Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Telecomunicació de Barcelonahttp://hdl.handle.net/2099.1/14422024-03-28T14:18:31Z2024-03-28T14:18:31ZState and parameter estimation for levitational photonics systemsGelabert Cortés, Oriolhttp://hdl.handle.net/2117/4054562024-03-27T12:00:45Z2024-03-27T11:58:15ZState and parameter estimation for levitational photonics systems
Gelabert Cortés, Oriol
Lasers can be used as optical tweezers to confine particles in determined regions of space. However, the dynamics and measurements of this setup are affected by stochastic phenomena. Hence, the resulting data should be filtered in order to obtain more accurate results and knowledge of the system. This thesis deals with the implementation and evaluation of parameter estimators and Kalman filtering algorithms on a system of a particle in an optical trap. Theoretical background of both optical tweezers and implemented algorithms is unfold and a physical parameter estimator is also proposed. Algorithms are implemented in Matlab environment and tested out. Results presented in last chapters of this thesis confirm the successful implementation. of identification and Kalman filter algorithms while point out inconsistencies of the proposed physical parameter estimator.; Los láseres pueden utilizarse como pinzas ópticas para confinar partículas en regiones determinadas del espacio. Sin embargo, la dinámica y las mediciones de esta configuración se ven afectadas por fenómenos estocásticos. Por lo tanto, los datos resultantes deben filtrarse para obtener resultados más precisos y un mayor conocimiento del sistema. Esta tesis trata sobre la implementación y evaluación de estimadores de parámetros y algoritmos de filtro de Kalman en sistemas de partículas en una trampa óptica. Se presenta el fundamento teórico tanto de las pinzas ópticas como de los algoritmos implementados y se propone un estimador de parámetros físicos. Los algoritmos se implementan en el entorno de Matlab y se prueban. Los resultados presentados en los últimos capítulos de esta tesis confirman la exitosa implementación de los algoritmos de identificación y filtro de Kalman, al tiempo que señalan las inconsistencias del estimador de parámetros físicos propuesto.; Els làsers es poden utilitzar com a pinces òptiques per atrapar partícules en regions determinades de l'espai. No obstant això, la dinàmica i les mesures d'aquesta configuració es veuen afectades per fenòmens estocàstics. Per tant, les dades resultants han de ser filtrades per obtenir resultats més precisos i un coneixement més profund del sistema. Aquesta tesi tracta sobre la implementació i avaluació d'estimadors de paràmetres i algoritmes de filtre de Kalman en sistemes de partícules en una trampa òptica. Es presenta el fonament teòric tant de les pinces òptiques com dels algoritmes implementats i es proposa un estimador de paràmetres físics. Els algoritmes s'implementen en l'entorn de Matlab i es sotmeten a proves. Els resultats presentats en els últims capítols d'aquesta tesi confirmen l'exitosa implementació dels algoritmes d'identificació i filtre de Kalman, tot i que assenyalen les inconsistències de l'estimador de paràmetres físics proposat.
2024-03-27T11:58:15ZGelabert Cortés, OriolLasers can be used as optical tweezers to confine particles in determined regions of space. However, the dynamics and measurements of this setup are affected by stochastic phenomena. Hence, the resulting data should be filtered in order to obtain more accurate results and knowledge of the system. This thesis deals with the implementation and evaluation of parameter estimators and Kalman filtering algorithms on a system of a particle in an optical trap. Theoretical background of both optical tweezers and implemented algorithms is unfold and a physical parameter estimator is also proposed. Algorithms are implemented in Matlab environment and tested out. Results presented in last chapters of this thesis confirm the successful implementation. of identification and Kalman filter algorithms while point out inconsistencies of the proposed physical parameter estimator.
Los láseres pueden utilizarse como pinzas ópticas para confinar partículas en regiones determinadas del espacio. Sin embargo, la dinámica y las mediciones de esta configuración se ven afectadas por fenómenos estocásticos. Por lo tanto, los datos resultantes deben filtrarse para obtener resultados más precisos y un mayor conocimiento del sistema. Esta tesis trata sobre la implementación y evaluación de estimadores de parámetros y algoritmos de filtro de Kalman en sistemas de partículas en una trampa óptica. Se presenta el fundamento teórico tanto de las pinzas ópticas como de los algoritmos implementados y se propone un estimador de parámetros físicos. Los algoritmos se implementan en el entorno de Matlab y se prueban. Los resultados presentados en los últimos capítulos de esta tesis confirman la exitosa implementación de los algoritmos de identificación y filtro de Kalman, al tiempo que señalan las inconsistencias del estimador de parámetros físicos propuesto.
Els làsers es poden utilitzar com a pinces òptiques per atrapar partícules en regions determinades de l'espai. No obstant això, la dinàmica i les mesures d'aquesta configuració es veuen afectades per fenòmens estocàstics. Per tant, les dades resultants han de ser filtrades per obtenir resultats més precisos i un coneixement més profund del sistema. Aquesta tesi tracta sobre la implementació i avaluació d'estimadors de paràmetres i algoritmes de filtre de Kalman en sistemes de partícules en una trampa òptica. Es presenta el fonament teòric tant de les pinces òptiques com dels algoritmes implementats i es proposa un estimador de paràmetres físics. Els algoritmes s'implementen en l'entorn de Matlab i es sotmeten a proves. Els resultats presentats en els últims capítols d'aquesta tesi confirmen l'exitosa implementació dels algoritmes d'identificació i filtre de Kalman, tot i que assenyalen les inconsistències de l'estimador de paràmetres físics proposat.A Unified ML-Hybrid Data FrameworkFerrer Vázquez, Silviahttp://hdl.handle.net/2117/4038522024-03-06T12:10:46Z2024-03-06T12:08:04ZA Unified ML-Hybrid Data Framework
Ferrer Vázquez, Silvia
In this work, we present a knowledge graph in a UI linked to a novel hybrid data framework, primarily designed to facilitate the communication between human agents and artificial intelligence entities.; En este trabajo, presentamos un gráfico de conocimiento en una interfaz de usuario vinculada a un novedoso framework de datos híbrido, diseñado principalmente para facilitar la comunicación entre agentes humanos y entidades de inteligencia artificial.; En aquest treball, us presentem un gràfic de coneixement en una interfície d'usuari vinculada a un nou framework de dades híbrid, dissenyat principalment per facilitar la comunicació entre agents humans i entitats d'intel·ligència artificial.
2024-03-06T12:08:04ZFerrer Vázquez, SilviaIn this work, we present a knowledge graph in a UI linked to a novel hybrid data framework, primarily designed to facilitate the communication between human agents and artificial intelligence entities.
En este trabajo, presentamos un gráfico de conocimiento en una interfaz de usuario vinculada a un novedoso framework de datos híbrido, diseñado principalmente para facilitar la comunicación entre agentes humanos y entidades de inteligencia artificial.
