Surrogate modelling for the prediction of spatial fields based on simultaneous dimensionality reduction of high-dimensional input/output spaces

Time-consuming numerical simulators for solving groundwater flow and dissolution models of physico-chemical processes in deep aquifers normally require some of the model inputs to be defined in high-dimensional spaces in order to return realistic results. Sometimes, the outputs of interest are spatial fields leading to high-dimensional output spaces. Although Gaussian process emulation has been satisfactorily used for computing faithful and inexpensive approximations of complex simulators, these have been mostly applied to problems defined in low-dimensional input spaces. In this paper, we propose a method for simultaneously reducing the dimensionality of very high-dimensional input and output spaces in Gaussian process emulators for stochastic partial differential equation models while retaining the qualitative features of the original models. This allows us to build a surrogate model for the prediction of spatial fields in such time-consuming simulators. We apply the methodology to a model of convection and dissolution processes occurring during carbon capture and storage

Advanced Layered Divsion Multiplexing Technologies for Next-Gen Broadcast

Tesis por compendioDesde comienzos del siglo XXI, los sistemas de radiodifusión terrestre han sido culpados de un uso ineficiente del espectro asignado. Para aumentar la eficiencia espectral, los organismos de estandarización de TV digital comenzaron a desarrollar la evolución técnica de los sistemas de TDT de primera generación. Entre otros, uno de los objetivos principales de los sistemas de TDT de próxima generación (DVB-T2 y ATSC 3.0) es proporcionar simultáneamente servicios de TV a dispositivos móviles y fijos. El principal inconveniente de esta entrega simultánea son los diferentes requisitos de cada condición de recepción. Para abordar estas limitaciones, se han considerado diferentes técnicas de multiplexación. Mientras que DVB-T2 acomete la entrega simultánea de los dos servicios mediante TDM, ATSC 3.0 adoptó la Multiplexación por División en Capas (LDM). LDM puede superar a TDM y a FDM al aprovechar la relación de Protección de Error Desigual (UEP), ya que ambos servicios, llamados capas, utilizan todos los recursos de frecuencia y tiempo con diferentes niveles de potencia. En el lado del receptor, se distinguen dos implementaciones, de acuerdo con la capa a decodificar. Los receptores móviles solo están destinados a obtener la capa superior, conocida como Core Layer (CL). Para no aumentar su complejidad en comparación con los receptores de capa única, la capa inferior, conocida como Enhanced Layer (EL), es tratada como un ruido adicional en la decodificación. Los receptores fijos aumentan su complejidad, ya que deben realizar un proceso de Cancelación de Interferencia (SIC) sobre la CL para obtener la EL. Para limitar la complejidad adicional de los receptores fijos, las capas de LDM en ATSC 3.0 están configuradas con diferentes capacidades de corrección, pero comparten el resto de bloques de la capa física, incluido el TIL, el PP, el tamaño de FFT, y el GI. Esta disertación investiga tecnologías avanzadas para optimizar el rendimiento de LDM. Primero se propone una optimización del proceso de demapeo para las dos capas de LDM. El algoritmo propuesto logra un aumento de capacidad, al tener en cuenta la forma de la EL en el proceso de demapeo de la CL. Sin embargo, el número de distancias Euclidianas a computar puede aumentar significativamente, conduciendo no solo a receptores fijos más complejos, sino también a receptores móviles más complejos. A continuación, se determina la configuración de piloto ATSC 3.0 más adecuada para LDM. Teniendo en cuenta que las dos capas comparten el mismo PP, surge una contrapartida entre la densidad de pilotos (CL) y la redundancia sobre los datos (EL). A partir de los resultados de rendimiento, se recomienda el uso de un PP no muy denso, ya que ya han sido diseñados para hacer frente a ecos largos y altas velocidades. La amplitud piloto óptima depende del estimador de canal en los receptores (ej., se recomienda la amplitud mínima para una implementación Wiener, mientras que la máxima para una implementación FFT). También