication including laboratory scanning and porcelain firing was highly precise and reproducible for all long- and short-span FDPs. While all FDPs showed clinically acceptable values, the short-span FDPs were statistically more precise at the 5-unit span distance.

Dentinhaftkraft zweier neuer CAD/CAM-Materialien in Abhängigkeit verschiedener adhäsiver Zementsysteme

Zielsetzung: Ziel der Studie war die Bestimmung der Dentinhaftkraft von zwei so-genannten Hybridmaterialien für computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) Restaurationen unter Anwendung von fünf verschiedenen Zementen vor und nach sechsmonatiger Lagerung. Materialien und Methoden: Aus extrahierten menschlichen Molaren wurden 300 Dentinprobekörper hergestellt (n=15 pro Gruppe; 10 Gruppen (2 Hybridkeramiken, 5 Zemente) je nach 24 h/nach sechsmonatiger Lagerung). Aus Hybridkeramikblöcken von Lava Ultimate (3M ESPE) und VITA ENAMIC (VITA Zahnfabrik) wurden Zylinder hergestellt, welche standardisiert aufgeraut wurden. Anschliessend wurden die Hybrid-keramikzylinder mit einem der folgenden fünf Zemente auf die Dentinprobekörper zementiert: mit den Kompositzementen RelyX Ultimate (3M ESPE), PANAVIA F2.0 (Kuraray), Variolink II (Ivoclar Vivadent), els cem (Saremco Dental AG) oder als Negativkontrollgruppe mit dem kunststoffmodifizierten Glasionomerzement Ketac Cem Plus (3M ESPE). Die Dentinhaftkraft der Hybridkeramikzylinder wurde einerseits nach 24 h und andererseits nach sechsmonatiger Lagerung via Scherkrafttest bestimmt. Nach dem Scherkrafttest wurde das Bruchmuster unter einem Lichtmikroskop bei 40-facher Vergrösserung beurteilt. Die Dentinhaftkraftwerte wurden mittels nichtparametrischer ANOVA gefolgt von exakten Wilcoxon Rangsummen-Tests statistisch analysiert (α=0,05). Die Beurteilung des Bruchmusters wurde deskriptiv ausgewertet. Resultate: Für die Hybridkeramik Lava Ultimate und nach 24 h erzielten die Kompositzemente RelyX Ultimate und Variolink II die höchsten Dentinhaftkraftwerte. Die Dentinhaftkraftwerte von RelyX Ultimate und Variolink II unterschieden sich nicht signifikant. Die Dentinhaftkraftwerte von PANAVIA F2.0 unterschieden sich ebenfalls nicht signifikant von denjenigen von RelyX Ultimate, waren jedoch signifikant tiefer als diejenigen von Variolink II. Unter allen Kompositzementen erzielte els cem die tiefsten Dentinhaftkraftwerte. Nach sechsmonatiger Lagerung waren die Dentinhaftkraftwerte für RelyX Ultimate die höchsten, gefolgt von Variolink II, von els cem und anschliessend von PANAVIA F2.0, welcher nach sechsmonatiger Lagerung die tiefsten Dentinhaftkraftwerte der Kompositzemente zeigte. Der kunststoffmodifizierte Glasionomerzement Ketac Cem Plus zeigte sowohl nach 24 h als auch nach sechsmonatiger Lagerung die tiefsten Dentinhaftkraftwerte. Für VITA ENAMIC war die Reihenfolge der Zemente nach Dentinhaftkraft nach 24 h ähnlich wie diejenige nach sechsmonatiger Lagerung: Die Dentinhaftkraft war für RelyX Ultimate und Variolink II am höchsten, gefolgt von PANAVIA F2.0, von els cem und schlussendlich von Ketac Cem Plus mit den tiefsten Dentinhaftkraftwerten. Nach 24 h und für alle fünf Zemente unterschieden sich die Dentinhaftkraftwerte zwischen Lava Ultimate und VITA ENAMIC nicht signifikant. Nach sechsmonatiger Lagerung unterschieden sich die Dentinhaftkraftwerte zwischen Lava Ultimate und VITA ENAMIC ebenfalls nicht signifikant für RelyX Ultimate und els cem im Gegensatz zu den Dentinhaftkraftwerten von PANAVIA F2.0, Variolink II und Ketac Cem Plus, welche signifikant tiefer waren für Lava Ultimate als für VITA ENAMIC. Das häufigste Bruch-muster war für Lava Ultimate nach 24 h und für VITA ENAMIC sowohl nach 24 h als auch nach sechsmonatiger Lagerung adhäsiv zwischen Dentin und Zement. Nach sechs-monatiger Lagerung war für Lava Ultimate das häufigste Bruchmuster tendenziell gemischte Brüche. Schlussfolgerung: Basierend auf den Resultaten kann gesagt werden, dass für beide Hybridkeramiken sowohl RelyX Ultimate als auch Variolink II empfohlen werden können. PANAVIA F2.0 kann für VITA ENAMIC empfohlen werden, für Lava Ultimate allerdings weniger, da die Dentinhaftkraft nach sechsmonatiger Lagerung abnahm. Von einer konventionellen (allerdings nicht indizierten und in dieser Studie experimentellen) Zemen-tierung der beiden Hybridkeramiken mit dem kunststoffmodifizierten Glasionomerzement Ketac Cem Plus muss abgeraten werden.