En aquest treball, us presentem un gràfic de coneixement en una interfície d'usuari vinculada a un nou framework de dades híbrid, dissenyat principalment per facilitar la comunicació entre agents humans i entitats d'intel·ligència artificial.Seamless transition to post-quantum resistant: implementing digital signatures for pdf documents Using PQ algorithmsMorales Rivero, Xavierhttp://hdl.handle.net/2117/4026252024-02-22T08:30:24Z2024-02-22T08:27:10ZSeamless transition to post-quantum resistant: implementing digital signatures for pdf documents Using PQ algorithms
Morales Rivero, Xavier
During these past years, the internet has had an enormous importance in current society. Large amounts of information are shared on this virtual agora, in which people interacts all across the globe at full speed. Nevertheless, not only it is crucial to guarantee this communication, but also its security an truthfulness. For this reason, some algorithms, for both Digital Signature and Encryption purposes, have been conceived. Since now, RSA, DSA or ECC have guaranteed this security. These systems, based on complex problems in which classical computers cannot solve, have been useful for most applications. Nevertheless, these communications will not be longer secure. These algorithms have been proof to be broken using Quantum Computers. Even though these computers will not be available until a couple of decades, a change in the long term should be done. In order to solve this problem, the mathematical community has investigated and conceived a large amount of algorithms, in which some of them are still under test and analysis. Nonetheless, not only is the security of communications uncertain, but also its integrity. Digital Signatures Schemes, which enable to demonstrate the identity of a person or a group, are based on these algorithms. For example, Personal Identity Cards or PDF Documents as a property deed will be impossible on the long term. Although some advancements have been done, due to the newness and constant development of this field, not too much implementation has been done. The main aim of this thesis is to study, create, develop and analyse a program which enables Digital Signature Scheme on PDFs using different Post Quantum (PQ) Algorithms, mainly CRYSTALS-Dilithium, Falcon and SPHINCS+. This implementations will be done based on different standards and technologies used for standard algorithms. Moreover, other multiple signature schemes as Composite or multiple signerInfos are going to be implemented and studied.; Durante estos los últimos años, el internet ha tenido una enorme importancia en la sociedad actual. Grandes cantidades de información son compartidas en esta agora virtual, donde la gente interactua por todo el globo a toda velocidad. Sin embargo, no solo es crucial garantizar la comunicación en si, si no también su seguridad y veracidad. Por esta razon, varios algoritmos, tanto para firma digital como encriptación, se han concebido. Hasta ahora, RSA, DSA o ECC han garantizado esta seguridad. Estos sistemas, basados en problemas complejos de los cuales un ordenador clásico no puede resolver, han sido útiles para la mayoría de los usos. Sin embargo, estas comunicaciones ya no se podran considerar seguras al largo plazo. Ha sido probado que estos algoritmos se pueden romper usando ordenadores cuánticos. Aunque estos ordenadores no estarán disponibles hasta un par de decadas, varias investigaciones se han hecho al respecto. La comunidad matemática ha investigado y concevido algunos de estos algoritmos, y aún varios de ellos estan bajo test y analisis. Sin embargo, no solo la seguridad de las comunicaciones es incierta, si no su propia integridad. Los esquemas de firma digital, los cuales son capaces de demostrar la identidad de una persona o un grupo, estan basados en estos algoritmos. Por ejemplo, Carnets de Identidad o Documentos PDF como las escrituras de una propiedad serían imposibles al largo plazo. Aunque varios avances se han hecho a respecto, debido a su novedad y constante desarrollo en este campo, no se ha llevado a cabo mucha implementación. El objetivo principal de esta tesis es estudiar, crear, desarrollar y analizar un programa que permita la firma digital en PDFs utilizando diferentes algoritmos Post Cuánticos (PQ), principalmente CRYSTALS-Dilithium, Falcon y SPHINCS+. Estas implementaciones se harán basándose en diferentes estándares y tecnologías utilizadas para algoritmos estándares. Además, se implementarán y estudiarán otros sistemas de firma múltiple como Composite o múltiples signerInfos.; Durant aquests últims anys, l'internet ha tingut una enorme importància en la societat actual. Grans quantitats d'informació són compartides en aquesta agora virtual, on la gent interactua per tot el globus a tota velocitat. No obstant això, no sols és crucial garantir la comunicació en si, si no també la seva seguretat i veracitat. Per aquesta raó, diversos algorismes, tant per a signatura digital com encriptació, s'han concevut. Fins ara, RSA, DSA o ECC han garantit aquesta seguretat. Aquests sistemes, basats en problemes complexos dels quals un ordinador clàssic no pot resoldre, han estat útils per a la majoria d'aplicacions. No obstant això, aquestes comunicacions ja no es podran considerar segures al llarg termini. Ha estat provat que aquests algorismes es poden trencar amb ordinadors quàntics. Encara que aquests ordinadors no estaran disponibles fins a un parell de decades, un canvi a llarg termini es tindrá que fer. La comunitat matemàtica ha investigat i concevut una gran quantitat d'aquests algorismes, on encara diversos d'ells estan baix test i analisis. Tanmateix, no solament la seguretat de les comunicacions es incerta, sino la seva propia integritat. Els esquemes de firma digital, els quals son capaços de demostrar l'identitat d'una persona o un grup, estan basats en aquests algorismes. Per exemple, els carnets d'identitat o documents PDF com les escritures d'una propietat son impossibles al llarg termini. Encara que alguns avanços s'han fet al respecte, a causa de la seva novetat i constant desenvolupament en aquest camp, no s'ha dut a terme molta implementació. L'objectiu principal d'aquesta tesi és estudiar, crear, desenvolupar i analitzar un programa que permeti la firma digital en PDFs utilitzant diferents algorismes Post Quàntics (PQ), principalment CRYSTALS-Dilithium, Falcon i SPHINCS+. Aquestes implementacions es faran basant-se en diferents estàndards i tecnologies utilitzades per a algorismes estàndard. A més, s'implementaran i estudiaran altres sistemes de signatura múltiple com Composite o múltiples signerInfos.
2024-02-22T08:27:10ZMorales Rivero, XavierDuring these past years, the internet has had an enormous importance in current society. Large amounts of information are shared on this virtual agora, in which people interacts all across the globe at full speed. Nevertheless, not only it is crucial to guarantee this communication, but also its security an truthfulness. For this reason, some algorithms, for both Digital Signature and Encryption purposes, have been conceived. Since now, RSA, DSA or ECC have guaranteed this security. These systems, based on complex problems in which classical computers cannot solve, have been useful for most applications. Nevertheless, these communications will not be longer secure. These algorithms have been proof to be broken using Quantum Computers. Even though these computers will not be available until a couple of decades, a change in the long term should be done. In order to solve this problem, the mathematical community has investigated and conceived a large amount of algorithms, in which some of them are still under test and analysis. Nonetheless, not only is the security of communications uncertain, but also its integrity. Digital Signatures Schemes, which enable to demonstrate the identity of a person or a group, are based on these algorithms. For example, Personal Identity Cards or PDF Documents as a property deed will be impossible on the long term. Although some advancements have been done, due to the newness and constant development of this field, not too much implementation has been done. The main aim of this thesis is to study, create, develop and analyse a program which enables Digital Signature Scheme on PDFs using different Post Quantum (PQ) Algorithms, mainly CRYSTALS-Dilithium, Falcon and SPHINCS+. This implementations will be done based on different standards and technologies used for standard algorithms. Moreover, other multiple signature schemes as Composite or multiple signerInfos are going to be implemented and studied.
Durante estos los últimos años, el internet ha tenido una enorme importancia en la sociedad actual. Grandes cantidades de información son compartidas en esta agora virtual, donde la gente interactua por todo el globo a toda velocidad. Sin embargo, no solo es crucial garantizar la comunicación en si, si no también su seguridad y veracidad. Por esta razon, varios algoritmos, tanto para firma digital como encriptación, se han concebido. Hasta ahora, RSA, DSA o ECC han garantizado esta seguridad. Estos sistemas, basados en problemas complejos de los cuales un ordenador clásico no puede resolver, han sido útiles para la mayoría de los usos. Sin embargo, estas comunicaciones ya no se podran considerar seguras al largo plazo. Ha sido probado que estos algoritmos se pueden romper usando ordenadores cuánticos. Aunque estos ordenadores no estarán disponibles hasta un par de decadas, varias investigaciones se han hecho al respecto. La comunidad matemática ha investigado y concevido algunos de estos algoritmos, y aún varios de ellos estan bajo test y analisis. Sin embargo, no solo la seguridad de las comunicaciones es incierta, si no su propia integridad. Los esquemas de firma digital, los cuales son capaces de demostrar la identidad de una persona o un grupo, estan basados en estos algoritmos. Por ejemplo, Carnets de Identidad o Documentos PDF como las escrituras de una propiedad serían imposibles al largo plazo. Aunque varios avances se han hecho a respecto, debido a su novedad y constante desarrollo en este campo, no se ha llevado a cabo mucha implementación. El objetivo principal de esta tesis es estudiar, crear, desarrollar y analizar un programa que permita la firma digital en PDFs utilizando diferentes algoritmos Post Cuánticos (PQ), principalmente CRYSTALS-Dilithium, Falcon y SPHINCS+. Estas implementaciones se harán basándose en diferentes estándares y tecnologías utilizadas para algoritmos estándares. Además, se implementarán y estudiarán otros sistemas de firma múltiple como Composite o múltiples signerInfos.
