Matemàtica i música amb ADN

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2005. Estudi sobre l’ADN que té com a finalitat conèixer introductòriament l’utilització del càlcul matemàtic computacional en les investigacions sobre aquest. Els objectius de l’estudi són per una part, conèixer què és l'ADN i quins són els seus mecanismes de duplicació i de transmissió de la informació genètica, així com el paper d'altres molècules que intervenen en aquest procés ; també s’estudia quins han estat els processos de la cèl·lula que l'ésser humà ha estat capaç de copiar o imitar. A partir d’aquesta introducció, es vol conèixer què s'entén concretament per computació amb ADN i alguns dels problemes matemàtics que s'han resolt, així com algunes aplicacions de l'ADN en altres camps. La recerca ha permès arribar a diverses conclusions. Primerament que l'ADN és un excel·lent candidat per poder fer càlculs matemàtics. En segon lloc, tot i que en el present treball no se solucionen problemes computacionalment difícils es mostra la capacitat de les molècules d'ADN per resoldre problemes. En tercer lloc, l'interès mostrat per importants empreses dedicades a la informàtica fa més esperançador que en un futur hi pugui haver ordinadors que funcionin amb molècules d'ADN. Finalment, es demostra que les matemàtiques, la informàtica i la biologia són tres camps que estan interrelacionats. Per tal de trencar una mica amb la serietat del treball, s'acaba descrivint una manera de posar música a les cadenes d'ADN, i es mostren alguns resultats com són les músiques associades als 24 cromosomes humans, així com les corresponents a 29 proteïnes.

Invoking a cartesian product structure on social states: new resolutions of Sen's and Gibbard's impossibility theorems

The purpose of this article is to introduce a Cartesian product structure into the social choice theoretical framework and to examine if new possibility results to Gibbard's and Sen's paradoxes can be developed thanks to it. We believe that a Cartesian product structure is a pertinent way to describe individual rights in the social choice theory since it discriminates the personal features comprised in each social state. First we define some conceptual and formal tools related to the Cartesian product structure. We then apply these notions to Gibbard's paradox and to Sen's impossibility of a Paretian liberal. Finally we compare the advantages of our approach to other solutions proposed in the literature for both impossibility theorems.

Parametric analysis of different compact tension specimens for fracture toughness characterisation in woven composite materials

Estudi elaborat a partir d’una estada a l’ Imperial College London, entre juliol i novembre de 2006. En aquest treball s’ha investigat la geometria més apropiada per a la caracterització de la tenacitat a fractura intralaminar de materials compòsits laminats amb teixit. L’objectiu és assegurar la propagació de l’esquerda sense que la proveta falli abans per cap altre mecanisme de dany per tal de permetre la caracterització experimental de la tenacitat a fractura intralaminar de materials compòsits laminats amb teixit. Amb aquesta fi, s’ha dut a terme l’anàlisi paramètrica de diferents tipus de provetes mitjançant el mètode dels elements finits (FE) combinat amb la virtual crack closure technique (VCCT). Les geometries de les provetes analitzades corresponen a la proveta de l’assaig compact tension (CT) i diferents variacions com la extended compact tension (ECT), la proveta widened compact tension (WCT), tapered compact tension (TCT) i doubly-tapered compact tension (2TCT). Com a resultat d’aquestes anàlisis s’han derivat diferents conclusions per obtenir la geometria de proveta més apropiada per a la caracterització de la tenacitat a fractura intralaminar de materials compòsits laminats amb teixit. A més, també s’han dut a terme una sèrie d’assaigs experimentals per tal de validar els resultats de les anàlisis paramètriques. La concordança trobada entre els resultats numèrics i experimentals és bona tot i la presència d’efectes no previstos durant els assaigs experimentals.

