Desenvolupament de codis numèrics per a la resolució de fluxos turbulents en ordinadors paral·lels emprant discretitzacions tipus symmetry-preserving

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la University of Groningen, Holanda, entre 2007 i 2009. La simulació directa de la turbulència (DNS) és una eina clau dins de la mecànica de fluids computacional. Per una banda permet conèixer millor la física de la turbulència i per l'altra els resultats obtinguts són claus per el desenvolupament dels models de turbulència. No obstant, el DNS no és una tècnica vàlida per a la gran majoria d'aplicacions industrials degut al elevats costos computacionals. Per tant, és necessari cert grau de modelització de la turbulència. En aquest context, s'han introduïts importants millores basades en la modelització del terme convectiu (no lineal) emprant symmetry-preserving regularizations. En tracta de modificar adequadament el terme convectiu a fi de reduir la producció d'escales més i més petites (vortex-stretching) tot mantenint tots els invariants de les equacions originals. Fins ara, aquest models s'han emprat amb èxit per nombres de Rayleigh (Ra) relativament elevats. En aquest punt, disposar de resultats DNS per a configuracions més complexes i nombres de Ra més elevats és clau. En aquest contexte, s'han dut a terme simulacions DNS en el supercomputador MareNostrum d'una Differentially Heated Cavity amb Ra=1e11 i Pr=0.71 durant el primer any dels dos que consta el projecte. A més a més, s'ha adaptat el codi a fi de poder simular el fluxe al voltant d'un cub sobre una pared amb Re=10000. Aquestes simulacions DNS són les més grans fetes fins ara per aquestes configuracions i la seva correcta modelització és un gran repte degut la complexitat dels fluxes. Aquestes noves simulacions DNS estan aportant nous coneixements a la física de la turbulència i aportant resultats indispensables per al progrés de les modelitzacións tipus symmetry-preserving regularization.

Elaboració de membranes de fibra buida modificades amb nanopartícules metàl·liques per aplicacions catalítiques

Investigación producida a partir de una estancia en la Université Paul Sabatier, Toulouse III - CNRS, entre 2007 y 2009. Durante los últimos años la investigación centrada en nuevos materiales de tamaño nanoscòpico (nanopartículas, quantum dots, nanotubos de carbono,...) ha experimentado un crecimiento considerable debido a las especiales propiedades de los "nanoobjetos" con respecto a magnetismo, catálisis, conductividad eléctrica, etc ... Sin embargo, hoy en día todavía existen pocas aplicaciones de las nanopartículas en temas medioambientales. Uno de los motivos de esta situación es la posible toxicidad de los nanoobjetos, pero existe también una dificultad tecnológica dado que las nanopartículas tienden a agregarse y es muy difícil manipularlas sin que pierdan sus propiedades especiales. Así, aunque la preparación de materiales catalíticos nanoestructurados es muy interesante, es necesario definir nuevas estrategias para prepararlos. Este proyecto de investigación tiene como objetivo principal la preparación de nuevas membranas catalíticas con nanopartículas metálicas en el interior para aplicaciones de tratamiento de agua. La innovación principal de este proyecto consiste en que las nanopartículas no son introducidas en la matriz polimérica una vez preformadas sino que se hacen crecer en el interior de la matriz polimérica mediante una síntesis intermatricial. El único requisito es que la matriz polimérica contenga grupos funcionales capaces de interaccionar con los precursores de las nanopartículas. Una vez finalizado el proyecto se puede afirmar que se han logrado parte de los objetivos planteados inicialmente. Concreamente ha quedado demostrado que se pueden sintetizar nanopartículas metálicas de metales nobles (platino y paladio) en membranas de fibra hueca de micro- y ultrafiltración siguiendo dos metodologías diferentes: modificación fotoquímica de polímeros y deposición de multicapas de polielectrolitos. Los nuevos materiales son efectivos en la catálisis de reducción de un compuesto modelo (4-nitrofenol con borohidruro de sodio) y, en general, los resultados han sido satisfactorios. Sin embargo, se ha puesto de manifiesto que el uso de un reactivo que genera hidrógeno gas en contacto con la solución acuosa dificulta enormemente la implementación de la reacción catalítica al ser el medio de la membrana una matriz porosa. Así, como conclusión principal se puede decir que se han encontrado las limitaciones de esta aproximación y se sugieren dos posibilidades de continuidad: la utilización de las membranas sintetizadas en contactores gas-líquido o bien el estudio y optimización del sistema de membrana en configuración de membranas planas, un objetivo más asequible dada su menor complejidad. Esta investigación se ha realizado en el seno del “Laboratoire de Génie Chimique” de Toulouse y del Departamento de Química de la Michigan State University y ha sido posible gracias a un proyecto financiado por la “Agence National pour la Recherce” y al programa PERMEANT entre el CNRS y la NSF.