se investiga la potencial transmisión conjunta de LDM con tres tecnologías avanzadas adoptadas en ATSC 3.0: las tecnologías de agregación MultiRF, los esquemas de MISO distribuido y los de MIMO colocalizado. Se estudian los potenciales casos de uso, los aspectos de implementación del transmisor y el receptor, y las ganancias de rendimiento de las configuraciones conjuntas para las dos capas de LDM. Las restricciones adicionales de combinar LDM con las tecnologías avanzadas se consideran admisibles, ya que las mayores demandas ya están contempladas en ATSC 3.0 (ej., una segunda cadena de recepción). Se obtienen ganancias significativas en condiciones de recepción peatonal gracias a la diversidad en frecuencia proporcionada por las tecnologías MultiRF. La conjunción de LDM con esquemas de MISO proporciona ganancias de rendimiento significativas en redes SFN para la capa fija con el esquema de Alamouti.Since the beginning of the 21st century, terrestrial broadcasting systems have been blamed of an inefficient use of the allocated spectrum. To increase the spectral efficiency, digital television Standards Developing Organizations settled to develop the technical evolution of the first-generation DTT systems. Among others, a primary goal of next-generation DTT systems (DVB-T2 and ATSC 3.0) is to simultaneously provide TV services to mobile and fixed devices. The major drawback of this simultaneous delivery is the different requirement of each reception condition. To address these constraints different multiplexing techniques have been considered. While DVB-T2 fulfilled the simultaneous delivery of the two services by TDM, ATSC 3.0 adopted the LDM technology. LDM can outperform TDM and FDM by taking advantage of the UEP ratio, as both services, namely layers, utilize all the frequency and time resources with different power levels. At receiver side, two implementations are distinguished, according to the intended layer. Mobile receivers are only intended to obtain the upper layer, known as CL. In order not to increase their complexity compared to single layer receivers, the lower layer, known as EL is treated as an additional noise on the CL decoding. Fixed receivers, increase their complexity, as they should performed a SIC process on the CL for getting the EL. To limit the additional complexity of fixed receivers, the LDM layers in ATSC 3.0 are configured with different error correction capabilities, but share the rest of physical layer parameters, including the TIL, the PP, the FFT size, and the GI. This dissertation investigates advanced technologies to optimize the LDM performance. A demapping optimization for the two LDM layers is first proposed. A capacity increase is achieved by the proposed algorithm, which takes into account the underlying layer shape in the demapping process. Nevertheless, the number of Euclidean distances to be computed can be significantly increased, contributing to not only more complex fixed receivers, but also more complex mobile receivers. Next, the most suitable ATSC 3.0 pilot configuration for LDM is determined. Considering the two layers share the same PP a trade-off between pilot density (CL) and data overhead (EL) arises. From the performance results, it is recommended the use of a not very dense PP, as they have been already designed to cope with long echoes and high speeds. The optimum pilot amplitude depends on the channel estimator at receivers (e.g. the minimum amplitude is recommended for a Wiener implementation, while the maximum for a FFT implementation). The potential combination of LDM with three advanced technologies that have been adopted in ATSC 3.0 is also investigated: MultiRF technologies, distributed MISO schemes, and co-located MIMO schemes. The potential use cases, the transmitter and receiver implementations, and the performance gains of the joint configurations are studied for the two LDM layers. The additional constraints of combining LDM with the advanced technologies is considered admissible, as the greatest demands (e.g. a second receiving chain) are already contemplated in ATSC 3.0. Significant gains are found for the mobile layer at pedestrian reception conditions thanks to the frequency diversity provided by MultiRF technologies. The conjunction of LDM with distributed MISO schemes