Durant aquests últims anys, l'internet ha tingut una enorme importància en la societat actual. Grans quantitats d'informació són compartides en aquesta agora virtual, on la gent interactua per tot el globus a tota velocitat. No obstant això, no sols és crucial garantir la comunicació en si, si no també la seva seguretat i veracitat. Per aquesta raó, diversos algorismes, tant per a signatura digital com encriptació, s'han concevut. Fins ara, RSA, DSA o ECC han garantit aquesta seguretat. Aquests sistemes, basats en problemes complexos dels quals un ordinador clàssic no pot resoldre, han estat útils per a la majoria d'aplicacions. No obstant això, aquestes comunicacions ja no es podran considerar segures al llarg termini. Ha estat provat que aquests algorismes es poden trencar amb ordinadors quàntics. Encara que aquests ordinadors no estaran disponibles fins a un parell de decades, un canvi a llarg termini es tindrá que fer. La comunitat matemàtica ha investigat i concevut una gran quantitat d'aquests algorismes, on encara diversos d'ells estan baix test i analisis. Tanmateix, no solament la seguretat de les comunicacions es incerta, sino la seva propia integritat. Els esquemes de firma digital, els quals son capaços de demostrar l'identitat d'una persona o un grup, estan basats en aquests algorismes. Per exemple, els carnets d'identitat o documents PDF com les escritures d'una propietat son impossibles al llarg termini. Encara que alguns avanços s'han fet al respecte, a causa de la seva novetat i constant desenvolupament en aquest camp, no s'ha dut a terme molta implementació. L'objectiu principal d'aquesta tesi és estudiar, crear, desenvolupar i analitzar un programa que permeti la firma digital en PDFs utilitzant diferents algorismes Post Quàntics (PQ), principalment CRYSTALS-Dilithium, Falcon i SPHINCS+. Aquestes implementacions es faran basant-se en diferents estàndards i tecnologies utilitzades per a algorismes estàndard. A més, s'implementaran i estudiaran altres sistemes de signatura múltiple com Composite o múltiples signerInfos.Effect of circulating sclerostin levels on cardiovascular health: a Mendelian randomisation studyAlcalde Herraiz, Martahttp://hdl.handle.net/2117/4024382024-02-21T12:40:23Z2024-02-21T12:36:29ZEffect of circulating sclerostin levels on cardiovascular health: a Mendelian randomisation study
Alcalde Herraiz, Marta
Osteoporosis is one of the most common chronic conditions worldwide, characterised by weakening bones, making them fragile. This health condition increases risk of fractures, which can have a significant impact on health-related quality of life. Osteoporosis-related fractures can be prevented by treating the underlying bone fragility. Recently, sclerostin, a protein produced by bone cells, has been clinically investigated as a potential therapeutic drug target. Its inhibition has been shown to improve bone strength and reduce fracture risk. After being shown effective, a new medicine called romosozumab was approved for the treatment of severe osteoporosis in most parts of the world. However, some studies showed a potentially increased risk of myocardial infarction and stroke. In the absence of clear evidence between the association of sclerostin levels and cardiovascular risk, the use of genetic data can provide new insights on the long term effects of lowering sclerostin levels. Aligned with this framework, Mendelian randomisation (MR) analysis uses genetic data to assess the causal relation between an exposure and an outcome. In this project, we conducted a cis-MR analysis to study the causal effect of lowering sclerostin levels on cardiovascular outcomes. To do this, we used genome-wide association studies (GWAS), which associate mutations in the genome with traits, and the UK Biobank dataset. We meta-analysed three different cohorts to create the largest GWAS summary statistics of genetically predicted sclerostin levels, which included 49,568 European individual. We then conducted two different studies, which differ on the outcomes' data sources. In the first study (study 1), we used publicly available GWAS summary statistics of the outcomes. In the second study (study 2), we used patient-level data from UK Biobank dataset. In both studies we used bone mineral density and fracture risk as control outcomes to provide more reliability to our findings. Finally, we compared findings from both studies to ensure robustness of the results. Results from both studies confirm that 1-SD decrease of sclerostin levels is associated with higher bone density and a 75% reduction in fracture risk. However, we also found evidence that reduced sclerostin levels led to 50-70% excess of coronary artery disease risk, 30% to 80% increased risk of myocardial infarction, 50%-70% increased risk of type two diabetes, and worse cardiovascular biomarkers levels, including higher glucose, LDL cholesterol, apolipoprotein B and triglycerides, and decreased HDL cholesterol and lipoprotein (A). In this project, we provide genetic evidence of a causal association between reduced levels of sclerostin and improved bone health and fracture protection. However, our findings also suggest an increased risk of cardiovascular events and risk factors.; La osteoporosis es una de las enfermedades crónicas más comunes en todo el mundo. Se caracteriza por debilitar los huesos, haciéndolos frágiles, y provocar un gran aumento en el riesgo de fracturas. Todo esto provoca un gran impacto en la calidad de vida de las personas que sufren esta patología. Las fracturas relacionadas con la osteoporosis pueden prevenirse tratando la fragilidad ósea subyacente. Recientemente, se ha investigado la esclerostina, una proteína producida por las células óseas, como potencial objetivo de fármacos terapéuticos. Se ha demostrado que su inhibición mejora la salud ósea y también disminuye el riesgo de fractura. Tras comprobar su eficacia, en la mayoría de partes del mundo se aprobó romosozumab, una medicina para la osteoporosis severa que inhibía la esclerostina. Sin embargo, tras su aprobación, algunos estudios la relacionaron con el aumento de riesgo de miocardio e infarto. En ausencia de una clara respuesta sobre cuál es la asociación entre los niveles de esclerostina y el riesgo cardiovascular, el uso de datos genéticos puede proporcionar nuevos conocimientos sobre cuáles son los efectos a largo plazo de tener niveles bajos de esclerostina. El método estadístico Mendelian randomisation (MR) se encuentra dentro de este marco: utiliza datos genéticos para evaluar cuál es la asociación entre una causa y un efecto. En este proyecto, hemos realizado un análisis cis-MR para estudiar cuál es la relación entre niveles bajos de esclerostina y posibles eventos cardiovasculares. Para ello, hemos utilizado genome-wide association studies (GWAS), estudios en los que se asocian mutaciones en el genoma con enfermedades, y también hemos utilizado los datos de UK Biobank. Hemos meta-analizado tres cohortes diferentes para crear el mayor GWAS de niveles de esclerostina, donde hemos incluido a 49,568 individuos europeos. Después hemos realizado dos estudios que se diferencian en las fuentes de las que hemos extraído los eventos. En el primer estudio (estudio 1), hemos utilizado GWAS publicados. En el segundo estudio (estudio 2), hemos utilizado datos de pacientes extraídas de UK Biobank. En ambos estudios hemos estudiado cuál es el efecto de bajos niveles de esclerostina sobre la densidad ósea y el riesgo de fractura, para proporcionar más fiabilidad a los resultados. Los resultados en ambos estudios confirman la asociación entre niveles bajos de esclerostina con el aumento de la densidad ósea y la reducción del 75% del riesgo de fractura. Sin embargo, los resultados también sugieren una asociación entre los niveles bajos de esclerostina y un incremento del 50%-70% del riesgo de enfermedad de la arteria coronaria, un incremento del 30% al 80% del riesgo de infarto de miocardio, 50%-70% incremento del riesgo de diabetes tipo 2, aumento de la glucosa, colesterol LDL, apolipoproteína B, triglicéridos, y disminución del colesterol HDL y de la lipoproteína (a). Los resultados de este proyecto evidencian, a partir de utilizar datos genéticos, que niveles reducidos de esclerostina mejoran la salud de los huesos y reducen el riesgo de fractura, pero también aumentan el riesgo de eventos cardiovasculares y otros factores de riesgo.; L'osteoporosi és una de les malalties cròniques més comunes arreu del món. Es caracteritza per debilitar els ossos, fent-los fràgils, i provocar un gran augment en el risc de fractures. Tot això provoca un gran impacte en la qualitat de vida de les persones que pateixen aquesta patologia. Les fractures relacionades amb l'osteoporosi es poden prevenir tractant la fragilitat òssia subjacent. Recentment, s'ha investigat l'esclerostina, una proteïna produïda per les cèl·lules òssies, com a potencial objectiu de fàrmacs terapèutics. S'ha demostrat que la seva inhibició millora la salut òssia, i també disminueix el risc de fractura. Després de comprovar la seva eficàcia, en la majoria de parts del món es va aprovar el romosozumab, una medicina per l'osteoporosi severa que inhibia l'esclerostina. Tot i això, després de ser aprovada, alguns estudis van relacionar-la amb l'augment de risc de miocardi i infart. En absència d'una resposta clara sobre quina és l'associació entre els nivells d'esclerostina i el risc cardiovascular, l'ús de dades genètiques pot proporcionar nous coneixements sobre quins són els efectes a llarg termini de tenir nivells baixos d'esclerostina. El mètode estadístic Mendelian randomisation (MR) es troba dins d'aquest marc: utilitza dades genètiques per avaluar quina és l'associació entre una causa i un efecte. En aquest projecte, hem realitzat una anàlisis cis-MR per estudiar quina és la relació entre nivells baixos d'esclerostina i possibles events cardiovasculars. Per fer-ho, hem utilitzat genome-wide association studies (GWAS), estudis on s'associen mutacions en el genoma amb malalties, i també hem utilitzat les dades de UK Biobank. Hem meta-analitzat tres cohorts diferents per crear el GWAS més gran de nivells d'esclero-stina, on hem inclòs 49,568 individus europeus. Després hem realitzat dos estudis que es diferencien en les fonts d'on hem extret els resultats. En el primer estudi (estudi 1), hem utilitzat GWAS publicats. En el segon estudi (estudi 2), hem utilitzat dades de pacients extretes de UK Biobank. En ambdós estudis hem estudiat quin és l'efecte de nivells baixos d'esclerostina sobre la densitat òssia i el risc de fractura, per proporcionar fiabilitat als altres resultats. Els resultats en ambdós estudis confirmen l'associació entre nivells baixos d'esclerostina amb l'augment de la densitat òssia i la reducció del 75% del risc de fractura. Tot i això, els resultats també suggereixen una associació entre els nivells baixos d'esclerostina i un increment del 50%-70% del risc de malaltia de l'artèria coronària, un increment del 30% al 80% del risc d'infart de miocardi, 50%-70% increment del risc de diabetis tipus 2, augment de la glucosa, colesterol LDL, apolipoproteina B, triglicèrids, i disminució del colesterol HDL i de la lipoproteina (a). Els resultats d'aquest projecte evidencien, a partir d'utilitzar dades genètiques, que nivells reduïts d'esclerostina milloren la salut dels ossos i redueixen el risc de fractura, però també augmenten el risc d'esdeveniments cardiovasculars i altres factors de risc.
