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Los sistemas de amortiguadores de masa sintonizada se han utilizado ampliamente en estructuras civiles para reducir las vibraciones inducidas por cargas dinámicas como terremotos y vientos fuertes. Sin embargo, muchos de estos sistemas corresponden a casos de control pasivo lineal, que están diseñados para controlar estructuras que oscilan en un modo de vibración específico. Actualmente, los osciladores no lineales han ganado la atención de investigadores e ingenieros que buscan mejorar el desempeño del control pasivo. Este trabajo de investigación examina los efectos no lineales de dos sistemas de amortiguamiento: un péndulo físico, compuesto por una masa en movimiento que cuelga de una cuerda fijada al sistema estructural; y un péndulo elástico, similar al péndulo físico, pero añadiendo un resorte entre el sistema estructural y la masa suspendida. Ambos sistemas podrían reducir los desplazamientos derivados de una carga dinámica aplicada en la estructura, a través del movimiento. En este artículo se presentan ecuaciones en la forma adimensional para ambos sistemas. Luego, se evalúan los efectos no lineales de los sistemas de amortiguamiento propuestos, a través de la comparación de las respuestas de desplazamiento de una estructura con cada uno de ellos. Con el fin de mejorar el desempeño de la estructura, al final de este trabajo de investigación, se obtuvieron algunos parámetros adimensionales de diseño y la respuesta dinámica de un sistema estructural con péndulo físico y elástico para excitaciones sísmicas armónicas. Finalmente, se muestran algunas conclusiones sobre el comportamiento dinámico de los amortiguadores de péndulo. 1. Introducción 2. Descripción y formulación de los sistemas 3. Estudio numérico 4. Análisis y conclusiones Agradecimientos Referencias Tuned mass damper systems have been widely used in civil structures to reduce vibrations induced by dynamic loads as earthquake and strong wind. However, many of these systems correspond to linear passive control case, which are designed to control structures that oscillate in specific vibration mode. Currently, the nonlinear oscillators have gained the attention of researchers and engineers, seeking to improve passive control performance. This work research examines the non-linear effects of two damping systems: a physical pendulum, composed of a moving mass hanging from a string fixed to the structural system; and an elastic pendulum, like the physical pendulum, but adding a spring between the structural system and the suspended mass. Both systems could reduce the displacements derived from a dynamic load applied in the structure, through movement. Equations in dimensionless form for both systems are presented in this paper. Then, the nonlinear effects of the proposed damping systems are evaluated through the comparison of the displacement responses of a structure with each of them. In order to improve the performance of the structure, at the end of this research work, were obtained some dimensionless design parameters and the dynamic response of a structural system with physical and elastic pendulum for the seismic harmonic excitations. Finally, some conclusions about dynamic behavior pendulum dampers are shown. Pregrado

Los puentes son sistemas de conexión de gran importancia socio-económica. Se presenta la evaluación del desempeño de un puente de vigas de hormigón pretensado existente ubicado en zona de alta sismicidad, donde los objetivos se expresan como el riesgo aceptable de pérdidas económicas por daños a la estructura, a las personas, y especialmente por interrupción de servicio, en función de la peligrosidad sísmica. Debido a la existencia de incertidumbres, la evaluación se realiza en términos probabilísticos utilizando técnicas de simulación numérica de Monte Carlo. Se obtienen conclusiones de interés práctico. Los autores desean expresar su agradecimiento al Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades de España por el apoyo financiero en el ámbito del proyecto I+D DURADOV (RTC-2015-3617-4). También reconocer la beca FI-AGAUR otorgada por la Secretaria d´Universitats I Investigació de la Generalitat de Catalunya. (Resolucio ECO/1794/2015).

RESUMEN: En este trabajo se ha realizado un estudio experimental de la dinámica no lineal encontrada al trabajar con láseres de semiconductor; en concreto, se ha estudiado la generación de peines de frecuencia óptica. Para ello, se han utilizado dos técnicas distintas, la de encencido por ganancia y la de inyección óptica. En la primera parte del trabajo se ha realizado una breve introducción teórica de los conceptos más importantes, con la descripción del equipamiento experimental utilizado. Tras esto, se encuentra una parte dedicada a la caracterización del láser de semiconductor de emisión lateral utilizado, cuyo objetivo es conocer las propiedades de éste operando en onda continua. Posteriormente y para dicho láser, se analiza el estudio de los peines de frecuencia obtenidos con la técnica de encendido por ganancia, en función de la frecuencia y la amplitud de modulación para dos corrientes de bias distintas. Finalmente, se ha analizado la técnica de inyección óptica para la generación de peines de frecuencia. Se ha inyectado una única frecuencia u otro peine de frecuencias provenientes de un láser maestro en el láser de emisión lateral (láser esclavo). Los resultados se han estudiado mediante la realización de mapas de dinámica no lineal. ABSTRACT: In this dissertation, we have carried out an experimental study of the non-linear dynamics that are found in semiconductor lasers; specifically, the generation of optical frequency combs. To do this, two different techniques have been used, gain switching and optical injection. In the first part of the work, a brief theoretical introduction of the most important concepts has been made, including with the description of the measurement equipment used. After this, we have characterized the edge emitting semiconductor laser operating in a continuous wave regime, in order to know its properties. Subsequently, we have studied the generation of optical frequency combs under gain switching for two different bias currents. Finally, optical frequency combs generated by optical injection of a single frequency or another optical frequency comb from a master laser in an edge-emitting semiconductor laser (slave laser) have been analyzed. The results have been studied using non-linear dynamics maps. Grado en Física