Estrategies per la inversió tridimensional de dades magnetotel.lúriques:

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Dublin Institute for Advanced Studies, Irlanda, entre setembre i desembre del 2009.En els últims anys s’ha realitzat un important avanç en la modelització tridimensional en magnetotel•lúrica (MT) gracies a l'augment d’algorismes d’inversió tridimensional disponibles. Aquests codis utilitzen diferents formulacions del problema (diferències finites, elements finits o equacions integrals), diverses orientacions del sistema de coordenades i, o bé en el conveni de signe, més o menys, en la dependència temporal. Tanmateix, les impedàncies resultants per a tots els valors d'aquests codis han de ser les mateixes una vegada que es converteixen a un conveni de signe comú i al mateix sistema de coordenades. Per comparar els resultats dels diferents codis hem dissenyat models diferents de resistivitats amb estructures tridimensional incrustades en un subsòl homogeni. Un requisit fonamental d’aquests models és que generin impedàncies amb valors importants en els elements de la diagonal, que no són menyspreables. A diferència dels casos del modelització de dades magnetotel.lúriques unidimensionals i bidimensionals, pel al cas tridimensional aquests elements de les diagonals del tensor d'impedància porten informació sobre l'estructura de la resistivitat. Un dels models de terreny s'utilitza per comparar els diferents algoritmes que és la base per posterior inversió dels diferents codis. Aquesta comparació va ser seguida de la inversió per recuperar el conjunt de dades d'una estructura coneguda.

Quantificació de l'error comès pels models de níxol ecològic al predir la distribució d'especies generalistes

Report for the scientific sojourn carried out at the University of California at Berkeley, from September to December 2007. Environmental niche modelling (ENM) techniques are powerful tools to predict species potential distributions. In the last ten years, a plethora of novel methodological approaches and modelling techniques have been developed. During three months, I stayed at the University of California, Berkeley, working under the supervision of Dr. David R. Vieites. The aim of our work was to quantify the error committed by these techniques, but also to test how an increase in the sample size affects the resultant predictions. Using MaxEnt software we generated distribution predictive maps, from different sample sizes, of the Eurasian quail (Coturnix coturnix) in the Iberian Peninsula. The quail is a generalist species from a climatic point of view, but an habitat specialist. The resultant distribution maps were compared with the real distribution of the species. This distribution was obtained from recent bird atlases from Spain and Portugal. Results show that ENM techniques can have important errors when predicting the species distribution of generalist species. Moreover, an increase of sample size is not necessary related with a better performance of the models. We conclude that a deep knowledge of the species’ biology and the variables affecting their distribution is crucial for an optimal modelling. The lack of this knowledge can induce to wrong conclusions.

Creació i transmissió de coneixement als clústers empresarials: un model de simulació