2024-02-21T12:36:29ZAlcalde Herraiz, MartaOsteoporosis is one of the most common chronic conditions worldwide, characterised by weakening bones, making them fragile. This health condition increases risk of fractures, which can have a significant impact on health-related quality of life. Osteoporosis-related fractures can be prevented by treating the underlying bone fragility. Recently, sclerostin, a protein produced by bone cells, has been clinically investigated as a potential therapeutic drug target. Its inhibition has been shown to improve bone strength and reduce fracture risk. After being shown effective, a new medicine called romosozumab was approved for the treatment of severe osteoporosis in most parts of the world. However, some studies showed a potentially increased risk of myocardial infarction and stroke. In the absence of clear evidence between the association of sclerostin levels and cardiovascular risk, the use of genetic data can provide new insights on the long term effects of lowering sclerostin levels. Aligned with this framework, Mendelian randomisation (MR) analysis uses genetic data to assess the causal relation between an exposure and an outcome. In this project, we conducted a cis-MR analysis to study the causal effect of lowering sclerostin levels on cardiovascular outcomes. To do this, we used genome-wide association studies (GWAS), which associate mutations in the genome with traits, and the UK Biobank dataset. We meta-analysed three different cohorts to create the largest GWAS summary statistics of genetically predicted sclerostin levels, which included 49,568 European individual. We then conducted two different studies, which differ on the outcomes' data sources. In the first study (study 1), we used publicly available GWAS summary statistics of the outcomes. In the second study (study 2), we used patient-level data from UK Biobank dataset. In both studies we used bone mineral density and fracture risk as control outcomes to provide more reliability to our findings. Finally, we compared findings from both studies to ensure robustness of the results. Results from both studies confirm that 1-SD decrease of sclerostin levels is associated with higher bone density and a 75% reduction in fracture risk. However, we also found evidence that reduced sclerostin levels led to 50-70% excess of coronary artery disease risk, 30% to 80% increased risk of myocardial infarction, 50%-70% increased risk of type two diabetes, and worse cardiovascular biomarkers levels, including higher glucose, LDL cholesterol, apolipoprotein B and triglycerides, and decreased HDL cholesterol and lipoprotein (A). In this project, we provide genetic evidence of a causal association between reduced levels of sclerostin and improved bone health and fracture protection. However, our findings also suggest an increased risk of cardiovascular events and risk factors.
La osteoporosis es una de las enfermedades crónicas más comunes en todo el mundo. Se caracteriza por debilitar los huesos, haciéndolos frágiles, y provocar un gran aumento en el riesgo de fracturas. Todo esto provoca un gran impacto en la calidad de vida de las personas que sufren esta patología. Las fracturas relacionadas con la osteoporosis pueden prevenirse tratando la fragilidad ósea subyacente. Recientemente, se ha investigado la esclerostina, una proteína producida por las células óseas, como potencial objetivo de fármacos terapéuticos. Se ha demostrado que su inhibición mejora la salud ósea y también disminuye el riesgo de fractura. Tras comprobar su eficacia, en la mayoría de partes del mundo se aprobó romosozumab, una medicina para la osteoporosis severa que inhibía la esclerostina. Sin embargo, tras su aprobación, algunos estudios la relacionaron con el aumento de riesgo de miocardio e infarto. En ausencia de una clara respuesta sobre cuál es la asociación entre los niveles de esclerostina y el riesgo cardiovascular, el uso de datos genéticos puede proporcionar nuevos conocimientos sobre cuáles son los efectos a largo plazo de tener niveles bajos de esclerostina. El método estadístico Mendelian randomisation (MR) se encuentra dentro de este marco: utiliza datos genéticos para evaluar cuál es la asociación entre una causa y un efecto. En este proyecto, hemos realizado un análisis cis-MR para estudiar cuál es la relación entre niveles bajos de esclerostina y posibles eventos cardiovasculares. Para ello, hemos utilizado genome-wide association studies (GWAS), estudios en los que se asocian mutaciones en el genoma con enfermedades, y también hemos utilizado los datos de UK Biobank. Hemos meta-analizado tres cohortes diferentes para crear el mayor GWAS de niveles de esclerostina, donde hemos incluido a 49,568 individuos europeos. Después hemos realizado dos estudios que se diferencian en las fuentes de las que hemos extraído los eventos. En el primer estudio (estudio 1), hemos utilizado GWAS publicados. En el segundo estudio (estudio 2), hemos utilizado datos de pacientes extraídas de UK Biobank. En ambos estudios hemos estudiado cuál es el efecto de bajos niveles de esclerostina sobre la densidad ósea y el riesgo de fractura, para proporcionar más fiabilidad a los resultados. Los resultados en ambos estudios confirman la asociación entre niveles bajos de esclerostina con el aumento de la densidad ósea y la reducción del 75% del riesgo de fractura. Sin embargo, los resultados también sugieren una asociación entre los niveles bajos de esclerostina y un incremento del 50%-70% del riesgo de enfermedad de la arteria coronaria, un incremento del 30% al 80% del riesgo de infarto de miocardio, 50%-70% incremento del riesgo de diabetes tipo 2, aumento de la glucosa, colesterol LDL, apolipoproteína B, triglicéridos, y disminución del colesterol HDL y de la lipoproteína (a). Los resultados de este proyecto evidencian, a partir de utilizar datos genéticos, que niveles reducidos de esclerostina mejoran la salud de los huesos y reducen el riesgo de fractura, pero también aumentan el riesgo de eventos cardiovasculares y otros factores de riesgo.
L'osteoporosi és una de les malalties cròniques més comunes arreu del món. Es caracteritza per debilitar els ossos, fent-los fràgils, i provocar un gran augment en el risc de fractures. Tot això provoca un gran impacte en la qualitat de vida de les persones que pateixen aquesta patologia. Les fractures relacionades amb l'osteoporosi es poden prevenir tractant la fragilitat òssia subjacent. Recentment, s'ha investigat l'esclerostina, una proteïna produïda per les cèl·lules òssies, com a potencial objectiu de fàrmacs terapèutics. S'ha demostrat que la seva inhibició millora la salut òssia, i també disminueix el risc de fractura. Després de comprovar la seva eficàcia, en la majoria de parts del món es va aprovar el romosozumab, una medicina per l'osteoporosi severa que inhibia l'esclerostina. Tot i això, després de ser aprovada, alguns estudis van relacionar-la amb l'augment de risc de miocardi i infart. En absència d'una resposta clara sobre quina és l'associació entre els nivells d'esclerostina i el risc cardiovascular, l'ús de dades genètiques pot proporcionar nous coneixements sobre quins són els efectes a llarg termini de tenir nivells baixos d'esclerostina. El mètode estadístic Mendelian randomisation (MR) es troba dins d'aquest marc: utilitza dades genètiques per avaluar quina és l'associació entre una causa i un efecte. En aquest projecte, hem realitzat una anàlisis cis-MR per estudiar quina és la relació entre nivells baixos d'esclerostina i possibles events cardiovasculars. Per fer-ho, hem utilitzat genome-wide association studies (GWAS), estudis on s'associen mutacions en el genoma amb malalties, i també hem utilitzat les dades de UK Biobank. Hem meta-analitzat tres cohorts diferents per crear el GWAS més gran de nivells d'esclero-stina, on hem inclòs 49,568 individus europeus. Després hem realitzat dos estudis que es diferencien en les fonts d'on hem extret els resultats. En el primer estudi (estudi 1), hem utilitzat GWAS publicats. En el segon estudi (estudi 2), hem utilitzat dades de pacients extretes de UK Biobank. En ambdós estudis hem estudiat quin és l'efecte de nivells baixos d'esclerostina sobre la densitat òssia i el risc de fractura, per proporcionar fiabilitat als altres resultats. Els resultats en ambdós estudis confirmen l'associació entre nivells baixos d'esclerostina amb l'augment de la densitat òssia i la reducció del 75% del risc de fractura. Tot i això, els resultats també suggereixen una associació entre els nivells baixos d'esclerostina i un increment del 50%-70% del risc de malaltia de l'artèria coronària, un increment del 30% al 80% del risc d'infart de miocardi, 50%-70% increment del risc de diabetis tipus 2, augment de la glucosa, colesterol LDL, apolipoproteina B, triglicèrids, i disminució del colesterol HDL i de la lipoproteina (a). Els resultats d'aquest projecte evidencien, a partir d'utilitzar dades genètiques, que nivells reduïts d'esclerostina milloren la salut dels ossos i redueixen el risc de fractura, però també augmenten el risc d'esdeveniments cardiovasculars i altres factors de risc.Experimental control of high-dimensional entanglement for multicore fiber based QKDSánchez Blanca, Adriánhttp://hdl.handle.net/2117/4023482024-02-21T08:50:17Z2024-02-21T08:43:32ZExperimental control of high-dimensional entanglement for multicore fiber based QKD
Sánchez Blanca, Adrián