Supporting earthquake risk management with clear seismic communication may necessitate encounters with various popular misapprehensions regarding earthquake prediction. Drawing on technical data as well as insights from anthropology and economics, this paper addresses common and scientifically-unsupported ideas about earthquake prediction, as well as the state of science-based studies regarding statistical forecasting and physical precursors. The authors reflect on documented social and economic effects of unsubstantiated earthquake predictions, and argue that these may be dangerous but may also present certain opportunities for outreach and education in formal and informal settings. This paper is written in light of the importance that the United Nations Office for Disaster Risk Reduction has placed on coordination and communication within and among diverse organizations and agencies as well as by the recent popularity of so-called earthquake prediction in Mexico. RESUMEN El apoyo de la gestión del riesgo de terremotos con una comunicación sísmica clara requiere incluir la atención de interpretaciones populares erróneas sobre la predicción de sismos. Con base en datos técnicos, así como en percepciones de la antropología y la economía, este artículo discute ideas populares y sin sustento científico sobre la predicción de terremotos, así como el estado del arte de estudios científicos con bases estadísticas y con precursores físicos. Se discuten los efectos sociales y económicos documentados de las predicciones de sismos sin sustento científico para argumentar su peligrosidad; pero también se hacen notar las oportunidades que representan su divulgación y educación en entornos formales e informales. El artículo discute a la luz de la importancia que la Oficina de la Organización de Nacionales Unidas para la Reducción del Riesgo de Desastres ha otorgado a la coordinación y comunicación dentro y entre las diversas organizaciones y agencias, así como a la reciente popularidad de la llamada predicción de terremotos en México.

Objective: To verify the functionality and changes in the health of the elderly with HIV/AIDS. Method: This is a qualitative multiple case study, which was carried out in Rio Grande do Sul, Brazil, in 2015, with eight elderly people, through the application of a form based on the International Classification of Functionality, Disability and Health. The analysis followed the propositions of the case study in three analytical strategies: general, theoretical and descriptive. Results: The elderly investigated were seven women and one man; aged between 60 and 72 years; with an income of up to a minimum wage. The elderly people investigated showed changes in functionality similar to the elderly population in general. Conclusions: It is necessary to assess functionality and health to support preventive and disability control practices, guaranteeing the autonomy/independence of elderly people with HIV/AIDS. Objetivo: Verificar la funcionalidad y los cambios en la salud de las personas mayores con VIH/SIDA. Método: Se trata de un estudio de caso cualitativo múltiple, realizado en Rio Grande do Sul, Brasil, en 2015, con ocho ancianos, mediante la aplicación de un formulario basado en la Clasificación Internacional de Funcionalidad, Discapacidad y Salud. El análisis siguió a las proposiciones del estudio de caso en tres estrategias analíticas: general, teórica y descriptiva. Resultados: Los ancianos investigados fueron siete mujeres y un hombre; entre 60 y 72 años; ingresos de hasta un salario mínimo. Los ancianos investigados mostraron cambios en la funcionalidad similares a los de la población anciana en general. Conclusiones: Es necesario evaluar la funcionalidad y la salud para apoyar las prácticas preventivas y de control de la discapacidad, garantizando la autonomía/independencia de las personas mayores con VIH/SIDA. Objetivo: Verificar a funcionalidade e as alterações na saúde de pessoas idosas com HIV/Aids. Método: Trata-se de um estudo de caso qualitativo do tipo múltiplo, realizado no Rio Grande do Sul, Brasil, em 2015, com oito pessoas idosas, por meio de aplicação de formulário embasado na Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde. A análise seguiu as proposições do estudo de caso em três estratégias analíticas: geral, teórica e descritiva. Resultados: Os idosos investigados foram sete mulheres e um homem; com idade entre 60 e 72 anos; renda de até um salário mínimo. As pessoas idosas investigadas apresentaram alterações na funcionalidade análogas à população idosa em geral. Conclusões: É necessária a avaliação da funcionalidade e saúde para o subsídio de práticas preventivas e de controle de incapacidades, garantindo a autonomia/independência de pessoas idosas com HIV/Aids.