Einfluss von Politursystemen auf Oberflächenrauigkeit und mechanische Eigenschaften von CAD/CAM-Materialien

Zielsetzung: Das Ziel dieser Studie war, den Einfluss von drei Politursystemen auf die Oberflächenrauigkeit von verschiedenen Materialien für computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) Restaurationen mittels Profilometrie sowie die mikromechanischen Eigenschaften der Materialien mittels Mikrohärtemessgerät zu analysieren. Materialien und Methoden: Von dem CAD/CAM-Kompositmaterial Paradigm MZ100 (3M ESPE), der CAD/CAM-Feldspatkeramik VITABLOCS Mark II (VITA Zahnfabrik) und den CAD/CAM-Hybridmaterialien Lava Ultimate (3M ESPE), VITA ENAMIC (VITA Zahnfabrik) und AMBARINO High-Class (Creamed) wurden je 60 Prüfkörper zugeschnitten, gekennzeichnet und standardisiert aufgerauht. Die standardisierte Aufrauhung wurde mit Baseline-Rauigkeitsmessungen überprüft (Ra und Rz; µm). Die Prüfkörper wurden mit einem von drei Politursystemen poliert (n=20 pro CAD/CAM-Material): 1) Sof-Lex Scheiben (Disc-System, 3 Politurschritte: medium, fein und superfein; 3M ESPE), 2) VITA Polishing Set Clinical (Silikonpolitursystem, 2 Politurschritte: medium und fein; VITA Zahnfabrik) oder 3) KENDA Nobilis (Silikonpolierer, 1 Politurschritt (universal); KENDA Dental). Nach Politur der Prüfkörper wurden Ra und Rz sowie die mikromechanischen Eigenschaften Oberflächenhärte (VHN; Vickers Härte) und Elastizitätsmodul (EM; GPa) gemessen. In den darauf folgenden sechs Monaten wurden die Prüfkörper in Leitungswasser gelagert und insgesamt sechs Mal einem maschinellem Zahnbürsten zugeführt. Anschliessend wurden erneut Ra und Rz sowie VHN und EM gemessen. Ra-, Rz-, VHN- und EM-Werte wurden mittels nichtparametrischer ANOVA global analysiert und die p-Werte mittels Bonferroni-Holm Korrektur für multiples Testen korrigiert. Als post-hoc Tests wurden Kruskal-Wallis-Tests sowie exakte Wilcoxon Rangsummen-Tests verwendet und die p-Werte wurden nicht korrigiert. Das Signifikanzniveau wurde auf α=0,05 festgelegt. Resultate: Für alle drei CAD/CAM-Hybridmaterialien ergaben Sof-Lex Scheiben nach der Politur die tiefste Oberflächenrauigkeit (d. h. die tiefsten Ra- und Rz-Werte), gefolgt von KENDA Nobilis und von dem VITA Polishing Set Clinical. Bei dem CAD/CAM-Kompositmaterial sowie bei der CAD/CAM-Feldspatkeramik ergaben Sof-Lex Scheiben und KENDA Nobilis ähnliche Resultate, gefolgt von dem VITA Polishing Set Clinical. Bei einigen CAD/CAM-Materialien zeigten sich – zum Teil in Abhängigkeit des Politursystems – nach maschinellem Zahnbürsten und Lagerung signifikant höhere Ra- und Rz-Werte. Die CAD/CAM-Materialien zeigten unabhängig des Politursystems und der Lagerung signifikant verschiedene VHN- und EM-Werte. Bei einigen CAD/CAM-Materialien zeigten sich – zum Teil ebenfalls in Abhängigkeit des Politursystems – nach maschinellem Zahn-bürsten und Lagerung signifikant tiefere VHN- und EM-Werte. Schlussfolgerungen: Die Wahl des Politursystems beeinflusste die Oberflächenrauigkeit der CAD/CAM-Materialien markant, wobei Sof-Lex Scheiben insgesamt die besten Politurresultate zeigten, gefolgt von dem Silikonpolierer KENDA Nobilis. Von der Verwendung des Silikonpolitursystems VITA Polishing Set Clinical muss eher abgeraten werden. Das CAD/CAM-Kompositmaterial Paradigm MZ100 und die CAD/CAM-Hybridmaterialien Lava Ultimate und AMBARINO High-Class als weichere und elastischere Materialien liessen sich insgesamt besser polieren, waren aber bezüglich mechanischer Eigenschaften anfälliger auf Lagerung als die härtere CAD/CAM-Feldspatkeramik VITABLOCS Mark II und das CAD/CAM-Hybridmaterial VITA ENAMIC.