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a l’Snider Entrepreneurial Research Center de la Wharton School de la University of Pennsilvanya y, EUA entre juliol i desembre del 2007. L’objectiu d’aquest projecte és estudiar la relació entre les estratègies de gestió del coneixement i les tecnologies de la informació i la comunicació (TIC) en l’evolució de les poblacions d’organitzacions i els seus efectes en els patrons industrials d’aglomeració espacial. Per a això s’adopta una aproximació fonamentada en la utilització d'un model basats en agents per a obtenir hipòtesis significatives i provables sobre l’evolució de les poblacions d’organitzacions al si de clústers geogràfics. El model de simulació incorpora les perspectives i supòsits d’un marc conceptual, l’Espai de la Informació o I-Space. Això permet una conceptualització basada en la informació de l’entorn econòmic que té en compte les seves dimensions espacials i temporals. Mitjançant els paràmetres del model es dóna la possibilitat d’assignar estratègies específiques de gestió del coneixement als diversos agents i de localitzar-los en una posició de l’espai físic. La simulació mostra com l'adopció d'estratègies diverses pel que fa a la gestió del coneixement influeix en l'evolució de les organitzacions i de la seva localització espacial, i que aquesta evolució es veu modificada pel desenvolupament de les TIC. A través de la modelització de dos casos ben coneguts de clústers geogràfics d’alta tecnologia, com són Silicon Valley a Califòrnia i la Route 128 als voltants de Boston, s’estudia la interrelació entre les estratègies de gestió del coneixement adoptades per les empreses i la seva tria de localització espacial, i també com això és afectat per l’evolució de les tecnologies de la informació i de la comunicació (TIC). Els resultats obtinguts generen una sèrie d’hipòtesis de rica potencialitat sobre l’impacte del desenvolupament de les TIC en la dinàmica d’aquests clusters geogràfics. Concretament, es troba que la estructuració del coneixement i l’aglomeració espacial co-evolucionen i que aquesta coevolució es veu significativament alterada pel desenvolupament de les TIC.

Tratamiento psicológico del dolor através de entornos de realidad virtual

Proyecto de investigación de una estancia en el Università degli Studi de Padova, Italia, durante noviembre del 2007. El objetivo principal ha sido desarrollar entornos de realidad virtual para el tratamiento del dolor agudo mejorando las propiedades gráficas de los mundos virtuales. La participación en las diferentes líneas de Investigación en el laboratorio de tecnología humana ha permitido la aplicación de nuevas tecnologías en el estudio del dolor.

Effect of biological surlie ageing on the sparkling wines’ quality and elaoration

Report for the scientific sojourn at the Université de Bourgogne, France, from July until October 2007..Surlie ageing after second fermentation is a fundamental operation in the production of quality sparkling wine like Cava and Champagne. Recently, the importance of the interaction between wine and lees cell surface has been reported. Cell surface properties depending on wall biochemical composition are major determinants in microbial interactions, having important repercussions in several technological aspects. Sorption and flocculation are especially important in sparkling wine production, and are governed by distinct cell surface properties. The aim of the present research carried out during the four months of the stage was to know the implication of lees surface modifications occurring during surlie ageing in sparkling wine quality and elaboration. The relationship between physico-chemical properties such as hydrophobicity, charge and electron-donor characteristics, and the yeast surface sorption capacities, we determined these factors in a model system. Then, real industrial lees samples were investigated. The surface properties of sparkling wine lees from the same strain of Saccharomyces cerevisiae were characterized according to the time of surlie ageing, and their possible influence on lees sorption and flocculation capacity was evaluated. Surlie ageing after second fermentation is a fundamental operation in the production of quality sparkling wine like Cava and Champagne. Recently, the importance of the interaction between wine and lees cell surface has been reported. Cell surface properties depending on wall biochemical composition are major determinants in microbial interactions, having important repercussions in several technological aspects. Sorption and flocculation are especially important in sparkling wine production, and are governed by distinct cell surface properties. The aim of the present research carried out during the four months of the stage was to know the implication of lees surface modifications occurring during surlie ageing in sparkling wine quality and elaboration. The relationship between physico-chemical properties such as hydrophobicity, charge and electron-donor characteristics, and the yeast surface sorption capacities, we determined these factors in a model system. Then, real industrial lees samples were investigated. The surface properties of sparkling wine lees from the same strain of Saccharomyces cerevisiae were characterized according to the time of surlie ageing, and their possible influence on lees sorption and flocculation capacity was evaluated.

El Aprendizaje y Servico: una metodologia válida para fomentar la participación activa

Proyecto de investigación de una estancia en el Centro Latinoamericano de Aprendizje para el Servicio Solidari en Italia, entre juilio y octubre del 2007. El artículo que a continuación se presenta describe un estudio evaluativo de casos, realizado en un proyecto de Aprendizaje y Servicio Solidario (APS) que se desarrolla en la villa marginada Los Piletones, de la ciudad de Buenos Aires, Argentina. En concreto, con el estudio, se identifican y analizan nueve competencias transversales o generales (responsabilidad social y compromiso ciudadano, capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica, capacidad de comunicarse con personas no expertas en la materia, etc.) que el proyecto logra desarrollar en los estudiantes universitarios de veterinaria que participan y se implican en él.