In this study, Multifractal Detrended Fluctuation Analysis (MFDFA) is applied to daily temperature time series in Benin synoptic stations from 1967 to 2012. The purpose is to examine the degree of multifractality and compare multifractal characteristics of temperature in various climatic areas (subequatorial and Sudanian). The analysis reveals that the daily temperature time series shows a multifractal behavior that is sensitive to the station’s geographic position and presents a positive long-term correlation. Weather conditions and the geographic position of the synoptic stations affect the shape and the characteristics of temperature spectrum. The multifractality is stronger in subequatorial region than the Sudanian. The major source of multifractality in temperature series is found to be the fat-tailed probability density function. However, long-range correlations also partly contribute to the multifractal features. Except Kandi’s synoptic station, the spectrum is left-skewed. The findings indicate the usefulness of the non-linear analysis in climate research due to the complex interactions among the natural processes. It can help understand the mechanisms governing the dynamics of temperature time series in Benin. RESUMEN En este estudio, el análisis de la fluctuación multifractal descendente es aplicado a diversos tiempos de temperatura cotidiana en estaciones sinópticas en Benin de 1967 a 2012. El objetivo es examinar el nivel de multifractalidad y comparar las características multifractales de temperatura en varias zonas climáticas (subecuatorial y sudanés). El análisis muestra que los diversos tiempos de temperatura diaria presentan un comportamiento multifractal, que son sensitivos a la posición geográfica de la estación y que hay una correlación positiva a largo plazo. Las condiciones climáticas y la posición geográfica de la estación sinóptica afectan la forma y la característica del espectro de la temperatura. La multifractalidad es más fuerte en la región subecuatorial que en la sudanesa. Se encontró que la mayor fuente de multifractalidad en las diversas temperaturas consiste en una función probabilistica de colas pesadas. Sin embargo, correlaciones de gran autonomia también se corresponden con las características multifractales. Excepto la estación sinóptica de Kandi, el espectro inclina a la izquierda la asimetría estadística. Los hallazgos señalan la utilidad del análisis no lineal en la investigación climática debido a las interacciones complejas entre los procesos naturales. Este estudio permite comprender los mecanismos que manejan la dinámica de las series temporales de la temperatura en Benin.

In this work we study the sound production mechanism of the raspy sounding song of the white-tipped plantcutter (Phytotoma rutila), a species with a most unusual vocalization. The biomechanics involved in the production of this song, and scaling arguments, allowed us to predict the precise way in which body size is encoded in its vocalizations. We tested this prediction through acoustic analysis of recorded songs, computational modeling of its unusual vocal strategy, and inspection of museum specimens captured across southeastern and south-central South America. Fil: Uribarri, Gonzalo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina Fil: Rodríguez Cajarville, María José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia"; Argentina Fil: Tubaro, Pablo Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia"; Argentina Fil: Goller, Franz. University Of Utah. Department Of Biology; Estados Unidos Fil: Mindlin, Bernardo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina

RESUMEN: El modelo de Kuramoto, propuesto en 1975, es un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias que describe un conjunto de osciladores de fase. Es capaz de emular fenómenos de autoorganización y es similar en varios aspectos al modelo XY de la Mecánica Estadística. Recientemente, en un artículo publicado por Chandra, Girvan y Ott[1] se ha propuesto una generalización del modelo de Kuramoto, en el que los agentes son representados por vectores D-dimensionales unitarios. En el artículo mencionado se estudian las transiciones de fase del modelo para un D arbitrario cuando el número de agentes N tiende a in finito (límite termodinámico). En este trabajo hemos querido estudiar el comportamiento del modelo cuando el número de agentes es bajo. La presencia de bifurcaciones, la relevancia de nuevos parámetros o fenómenos de histéresis, ya en casos muy simples del modelo, nos han llevado a centrarnos en un caso específico: se han estudiado los tipos de solución y las bifurcaciones en el modelo de Kuramoto generalizado, considerando dos agentes con D = 3. En el primer capítulo se expone el modelo de Kuramoto y su versión generalizada. En el segundo capítulo se exponen técnicas y fundamentos de la dinámica no lineal. En el tercer capítulo se exponen los resultados del TFG y en el cuarto las conclusiones de los mismos. Por último, el trabajo tiene un apéndice en el que se exponen las piezas clave del código. ABSTRACT: The Kuramoto model, proposed in 1975, is a set of ordinary differential equations that describe a group of phase oscillators. It is capable of emulating self-organization phenomena and it is similar in several ways to the XY model of Mechanical Statistics. Recently, in an article written by Chandra, Girvan and Ott[1] a generalized Kuramoto model has been proposed, in which the agents are represented by D-dimensional unitary vectors. In the mentioned paper the model is studied when the number of agents N tends to infinity (the thermodynamic limit). In this work we have decided to study the behaviour of the model when the number of agents is low. The presence of bifurcations, the relevance of new parameters and the hysteresis phenomena, already present in simple scenarios of the model, have led us to focus on a specific case: we have studied the solution types and bifurcations in the generalized Kuramoto model considering two agents with D = 3. In the first chapter we expose the Kuramoto model and its generalized version. In the second chapter we expose the required techniques and basics of Nonlinear Dynamics. In the third chapter we expose the results of this Degree's Final Work and in the fourth the conclusions of it. Lastly, the work includes an appendix in which the key parts of the code are presented. Grado en Física

