Simulación Monte Carlo de las dosis en tumores de pulmón en tratamientos de radioterapia estereotáxica extracraneal

Estudio elaborado a partir de una estancia en el Karolinska University Hospital, Suecia, entre marzo y junio del 2006. En la radioterapia estereotáxica extracraneal (SBRT) de tumores de pulmón existen principalmente dos problemas en el cálculo de la dosis con los sistemas de planificación disponibles: la precisión limitada de los algoritmos de cálculo en presencia de tejidos con densidades muy diferentes y los movimientos debidos a la respiración del paciente durante el tratamiento. El objetivo de este trabajo ha sido llevar a cabo la simulación con el código Monte Carlo PENELOPE de la distribución de dosis en tumores de pulmón en casos representativos de tratamientos con SBRT teniendo en cuenta los movimientos respiratorios y su comparación con los resultados de varios planificadores. Se han estudiado casos representativos de tratamientos de SBRT en el Karolinska University Hospital. Los haces de radiación se han simulado mediante el código PENELOPE y se han usado para la obtención de los resultados MC de perfiles de dosis. Los resultados obtenidos para el caso estático (sin movimiento respiratorio ) ponen de manifiesto que, en comparación con la MC, la dosis (Gy/MU) calculada por los planificadores en el tumor tiene una precisión del 2-3%. En la zona de interfase entre tumor y tejido pulmonar los planificadores basados en el algoritmo PB sobrestiman la dosis en un 10%, mientras que el algoritmo CC la subestima en un 3-4%. Los resultados de la simulación mediante MC de los movimientos respiratorios indican que los resultados de los planificadores son suficientemente precisos en el tumor, aunque en la interfase hay una mayor subestimación de la dosis en comparación con el caso estático. Estos resultados son compatibles con la experiencia clínica adquirida durante 15 años en el Karolinska University Hospital. Los resultados se han publicado en la revista Acta Oncologica.

Sistema adaptativo para la predicción de incendios forestales basado en estrategias estadístico-evolutivas

Es proposa mètodes per a millorar la qualitat de predicció d'Incendis forestals per mitjà de combinació d'estratègies basades en guia de dades. Els simuladors de foc són implementacions de models físics i matemàtics que són abstraccions de la realitat i per a funcionar necessiten paràmetres difícils de mesurar i/o amb un comportament dinàmic en el temps. Utilitzant Còmput d'Altes Prestacions apliquem algorismes evolutius reduint l'espai de cerca dels valors que posteriorment s'integren en un conjunt de possibilitats. Els resultats presenten adaptació al canvi de condicions de l'incendi que serveix de base per a generar una aplicación de temps real.

Predicción de incendios forestales basada en algoritmos evolutivos guiados por los datos

En este trabajo se propone un método para mejorar la predicción de la propagación de incendios forestales. En la actualidad existen diversos simuladores de comportamiento del fuego los cuales utilizan diversos parámetros de entrada. Estos parámetros de entrada suelen ser una fuente de imprecisión dada la dificultad que resulta disponer de sus valores reales. Este trabajo intenta mejorar las predicciones mediante la mejora de la precisión de los parámetros de entrada. Se utiliza un algoritmo genético guiado utilizando conocimiento disponible. Los resultados observados demuestran que utilizar conocimiento mejora la precisión de las predicciones y acelera dicho proceso.

Calibración TLR y LRM en MATLAB para medidas con guías de onda

En este proyecto, lo primero que hemos hecho ha sido desarrollar un algoritmo en Matlab que implementara el método de calibración TRL, el funcionamiento del cual hemos comprobado en primera instancia mediante simulaciones y, posteriormente, mediante un ejemplo real. Posteriormente, hemos desarrollado otro algoritmo en Matlab para implementar el método de calibración LRM. Este algoritmo sólo lo hemos podido comprobar a nivel de simulación. A continuación, mediante los dos algoritmos, hemos realizado una comparación entre ambos sistemas de calibración a través de simulaciones. Finalmente, analizando los resultados de varias simulaciones calibradas con nuestro programa del método TRL, hemos buscado cuáles pueden ser los motivos para la aparición de picos indeseados y hemos encontrado uno de ellos.