Simulation Model of Benthic Antarctic Assemblages (SIMBAA), link to PC-executable

SIMBAA is a spatially explicit, individual-based simulation model. It was developed to analyse the response of populations of Antarctic benthic species and their diversity to iceberg scouring. This disturbance is causing a high local mortality providing potential space for new colonisation. Traits can be attributed to model species, e.g. in terms of reproduction, dispersal, and life span. Physical disturbances can be designed in space and time, e.g. in terms of size, shape, and frequency. Environmental heterogeneity can be considered by cell-specific capacities to host a certain number of individuals. When grid cells become empty (after a disturbance event or due to natural mortality of of an individual), a lottery decides which individual from which species stored in a pool of candidates (for this cell) will recruit in that cell. After a defined period the individuals become mature and their offspring are dispersed and stored in the pool of candidates. The biological parameters and disturbance regimes decide on how long an individual lives. Temporal development of single populations of species as well as Shannon diversity are depicted in the main window graphically and primary values are listed. Examples for simulations can be loaded and saved as sgf-files. The results are also shown in an additional window in a dimensionless area with 50 x 50 cells, which contain single individuals depicted as circles; their colour indicates the assignment to the self-designed model species and the size represents their age. Dominant species per cell and disturbed areas can also be depicted. Output of simulation runs can be saved as images, which can be assembled to video-clips by standard computer programs (see GIF-examples of which "Demo 1" represents the response of the Antarctic benthos to iceberg scouring and "Demo 2" represents a simulation of a deep-sea benthic habitat).

Problemas de interacción suelo estructura en cimentaciones y muros de contención. Influencia de los fenómenos de despegue y deslizamiento

Los terremotos constituyen una de las más importantes fuentes productoras de cargas dinámicas que actúan sobre las estructuras y sus cimentaciones. Cuando se produce un terremoto la energía liberada genera movimientos del terreno en forma de ondas sísmicas que pueden provocar asientos en las cimentaciones de los edificios, empujes sobre los muros de contención, vuelco de las estructuras y el suelo puede licuar perdiendo su capacidad de soporte. Los efectos de los terremotos en estructuras constituyen unos de los aspectos que involucran por su condición de interacción sueloestructura, disciplinas diversas como el Análisis Estructural, la Mecánica de Suelo y la Ingeniería Sísmica. Uno de los aspectos que han sido poco estudiados en el cálculo de estructuras sometidas a la acciones de los terremotos son los efectos del comportamiento no lineal del suelo y de los movimientos que pueden producirse bajo la acción de cargas sísmicas, tales como posibles despegues y deslizamientos. En esta Tesis se estudian primero los empujes sísmicos y posibles deslizamientos de muros de contención y se comparan las predicciones de distintos tipos de cálculos: métodos pseudo-estáticos como el de Mononobe-Okabe (1929) con la contribución de Whitman-Liao (1985), y formulaciones analíticas como la desarrollada por Veletsos y Younan (1994). En segundo lugar se estudia el efecto del comportamiento no lineal del terreno en las rigideces de una losa de cimentación superficial y circular, como la correspondiente a la chimenea de una Central Térmica o al edificio del reactor de una Central Nuclear, considerando su variación con frecuencia y con el nivel de cargas. Finalmente se estudian los posibles deslizamientos y separación de las losas de estas dos estructuras bajo la acción de terremotos, siguiendo la formulación propuesta por Wolf (1988). Para estos estudios se han desarrollado una serie de programas específicos (MUROSIS, VELETSOS, INTESES y SEPARSE) cuyos listados y detalles se incluyen en los Apéndices. En el capítulo 6 se incluyen las conclusiones resultantes de estos estudios y recomendaciones para futuras investigaciones. ABSTRACT Earthquakes constitute one of the most important sources of dynamic loads that acting on structures and foundations. When an earthquake occurs the liberated energy generates seismic waves that can give rise to structural vibrations, settlements of the foundations of buildings, pressures on retaining walls, and possible sliding, uplifting or even overturning of structures. The soil can also liquefy losing its capacity of support The study of the effects of earthquakes on structures involve the use of diverse disciplines such as Structural Analysis, Soil Mechanics and Earthquake Engineering. Some aspects that have been the subject of limited research in relation to the behavior of structures subjected to earthquakes are the effects of nonlinear soil behavior and geometric nonlinearities such as sliding and uplifting of foundations. This Thesis starts with the study of the seismic pressures and potential displacements of retaining walls comparing the predictions of two types of formulations and assessing their range of applicability and limitations: pseudo-static methods as proposed by Mononobe-Okabe (1929), with the contribution of Whitman-Liao (1985), and analytical formulations as the one developed by Veletsos and Younan (1994) for rigid walls. The Thesis deals next with the effects of nonlinear soil behavior on the dynamic stiffness of circular mat foundations like the chimney of a Thermal Power Station or the reactor building of a Nuclear Power Plant, as a function of frequency and level of forces. Finally the seismic response of these two structures accounting for the potential sliding and uplifting of the foundation under a given earthquake are studied, following an approach suggested by Wolf (1988). In order to carry out these studies a number of special purposes computer programs were developed (MUROSIS, VELETSOS, INTESES and SEPARSE). The listing and details of these programs are included in the appendices. The conclusions derived from these studies and recommendations for future work are presented in Chapter 6.