Las aves canoras son un modelo animal por excelencia para el estudio del aprendizaje y la producción vocal. Estas aves aprenden sus vocalizaciones a partir de la imitación de un tutor y poseen estructuras en el cerebro - denominadas núcleos neuronales - que presentan funciones relacionadas con el aprendizaje, producción, mantenimiento y percepción del canto propio (el “sistema neuronal del canto”). El núcleo neuronal cortical HVC presenta un rol sensorimotor, integrando la vía motora del canto y recibiendo información auditiva altamente procesada. Más aún, se ha mostrado previamente que la respuesta de las neuronas de HVC a la presentación de la grabación del canto propio del ave presenta un patrón de actividad similar que el registrado durante la producción del canto. En esta tesis se presentan experimentos de electrofisiología en los cuales se estudió la respuesta auditiva en el núcleo neuronal HVC, buscando comprender características de la codificación neuronal del canto. Los experimentos realizados en diamantes mandarines (Taeniopygia guttata) estudiaron la intensidad relativa de la respuesta frente a cantos sintéticos en comparación con la respuesta generada por presentaciones del canto propio. En estos experimentos se estudió, en primer lugar, la respuesta ante cantos sintetizados con un modelo de baja dimensión para la biomecánica del órgano fonador. En segundo lugar, se estudió la respuesta de las neuronas ante modificaciones del canto natural, dadas por la inversión temporal de la envolvente de las sílabas del canto. En ambos casos, las respuestas en el núcleo telencefálico HVC resultaron ser una buena herramienta para estudiar la codificación neuronal de estímulos auditivos complejos. La segunda parte de esta tesis está enfocada en un un debate actual sobre la codificación neuronal del canto en aves oscinas. Por un lado, estudios previos han propuesto que el núcleo neuronal HVC presenta actividad continua durante el canto, generando así la “cadena del tiempo” del programa motor. Sin embargo, por otro lado existen evidencias experimentales recientes que han desafiado esta visión, atribuyendo a HVC la codificación de instancias significativas durante el canto. Este debate generó una nueva conceptualización sobre el funcionamiento del sistema neuronal del canto en canarios (Serinus canaria), a partir del modelado de la arquitectura de circuitos neuronales involucrados y sus respectivas dinámicas en la generación de los patrones motores necesarios para la producción del canto. Este marco teórico (modelo de gestos) realiza predicciones precisas y refutables respecto de la actividad del núcleo HVC durante la producción de los distintos tipos de sílabas en el repertorio del canario. En esta tesis, se realizaron experimentos electrofisiológicos in vivo para poner a prueba las hipótesis elaboradas con el modelo teórico. A diferencia de los experimentos en diamantes mandarines, se buscó un observable que representase la actividad neuronal a gran escala. En particular, se estudió el potencial de campo local (o LFP) y se estableció su relación con la actividad - individual y colectiva - de las neuronas del núcleo telencefálico HVC. Los registros mostraron que la actividad neuronal en el núcleo está correlacionada espacialmente y que las respuestas auditivas al canto propio presentan patrones de excitación marcada en instancias específicas del canto, apoyando las hipótesis propuesta por el modelo de gestos. En particular, se encontraron oscilaciones en la actividad neuronal, con una respuesta sincronizada en frecuencia y fase durante distintos segmentos de los cantos presentados. Notablemente, la frecuencia de las oscilaciones i del LFP coincide con la tasa silábica del canto. Las instancias encontradas en los LFP coinciden con lo observado en los perfiles de actividad conjunta de múltiples neuronas, así como en la actividad de neuronas individuales. Estos fenómenos conforman evidencia de la codificación neuronal de instancias significativas del canto en HVC, y permiten evaluar las predicciones del modelo de arquitectura de los circuitos neuronales, en particular para un tipo de sílabas en el repertorio del canto de canarios. Por todos estos motivos, estos hallazgos presentan una nueva perspectiva en el estudio de la codificación neuronal, del procesamiento auditivo del canto y su relación con la producción vocal en aves canoras. Songbirds are an animal model of choice for the study of vocal production and learning. These birds, which learn their vocalizations by imitation of a tutor have brain structures - called neuronal nuclei - functionally related to the learning, production, maintenance and perception of their own song (the “song system”). Cortical neuronal nucleus HVC has a sensorimotor role, integrating the song motor pathway and receiving highly processed auditory information. Moreover, it has previously been shown that the auditory response of HVC neurons to a recording of the bird’s own song has a pattern of activity similar to that recorded during song production. This thesis presents electrophysiology experiments in which auditory responses were studied at neural nucleus HVC, seeking to understand features of the neural coding of song. Experiments on zebra finches (Taeniopygia guttata) studied the relative response strength to synthetic songs compared to the response elicited by the bird’s own song. In these experiments, the response to songs synthesized using a low-dimensional model for the biomechanics of the vocal organ was studied. Secondly, the study focused on the neural response to changes in the natural song, given by the temporal inversion of the envelope of song syllables. In both cases, responses in the telencephalic nucleus HVC proved to be a powerful tool to study the neural coding of complex auditory stimuli. The second part of this thesis is focused on a current debate on the neural coding of birdsong. On the one hand, previous studies have proposed that nucleus HVC presents continuous activity during singing, thus generating the “time frame” for the motor program. On the other hand, recent experimental evidence has challenged this vision, attributing HVC with the coding of significant song instances. This debate triggered a new conceptualization for the functioning of the song system in canaries (Serinus canaria), given by a neural architecture model of the circuits of neural nuclei involved and their respective dynamics in the production of song. This theoretical framework (gestures model) makes precise and testable predictions regarding the activity of HVC during the production of the different syllable types found in the canary repertoire. In this thesis, in vivo electrophysiology recordings were conducted to test the hypotheses given by the theoretical framework. Unlike experiments in zebra finches, an observable to study large-scale neuronal activity was sought. Therefore, the local field potential (or LFP) was studied, as well as its relationship with the activity of the neurons - both individually and globally - in telencephalic nucleus HVC. The recordings showed that neural activity is spatially correlated and that the auditory responses to the bird’s own song present patterns of excitation during specific instances of the song, thus providing support for the hypotheses given by the gestures model. In particular, oscillations of the neural activity were described, with frequency- and phase- locking responses during different segments of the songs. Remarkably, LFP oscillation frequency corresponds to the syllabic rate of song. Instances found in the LFPs coincide with features of the multiunit activity profile and also with the activity of individual neurons. These phenomena constitute evidence of the neural coding of significant instances of song in HVC, and allow to evaluate the predictions of the neural architecture model, in particular for a specific type of syllables in the canary song repertoire. For all of the above, these findings present a iii new perspective in the study of the neural coding and of auditory song processing and its relationship with vocal production in songbirds. Fil: Boari, Santiago. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