provides significant performance gains on SFNs for the fixed layer with Alamouti scheme. Last, considering the complexity in the mobile receivers and the CL performance, the recommended joint configuration is MISO in the CL and MIMO in the EL.Des de començaments del segle XXI, els sistemes de radiodifusió terrestre han sigut culpats d'un ús ineficient de l'espectre assignat. Per a augmentar l'eficiència espectral, els organismes d'estandardització de TV digital van començar a desenvolupar l'evolució tècnica dels sistemes de TDT de primera generació. Entre altres, un dels objectius principals dels sistemes de TDT de pròxima generació (DVB-T2 i el ATSC 3.0) és proporcionar simultàniament serveis de TV a dispositius mòbils i fixos. El principal inconvenient d'aquest lliurament simultani són els diferents requisits de cada condició de recepció. Per a abordar aquestes limitacions, s'han considerat diferents tècniques de multiplexació. Mentre que DVB-T2 escomet el lliurament simultani dels dos serveis mitjançant TDM, ATSC 3.0 va adoptar la Multiplexació per Divisió en Capes (LDM). LDM pot superar a TDM i a FDM en aprofitar la relació de Protecció d'Error Desigual (UEP), ja que tots dos serveis, cridats capes, utilitzen tots els recursos de freqüència i temps amb diferents nivells de potència. En el costat del receptor, es distingeixen dues implementacions, d'acord amb la capa a decodificar. Els receptors mòbils solament estan destinats a obtenir la capa superior, coneguda com Core Layer (CL). Per a no augmentar la seua complexitat en comparació amb els receptors de capa única, la capa inferior, coneguda com Enhanced Layer (EL), és tractada com un soroll addicional en la decodificació. Els receptors fixos augmenten la seua complexitat, ja que han de realitzar un procés de Cancel·lació d'Interferència (SIC) sobre la CL per a obtenir l'EL. Per a limitar la complexitat addicional dels receptors fixos, les capes de LDM en ATSC 3.0 estan configurades amb diferents capacitats de correcció, però comparteixen la resta de blocs de la capa física, inclòs el TIL, el PP, la grandària de FFT i el GI. Aquesta dissertació investiga tecnologies avançades per a optimitzar el rendiment de LDM. Primer es proposa una optimització del procés de demapeo per a les dues capes de LDM. L'algoritme proposat aconsegueix un augment de capacitat, en tenir en compte la forma de l'EL en el procés de demapeo de la CL. No obstant açò, el nombre de distàncies Euclidianes a computar pot augmentar significativament, conduint NO sols a receptors fixos més complexos, sinó també a receptors mòbils més complexos. A continuació, es determina la configuració de pilot ATSC 3.0 més adequada per a LDM. Tenint en compte que les dues capes comparteixen el mateix PP, es produeix una contrapartida entre la densitat de pilots (CL) i la redundància sobre les dades (EL). A partir dels resultats de rendiment, es recomana l'ús d'un PP no gaire dens, ja que ja han sigut dissenyats per a fer front a ecos llargs i altes velocitats. L'amplitud pilot òptima depèn de l'estimador de canal en els receptors (ex., es recomana l'amplitud mínima per a una implementació Wiener, mentre que la màxima per a una implementació FFT). També s'investiga la potencial transmissió conjunta de LDM amb tres tecnologies avançades adoptades en ATSC 3.0: les tecnologies d'agregació de MultiRF, els esquemes de MISO distribuït i els de MIMO colocalitzat. S'estudien els potencials casos d'ús, els principals aspectes d'implementació del transmissor i el receptor, i els guanys de rendiment de les configuracions conjuntes per a les dues capes de LDM. Les restriccions addicionals de combinar LDM amb les tecnologies avançades es consideren admissibles, ja que les majors demandes ja estan contemplades en ATSC 3.0 (ex., una segona cadena de recepció). S'obtenen guanys significatius per a la capa mòbil en condicions de recepció per als vianants gràcies a la diversitat en freqüència proporcionada per les tecnologies MultiRF. La conjunció de LDM amb esquemes MISO distribuïts proporciona guanys de rendiment significatius en xarxes SFN per a la capa fixa amb l'esquema d'Alamouti.Garro Crevillén, E. (2018). Advanced Layered Divsion Multiplexing Technologies for Next-Gen Broadcast [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/105559TESISCompendi