Quantum Key Distribution (QKD) is a crucial step in quantum cryptography protocols, as a secure distribution of the secret key is determinant in the performance of the system. Some QKD protocols like E91 require the distribution of entangled photon pairs between the emitter and the receiver in order to guarantee a safe transfer of information. However, the distribution of entangled quantum states is a remarkably challenging task, due to the fragility of this physical phenomenon. In this project, a new method for the distribution of high-dimensional entangled photon pairs through an optical fiber is presented. This method is based on the spatial modulation of the output beam of an Entangled Photon Source (EPS) in order to increase the coupling efficiency into a multi-core optical fiber (MCF), which otherwise is highly inefficient. In order to perform the spatial modulation, a LCoS phase-only Spatial Light Modulator (SLM) has been used. The presented method is designed for the modulation of a two-dimensional entangled photon beam, both entangled spatially and in polarization. So, the aim is not only to improve the overall single photon efficiency, but also the maximize as much as possible the coupling of entangled photon pairs, always maintaining the spatial correlations and the polarization entanglement. The system has been tested for a 810$nm$ (NIR) central wavelength EPS, coupled into a 1m long MCF. The obtained results for the single photon efficiency are not as good as initially expected, due to limitations found in the setup along the course of the experiment. Nevertheless, the spatial correlation maintenance and the efficiency in the coupling of entangled photon pairs compared to the obtained single photon efficiency have resulted to be remarkable. The overall conclusion of this project is that the presented method has the potential to achieve much higher coupling efficiencies with some changes in the setup, always maintaining the entanglement. The versatility of the computed phase masks for the spatial modulation allows to adapt the shape of the beam to the used fiber, and also opens a door for other possible future applications. This applications can range from the implementation of the Hong-Ou-Mandel effect in optical fibers to the modulation of high-dimensional entangled photon pairs in other degrees of freedom, like frequency, OAM or time.; La Quantum Key Distribution (QKD) es un paso crucial en protocolos de criptografía cuántica, ya que una distribución segura de la clave secreta es determinante en el rendimiento del sistema. Algunos protocolos de QKD como el E91 requieren la distribución de pares de fotones entrelazados entre el emisor y el receptor por tal de garantizar la transferencia segura de información. No obstante, la distribución de estados cuánticos entrelazados es un reto considerable, debido a la fragilidad de este fenómeno físico. En este proyecto, un nuevo método es presentado para la distribución de pares de fotones entrelazados en múltiples dimensiones a través de una fibra óptica. Este método se basa en la modulación espacial de la salida de una fuente de fotones entrelazados (EPS) por tal de incrementar la eficiencia de acople en una fibra milti-core (MCF), que de otra forma sería muy ineficiente. Para aplicar la modulación espacial, se ha utilizado un Spatial Light Modulator (SLM) de LCoS únicamente en fase. El método presentado ha sido diseñado para la modulación de un haz de fotones entrelazados en dos dimensiones, tanto espacialmente como en polarización. Por tanto, el objetivo no es solamente mejorar la eficiencia de acople de fotones individuales, sino también maximizar tanto como sea posible el acople de pares de fotones entrelazados, siempre manteniendo las correlaciones espaciales y el entrelazamiento en polarización. El sistema ha sido probado para una EPS centrada en la frecuencia de 810nm (NIR), acoplada a una MCF de 1m de largo. Los resultados obtenidos para la eficiencia de fotones individuales no es tan buena como se esperaba, debido a limitaciones encontradas durante el transcurso del experimento. No obstante, la conservación de las correlaciones i la eficiencia de acople de pares de fotones entrelazados comparadas con la eficiencia de fotones individuales han resultado ser muy remarcables. La conclusión general de este proyecto es que el método presentado tiene el potencial para conseguir eficiencias muy elevadas con algunos cambios en el diseño del montaje experimental, siempre manteniendo el entrelazamiento. La versatilidad de las máscaras de fase calculadas para la modulación espacial permite adaptar la forma del haz a la fibra utilizada, y también abre la puerta a otras posibles futuras aplicaciones. Estas aplicaciones pueden variar desde la implementación del efecto Hong-Ou-Mandel en fibra óptica a la modulación de pares de fotones entrelazados en múltiples dimensiones en otros grados de libertad, como pueden ser la frecuencia, el OAM o el tiempo.; La Quantum Key Distribution (QKD) és un pas crucial en protocols de criptografia quàntica, ja que una distribució segura de la clau secreta és determinant en el rendiment del sistema. Alguns protocols de QKD com l'E91 requereixen la distribució de parells de fotons entrellaçats entre l'emissor i el receptor per tal de garantir la transferència segura d'informació. No obstant, la distribució de estats quàntics entrellaçats és un repte important, degut a la fragilitat d'aquest fenomen físic. En aquest projecte, un nou mètode per a la distribució de parells de fotons entrellaçats en múltiples dimensions a través de fibra òptica és presentat. Aquest mètode es basa en la modulació espacial de la sortida d'una font de fotons entrellaçats (EPS) per tal d'incrementar l'eficiència d'acoblament en una fibra multi-core (MCF), que altrament seria molt ineficient. Per tal de aplicar la modulació espacial, s'ha utilitzat un Spatial Light Modulator (SLM) de LCoS únicament en fase. El mètode presentat ha estat dissenyat per a la modulació d'un feix de fotons entrellaçats en dues dimensions, tant espacialment com en polarització. Per tant, l'objectiu no és solament millorar l'eficiència d'acoblament de fotons individuals, sinó també maximitzar tant com es pugui l'acoblament de parells de fotons entrellaçats, sempre mantenint les correlacions espacials i l'entrellaçament en polarització. El sistema ha estat provat per a una EPS amb una longitud d'ona central de 810nm (NIR), acoblada a una MCF de 1m de llarg. Els resultats obtinguts per a l'eficiència de fotons individuals no són tan bons com s'esperava, degut a limitacions trobades durant el transcurs de l'experiment. No obstant, la conservació de les correlacions i l'eficiència en l'acoblament de parells de fotons entrellaçats comparades amb l'eficiència de fotons individuals han resultat ser molt remarcables. La conclusió general d'aquest projecte es que el mètode presentat té el potencial per aconseguir eficiències molt més elevades amb alguns canvis en el disseny del muntatge experimental, sempre mantenint l'entrellaçament. La versatilitat de les màscares de fase calculades per a la modulació espacial permet adaptar la forma del feix a la fibra utilitzada, i també obre la porta a altres possibles futures aplicacions. Aquestes aplicacions poden variar des de la implementació de l'efecte Hong-Ou-Mandel en fibra òptica a la modulació de parells de fotons entrellaçats en múltiples dimensions en atres graus de llibertat, com freqüència, OAM o temps.
2024-02-21T08:43:32ZSánchez Blanca, AdriánQuantum Key Distribution (QKD) is a crucial step in quantum cryptography protocols, as a secure distribution of the secret key is determinant in the performance of the system. Some QKD protocols like E91 require the distribution of entangled photon pairs between the emitter and the receiver in order to guarantee a safe transfer of information. However, the distribution of entangled quantum states is a remarkably challenging task, due to the fragility of this physical phenomenon. In this project, a new method for the distribution of high-dimensional entangled photon pairs through an optical fiber is presented. This method is based on the spatial modulation of the output beam of an Entangled Photon Source (EPS) in order to increase the coupling efficiency into a multi-core optical fiber (MCF), which otherwise is highly inefficient. In order to perform the spatial modulation, a LCoS phase-only Spatial Light Modulator (SLM) has been used. The presented method is designed for the modulation of a two-dimensional entangled photon beam, both entangled spatially and in polarization. So, the aim is not only to improve the overall single photon efficiency, but also the maximize as much as possible the coupling of entangled photon pairs, always maintaining the spatial correlations and the polarization entanglement. The system has been tested for a 810$nm$ (NIR) central wavelength EPS, coupled into a 1m long MCF. The obtained results for the single photon efficiency are not as good as initially expected, due to limitations found in the setup along the course of the experiment. Nevertheless, the spatial correlation maintenance and the efficiency in the coupling of entangled photon pairs compared to the obtained single photon efficiency have resulted to be remarkable. The overall conclusion of this project is that the presented method has the potential to achieve much higher coupling efficiencies with some changes in the setup, always maintaining the entanglement. The versatility of the computed phase masks for the spatial modulation allows to adapt the shape of the beam to the used fiber, and also opens a door for other possible future applications. This applications can range from the implementation of the Hong-Ou-Mandel effect in optical fibers to the modulation of high-dimensional entangled photon pairs in other degrees of freedom, like frequency, OAM or time.
La Quantum Key Distribution (QKD) es un paso crucial en protocolos de criptografía cuántica, ya que una distribución segura de la clave secreta es determinante en el rendimiento del sistema. Algunos protocolos de QKD como el E91 requieren la distribución de pares de fotones entrelazados entre el emisor y el receptor por tal de garantizar la transferencia segura de información. No obstante, la distribución de estados cuánticos entrelazados es un reto considerable, debido a la fragilidad de este fenómeno físico. En este proyecto, un nuevo método es presentado para la distribución de pares de fotones entrelazados en múltiples dimensiones a través de una fibra óptica. Este método se basa en la modulación espacial de la salida de una fuente de fotones entrelazados (EPS) por tal de incrementar la eficiencia de acople en una fibra milti-core (MCF), que de otra forma sería muy ineficiente. Para aplicar la modulación espacial, se ha utilizado un Spatial Light Modulator (SLM) de LCoS únicamente en fase. El método presentado ha sido diseñado para la modulación de un haz de fotones entrelazados en dos dimensiones, tanto espacialmente como en polarización. Por tanto, el objetivo no es solamente mejorar la eficiencia de acople de fotones individuales, sino también maximizar tanto como sea posible el acople de pares de fotones entrelazados, siempre manteniendo las correlaciones espaciales y el entrelazamiento en polarización. El sistema ha sido probado para una EPS centrada en la frecuencia de 810nm (NIR), acoplada a una MCF de 1m de largo. Los resultados obtenidos para la eficiencia de fotones individuales no es tan buena como se esperaba, debido a limitaciones encontradas durante el transcurso del experimento. No obstante, la conservación de las correlaciones i la eficiencia de acople de pares de fotones entrelazados comparadas con la eficiencia de fotones individuales han resultado ser muy remarcables. La conclusión general de este proyecto es que el método presentado tiene el potencial para conseguir eficiencias muy elevadas con algunos cambios en el diseño del montaje experimental, siempre manteniendo el entrelazamiento. La versatilidad de las máscaras de fase calculadas para la modulación espacial permite adaptar la forma del haz a la fibra utilizada, y también abre la puerta a otras posibles futuras aplicaciones. Estas aplicaciones pueden variar desde la implementación del efecto Hong-Ou-Mandel en fibra óptica a la modulación de pares de fotones entrelazados en múltiples dimensiones en otros grados de libertad, como pueden ser la frecuencia, el OAM o el tiempo.