[eng] Microelectromechanical Systems (MEMS) are relevant components for the diversi cation and integration of functionalities into a single heterogeneous chip or package in the known More than Moore approach. This thesis contributes to this eld by exploiting the possibilities of mature CMOS technologies to develop chaotic CMOS-MEMS resonators with higher performance than obtained until now and supporting its potential application in compact chaos-based secure communication systems. Speci cally, this work deals with the analysis, design and experimental demonstration of chaotic electrical signal generation using simple MEMS structures with a high degree of integration and scalability in CMOS technologies and others. The work analyzes from a practical perspective the geometric and electrical conditions for sustained chaotic motion in electrostatically actuated beam-shaped resonators. Practical applications require reasonable and wide enough range of system parameters to assure a feasible functionality in current technologies. An exhaustive analysis and numerical study of the system features indicates the need for cross-well chaotic motion that implies a bistable performance of the MEMS device. Such conditions involve, in contrast to typical MEMS resonators applications (sensors or RF oscillators), a relatively large gap between the resonator and electrodes making the readout method a key issue. The on-chip CMOS capacitive readout circuit allows the detection of the resonator motion with a high signal-to-noise ratio. A nonlinear electromechanical model for capacitive clamped-clamped beam (cc-beam) resonators have been developed and implemented in an analog hardware description language (AHDL) enabling system level electrical simulations. The model accounts for nonlinearities from variable resonator-electrode gap, thermal effect, residual fabrication stress, fringing eld effect as well as an accurate resonator de ection pro le in contrast to pari allel plate approximations. Accurate analytical expressions of the design conditions for bistability have been derived from the model and validated through FEM simulations and experimental data. The results reached in this thesis goes beyond the merely numerical or analytical approaches stated up to now for beam-shaped resonators. Experimental measurements of extensive homoclinic chaotic motion have been reported for the rst time in a straight and non-axially forced bistable cc-beam resonator operating, in addition, in the MHz range. The pioneer results on such simple and highly scalable structures represents a breakthrough for the development of a compact and low-cost platform for the study of potential applications of bistability and chaotic signal generation with added values beyond the use of purely electronic circuits. [spa] Los Sistemas Microelectromecánicos (MEMS) son componentes relevantes en la diversificación e integración de diferentes funcionalidades dentro de un único chip o encapsulado heterogéneo, lo que se conoce como aproximación More than Moore. Esta tesis contribuye en este campo mediante la explotación de tecnologías CMOS maduras en el desarrollo de resonadores CMOS-MEMS caóticos con mejores prestaciones que las obtenidas hasta el momento y que afianzan su potencial aplicación en sistemas compactos de comunicaciones seguras basadas en caos. En concreto, este trabajo trata sobre el análisis, diseño y demostración experimental de generadores eléctricos de señal caótica utilizando estructuras MEMS simples con un alto grado de integración y escalabilidad en tecnologías CMOS y otras. El trabajo analiza desde una perspectiva práctica las condiciones geométricas y eléctricas necesarias para obtener movimiento caótico sostenido en resonadores de tipo viga con actuación electrostática. Las aplicaciones prácticas requieren un rango razonable y suficientemente amplio de parámetros que garanticen la funcionalidad adecuada del sistema con las tecnologías actuales. Un análisis exhaustivo y numérico de las características del sistema evidencia la necesidad de trabajar con movimiento caótico de pozo cruzado (cross-well), hecho que implica un comportamiento biestable del dispositivo MEMS. Este comportamiento requiere, al contrario que en aplicaciones típicas de los resonadores MEMS (sensores y osciladores de radiofrecuencia), una distancia relativamente elevada entre el resonador i los electrodos haciendo que el método de lectura utilizado sea un punto clave. El circuito CMOS de lectura capacitiva integrado monolíticamente sobre el chip permite la detección del movimiento del resonador con una elevada relación Se ha desarrollado un modelo electromecánico no-lineal para resonadores de tipo puente (cc-beams) implementado en un lenguaje de descripción de hardware analógico (AHDL) que permite la realización de simulaciones eléctricas a nivel de sistema. El modelo considera las no-linealidades originadas por la distancia variable entre el resonador y el electrodo, el efecto térmico, el estrés residual, los campos eléctricos marginales así como un perfil preciso de la deflexión del resonador a diferencia de las aproximaciones de plano paralelo. A partir de este modelo se han obtenido expresiones analíticas precisas de diseño para la condición de biestabilidad que han sido validadas a partir de simulaciones FEM y de datos experimentales. Los resultados alcanzados en esta tesis sobrepasan los enfoques meramente numéricos o analíticos reportados hasta el momento para resonadores de tipo viga. Por primera vez se han obtenido medidas experimentales de movimiento caótico homoclínico y sostenido en un resonador biestable de tipo puente, recto, no forzado axialmente y que, además, opera en el rango de los MHz. Estos resultados pioneros con estructuras simples y totalmente escalables representan un avance en el desarrollo de una plataforma compacta y de bajo coste para el estudio de aplicaciones de la biestabilidad y la generación de señales caóticas con valores añadidos respecto a la utilización de circuitos estrictamente electrónicos [cat] El Sistemes Microelectromecànics (MEMS) són components rellevants en la diversificació i integració de diferents funcionalitats dins un únic xip o encapsulat heterogeni, el que es coneix com aproximació More than Moore. Aquesta tesi contribueix en aquest camp mitjançant l'explotació de tecnologies CMOS madures en el desenvolupament de ressonadors CMOS-MEMS caòtics amb millors prestacions que les obtingudes fins el moment i que refermen la seva potencial aplicació en sistemes compactes de comunicacions segures basades en caos. En concret, aquest treball tracta sobre l'anàlisi, disseny i demostració experimental de generadors elèctrics de senyal caòtic emprant estructures MEMS simples amb un alt grau d'integració i escalabilitat en tecnologies CMOS i d'altres. El treball analitza des d'una perspectiva pràctica les condicions geomètriques i elèctriques necessàries per obtenir moviment caòtic sostingut en ressonadors de tipus biga amb actuació electrostàtica. Les aplicacions pràctiques requereixen d'un rang raonable i suficientment ampli de paràmetres que garanteixin la funcionalitat adequada del sistema amb les tecnologies actuals. Un anàlisi exhaustiu i numèric de les característiques del sistema evidencia la necessitat de treballar amb moviment caòtic de pou creuat (cross-well), fet que implica un comportament biestable del dispositiu MEMS. Aquest comportament requereix, al contrari que en aplicacions típiques dels ressonadors MEMS (sensors i oscil·ladors de radiofreqüència), d'una distància relativament elevada entre el ressonador i els elèctrodes fent que el mètode de lectura emprat sigui un punt clau. El circuit CMOS de lectura capacitiva integrat monolíticament sobre el xip permet la detecció del moviment del ressonador amb una elevada relació senyal/soroll. S'ha desenvolupat un model electromecànic no-lineal per ressonadors de tipus pont (cc-beams) implementat en un llenguatge de descripció de hardware analògic (AHDL) que permet la realització de simulacions elèctriques a nivell de sistema. El model considera les no-linealitats originades per la distància variable entre el ressonador i l'elèctrode, l'efecte tèrmic, l'estrès residual, els camps elèctrics marginals així com un perfil acurat de la deflexió del ressonador a diferència de les aproximacions de pla paral·lel. A partir d'aquest model s'han obtingut expressions analítiques acurades de disseny per a la condició de bistabilitat que han estat validades a partir de simulacions FEM i de dades experimentals. Els resultats assolits en aquesta tesi sobrepassen els enfocs merament numèrics o analítics reportats fins el moment per a ressonadors de tipus biga. Per primer cop s'han obtingut mesures experimentals de moviment caòtic homoclínic i sostingut en un ressonador biestable tipus pont, recte i no forçat axialment, i que a més opera en el rang dels MHz. Aquests resultats pioners amb estructures simples i totalment escalables representen un avenç en el desenvolupament d'una plataforma compacta i de baix cost per l'estudi d'aplicacions de la biestabilitat i la generació de senyals caòtics amb valors afegits respecte a la utilització de circuits estrictament electrònics.