Multilevel and quasi-Monte Carlo methods for uncertainty quantification in particle travel times through random heterogeneous porous media

In this study, we apply four Monte Carlo simulation methods, namely, Monte Carlo, quasi-Monte Carlo, multilevel Monte Carlo and multilevel quasi-Monte Carlo to the problem of uncertainty quantification in the estimation of the average travel time during the transport of particles through random heterogeneous porous media. We apply the four methodologies to a model problem where the only input parameter, the hydraulic conductivity, is modelled as a log-Gaussian random field by using direct Karhunen–Loéve decompositions. The random terms in such expansions represent the coefficients in the equations. Numerical calculations demonstrating the effectiveness of each of the methods are presented. A comparison of the computational cost incurred by each of the methods for three different tolerances is provided. The accuracy of the approaches is quantified via the mean square error

An emulator for kinetic Monte Carlo simulations of kinetically controlled metal electrodeposition

In recent years there has been an increasing interest in developing models for atomistic- scale simulations of electrochemical metal deposition processes. One the most interesting and challenging features of such models is their capability to reproduce the physical evolution of the final deposition shape in a practical time scale. To date, most of the available models are limited to the simulation of a few nanoseconds of the physical phenomenon, for instance molecular dynamics, and there are very few methods, including kinetic Monte Carlo, that can reach to reproduce some seconds due to the requirement of an enormous computational cost. In this paper we present a surrogate-assisted kinetic Monte Carlo method based on Gaussian process emulation as a tool for predicting the final electrodeposition shape in a kinetically controlled copper electrodeposition on a gold substrate. The main advantage of this method is its ability to dramatically reduce the computational cost of the kinetic Monte Carlo simulation while yielding accurate results

Métodos kernel para la generación de mapas estadísticos no paramétricos en resonancia magnética funcional

En este proyecto se aborda la descripción de las técnicas básicas de MRI: descripción de las bases físicas en resonancia magnética, descripción del efecto BOLD, análisis estadísticos de la señal mediante GLM e inferencia estadística. Posteriormente se desarrolla un método basado en kernels o núcleos de de Mercer que generaliza el método GLM. La metodología introducida se ilustra con varios experimentos. Para ello se han hecho análisis monosujeto y multisujeto de experimentos sensorimotores y cognitivos (tarea visual, motora, auditiva y cognitiva) en diversos sujetos procedentes de diferentes escáneres.Ingeniería Técnica en Sistemas de Telecomunicació

Nuevas estrategias electrocinéticas y nuevas aportaciones a la detección electroquímica en microchips de electroforesis capilar basadas en el empleo de nanotubos de carbono y otras nanoestructuras

Premio Extraordinario de Doctorado 2012El trabajo se ha centrado en la exploración de las posibilidades analíticas de los microchips de electroforesis capilar con detección electroquímica (microEC-DE) en el campo alimentario y, de una manera más concreta, en el análisis de alimentos funcionales que tanto interés suscita en la industria alimentaría. Antioxidantes naturales (polifenoles), vitaminas e isoflavonas han sido determinados en una gran variedad de alimentos y suplementos dietéticos debido a sus beneficios para nuestra salud (propiedades anticarcenogénicas y protectoras contra distintas enfermedades). El trabajo desarrollado estos cuatro años se puede dividir en dos grandes bloques; el primero, que corresponde al desarrollo de metodologías que mejoraran el análisis alimentario mediante el uso del microEC-DE proponiéndose un nuevo concepto denominado "calibración integrada" con el cual se mejoró tanto el rendimiento analítico como la precisión y exactitud del método y, un segundo bloque, que consistió en la exploración del uso de nanomateriales (nanotubos de carbono y nanohilos) como detectores electroquímicos en el sistema microfluídico dando lugar a enormes mejoras en los límites de detección y en la eficacia de la separación electroforética