La Quantum Key Distribution (QKD) és un pas crucial en protocols de criptografia quàntica, ja que una distribució segura de la clau secreta és determinant en el rendiment del sistema. Alguns protocols de QKD com l'E91 requereixen la distribució de parells de fotons entrellaçats entre l'emissor i el receptor per tal de garantir la transferència segura d'informació. No obstant, la distribució de estats quàntics entrellaçats és un repte important, degut a la fragilitat d'aquest fenomen físic. En aquest projecte, un nou mètode per a la distribució de parells de fotons entrellaçats en múltiples dimensions a través de fibra òptica és presentat. Aquest mètode es basa en la modulació espacial de la sortida d'una font de fotons entrellaçats (EPS) per tal d'incrementar l'eficiència d'acoblament en una fibra multi-core (MCF), que altrament seria molt ineficient. Per tal de aplicar la modulació espacial, s'ha utilitzat un Spatial Light Modulator (SLM) de LCoS únicament en fase. El mètode presentat ha estat dissenyat per a la modulació d'un feix de fotons entrellaçats en dues dimensions, tant espacialment com en polarització. Per tant, l'objectiu no és solament millorar l'eficiència d'acoblament de fotons individuals, sinó també maximitzar tant com es pugui l'acoblament de parells de fotons entrellaçats, sempre mantenint les correlacions espacials i l'entrellaçament en polarització. El sistema ha estat provat per a una EPS amb una longitud d'ona central de 810nm (NIR), acoblada a una MCF de 1m de llarg. Els resultats obtinguts per a l'eficiència de fotons individuals no són tan bons com s'esperava, degut a limitacions trobades durant el transcurs de l'experiment. No obstant, la conservació de les correlacions i l'eficiència en l'acoblament de parells de fotons entrellaçats comparades amb l'eficiència de fotons individuals han resultat ser molt remarcables. La conclusió general d'aquest projecte es que el mètode presentat té el potencial per aconseguir eficiències molt més elevades amb alguns canvis en el disseny del muntatge experimental, sempre mantenint l'entrellaçament. La versatilitat de les màscares de fase calculades per a la modulació espacial permet adaptar la forma del feix a la fibra utilitzada, i també obre la porta a altres possibles futures aplicacions. Aquestes aplicacions poden variar des de la implementació de l'efecte Hong-Ou-Mandel en fibra òptica a la modulació de parells de fotons entrellaçats en múltiples dimensions en atres graus de llibertat, com freqüència, OAM o temps.Real-time measurement of laser pulse energiesEstany Fernandez, Jaumehttp://hdl.handle.net/2117/4023382024-02-21T07:50:15Z2024-02-21T07:44:10ZReal-time measurement of laser pulse energies
Estany Fernandez, Jaume
Having the values of the output pulse energy of pulsed lasers in real time is important for automatic laser control technologies. It gives information about the current state of the laser system, and therefore, is very valuable for any feedback controller. This project presents a feasible method, based on the linear least squares estimator and on appropriately designed load RC circuit, to measure the energy of laser pulses which combines maximum accuracy in the measurements with computational efficiency. The resulting method, which was chosen based on robustness to noise and parasitic photodiode effects, is able to measure, in real time, pulses of repetition rates of around 1 MHz.; Tener los valores de energía de salida de pulsos de láser en tiempo real es importante para las tecnologías de control automático de láseres. Proporciona información sobre el estado actual del sistema láser y, por lo tanto, es muy valioso para cualquier controlador de retroalimentación. Este proyecto presenta un método viable, basado en un estimador lineal de mínimos cuadrados y en un circuito RC de carga, diseñado adecuadamente, para medir la energía de los pulsos láser, combinando precisión máxima en las mediciones con eficiencia computacional. El método resultante, elegido por su robustez ante el ruido y los efectos parasitarios del fotodíodo, es capaz de medir, en tiempo real, pulsos con tasas de repetición de alrededor de 1 MHz.; Tenir els valors de l'energia de sortida dels polsos del làser en temps real és important per a les tecnologies de control automàtic de làsers. Proporciona informació sobre l'estat actual del sistema làser i, per tant, és molt valuosa per a qualsevol controlador de retroalimentació. Aquest projecte presenta un mètode factible, basat en un estimador lineal de mínims quadrats i en un circuit RC de càrrega,dissenyat adequadament, per mesurar l'energia dels polsos làser, combinant precisió màxima en les mesures amb eficiència computacional. El mètode resultant, triat per la seva robustesa al soroll i els efectes parasitaris del fotodíode, és capaç de mesurar, en temps real, polsos amb taxes de repetició d'aproximadament 1 MHz.
2024-02-21T07:44:10ZEstany Fernandez, JaumeHaving the values of the output pulse energy of pulsed lasers in real time is important for automatic laser control technologies. It gives information about the current state of the laser system, and therefore, is very valuable for any feedback controller. This project presents a feasible method, based on the linear least squares estimator and on appropriately designed load RC circuit, to measure the energy of laser pulses which combines maximum accuracy in the measurements with computational efficiency. The resulting method, which was chosen based on robustness to noise and parasitic photodiode effects, is able to measure, in real time, pulses of repetition rates of around 1 MHz.
Tener los valores de energía de salida de pulsos de láser en tiempo real es importante para las tecnologías de control automático de láseres. Proporciona información sobre el estado actual del sistema láser y, por lo tanto, es muy valioso para cualquier controlador de retroalimentación. Este proyecto presenta un método viable, basado en un estimador lineal de mínimos cuadrados y en un circuito RC de carga, diseñado adecuadamente, para medir la energía de los pulsos láser, combinando precisión máxima en las mediciones con eficiencia computacional. El método resultante, elegido por su robustez ante el ruido y los efectos parasitarios del fotodíodo, es capaz de medir, en tiempo real, pulsos con tasas de repetición de alrededor de 1 MHz.
Tenir els valors de l'energia de sortida dels polsos del làser en temps real és important per a les tecnologies de control automàtic de làsers. Proporciona informació sobre l'estat actual del sistema làser i, per tant, és molt valuosa per a qualsevol controlador de retroalimentació. Aquest projecte presenta un mètode factible, basat en un estimador lineal de mínims quadrats i en un circuit RC de càrrega,dissenyat adequadament, per mesurar l'energia dels polsos làser, combinant precisió màxima en les mesures amb eficiència computacional. El mètode resultant, triat per la seva robustesa al soroll i els efectes parasitaris del fotodíode, és capaç de mesurar, en temps real, polsos amb taxes de repetició d'aproximadament 1 MHz.Renewable energy generation forecasting utilizing machine learning approachesDelgado de la Puente, Sergihttp://hdl.handle.net/2117/4022322024-02-19T14:30:20Z2024-02-19T14:20:54ZRenewable energy generation forecasting utilizing machine learning approaches
Delgado de la Puente, Sergi
2024-02-19T14:20:54ZDelgado de la Puente, SergiAlgorisme de deep learning utilitzant variational autoencoders entrenats amb dades satèl·lit de l'ESABardají Bofill, Isihttp://hdl.handle.net/2117/4021382024-02-16T17:30:24Z2024-02-16T17:23:49ZAlgorisme de deep learning utilitzant variational autoencoders entrenats amb dades satèl·lit de l'ESA
Bardají Bofill, Isi
This remote sensing project, carried out at CommSensLab, has focused on developing a deep learning algorithm using variational autoencoders with data from ESA's SENTINEL-2 mission. The models trained with and without the MSSIM metric in the loss function have been compared, showing that the presence of MSSIM significantly improves the quality of the reconstructions and interpolations, highlighting its sensitivity to fine details and key structures. The variation of parameters such as beta, epochs and latent dimensions have influenced the results. Time constraints and technical challenges, such as network problems, have increased the time to run the code each time a modification was added to the code. The crucial role of the project managers in the successful development of the project is highlighted. The algorithm shows potential applications in the environmental field, with recommendations for future research, including the exploration of alternative metrics and hyperparameter optimization.; Este proyecto dentro del ámbito de la teledetección, llevado a cabo en CommSensLab, se ha centrado en desarrollar un algoritmo de aprendizaje profundo utilizando autoencoders variacionales con datos de la misión SENTINEL-2 de la ESA. Se han comparado modelos entrenados con y sin la métrica MSSIM en la función de pérdida, evidenciando que la presencia de MSSIM mejora significativamente la calidad de las reconstrucciones e interpolaciones, destacando su sensibilidad a detalles finos y estructuras clave. La variación de parámetros como beta, epochs y dimensiones latentes han influido en los resultados. Limitaciones temporales y desafíos técnicos, como problemas de red, han aumentado el tiempo para ejecutar el código cada vez que se añadía alguna modificación a este. Se resalta el papel crucial de los directores del proyecto para que este se desarrollase satisfactoriamente. El algoritmo muestra aplicaciones potenciales en el ámbito medioambiental, con recomendaciones para futuras investigaciones, incluyendo la exploración de métricas alternativas y la optimización de hiperparámetros.; Aquest projecte dins de l'àmbit de la teledetecció, dut a terme a CommSensLab, s'ha centrat a desenvolupar un algorisme d'aprenentatge profund utilitzant autoencoders variacionals amb dades de la missió SENTINEL-2 de l'ESA. S'han comparat models entrenats amb i sense la mètrica MSSIM en la funció de pèrdua, evidenciant que la presència de MSSIM millora significativament la qualitat de les reconstruccions i interpolacions, destacant-ne la sensibilitat a detalls fins i estructures clau. La variació de paràmetres com a beta, epochs i dimensions latents han influït en els resultats. Limitacions temporals i desafiaments tècnics, com ara problemes de xarxa, han augmentat el temps per executar el codi cada vegada que s'hi afegia alguna modificació. Es ressalta el paper crucial dels directors del projecte perquè aquest es desenvolupés satisfactòriament. L'algorisme mostra aplicacions potencials en l'àmbit mediambiental, amb recomanacions per a investigacions futures, incloent-hi l'exploració de mètriques alternatives i l'optimització d'hiperparàmetres.