Esta tesis doctoral está centrada en el estudio de superredes semiconductoras débilmente acopladas. Una de las bondades de esta clase de dispositivos es la posibilidad de ser una fuente de números aleatorios puros con una tasa muy alta de generación. Al ser dispositivos cuyo funcionamiento es totalmente electrónico y que pueden ser fácilmente integrados en un circuito, ésto las convierte en contendientes muy interesantes para usos donde haga falta tales generadores, como lo son el almacenamiento y transmisión segura de información, juegos de azar electrónicos, y simulaciones estocásticas. Una cuestión pertinente es si se puede garantizar la presencia de caos a la hora de ser fabricadas, pues es el mecanismo por el cual son buenas generadoras de números aleatorios. Abordaremos, de manera teórica, el problema de diseñar una superred que presente comportamiento caótico demanera natural y admita cierto margen de error a la hora de ser fabricada. En el camino recogeremos ciertos criterios a seguir en caso de querer reproducir los pasos teóricos, sin necesidad de disponer de toda la información que nos brinda el modelo y, simplemente, bastándose de observaciones macroscópicas. Otra aplicación de las superredes es que, por su comportamiento no lineal, pueden interactuar con fuentes de ruido y sincronizarse con señales ocultas en éste, como incluso amplificarlas. Es decir, pueden ser utilizadas para la detección de señales suficientemente débiles como para no distinguirse del ruido de fondo, sin necesidad de disponer de conocimiento previo de la frecuencia de esas señales. Este tema también será abordado en este trabajo y, además, será contrastado experimentalmente. También he de agradecer al Ministerio de Economía y Competitividad de España por la financiación brindada a través de los proyectos MTM2014-56948-C2-2-P y MTM2017-84446-C2-2-R. Además, agradecer de nuevo al mismo por el programa de Formación de Doctores, cofinanciado por el Fondo Social Europeo. Programa de Doctorado en Ingeniería Matemática por la Universidad Carlos III de Madrid Presidente: Antonio Marquina Vila.- Secretario: Eduardo Jesús Sánchez Villaseñor.- Vocal: Ana María Carpio Rodríguez