Modelo de comunicación basado en el estándar AMBA AHB

Amb aquest projecte es presenta un model de comunicacions basat en ARM AMBA AHB, escrit en SystemC i dissenyat per a utilitzar-se en qualsevol sistema que necessiti una solució per a les seves comunicacions. Amb aquest objectiu s'escriu de manera que es llancin els seus processos com a processos "threads" i així puguin ser programats des del codi utilitari per mitjà de variables compartides. Per assegurar el correcte funcionament, inicialment es prova en un bus AMBA AHB complet per, un cop comprovat el compliment de l'estàndard, provar-ho en un codi que realitzi el càlcul de la transposició de matrius.

Metodologia a seguir per la reconstrucció d’imatges mèdiques i la seva transformació en geometries mallades per a l’ús computacional

Estudi elaborat a partir d’una estada a l'Imperial College of London, Gran Bretanya, entre setembre i desembre 2006. Disposar d'una geometria bona i ben definida és essencial per a poder resoldre eficientment molts dels models computacionals i poder obtenir uns resultats comparables a la realitat del problema. La reconstrucció d'imatges mèdiques permet transformar les imatges obtingudes amb tècniques de captació a geometries en formats de dades numèriques . En aquest text s'explica de forma qualitativa les diverses etapes que formen el procés de reconstrucció d'imatges mèdiques fins a finalment obtenir una malla triangular per a poder‐la processar en els algoritmes de càlcul. Aquest procés s'inicia a l'escàner MRI de The Royal Brompton Hospital de Londres del que s'obtenen imatges per a després poder‐les processar amb les eines CONGEN10 i SURFGEN per a un entorn MATLAB. Aquestes eines les han desenvolupat investigadors del Bioflow group del departament d'enginyeria aeronàutica del Imperial College of London i en l'ultim apartat del text es comenta un exemple d'una artèria que entra com a imatge mèdica i surt com a malla triangular processable amb qualsevol programari o algoritme que treballi amb malles.

Diseño y fabricación de una antena con diversidad en polarización para redes WIFI a 2,4 GHz

Existeixen diferents tecnologies de transmissió sense fils, però la més coneguda és la tecnologia WIFI (Wireless Fidelity) que opera a la banda dels 2,4 GHz a Europa. Aquest tipus de xarxes opera en entorns indoor, on el canal està sotmès a una aleatorietat i complexitat elevades degut a la presència d’una gran quantitat d’elements que poden fer que la senyal rebuda presenti variacions importants en les seves característiques (nivell de senyal, polarització...). Aquest fet motiva la necessitat de desenvolupar i implantar sistemes de comunicacions amb solucions per poder minimitzar els efectes provocats per l’entorn a la senyal. Per poder pal·liar aquestes variacions, en aquest projecte s’ha dissenyat i fabricat una antena formada per dos dipols disposats un ortogonal a l’altre de manera que existeixi diversitat en polarització. La freqüència de treball de la antena és de 2,4 GHz. Rebuda una senyal de RF, el circuit de commutació permetrà seleccionar el dipol pel qual es rep la senyal de RF amb una major potència.

Jubach: Índex de benestar de vaques lleteres

Full de càlcul per determinar el nivell de benestar a les explotacions lleteres.

Aplicació web per a la gestió de nòmines a Andorra

Durant aquesta memòria s'explica d'una forma resumida el treball realitzat per dur a terme una aplicació web comercial per a la realització del càlcul de nòmines al Principat d’Andorra. A l'inici de la memòria es pot llegir una breu introducció sobre el projecte i de mica en mica s'endinsa en l'estudi, anàlisi i disseny del projecte per arribar als objectius establerts. Considero que tant l'anàlisi com el disseny són les parts més importants del projecte perquè un bon treball en aquestes fases pot evitar molts errors a les fases posteriors. Per últim s’explica la situació actual del projecte i es pot llegir una breu conclusió i opinió personal sobre el projecte realitzat.