2024-02-16T17:23:49ZBardají Bofill, IsiThis remote sensing project, carried out at CommSensLab, has focused on developing a deep learning algorithm using variational autoencoders with data from ESA's SENTINEL-2 mission. The models trained with and without the MSSIM metric in the loss function have been compared, showing that the presence of MSSIM significantly improves the quality of the reconstructions and interpolations, highlighting its sensitivity to fine details and key structures. The variation of parameters such as beta, epochs and latent dimensions have influenced the results. Time constraints and technical challenges, such as network problems, have increased the time to run the code each time a modification was added to the code. The crucial role of the project managers in the successful development of the project is highlighted. The algorithm shows potential applications in the environmental field, with recommendations for future research, including the exploration of alternative metrics and hyperparameter optimization.
Este proyecto dentro del ámbito de la teledetección, llevado a cabo en CommSensLab, se ha centrado en desarrollar un algoritmo de aprendizaje profundo utilizando autoencoders variacionales con datos de la misión SENTINEL-2 de la ESA. Se han comparado modelos entrenados con y sin la métrica MSSIM en la función de pérdida, evidenciando que la presencia de MSSIM mejora significativamente la calidad de las reconstrucciones e interpolaciones, destacando su sensibilidad a detalles finos y estructuras clave. La variación de parámetros como beta, epochs y dimensiones latentes han influido en los resultados. Limitaciones temporales y desafíos técnicos, como problemas de red, han aumentado el tiempo para ejecutar el código cada vez que se añadía alguna modificación a este. Se resalta el papel crucial de los directores del proyecto para que este se desarrollase satisfactoriamente. El algoritmo muestra aplicaciones potenciales en el ámbito medioambiental, con recomendaciones para futuras investigaciones, incluyendo la exploración de métricas alternativas y la optimización de hiperparámetros.
Aquest projecte dins de l'àmbit de la teledetecció, dut a terme a CommSensLab, s'ha centrat a desenvolupar un algorisme d'aprenentatge profund utilitzant autoencoders variacionals amb dades de la missió SENTINEL-2 de l'ESA. S'han comparat models entrenats amb i sense la mètrica MSSIM en la funció de pèrdua, evidenciant que la presència de MSSIM millora significativament la qualitat de les reconstruccions i interpolacions, destacant-ne la sensibilitat a detalls fins i estructures clau. La variació de paràmetres com a beta, epochs i dimensions latents han influït en els resultats. Limitacions temporals i desafiaments tècnics, com ara problemes de xarxa, han augmentat el temps per executar el codi cada vegada que s'hi afegia alguna modificació. Es ressalta el paper crucial dels directors del projecte perquè aquest es desenvolupés satisfactòriament. L'algorisme mostra aplicacions potencials en l'àmbit mediambiental, amb recomanacions per a investigacions futures, incloent-hi l'exploració de mètriques alternatives i l'optimització d'hiperparàmetres.Study of the wavelength dependent light localization in 3D chirped photonic structuresSoria Pastor, Bertranhttp://hdl.handle.net/2117/4020182024-02-15T13:20:23Z2024-02-15T13:17:03ZStudy of the wavelength dependent light localization in 3D chirped photonic structures
Soria Pastor, Bertran
Optical properties of photonic crystals have emerged as being pivotal in the field of nanophotonics. Their artificial periodicity can alter and create new effective dispersion relations compared to bulk materials, allowing us to control the flow of light and light-matter interactions. Specifically, the enhancement of the electromagnetic field obtained either at the surface or inside the nanostructure is very important for applications in optical sensing or light emission. In particular, it is known that by gradually varying the period of the PhC in the direction of propagation of light, a process known as chirping the samples, different wavelengths are localised at different positions in the crystal. This wavelength dependant light localisation has been demonstrated numerically in one and two dimensions in the literature, but there has been little work done to study the phenomenon in three dimensions and experimentally. This project has studied the wavelength dependent localisation of light in chirped woodpile PhC samples in the visible and infrared, both from a numerical and experimental point of view. In the end, a qualitative match between simulations and experiments has been obtained. These structures, in combination with different types of absorptive materials placed at the surface or at particular positions inside the structure target application in sensing.; Las propiedades ópticas de cristales fotónicos han resultado ser clave en el campo de la nano-fotónica. Su periodicidad, creadas artificialmente, nos permite diseñar nuevas relaciones de dispersión efectivas, imposibles de obtener en materiales convencionales. Esto nos permite controlar el flujo de luz y las interacciones luz-materia. Concretamente, la amplificación del campo electromagnético en la superficie o dentro de la estructura manométrica es crucial en aplicaciones relacionadas con sensores ópticos y emisión de luz. En particular, se sabe que variando gradualmente el periodo de los cristales en la dirección de propagación de la luz, un proceso conocido como añadir "chirp" en los cristales, diferentes longitudes de onda se localizan en diferentes posiciones dentro de los cristales. Esta localización en función de la longitud de onda se ha estudiado sobre todo numéricamente en cristales de una o dos dimensiones, sin embargo, pocos estudios han estudiado el fenómeno de manera experimental o en cristales tridimensionales. Específicamente este proyecto se ha centrado en la caracterización de cristales "woodpile" en el visible y en el infrarrojo, tanto experimental como numéricamente. Finalmente, se ha llegado a una relación cualitativa entre simulaciones y experimentos. Creemos que estas estructuras, combinadas con diferentes tipos de materiales absorbentes situados en la superficie o en posiciones concretas dentro de los cristales, pueden tener aplicaciones en sensores.; Les propietats òptiques dels cristalls fotònics han resultat ser clau en el camp de la nano-fotònica. La seva periodicitat, creada artificialment, ens permet dissenyar noves relacions de dispersió efectives, impossibles d'obtenir en materials convencionals. Això ens permet controlar el flux de llum i les interaccions llum-matèria. Concretament, l'amplificació del camp electromagnètic a la superfície o dins l'estructura nanomètrica és crucial en aplicacions relacionades amb sensors òptics i emissió de llum. En particular, se sap que fent variar gradualment el període dels cristalls en la direcció de propagació de la llum, procés conegut com a afegir "chirp" als cristalls, diferents longituds d'ona es localitzen a diferents posicions dins els cristalls. Aquesta localització en funció de la longitud d'ona ha estat comprovada numèricament en cristalls d'una o dues dimensions, però pocs estudis han estat fets de cara a estudiar el fenomen experimentalment o cristalls tridimensionals. Aquest projecte s'ha centrat en la caracterització de cristalls woodpile en el visible i l'infraroig, tan experimental com numèricament. Finalment, s'ha aconseguit arribar a una relació qualitativa entre simulacions i experiments. Creiem que aquestes estructures, combinades amb diferents tipus de materials absorbents situats a la superfície o en posicions concretes dins els cristalls tenen potencials aplicacions com a sensors.
2024-02-15T13:17:03ZSoria Pastor, BertranOptical properties of photonic crystals have emerged as being pivotal in the field of nanophotonics. Their artificial periodicity can alter and create new effective dispersion relations compared to bulk materials, allowing us to control the flow of light and light-matter interactions. Specifically, the enhancement of the electromagnetic field obtained either at the surface or inside the nanostructure is very important for applications in optical sensing or light emission. In particular, it is known that by gradually varying the period of the PhC in the direction of propagation of light, a process known as chirping the samples, different wavelengths are localised at different positions in the crystal. This wavelength dependant light localisation has been demonstrated numerically in one and two dimensions in the literature, but there has been little work done to study the phenomenon in three dimensions and experimentally. This project has studied the wavelength dependent localisation of light in chirped woodpile PhC samples in the visible and infrared, both from a numerical and experimental point of view. In the end, a qualitative match between simulations and experiments has been obtained. These structures, in combination with different types of absorptive materials placed at the surface or at particular positions inside the structure target application in sensing.