RESUMEN: El modelo de Kuramoto, propuesto en 1975, es un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias que describe un conjunto de osciladores de fase. Es capaz de emular fenómenos de autoorganización y es similar en varios aspectos al modelo XY de la Mecánica Estadística. Recientemente, en un artículo publicado por Chandra, Girvan y Ott[1] se ha propuesto una generalización del modelo de Kuramoto, en el que los agentes son representados por vectores D-dimensionales unitarios. En el artículo mencionado se estudian las transiciones de fase del modelo para un D arbitrario cuando el número de agentes N tiende a in finito (límite termodinámico). En este trabajo hemos querido estudiar el comportamiento del modelo cuando el número de agentes es bajo. La presencia de bifurcaciones, la relevancia de nuevos parámetros o fenómenos de histéresis, ya en casos muy simples del modelo, nos han llevado a centrarnos en un caso específico: se han estudiado los tipos de solución y las bifurcaciones en el modelo de Kuramoto generalizado, considerando dos agentes con D = 3. En el primer capítulo se expone el modelo de Kuramoto y su versión generalizada. En el segundo capítulo se exponen técnicas y fundamentos de la dinámica no lineal. En el tercer capítulo se exponen los resultados del TFG y en el cuarto las conclusiones de los mismos. Por último, el trabajo tiene un apéndice en el que se exponen las piezas clave del código. ABSTRACT: The Kuramoto model, proposed in 1975, is a set of ordinary differential equations that describe a group of phase oscillators. It is capable of emulating self-organization phenomena and it is similar in several ways to the XY model of Mechanical Statistics. Recently, in an article written by Chandra, Girvan and Ott[1] a generalized Kuramoto model has been proposed, in which the agents are represented by D-dimensional unitary vectors. In the mentioned paper the model is studied when the number of agents N tends to infinity (the thermodynamic limit). In this work we have decided to study the behaviour of the model when the number of agents is low. The presence of bifurcations, the relevance of new parameters and the hysteresis phenomena, already present in simple scenarios of the model, have led us to focus on a specific case: we have studied the solution types and bifurcations in the generalized Kuramoto model considering two agents with D = 3. In the first chapter we expose the Kuramoto model and its generalized version. In the second chapter we expose the required techniques and basics of Nonlinear Dynamics. In the third chapter we expose the results of this Degree's Final Work and in the fourth the conclusions of it. Lastly, the work includes an appendix in which the key parts of the code are presented. Grado en Física

Fil: Alonso, Rodrigo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

4 páginas Introduction: The suitable interpretation of fetal monitoring is a challenge for current medicine; in 2012, a new diagnostic methodology was developed based on the theory of probability and entropy. This new diagnostic methodology managed to assess fetal monitoring objectively and reproducibly, establishing differences between monitorings with normal and abnormal patterns, and the process of evolution between them. Objective: To verify the effectiveness of the clinical application of this new diagnostic methodology. Methods: We assessed 10 fetal monitoring divided into two groups: five normal and five with loss of fetal well-being, according to the conventional clinical interpretation of monitoring. Heart rates were taken at discrete intervals from the tracings; the probability and S / k relation of the entropy of the monitors were calculated as well as the possibility of reducing the evaluation time. Results: Correspondance was observed between the diagnoses established in 20 and 15 minutes, which allows demonstrating the diagnostic capacity of the physical-mathematical method, reducing the evaluation time. Conclusions: The S / k ratio of entropy differentiated disease from normality objectively and reproducibly, reducing the evaluation time to 15 minutes. Introducción: La adecuada interpretación de la monitoria fetal es un reto para la medicina actual; en 2012, se desarrolló una nueva metodología diagnóstica fundamentada en la teoría de probabilidad y la entropía. Esta logró evaluar de forma objetiva y reproducible la monitoria fetal estableciendo diferencias entre monitorias con patrones normales y anormales, y el proceso de evolución entre ellos. Objetivo: Comprobar la efectividad de la aplicación clínica de esta metodología diagnóstica. Métodos: Se evaluaron 10 monitorias fetales divididas en dos grupos: cinco normales y otras cinco con pérdida del bienestar fetal, de acuerdo con la interpretación clínica convencional de la monitoria. Se tomaron frecuencias cardiacas en intervalos discretos de tiempo a partir de los trazados; se calculó la probabilidad y la relación S/k de la entropía de las monitorias y la posibilidad de disminuir el tiempo de evaluación. Resultados: Se observa concordancia entre los diagnósticos establecidos en 20 y 15 minutos, lo que permite evidenciar la capacidad diagnóstica del método físico-matemático disminuyendo el tiempo de evaluación. Conclusiones: La relación S/k de la entropía, diferenció normalidad de enfermedad de manera objetiva y reproducible reduciendo el tiempo de evaluación a 15 minutos.

Resumen Se presenta un sistema conformado por tres ecuaciones diferenciales ordinarias de primer orden que permiten estudiar la interacción dinámica entre los recursos renovables, la población y la contaminación ambiental de una región. El modelo se obtiene acoplando una ecuación dinámica de contaminación al sistema formulado por Simone D'alessandro y se muestra que bajo la bifurcación de Hopf se puede alcanzar el desarrollo sostenible bajo la definición dada en el informe de Brundtland 1987. Es decir, cuando se alcanza un balance armónico entre las variables de estado del modelo. Abstract This article presents a system of three first-orden ordinary differential equations to study the dynamic interaction between renewable resources, population and environmental pollution in a region. The model is achieved coupling a dynamic equation of contamination to formulated systems by Simone D'alessandro and shows that under the Hopf bifurcation can be found conditions to achieve sustainable development under the definition given in the report of Brundtland commission 1987. That is, when a harmonic balance between the state variables of the model is reached.