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

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

Conflictes i articulacions entre el dret local i el dret estatal a Madagascar

Aquesta recerca analitza els conflictes i les articulacions entre el dret local i el dret estatal que tenen lloc a les comunitats rurals de Madagascar a l’hora de resoldre els conflictes a l’àmbit local. L’anàlisi es porta a terme a partir d’un cas etnogràfic concret que permet descriure aquesta pluralitat jurídica. A la present memòria es descriu el treball realitzat en el recorregut de la investigació i dóna compte de la gestació del projecte fins a l’actualitat, moment en el qual la recerca es troba en el seu darrer punt de redacció de la tesi.

Aplicación web con tecnología Java para la gestión de competencias en los estudios de grado

El objetivo de este proyecto es desarrollar una aplicación web con tecnología Java como alternativa a PHP. La web consiste en facilitar la gestión de competencias de los estudios de los grados universitarios. Dentro de la aplicación tanto coordinadores como administradores podrán realizar asignaciones y mantenimiento de dichas competencias. Los usuarios no registrados podrán obtener información de las competencias a través de los estudios seleccionados. Concluye con una comparación de la tecnología usada con PHP sobre la aplicación, detallando las ventajas e inconvenientes de una frente a la otra.

Emissió ràdio a baixa freqüència en fenòmens eruptius i en fonts esteses de raigs gamma d'alta i molt alta energia

La tasca investigadora presentada en aquesta memòria s'ha centrat en les fonts galàctiques de raigs gamma de molt alta energia LS I +61 303, HESS J1708-410 i HESS J1858+020. La primera és una binària de raigs gamma molt estudiada, formada per una estrella massiva i un objecte compacte. S'ha proposat un escenari on l'objecte compacte seria un púlsar jove, i la interacció del seu vent amb el vent de l'estrella generaria els raigs gamma. De totes formes, no s'ha detectat polsos procedents d'aquest putatiu púlsar. L'investigador va realitzar observacions en fase a 1280 MHz amb el radiotelescopi GMRT, sense trobar-hi polsos, cosa que implica un estricte límit superior de 0,38 mJy a la densitat mitjana de flux polsat en un putatiu púlsar amb un període major que 2 mil•lisegons en el sistema binari LS I +61 303. Per altra banda, HESS J1708-410 i HESS J1858+020 són dues fonts esteses de raigs gamma de molt alta energia de les quals no es coneix cap contrapart a d'altres longituds d'ona. L'investigador les va observar amb el GMRT, quatre vegades HESS J1708-410 (dues a 610 MHz i dues a 1400 MHz) i dues vegades HESS J1858+020 (una a cada freqüència). En les imatges realitzades amb aquestes dades no hi ha emissió estesa coincident amb les regions d'emissió de raigs gamma. HESS J1858+020 se solapa parcialment amb una font estesa que podria ser un SNR. De confirmar-se la falta de contrapartida ràdio de HESS J1708-410, estaríem parlant d'un accelerador hadrònic extraordinàriament eficient, d'una classe desconeguda fins ara.

Information systems for water resources management improvement in developing countries

Water resources management, as also water service provision projects in developing countries have difficulties to take adequate decisions due to scarce reliable information, and a lack of proper information managing. Some appropriate tools need to be developed in order to improve decision making to improve water management and access of the poorest, through the design of Decision Support Systems (DSS). On the one side, a DSS for developing co-operation projects on water access improvement has been developed. Such a tool has specific context constrains (structure of the system, software requirements) and needs (Logical Framework Approach monitoring, organizational-learning, accountability and evaluation) that shall be considered for its design. Key aspects for its successful implementation have appeared to be a participatory design of the system and support of the managerial positions at the inception phase. A case study in Tanzania was conducted, together with the Spanish NGO ONGAWA – Ingeniería para el Desarrollo. On the other side, DSS are required also to improve decision making on water management resources in order to achieve a sustainable development that not only improves the living conditions of the population in developing countries, but that also does not hinder opportunities of the poorest on those context. A DSS made to fulfil these requirements shall be using information from water resources modelling, as also on the environment and the social context. Through the research, a case study has been conducted in the Central Rift Valley of Ethiopia, an endhorreic basin 160 km south of Addis Ababa. There, water has been modelled using ArcSWAT, a physically based model which can assess the impact of land management practices on large complex watersheds with varying soils, land use and management conditions over long periods of time. Moreover, governance on water and environment as also the socioeconomic context have been studied.