Caracteritació de models funcionals d'àmfores romanes mitjançant Finite Element Analysis

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Laboratory of Archaeometry del National Centre of Scientific Research “Demokritos” d’Atenes, Grècia, entre juny i setembre 2006. Aquest estudi s’emmarca dins d’un context més ampli d’estudi del canvi tecnològic que es documenta en la producció d’àmfores de tipologia romana durant els segles I aC i I dC en els territoris costaners de Catalunya. Una part d’aquest estudi contempla el càlcul de les propietats mecàniques d’aquestes àmfores i la seva avaluació en funció de la tipologia amforal, a partir de l’Anàlisi d’Elements Finits (AEF). L’AEF és una aproximació numèrica que té el seu origen en les ciències d’enginyeria i que ha estat emprada per estimar el comportament mecànic d’un model en termes, per exemple, de deformació i estrès. Així, un objecte, o millor dit el seu model, es dividit en sub-dominis anomenats elements finits, als quals se’ls atribueixen les propietats mecàniques del material en estudi. Aquests elements finits estan connectats formant una xarxa amb constriccions que pot ser definida. En el cas d’aplicar una força determinada a un model, el comportament de l’objecte pot ser estimat mitjançant el conjunt d’equacions lineals que defineixen el rendiment dels elements finits, proporcionant una bona aproximació per a la descripció de la deformació estructural. Així, aquesta simulació per ordinador suposa una important eina per entendre la funcionalitat de ceràmiques arqueològiques. Aquest procediment representa un model quantitatiu per predir el trencament de l’objecte ceràmic quan aquest és sotmès a diferents condicions de pressió. Aquest model ha estat aplicat a diferents tipologies amforals. Els resultats preliminars mostren diferències significatives entre la tipologia pre-romana i les tipologies romanes, així com entre els mateixos dissenys amforals romans, d’importants implicacions arqueològiques.

Perioperative stress in dogs underwent elective surgery: evaluation of the antioxidant activity

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Department of Biological Science a la University of Lincoln, a la Gran Bretanya, entre octubre i desembre del 2006. L'objectiu del present assaig va ser desciure les respostes antioxidants d'estrès en gossos sotmesos a cirurgia electiva, en condicions de pràctica clínica normals, durant les fases de preoperatori i postoperatori.Setze gossos van ser sotmesos a orquiectomia o ovariohisterectomia electives, utilitzant un protocol quirúrgic estàndard. Durant les fases preoperatoria i postoperatoria, cada animal va ser confinat a la Unitat de Cures Intensives, temps durant el qual es va estudiar la seva resposta antioxidant. Els valors obtinguts a diferents temps van ser comparats amb el valor basal, que s'havia obtingut del mateix animal estant aquest en el seu ambient habitual. No es van detectar variacions significants causades per l'estrès perioperatori. Els valors màxims es van observar durant la fase preoperatoria, just després que l'animal fós confinat a la Unitat de Cures Intensives, moment en el que l'estrès percebut era degut a les amenaces psicològiques de una àrea restringida i de la manipulació per persones desonegudes. L'abscència de variacions significants podrien ser degudes al sistema i el temps d'emmagatzement de les mostres. En humana s'han descrit les alteracions en l'activitat dels antioxidants sèrics després d'un mes d'emmagatzematent. Per definir l'estabilitat, després de la recollida de mostres, de l'activitat dels antioxidants en sèrum de gos és necessari realitzar més estudis.

Servei intranet per a la consulta d’indicadors estadístics

El projecte presenta la creació d’un servei intranet per a la consulta d’indicadors estadístics en un entorn HTML viewer d’ArcIMS 9.2 (ESRI). La implementació s’ha portat a terme en l’ajuntament de Sant Boi de Llobregat. Les premisses principals són: obtenir una interfície amb dos mapes sincronitzats i el desenvolupament d’eines que permetin realitzar la cartografia temàtica dels indicadors. El servei intranet dissenyat representa una eina intuïtiva i fàcil d’utilitzar que permet tenir una visió ràpida de la distribució espacial dels indicadors estadístics. L’ estructura del visor, amb dos mapes sincronitzats, permet optimitzar processos de comparació d’indicadors diferents o variacions temporals

Solució paral·lelitzada d'interpolació kriging amb ajust automatitzat del variograma

El principal objectiu d'aquest treball és proporcionar una metodologia per a reduir el temps de càlcul del mètode d'interpolació kriging sense pèrdua de la qualitat del model resultat. La solució adoptada ha estat la paral·lelització de l'algorisme mitjançant MPI sobre llenguatge C. Prèviament ha estat necessari automatitzar l'ajust del variograma que millor s'adapta a la distribució espacial de la variable d'estudi. Els resultats experimentals demostren la validesa de la solució implementada, en reduir de forma significativa els temps d'execució final de tot el procés.