Contribución a las nuevas tendencias en el diseño de tuberías en construcción naval

En la situación actual, tanto las posibilidades de contratar como los resultados económicos de un astillero, dependen de su capacidad para construir un buque en el plazo mas corto posible. Dentro de los trabajos de diseño y construcción de de un buque el trabajo de tuberías ha sido el que tradicionalmente ha condicionado los plazos de construcción. En este estudio se considerara que se han tenido en cuenta los criterios necesarios para que las instalaciones del buque funcionen correctamente y se verá como los sistemas de diseño influyen en el coste y plazo del buque y, por tanto, en la productividad del astillero. Se estudian los distintos procesos de diseño, fabricación y montaje de tuberías, la evolución de estos procesos a lo largo del tiempo, los módulos de armamento que se realizan en los astilleros, los modelos de cámara de máquinas, y los sistemas de ayuda al diseño por ordenador. El autor, en su puesto de Jefe de la Oficina Tecnológica de la Factoría de Sevilla de Astilleros Españoles en los últimos 12 años, ha tomado parte activa en esta evolución, formando parte de un equipo que ha situado a este astillero entre los mas avanzarlos de Europa. Todo lo anterior sirve de base para la segunda parte de este estudio, donde se abordan las que, en opinión del autor, son las nuevas tendencias en el diseño de tuberías en la construcción naval. V Integración del CAD/CAM o CIM : CAD = computer aided design o diseño asistido por ordenador, CAM = computer aided manufacturing o fabricación asistida por ordenador, CIM = computer integrated manufacturing o fabricación integrada por ordenador. Se estudia la integración de los procesos de diseño con el resto de los procesos de gestión y de producción de un astillero, proponiéndose un modelo de cómo el autor ve esta integración. Se comenta la actual tendencia a pasar de las automatizaciones duras con maquinas especializadas para cada proceso, a las automatizaciones blandas en las que un robot puede realizar distintos procesos modificando su programación. Se estudian las nuevas posibilidades de la normal i zacio'n, de los planos parametrizados y de la tecnología de grupos aportando algunos ejemplos. Se estudia también como los procesos anteriores conducirán a una optimización del producto en sí, es decir a conseguir mejores buques. En las conclusiones destacamos como el camino que tienen los países desarrollados, como el nuestro, para mantener una industria competitiva de construcción naval va por la mecanización de los procesos constructivos siguiendo las tendencias anteriores y obteniendo buques optimizados. vi SUMMARY Under the present situation the possibilities to contract and the economical results of a Shipyard depend on its capacity to build a ship within the shortest time. i Within the works of design and construction of a ship, piping work has traditionally conditioned the construction time. In this study it shall be considered that the necessary criteria for the ship installations to operate correctly have been taken into account and it shall be noticed how the design systems influence on the cost and time of a ship and therefore on the Shipyard's productivity. Studies are made of different design processes, manufacturing and installation of piping, evolution of these processes along the time, outfitting modules made in the Shipyard, engine room models and computerized design aid systems. The author, in his post of Chief of the Technological Office of Sevilla Shipyard of Astilleros Españoles for the last 12 years, has taken an active part in this evolution, making part of a team which has placed this Shipyard among the most advanced in Europe. All of the above is used for the second part of this study, whereby an approach is made to those who, in the author's opinion, are the new trends in the piping design of shipbuilding. vii Integration of CAD/CAM or CIM: CAD = computer aided design, CAM = computer aided manufacturing, CIM = computer integrated manufacturing. i A study is made of the integration of design processes with the remaining step and production Shipyard processes, proposing a model of how the author views this integration. Comments are made on the present trend to go from hard automations with specialized machines for each process to soft automations, in which a robot can carry out different processes modifying its programmes. Studies are made of: New possibility of standardization, parametrized drawings and group technology, bringing some examples. It is also studied how the above processes shall lead to optimize the product itself, that is, to obtain better ships. In the conclusions we stand out how the way of developed countries (as ours) to maintain a competitive shipbuilding industry is by computerizing constructive processes, following the above trends and obtaining better ships.