Las propiedades ópticas de cristales fotónicos han resultado ser clave en el campo de la nano-fotónica. Su periodicidad, creadas artificialmente, nos permite diseñar nuevas relaciones de dispersión efectivas, imposibles de obtener en materiales convencionales. Esto nos permite controlar el flujo de luz y las interacciones luz-materia. Concretamente, la amplificación del campo electromagnético en la superficie o dentro de la estructura manométrica es crucial en aplicaciones relacionadas con sensores ópticos y emisión de luz. En particular, se sabe que variando gradualmente el periodo de los cristales en la dirección de propagación de la luz, un proceso conocido como añadir "chirp" en los cristales, diferentes longitudes de onda se localizan en diferentes posiciones dentro de los cristales. Esta localización en función de la longitud de onda se ha estudiado sobre todo numéricamente en cristales de una o dos dimensiones, sin embargo, pocos estudios han estudiado el fenómeno de manera experimental o en cristales tridimensionales. Específicamente este proyecto se ha centrado en la caracterización de cristales "woodpile" en el visible y en el infrarrojo, tanto experimental como numéricamente. Finalmente, se ha llegado a una relación cualitativa entre simulaciones y experimentos. Creemos que estas estructuras, combinadas con diferentes tipos de materiales absorbentes situados en la superficie o en posiciones concretas dentro de los cristales, pueden tener aplicaciones en sensores.
Les propietats òptiques dels cristalls fotònics han resultat ser clau en el camp de la nano-fotònica. La seva periodicitat, creada artificialment, ens permet dissenyar noves relacions de dispersió efectives, impossibles d'obtenir en materials convencionals. Això ens permet controlar el flux de llum i les interaccions llum-matèria. Concretament, l'amplificació del camp electromagnètic a la superfície o dins l'estructura nanomètrica és crucial en aplicacions relacionades amb sensors òptics i emissió de llum. En particular, se sap que fent variar gradualment el període dels cristalls en la direcció de propagació de la llum, procés conegut com a afegir "chirp" als cristalls, diferents longituds d'ona es localitzen a diferents posicions dins els cristalls. Aquesta localització en funció de la longitud d'ona ha estat comprovada numèricament en cristalls d'una o dues dimensions, però pocs estudis han estat fets de cara a estudiar el fenomen experimentalment o cristalls tridimensionals. Aquest projecte s'ha centrat en la caracterització de cristalls woodpile en el visible i l'infraroig, tan experimental com numèricament. Finalment, s'ha aconseguit arribar a una relació qualitativa entre simulacions i experiments. Creiem que aquestes estructures, combinades amb diferents tipus de materials absorbents situats a la superfície o en posicions concretes dins els cristalls tenen potencials aplicacions com a sensors.Dilute quantum Bose gases beyond its limit of universalityPlanasdemunt Hospital, Martíhttp://hdl.handle.net/2117/4020162024-02-15T13:20:21Z2024-02-15T13:15:55ZDilute quantum Bose gases beyond its limit of universality
Planasdemunt Hospital, Martí
The Bose equation of state has not progressed significantly since the universality regime discovery in terms of the s-wave scattering length, a. Nowadays no expansion exists to calculate the energy at higher densities, which does not show universality anymore and differs depending on the interaction potential of the particles. Current proposals are reviewed to study the possibility of extending the universality in terms of the s-wave effective range, r_0, and p-wave scattering length, a_1. We do so by achieving agreement using the Diffusion Monte Carlo (DMC) method between the energies of systems presenting interaction potentials that share up to the aforementioned 2-body scattering parameters. It is obtained that potentials sharing at least the additional parameter r_0, of similar or less magnitude than a, show this better consensus in their energies at higher densities. Dependencies between the scattering parameters and the energy are explored to validate current theories and present a preliminary proposal for the next term in the series expansion.; La ecuación de estado de Bose no ha progresado significativamente desde el descubrimiento del régimen de universalidad en términos de la longitud de dispersión en onda s, a. Hoy en día no existe una expansión para calcular la energía a mayores densidades, la cual ya no muestra universalidad y difiere según el potencial de interacción de las partículas. Se revisan las propuestas actuales para estudiar la posibilidad de extender la universalidad en términos del rango efectivo en onda s, r_0 y la longitud de dispersión en onda p, a_1. Lo hacemos logrando un acuerdo usando el método Diffusion Monte Carlo (DMC) entre las energías de los sistemas que presentan potenciales de interacción que comparten hasta los parámetros de dispersión de 2 cuerpos antes mencionados. Se obtiene que los potenciales que comparten al menos el parámetro adicional r_0, de similar o menor magnitud que a, muestran este mejor consenso en sus energías a mayores densidades. Se exploran las dependencias entre los parámetros de dispersión y la energía para validar las teorías actuales y presentar una propuesta preliminar para el próximo término en la expansión de la serie.; L'equació d'estat de Bose no ha avançat significativament des del descobriment del règim d'universalitat en termes de la longitud de dispersió en ona s, a. Actualment no existeix cap expansió per calcular l'energia a densitats més altes, que ja no mostra universalitat i difereix en funció del potencial d'interacció de les partícules. Es revisen les propostes actuals per a estudiar la possibilitat d'extendre la universalitat en termes del rang efectiu en ona s, r_0 i la longitud de dispersió en ona p, a_1. Ho fem aconseguint un acord mitjançant el mètode Diffusion Monte Carlo (DMC) entre les energies de sistemes que presenten potencials d'interacció que comparteixen els paràmetres de dispersió de 2 cossos esmentats anteriorment. S'obté que els potencials que comparteixen almenys el paràmetre addicional r_0, de magnitud similar o menor que a, mostren aquest millor consens en les seves energies a densitats més altes. S'exploren les dependències entre els paràmetres de dispersió i l'energia per validar les teories actuals i presentar una proposta preliminar per al proper terme de l'expansió de la sèrie.
2024-02-15T13:15:55ZPlanasdemunt Hospital, MartíThe Bose equation of state has not progressed significantly since the universality regime discovery in terms of the s-wave scattering length, a. Nowadays no expansion exists to calculate the energy at higher densities, which does not show universality anymore and differs depending on the interaction potential of the particles. Current proposals are reviewed to study the possibility of extending the universality in terms of the s-wave effective range, r_0, and p-wave scattering length, a_1. We do so by achieving agreement using the Diffusion Monte Carlo (DMC) method between the energies of systems presenting interaction potentials that share up to the aforementioned 2-body scattering parameters. It is obtained that potentials sharing at least the additional parameter r_0, of similar or less magnitude than a, show this better consensus in their energies at higher densities. Dependencies between the scattering parameters and the energy are explored to validate current theories and present a preliminary proposal for the next term in the series expansion.
La ecuación de estado de Bose no ha progresado significativamente desde el descubrimiento del régimen de universalidad en términos de la longitud de dispersión en onda s, a. Hoy en día no existe una expansión para calcular la energía a mayores densidades, la cual ya no muestra universalidad y difiere según el potencial de interacción de las partículas. Se revisan las propuestas actuales para estudiar la posibilidad de extender la universalidad en términos del rango efectivo en onda s, r_0 y la longitud de dispersión en onda p, a_1. Lo hacemos logrando un acuerdo usando el método Diffusion Monte Carlo (DMC) entre las energías de los sistemas que presentan potenciales de interacción que comparten hasta los parámetros de dispersión de 2 cuerpos antes mencionados. Se obtiene que los potenciales que comparten al menos el parámetro adicional r_0, de similar o menor magnitud que a, muestran este mejor consenso en sus energías a mayores densidades. Se exploran las dependencias entre los parámetros de dispersión y la energía para validar las teorías actuales y presentar una propuesta preliminar para el próximo término en la expansión de la serie.
L'equació d'estat de Bose no ha avançat significativament des del descobriment del règim d'universalitat en termes de la longitud de dispersió en ona s, a. Actualment no existeix cap expansió per calcular l'energia a densitats més altes, que ja no mostra universalitat i difereix en funció del potencial d'interacció de les partícules. Es revisen les propostes actuals per a estudiar la possibilitat d'extendre la universalitat en termes del rang efectiu en ona s, r_0 i la longitud de dispersió en ona p, a_1. Ho fem aconseguint un acord mitjançant el mètode Diffusion Monte Carlo (DMC) entre les energies de sistemes que presenten potencials d'interacció que comparteixen els paràmetres de dispersió de 2 cossos esmentats anteriorment. S'obté que els potencials que comparteixen almenys el paràmetre addicional r_0, de magnitud similar o menor que a, mostren aquest millor consens en les seves energies a densitats més altes. S'exploren les dependències entre els paràmetres de dispersió i l'energia per validar les teories actuals i presentar una proposta preliminar per al proper terme de l'expansió de la sèrie.