Estudi comparatiu de la maduració del raïm en diferents condicions de cultiu

Treball de recerca realitzat per una alumna d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2008. El raïm passa per una sèrie de processos durant la seva etapa de maduració i creixement, abans de ser collit. Mitjançant pràctiques culturals es poden modificar aquests processos per tal d’obtenir el raïm adequat per l’elaboració vinícola. S’han estudiat els efectes de dues d’aquestes tècniques utilitzades habitualment sobre la qualitat de la producció de raïm: l’aclarida dels fruits i l’espampolament dels ceps. Per determinar-los, es va dur a terme un treball de camp a una parcel•la de vinya de l’Alt Empordà, en la qual es varen diferenciar sis fileres de ceps amb una tècnica de conreu diferent. Per observar les variacions es va anar fent un seguiment de cada tesi per separat, controlant els valors de pH, acidesa total, sucres i grau alcohòlic probable. El seguiment es va fer durant un període de vint-i-set dies i amb una regularitat de quatre dies. Treballant els resultats obtinguts i mitjançant gràfics en què es poden observar els efectes de cada pràctica, s’ha determinat quins són els efectes de la disminució de la càrrega i del desfullat sobre la maduració del raïm.

Códigos binarios no lineales en MAGMA

La finalitat d'aquest projecte és aconseguir representar codis binaris no lineals de manera eficient en un ordinador. Per fer-ho, hem desenvolupat funcions per representar un codi binari a partir del super dual. Hem millorat la funció de càlcul del kernel d'un codi binari, implementada en projectes d'anys anteriors. També hem desenvolupat un paquet software per l'intèrpret MAGMA. Aquest paquet ens proveeix d'eines per al tractament de codis binaris no necessàriament lineals.

Aïllament de dialquil glicerol dialquil tetraèters (GDGTs) i comparació interlaboratori de l'anàlisi d'aquests compostos

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Royal Netherlands Institute for Sea Research, Holanda, durant març i abril de 2007. Els glicerol dialkil glicerol tetraèters (GDGTs) són un grup de lípids presents a les membranes dels arqueobacteris que es troben presents en ambients aquàtics, en sòls i en sediments. La distribució d’aquests lípids en sediments s’utilitza per al càlcul dels índexs TEX86 i BIT, els quals són usats en estudis paleoambientals per reconstruir la temperatura i l’aport relatiu de matèria orgànica terrestre als sediments. El mètode d’anàlisi dels GDGTs intactes consisteix en HPLC/APCIMS (High performance liquid cromatography/Atmospheric pressure chemical ionization-Mass spectrometry). S’han comparat les tècniques d’anàlisi dels GDGTs entre el laboratori on s’ha realitzat l’estada i l’ICTA (UAB, Barcelona). Els resultats mostren que existeix una desviació de poca magnitud en el càlcul del TEX86 i el BIT explicat per diferències en el disseny de l’espectròmetre de masses i el procés d’integració dels cromatogrames obtinguts. Així mateix la diferència del procediment utilitzat per a la purificació de la mostra és responsable d’una divergència més important en l’obtenció dels índexs. Aquests resultats demostren que el procés de preparació de la mostra és crític en el càlcul dels índexs i ja s’estan realitzant proves per tal de determinar la causa de la discrepància. D’altra banda, l’estada al laboratori del NIOZ ha propiciat també l’aprenentatge de les tècniques emprades per a l’aïllament individual dels GDGTS, tals com la cromatografia líquida preparativa i el FIA (flow injection analysis). Aquest coneixement s’ha aplicat al laboratori de l’ICTA (UAB) per adaptar el procediment d’aïllament.