Regularization for sparsity in statistical analysis and machine learning

Pragmatism is the leading motivation of regularization. We can understand regularization as a modification of the maximum-likelihood estimator so that a reasonable answer could be given in an unstable or ill-posed situation. To mention some typical examples, this happens when fitting parametric or non-parametric models with more parameters than data or when estimating large covariance matrices. Regularization is usually used, in addition, to improve the bias-variance tradeoff of an estimation. Then, the definition of regularization is quite general, and, although the introduction of a penalty is probably the most popular type, it is just one out of multiple forms of regularization. In this dissertation, we focus on the applications of regularization for obtaining sparse or parsimonious representations, where only a subset of the inputs is used. A particular form of regularization, L1-regularization, plays a key role for reaching sparsity. Most of the contributions presented here revolve around L1-regularization, although other forms of regularization are explored (also pursuing sparsity in some sense). In addition to present a compact review of L1-regularization and its applications in statistical and machine learning, we devise methodology for regression, supervised classification and structure induction of graphical models. Within the regression paradigm, we focus on kernel smoothing learning, proposing techniques for kernel design that are suitable for high dimensional settings and sparse regression functions. We also present an application of regularized regression techniques for modeling the response of biological neurons. Supervised classification advances deal, on the one hand, with the application of regularization for obtaining a na¨ıve Bayes classifier and, on the other hand, with a novel algorithm for brain-computer interface design that uses group regularization in an efficient manner. Finally, we present a heuristic for inducing structures of Gaussian Bayesian networks using L1-regularization as a filter. El pragmatismo es la principal motivación de la regularización. Podemos entender la regularización como una modificación del estimador de máxima verosimilitud, de tal manera que se pueda dar una respuesta cuando la configuración del problema es inestable. A modo de ejemplo, podemos mencionar el ajuste de modelos paramétricos o no paramétricos cuando hay más parámetros que casos en el conjunto de datos, o la estimación de grandes matrices de covarianzas. Se suele recurrir a la regularización, además, para mejorar el compromiso sesgo-varianza en una estimación. Por tanto, la definición de regularización es muy general y, aunque la introducción de una función de penalización es probablemente el método más popular, éste es sólo uno de entre varias posibilidades. En esta tesis se ha trabajado en aplicaciones de regularización para obtener representaciones dispersas, donde sólo se usa un subconjunto de las entradas. En particular, la regularización L1 juega un papel clave en la búsqueda de dicha dispersión. La mayor parte de las contribuciones presentadas en la tesis giran alrededor de la regularización L1, aunque también se exploran otras formas de regularización (que igualmente persiguen un modelo disperso). Además de presentar una revisión de la regularización L1 y sus aplicaciones en estadística y aprendizaje de máquina, se ha desarrollado metodología para regresión, clasificación supervisada y aprendizaje de estructura en modelos gráficos. Dentro de la regresión, se ha trabajado principalmente en métodos de regresión local, proponiendo técnicas de diseño del kernel que sean adecuadas a configuraciones de alta dimensionalidad y funciones de regresión dispersas. También se presenta una aplicación de las técnicas de regresión regularizada para modelar la respuesta de neuronas reales. Los avances en clasificación supervisada tratan, por una parte, con el uso de regularización para obtener un clasificador naive Bayes y, por otra parte, con el desarrollo de un algoritmo que usa regularización por grupos de una manera eficiente y que se ha aplicado al diseño de interfaces cerebromáquina. Finalmente, se presenta una heurística para inducir la estructura de redes Bayesianas Gaussianas usando regularización L1 a modo de filtro.