Implicació de la inflamació i la resposta immunitària en la lesió induïda per la isquèmia

El sistema nerviós central (SNC) i el sistema immunitari (SI) estan estretament connectats. Es produeixen nombroses alteracions en el sistema immunitari després de la isquèmia i la inflamació es reconeix com una de les principals causes de la progressió de la lesió isquèmica. És molt important determinar el paper de les diferents cèl•lules implicades en la resposta immunitària i inflamatòria després de la isquèmia i el perfil de citocines que s’alliberen. A partir de l’estudi de les diferents poblacions de leucòcits en sang circulant després de la isquèmia, hem determinat que la subpoblació de monòcits (CD43high/CD11bhigh) augmenta a 48h de manera proporcional al volum d’infart. Aquesta població està formada per dos subtipus descrits de monòcits, els no clàssics (CD43high/Ly6C-) i els intermedis (CD43high/Ly6Cdim), i sembla expressar un perfil de citocines anti-inflamatòries així com una major capacitat fagocítica. Per altra banda, observem la presència de CD43 en el cervell i la seva degradació a 4 dies després de la isquèmia. També s’observa l’aparició de la fracció soluble del CD43 en el parènquima cerebral després del trencament de la barrera hematoencefàlica. Addicionalment, hem estudiat com s’alteren els canvis a nivell immunològic en ratolins deficients en CD69 i hem observat una pitjor progressió del volum d’infart en els animals CD69KO. A més a més hem volgut esbrinar el paper dels limfòcits utilitzant ratolins RAG (-/-) que tenen infarts més petits que els WT, però quan aquests careixen de CD69, tenen infarts significativament més grans. En l’estudi del procés inflamatori en la isquèmica, hem treballat amb ratolins deficient en ApoE i IL10. Pel que fa als ratolins ApoE (-/-), observem que tenen un volum d’infart més gran a les 24h i que es manté fins als 4 dies, i proposem que NFkB pot tenir un paper molt rellevant en aquest procés. Pel que fa a la IL-10, els animals deficients en aquesta citocina presenten un volum d’infart major i una expressió de citocines proinflamatòries més alt. A més a més, els ratolins IL10 KO presenten uns nivells de IL-12 més elevats de manera basal, i proposem que això és degut a la falta de la IL-10 per a inhibir la via.

Sound Texture Modelling

In the PhD thesis “Sound Texture Modeling” we deal with statistical modelling or textural sounds like water, wind, rain, etc. For synthesis and classification. Our initial model is based on a wavelet tree signal decomposition and the modeling of the resulting sequence by means of a parametric probabilistic model, that can be situated within the family of models trainable via expectation maximization (hidden Markov tree model ). Our model is able to capture key characteristics of the source textures (water, rain, fire, applause, crowd chatter ), and faithfully reproduces some of the sound classes. In terms of a more general taxonomy of natural events proposed by Graver, we worked on models for natural event classification and segmentation. While the event labels comprise physical interactions between materials that do not have textural propierties in their enterity, those segmentation models can help in identifying textural portions of an audio recording useful for analysis and resynthesis. Following our work on concatenative synthesis of musical instruments, we have developed a pattern-based synthesis system, that allows to sonically explore a database of units by means of their representation in a perceptual feature space. Concatenative syntyhesis with “molecules” built from sparse atomic representations also allows capture low-level correlations in perceptual audio features, while facilitating the manipulation of textural sounds based on their physical and perceptual properties. We have approached the problem of sound texture modelling for synthesis from different directions, namely a low-level signal-theoretic point of view through a wavelet transform, and a more high-level point of view driven by perceptual audio features in the concatenative synthesis setting. The developed framework provides unified approach to the high-quality resynthesis of natural texture sounds. Our research is embedded within the Metaverse 1 European project (2008-2011), where our models are contributting as low level building blocks within a semi-automated soundscape generation system.