Preliminary study of cooperation in hybrid ad-hoc networks

In this paper, we present a first approach to evolve a cooperative behavior in ad hoc networks. Since wireless nodes are energy constrained, it may not be in the best interest of a node to always accept relay requests. On the other hand, if all nodes decide not to expend energy in relaying, then network throughput will drop dramatically. Both these extreme scenarios are unfavorable to the interests of a user. In this paper we deal with the issue of user cooperation in ad hoc networks by developing the algorithm called Generous Tit-For-Tat. We assume that nodes are rational, i.e., their actions are strictly determined by self-interest, and that each node is associated with a minimum lifetime constraint. Given these lifetime constraints and the assumption of rational behavior, we study the added behavior of the network.

Extracción de parámetros de un resonador FBAR por optimización

L’objectiu d’aquest projecte que consisteix a elaborar un algoritme d’optimització que permeti, mitjançant un ajust de dades per mínims quadrats, la extracció dels paràmetres del circuit equivalent que composen el model teòric d’un ressonador FBAR, a partir de les mesures dels paràmetres S. Per a dur a terme aquest treball, es desenvolupa en primer lloc tota la teoria necessària de ressonadors FBAR. Començant pel funcionament i l’estructura, i mostrant especial interès en el modelat d’aquests ressonadors mitjançant els models de Mason, Butterworth Van-Dyke i BVD Modificat. En segon terme, s’estudia la teoria sobre optimització i programació No-Lineal. Un cop s’ha exposat la teoria, es procedeix a la descripció de l’algoritme implementat. Aquest algoritme utilitza una estratègia de múltiples passos que agilitzen l'extracció dels paràmetres del ressonador.

Dispositius nanoelectrònics a freqüències de THz : estudi de la propagació electromagnètica en les connexions

Per a altes freqüències, les connexions poden tenir un paper rellevant. Atès que la velocitat de propagació dels senyals electromagnètics, c, en el cable no és infinita, el voltatge i el corrent al llarg del cable varien amb el temps. Per tant, amb l’objectiu de reproduir el comportament elèctric de dispositius nanoelectrònics a freqüències de THz, en aquest treball hem estudiat la regió activa del dispositiu nanoelectrònic i les seves connexions, en un sistema global complex. Per a aquest estudi hem utilitzat un nou concepte de dispositiu anomenat Driven Tunneling Device (DTD). Per a les connexions, hem plantejat el problema a partir de tot el conjunt de les equacions de Maxwell, ja que per a les freqüències i longituds de cable considerats, la contribució del camp magnètic és també important. En particular, hem suposat que la propagació que és dóna en el cable és una propagació transversal electromagnètica (TEM). Un cop definit el problema hem desenvolupat un programa en llenguatge FORTRAN que amb l'algoritme de diferències finites soluciona el sistema global. La solució del sistema global s'ha aplicat a una configuració particular de DTD com a multiplicador de freqüència per tal de discutir quins paràmetres de les connexions permet maximitzar la potència real que pot donar el DTD.

Avaluació dels algorismes d'encaminament per a una NoC amb topologia Mesh 2D

Aquest projecte presenta una avaluació de les diferents alternatives d'encaminament per a una NoC amb una topologia mesh 2D. Per tal d'exposar aquestes alternatives s'ha estudiat la composició d'un router implementat amb l'algorisme determinista XY i s'ha adaptat per tal que aquest suportés els algorismes parcialment adaptatius West First, North Last i Negative First. Un cop tenim els routers implementats es disposa un estudi dels diferents algorismes i com cadascun d'aquests actuen en front uns mateixos estímuls per tal de crear una comparativa entre ells que ens faciliti una elecció a priori.

Pharmacokinetics and pharmacogenomics of once-daily raltegravir and atazanavir in healthy volunteers.