TCAD for PV: a fast method for accurately modelling metal impurity evolution during solar cell processing

Coupled device and process silumation tools, collectively known as technology computer-aided design (TCAD), have been used in the integrated circuit industry for over 30 years. These tools allow researchers to quickly converge on optimized devide designs and manufacturing processes with minimal experimental expenditures. The PV industry has been slower to adopt these tools, but is quickly developing competency in using them. This paper introduces a predictive defect engineering paradigm and simulation tool, while demonstrating its effectiveness at increasing the performance and throughput of current industrial processes. the impurity-to-efficiency (I2E) simulator is a coupled process and device simulation tool that links wafer material purity, processing parameters and cell desigh to device performance. The tool has been validated with experimental data and used successfully with partners in industry. The simulator has also been deployed in a free web-accessible applet, which is available for use by the industrial and academic communities.

Dispersive optical bistability in quantum wells with logarithmic gain

We present an analytical model for studying optical bistability in semiconductor lasers that exhibit a logarithmic dependence of the optical gain on carrier concentration. Model results are shown for a Fabry–Pérot quantum-well laser and compared with the predictions of a commercial computer-aided design (CAD) software tool.

Contribución al desarrollo de técnicas CAD para el diseño de antenas impresas y dispositivos pasivos de microondas basadas en el método de elementos finitos

El objetivo principal de esta tesis es el desarrollo de herramientas numéricas basadas en técnicas de onda completa para el diseño asistido por ordenador (Computer-Aided Design,‘CAD’) de dispositivos de microondas. En este contexto, se desarrolla una herramienta numérica basada en el método de los elementos finitos para el diseño y análisis de antenas impresas mediante algoritmos de optimización. Esta técnica consiste en dividir el análisis de una antena en dos partes. Una parte de análisis 3D que se realiza sólo una vez en cada punto de frecuencia de la banda de funcionamiento donde se sustituye una superficie que contiene la metalización del parche por puertas artificiales. En una segunda parte se inserta entre las puertas artificiales en la estructura 3D la superficie soportando una metalización y se procede un análisis 2D para caracterizar el comportamiento de la antena. La técnica propuesta en esta tesis se puede implementar en un algoritmo de optimización para definir el perfil de la antena que permite conseguir los objetivos del diseño. Se valida experimentalmente dicha técnica empleándola en el diseño de antenas impresas de banda ancha para diferentes aplicaciones mediante la optimización del perfil de los parches. También, se desarrolla en esta tesis un procedimiento basado en el método de descomposición de dominio y el método de los elementos finitos para el diseño de dispositivos pasivos de microonda. Se utiliza este procedimiento en particular para el diseño y sintonía de filtros de microondas. En la primera etapa de su aplicación se divide la estructura que se quiere analizar en subdominios aplicando el método de descomposición de dominio, este proceso permite analizar cada segmento por separado utilizando el método de análisis adecuado dado que suele haber subdominios que se pueden analizar mediante métodos analíticos por lo que el tiempo de análisis es más reducido. Se utilizan métodos numéricos para analizar los subdominios que no se pueden analizar mediante métodos analíticos. En esta tesis, se utiliza el método de los elementos finitos para llevar a cabo el análisis. Además de la descomposición de dominio, se aplica un proceso de barrido en frecuencia para reducir los tiempos del análisis. Como método de orden reducido se utiliza la técnica de bases reducidas. Se ha utilizado este procedimiento para diseñar y sintonizar varios ejemplos de filtros con el fin de comprobar la validez de dicho procedimiento. Los resultados obtenidos demuestran la utilidad de este procedimiento y confirman su rigurosidad, precisión y eficiencia en el diseño de filtros de microondas. ABSTRACT The main objective of this thesis is the development of numerical tools based on full-wave techniques for computer-aided design ‘CAD’ of microwave devices. In this context, a numerical technique based on the finite element method ‘FEM’ for the design and analysis of printed antennas using optimization algorithms has been developed. The proposed technique consists in dividing the analysis of the antenna in two stages. In the first stage, the regions of the antenna which do not need to be modified during the CAD process are initially characterized only once from their corresponding matrix transfer function (Generalized Admittance matrix, ‘GAM’). The regions which will be modified are defined as artificial ports, precisely the regions which will contain the conducting surfaces of the printed antenna. In a second stage, the contour shape of the conducting surfaces of the printed antenna is iteratively modified in order to achieve a desired electromagnetic performance of the antenna. In this way, a new GAM of the radiating device which takes into account each printed antenna shape is computed after each iteration. The proposed technique can be implemented with a genetic algorithm to achieve the design objectives. This technique is validated experimentally and applied to the design of wideband printed antennas for different applications by optimizing the shape of the radiating device. In addition, a procedure based on the domain decomposition method and the finite element method has been developed for the design of microwave passive devices. In particular, this procedure can be applied to the design and tune of microwave filters. In the first stage of its implementation, the structure to be analyzed is divided into subdomains using the domain decomposition method; this process allows each subdomains can be analyzed separately using suitable analysis method, since there is usually subdomains that can be analyzed by analytical methods so that the time of analysis is reduced. For analyzing the subdomains that cannot be analyzed by analytical methods, we use the numerical methods. In this thesis, the FEM is used to carry out the analysis. Furthermore the decomposition of the domain, a frequency sweep process is applied to reduce analysis times. The reduced order model as the reduced basis technique is used in this procedure. This procedure is applied to the design and tune of several examples of microwave filters in order to check its validity. The obtained results allow concluding the usefulness of this procedure and confirming their thoroughness, accuracy and efficiency for the design of microwave filters.