Nuevas estrategias electrocinéticas y nuevas aportaciones a la detección electroquímica en microchips de electroforesis capilar basadas en el empleo de nanotubos de carbono y otras nanoestructuras

Premio Extraordinario de Doctorado 2012El trabajo se ha centrado en la exploración de las posibilidades analíticas de los microchips de electroforesis capilar con detección electroquímica (microEC-DE) en el campo alimentario y, de una manera más concreta, en el análisis de alimentos funcionales que tanto interés suscita en la industria alimentaría. Antioxidantes naturales (polifenoles), vitaminas e isoflavonas han sido determinados en una gran variedad de alimentos y suplementos dietéticos debido a sus beneficios para nuestra salud (propiedades anticarcenogénicas y protectoras contra distintas enfermedades). El trabajo desarrollado estos cuatro años se puede dividir en dos grandes bloques; el primero, que corresponde al desarrollo de metodologías que mejoraran el análisis alimentario mediante el uso del microEC-DE proponiéndose un nuevo concepto denominado "calibración integrada" con el cual se mejoró tanto el rendimiento analítico como la precisión y exactitud del método y, un segundo bloque, que consistió en la exploración del uso de nanomateriales (nanotubos de carbono y nanohilos) como detectores electroquímicos en el sistema microfluídico dando lugar a enormes mejoras en los límites de detección y en la eficacia de la separación electroforética

Evolución del comportamiento de compra y consumo del alquiler de Viviendas de uso turístico en España

Trabajo de fin de Grado. Grado en Gestión de Pequeñas y Medianas Empresas. Curso académico 2019-2020.[ES] En el presente trabajo se ha analizado la evolución que han tenido las viviendas turísticas dentro de los alojamientos vacacionales. A lo largo de estos últimos años se ha constatado el aumento de este tipo de viviendas en la oferta disponible con la aparición de plataformas digitales y webs especializadas que han permitido tener un mayor alcance entre los poten-ciales clientes. Para el análisis de este trabajo se han utilizado las encuestas realizadas a los usuarios que han disfrutado de estos alojamientos. En primer lugar, se puede ver el número de veces que se ha contratado un alojamiento vacacional y la duración de la estancia. Des-pués, se ha analizado qué factores han motivado a los turistas para realizar su viaje, así co-mo el grado de satisfacción que han tenido con la vivienda o el destino vacacional. Tam-bién, se ha observado a través de qué canales se ha realizado la consulta de información del destino y de la vivienda. Por último, se ha examinado el gasto realizado durante la estancia y a qué actividades se ha destinado

Uncertainty quantification for flow and transport in highly heterogeneous porous media based on simultaneous stochastic model dimensionality reduction

Groundwater flow models are usually subject to uncertainty as a consequence of the random representation of the conductivity field. In this paper, we use a Gaussian process model based on the simultaneous dimension reduction in the conductivity input and flow field output spaces in order quantify the uncertainty in a model describing the flow of an incompressible liquid in a random heterogeneous porous medium. We show how to significantly reduce the dimensionality of the high-dimensional input and output spaces while retaining the qualitative features of the original model, and secondly how to build a surrogate model for solving the reduced-order stochastic model. A Monte Carlo uncertainty analysis on the full-order model is used for validation of the surrogate model

El estrés en los conductores profesionales, detección y prevención

Los factores psicosociales en el mundo laboral son susceptibles de provocar daños en la salud de los trabajadores. Las consecuencias nocivas pueden ser diversas; estrés laboral, burnout, mobbing, acoso sexual y otras patologías. Existen profesiones con mayor nivel de estrés que otras, dependiendo de los recursos exigidos a los trabajadores y los conductores profesionales presentan unos niveles dignos de estudio. Una detección a tiempo, proporciona una reducción considerable de los agentes estresores. El presente análisis es una muestra de ello, y de cómo una adecuada evaluación y prevención de riesgos en las organizaciones puede afrontar los efectos no deseables en los trabajadores y en este caso en los conductores profesionales, a través de una intervención de la psicosociología que empieza a ser una realidad