Atazanavir inhibits UDP-glucuronyl-transferase-1A1 (UGT1A1), which metabolizes raltegravir, but the magnitude of steady-state inhibition and role of the UGT1A1 genotype are unknown. Sufficient inhibition could lead to reduced-dose and -cost raltegravir regimens. Nineteen healthy volunteers, age 24 to 51 years, took raltegravir 400 mg twice daily (arm A) and 400 mg plus atazanavir 400 mg once daily (arm B), separated by ?3 days, in a crossover design. After 1 week on each regimen, raltegravir and raltegravir-glucuronide plasma and urine concentrations were measured by liquid chromatography-tandem mass spectrometry in multiple samples obtained over 12 h (arm A) or 24 h (arm B) and analyzed by noncompartmental methods. UGT1A1 promoter variants were detected with a commercially available kit and published primers. The primary outcome was the ratio of plasma raltegravir C(tau), or concentration at the end of the dosing interval, for arm B (24 h) versus arm A (12 h). The arm B-to-arm A geometric mean ratios (95% confidence interval, P value) for plasma raltegravir C(tau), area under the concentration-time curve from 0 to 12 h (AUC(0-12)), and raltegravir-glucuronide/raltegravir AUC(0-12) were 0.38 (0.22 to 0.65, 0.001), 1.32 (0.62 to 2.81, 0.45), and 0.47 (0.38 to 0.59, <0.001), respectively. Nine volunteers were heterozygous and one was homozygous for a UGT1A1 reduction-of-function allele, but these were not associated with metabolite formation. Although atazanavir significantly reduced the formation of the glucuronide metabolite, its steady-state boosting of plasma raltegravir did not render the C(tau) with a once-daily raltegravir dose of 400 mg similar to the C(tau) with the standard twice-daily dose. UGT1A1 promoter variants did not significantly influence this interaction.

Inbreeding avoidance through kin recognition: choosy females boost male dispersal.

Inbreeding avoidance is predicted to induce sex biases in dispersal. But which sex should disperse? In polygynous species, females pay higher costs to inbreeding and thus might be expected to disperse more, but empirical evidence consistently reveals male biases. Here, we show that theoretical expectations change drastically if females are allowed to avoid inbreeding via kin recognition. At high inbreeding loads, females should prefer immigrants over residents, thereby boosting male dispersal. At lower inbreeding loads, by contrast, inclusive fitness benefits should induce females to prefer relatives, thereby promoting male philopatry. This result points to disruptive effects of sexual selection. The inbreeding load that females are ready to accept is surprisingly high. In absence of search costs, females should prefer related partners as long as delta<r/(1+r) where r is relatedness and delta is the fecundity loss relative to an outbred mating. This amounts to fitness losses up to one-fifth for a half-sib mating and one-third for a full-sib mating, which lie in the upper range of inbreeding depression values currently reported in natural populations. The observation of active inbreeding avoidance in a polygynous species thus suggests that inbreeding depression exceeds this threshold in the species under scrutiny or that inbred matings at least partly forfeit other mating opportunities for males. Our model also shows that female choosiness should decline rapidly with search costs, stemming from, for example, reproductive delays. Species under strong time constraints on reproduction should thus be tolerant of inbreeding.

Modelo de un grupo de robots colaboradores cazadores

El nombre d'aplicacions dels microrobots en biomedicina creix a mesura que el seu desenvolupament avança. Entre elles hi ha les consistents a examinar cèl·lules amb microrobots cooperants. En aquest treball es presenta un prototip a escala d'aquest problema, convenientment simplificat: dos robots tracten d'agafar una pilota que representa la cèl·lula que s'examina. Com a resultat, s'ha obtingut un algorisme deliberatiu per a la resolució d'aquest problema amb robots homogenis.

Visió per computador en una plataforma basada en un DSP

En aquest projecte s'usa el servidor de vídeo d'Axis Communications 242s IV, basat en el DSP TMS320DM642 de Texas Instruments, com a plataforma per a la implementació d'un algorisme d'extracció de fons i pel desenvolupament d'una solució completa de comptatge de persones per a càmera zenital. En el primer cas, s'ha optimitzat i comparat el rendiment de l'algorisme amb el d'una versió per a PC per a avaluar el DSP com a processador per a lamigració d'una aplicació completa de vídeovigilància. En el segon cas s'han integrat tots els components del servidor en el desenvolupament del comptador per avaluar la plataforma com a base per a solucions completes.