Estudio de la aplicabilidad de las aproximaciones uniformes al análisis de series históricas : aplicación al caso de los precios del cobre

El objetivo de este proyecto de investigación es comparar dos técnicas matemáticas de aproximación polinómica, las aproximaciones según el criterio de mínimos cuadrados y las aproximaciones uniformes (“minimax”). Se describen tanto el mercado actual del cobre, con sus fluctuaciones a lo largo del tiempo, como los distintos modelos matemáticos y programas informáticos disponibles. Como herramienta informática se ha seleccionado Matlab®, cuya biblioteca matemática es muy amplia y de uso muy extendido y cuyo lenguaje de programación es suficientemente potente para desarrollar los programas que se necesiten. Se han obtenido diferentes polinomios de aproximación sobre una muestra (serie histórica) que recoge la variación del precio del cobre en los últimos años. Se ha analizado la serie histórica completa y dos tramos significativos de ella. Los resultados obtenidos incluyen valores de interés para otros proyectos. Abstract The aim of this research project is to compare two mathematical models for estimating polynomial approximation, the approximations according to the criterion of least squares approximations uniform (“Minimax”). Describes both the copper current market, fluctuating over time as different computer programs and mathematical models available. As a modeling tool is selected main Matlab® which math library is the largest and most widely used programming language and which is powerful enough to allow you to develop programs that are needed. We have obtained different approximating polynomials, applying mathematical methods chosen, a sample (historical series) which indicates the fluctuation in copper prices in last years. We analyzed the complete historical series and two significant sections of it. The results include values that we consider relevant to other projects

Dynamic Response Optimization of Vehicles through Efficient Multibody Formulations and Automatic Differentiation Techniques

El diseño y desarrollo de sistemas de suspensión para vehículos se basa cada día más en el diseño por ordenador y en herramientas de análisis por ordenador, las cuales permiten anticipar problemas y resolverlos por adelantado. El comportamiento y las características dinámicas se calculan con precisión, bajo coste, y recursos y tiempos de cálculo reducidos. Sin embargo, existe una componente iterativa en el proceso, que requiere la definición manual de diseños a través de técnicas “prueba y error”. Esta Tesis da un paso hacia el desarrollo de un entorno de simulación eficiente capaz de simular, analizar y evaluar diseños de suspensiones vehiculares, y de mejorarlos hacia la solución optima mediante la modificación de los parámetros de diseño. La modelización mediante sistemas multicuerpo se utiliza aquí para desarrollar un modelo de autocar con 18 grados de libertad, de manera detallada y eficiente. La geometría y demás características de la suspensión se ajustan a las del vehículo real, así como los demás parámetros del modelo. Para simular la dinámica vehicular, se utiliza una formulación multicuerpo moderna y eficiente basada en las ecuaciones de Maggi, a la que se ha incorporado un visor 3D. Así, se consigue simular maniobras vehiculares en tiempos inferiores al tiempo real. Una vez que la dinámica está disponible, los análisis de sensibilidad son cruciales para una optimización robusta y eficiente. Para ello, se presenta una técnica matemática que permite derivar las variables dinámicas dentro de la formulación, de forma algorítmica, general, con la precisión de la maquina, y razonablemente eficiente: la diferenciación automática. Este método propaga las derivadas con respecto a las variables de diseño a través del código informático y con poca intervención del usuario. En contraste con otros enfoques en la bibliografía, generalmente particulares y limitados, se realiza una comparación de librerías, se desarrolla una formulación híbrida directa-automática para el cálculo de sensibilidades, y se presentan varios ejemplos reales. Finalmente, se lleva a cabo la optimización de la respuesta dinámica del vehículo citado. Se analizan cuatro tipos distintos de optimización: identificación de parámetros, optimización de la maniobrabilidad, optimización del confort y optimización multi-objetivo, todos ellos aplicados al diseño del autocar. Además de resultados analíticos y gráficos, se incluyen algunas consideraciones acerca de la eficiencia. En resumen, se mejora el comportamiento dinámico de vehículos por medio de modelos multicuerpo y de técnicas de diferenciación automática y optimización avanzadas, posibilitando un ajuste automático, preciso y eficiente de los parámetros de diseño. ABSTRACT Each day, the design and development of vehicle suspension systems relies more on computer-aided design and computer-aided engineering tools, which allow anticipating the problems and solving them ahead of time. Dynamic behavior and characteristics are thus simulated accurately and inexpensively with moderate computational times and resources. There is, however, an iterative component in the process, which involves the manual definition of designs in a trialand-error manner. This Thesis takes a step towards the development of an efficient simulation framework capable of simulating, analyzing and evaluating vehicle suspension designs, and automatically improving them by varying the design parameters towards the optimal solution. The multibody systems approach is hereby used to model a three-dimensional 18-degrees-of-freedom coach in a comprehensive yet efficient way. The suspension geometry and characteristics resemble the ones from the real vehicle, as do the rest of vehicle parameters. In order to simulate vehicle dynamics, an efficient, state-of-the-art multibody formulation based on Maggi’s equations is employed, and a three-dimensional graphics viewer is developed. As a result, vehicle maneuvers can be simulated faster than real-time. Once the dynamics are ready, a sensitivity analysis is crucial for a robust optimization. To that end, a mathematical technique is introduced, which allows differentiating the dynamic variables within the multibody formulation in a general, algorithmic, accurate to machine precision, and reasonably efficient way: automatic differentiation. This method propagates the derivatives with respect to the design parameters throughout the computer code, with little user interaction. In contrast with other attempts in the literature, mostly not generalpurpose, a benchmarking of libraries is carried out, a hybrid direct-automatic differentiation approach for the computation of sensitivities is developed, and several real-life examples are analyzed. Finally, a design optimization process of the aforementioned vehicle is carried out. Four different types of dynamic response optimization are presented: parameter identification, handling optimization, ride comfort optimization and multi-objective optimization; all of which are applied to the design of the coach example. Together with analytical and visual proof of the results, efficiency considerations are made. In summary, the dynamic behavior of vehicles is improved by using the multibody systems approach, along with advanced differentiation and optimization techniques, enabling an automatic, accurate and efficient tuning of design parameters.

Simulation of impulse response for indoor visible light communications using 3D CAD models

n this article, a tool for simulating the channel impulse response for indoor visible light communications using 3D computer-aided design (CAD) models is presented. The simulation tool is based on a previous Monte Carlo ray-tracing algorithm for indoor infrared channel estimation, but including wavelength response evaluation. The 3D scene, or the simulation environment, can be defined using any CAD software in which the user specifies, in addition to the setting geometry, the reflection characteristics of the surface materials as well as the structures of the emitters and receivers involved in the simulation. Also, in an effort to improve the computational efficiency, two optimizations are proposed. The first one consists of dividing the setting into cubic regions of equal size, which offers a calculation improvement of approximately 50% compared to not dividing the 3D scene into sub-regions. The second one involves the parallelization of the simulation algorithm, which provides a computational speed-up proportional to the number of processors used.

Geometric documentation of the flour factory "El Puente Colgante" in Aranjuez (Madrid).

The goal of this communication is to offer, through computer-aided design tools, a methodology to recover and virtually reconstruct disappeared buildings of our industrial historical heritage. It will be applied to the case of the flour factory "El Puente Colgante" (The Suspended Bridge) in Aranjuez, which was demolished in 2001. The process is as follows: After a historical analysis of the evolution in time of the flour factory, a field work provides data allowing an info graphic reconstruction of the factory. Once this information has been processed, a lifting of the current state is made with AutoCAD, and a three-dimensional model is built with the Rhinoceros application. Then images of the ensemble are obtained with the applications Rhinoceros and V-Ray, ending with a postproduction with Photoshop. The proposed methodology has permitted to obtain a three-dimensional model of the flour factory ?El Puente Colgante? in Aranjuez, with an accurate virtual reconstruction of its original state prior to demolition. The procedure exposed is susceptible to be generalized for any other example of industrial architecture.