Codificación a nivel de paquete para comunicaciones móviles por satélite

Una de les opcions que es contemplen per transmetre continguts multimèdia i proporcionar accés a Internet a grups de usuaris mòbils és fer servir satèl·lits. Les condiciones de propagació del canal mòbil impliquen que d'una manera o altra haurem de garantir la qualitat de servei. Això té fins i tot més importància si tenim en compte que, en el cas d'accés a Internet, no es té la capacitat d'assumir cert percentatge de pèrdua de dades que tenim, per exemple, en la transmissió de so o vídeo (rebaixant la qualitat). Entre les principals alternatives per a aquesta classe d’entorns es troba la inclusió de codificacions a nivell de paquet. El funcionament d'aquesta tècnica es basa en incloure a la transmissió paquets redundants, obtinguts mitjançant un determinat algoritme. El receptor podrà recuperar la informació original que es volia enviar, sempre que hagi rebut una certa quantitat de paquets, similar a la quantitat de paquets originals. A aquest mecanisme se'l coneix com Forward Error Correction (FEC) a nivell de paquet. En aquesta memòria es valoren breument les alternatives existents i s'expliquen algunes de les codificacions per a FEC més importants. A continuació es realitza un estudi compartiu d’algunes d'elles: les variants de LDPC (Low Density Parity Check) conegudes com LDGM (Low Density Generator Matrix), i la codificació Raptor

Enrutament i control de flux en xarxes híbrides satèl·lit-terrestre

Les xarxes híbrides satèl·lit-terrestre ofereixen connectivitat a zones remotes i aïllades i permeten resoldre nombrosos problemes de comunicacions. No obstant, presenten diversos reptes, ja que realitzen la comunicació per un canal mòbil terrestre i un canal satèl·lit contigu. Un d'aquests reptes és trobar mecanismes per realitzar eficientment l'enrutament i el control de flux, de manera conjunta. L'objectiu d'aquest projecte és simular i estudiar algorismes existents que resolguin aquests problemes, així com proposar-ne de nous, mitjançant diverses tècniques d'optimització convexa. A partir de les simulacions realitzades en aquest estudi, s'han analitzat àmpliament els diversos problemes d'enrutament i control de flux, i s'han avaluat els resultats obtinguts i les prestacions dels algorismes emprats. En concret, s'han implementat de manera satisfactòria algorismes basats en el mètode de descomposició dual, el mètode de subgradient, el mètode de Newton i el mètode de la barrera logarítmica, entre d'altres, per tal de resoldre els problemes d'enrutament i control de flux plantejats.

Developing discontinuous Galerkin methods for the resolution of the incompressible Navier-Stokes equations

Informe de investigación elaborado a partir de una estancia en el Laboratorio de Diseño Computacional en Aeroespacial en el Massachusetts Institute of Technology (MIT), Estados Unidos, entre noviembre de 2006 y agosto de 2007. La aerodinámica es una rama de la dinámica de fluidos referida al estudio de los movimientos de los líquidos o gases, cuya meta principal es predecir las fuerzas aerodinámicas en un avión o cualquier tipo de vehículo, incluyendo los automóviles. Las ecuaciones de Navier-Stokes representan un estado dinámico del equilibrio de las fuerzas que actúan en cualquier región dada del fluido. Son uno de los sistemas de ecuaciones más útiles porque describen la física de una gran cantidad de fenómenos como corrientes del océano, flujos alrededor de una superficie de sustentación, etc. En el contexto de una tesis doctoral, se está estudiando un flujo viscoso e incompresible, solucionando las ecuaciones de Navier- Stokes incompresibles de una manera eficiente. Durante la estancia en el MIT, se ha utilizado un método de Galerkin discontinuo para solucionar las ecuaciones de Navier-Stokes incompresibles usando, o bien un parámetro de penalti para asegurar la continuidad de los flujos entre elementos, o bien un método de Galerkin discontinuo compacto. Ambos métodos han dado buenos resultados y varios ejemplos numéricos se han simulado para validar el buen comportamiento de los métodos desarrollados. También se han estudiado elementos particulares, los elementos de Raviart y Thomas, que se podrían utilizar en una formulación mixta para obtener un algoritmo eficiente para solucionar problemas numéricos complejos.