Fil: Bonazzola, Carlos R.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Esta Tesis trata sobre la observación y descripcióon de los eventos extremos (EE, pulsos de potencia pico especialmente alta) que aparecen espontáneamente en el régimen caotico de láseres sólidos autopulsados con absorbente saturable (es decir, mediante la téecnica de Q-switch pasivo). Desde el descubrimiento de las rogue waves oceánicas (olas excepcionalmente grandes que aparecen inesperadamente en mares relativamente calmos y desaparecen rapidamente), los EE se han convertido en un tema de relevancia en diversos ámbitos de la Física, entre ellos la Óptica. Por otro lado, controlar a voluntad la aparición de EE en este tipo de láseres tiene interés práctico.Diseñamos y construimos un prototipo de láser de estado totalmente sólido (Nd:YVO4 + Cr:YAG) en el que el valor del parámetro de saturacion es fácilmente ajustable, observando diferentes regímenes dináamicos, desde Q-switch estable a caos con y sin EE. Adquirimos series temporales de pulsos y los analizamos, midiendo, entre otras cosas su dimensión de embedding y exponentes de Lyapunov. Hallamos así que los EE están ligados a regímenes caóticos de baja dimensionalidad. Con una cámara estándar vimos que los EE aparecen asociados a imágenes transversales del haz (spot) con una estructura compleja, lo que constituye un indicio de la relevancia de la interacción de los modostransversales en la formacion de los EE. A partir de aquí el trabajo siguio dos líneas: el estudio de regularidades temporales, y el análisis de los patrones transversales. En cuanto a la primera lnea, encontramos que la vecindad de los EE es mucho más regular que la de los pulsos de intensidad media. Los tiempos que separan a un EE de los pulsos que lo preceden y le siguen tienen una dispersión mucho menor que para un pulso medio. En particular, los tiempos previos a los EE (es decir, sus tiempos de formación) no son especialmente largos, aunque sí lo son los intervalos que los suceden.En cuanto a la segunda línea, el principal resultado surge de la observación del patróntransversal con una camara ultrarrápida. De la correlacióon y procesamiento de las seriesde imagenes y de intensidades verificamos que el patrón transversal varía pulso a pulso; que el número de estos patrones es chico, y que los EE estan asociados a un número aun menor. Estos patrones son simples, y no tienen puntos brillantes. A partir de todas estasobservaciones, desarrollamos una simulacion numérica, basada en ecuaciones de balance, para modelar la aparición de EE en estos láseres y, eventualmente, diseñar un método de control.En conclusion, hemos establecido que los EE en este sistema siguen una dináamicadeterminista, regida por la interacción de unos pocos modos simples. En muchos sistemas fsicos los EE son descriptos por una ecuación de Schrödinger no lineal. Aquí, en cambio, las observaciones demuestran que es posible una descripción con unas pocas ecuaciones diferenciales ordinarias. Además del interés académico, los resultados obtenidos son valiosos para el desarrollo de teléemetros e iluminadores láser livianos y compactos de desempeño mejorado. This Thesis deals with the observation and description of the Extreme Events (EE, pulses with a particularly high power peak) that appear spontaneously in the chaotic regime of self-pulsing solid state lasers with saturable absorber (i.e. by means of the technique of passive Q-switch). Since the discovery of oceanic rogue waves (exceptionally high waves that appear unexpectedly in relatively calm seas and vanish quickly), EE have become a relevant topic among different fields of Physics, particularly in Optics. On the other hand, the potential control at will of these EE has a practical interest. We designed and built a prototype of an all-solid-state laser (Nd:YVO4 + Cr:YAG) in which the saturation parameter is easily adjustable, studying different dynamical regimes, from stable Q- switch to chaos with and without EE. We acquired time series of pulses and analyzed them, measuring, among other things, their embedding dimension and their Lyapunov exponents. In this way, we found that the EE are linked to low dimensional chaos. We also observed with a standard camera that, in regimes with EE, the laser spot has a complex structure. From here, we followed two lines of research: the study of temporal regularities, and the analysis of transverse patterns. As for the first line, we found that the vicinity of EE is much more regular than that of average pulses. The time intervals between an EE and its previous and posterior pulse have a far lower dispersion than those of average pulses. In particular, the previous times (i.e., the EE build-up time) are not specially long, whereas the time interval following the EE are. Regarding the second line, the main result comes from the observation of the transverse pattern with an ultrafast camera. From the correlation and processing of the intensity and image series we learned that, in regimes with EE, the spot changes from pulse to pulse; that the number of patterns that play a role in the dynamics is small; and that EE are linked to even an smaller subset of patterns. These patterns are simple, and have no hotspots. From these observations, we developed a numerical simulation based on rate equations, in order to model the appearance of the EE in these lasers, and eventually, design a control method. In conclusion, we have found that, in this system, EE follow a deterministic dynamics, ruled by the interaction of a few simple modes. In many physical systems, EE are described by the Nonlinear Schr¨odinger Equation. Here, instead, observations show that a description with a few ordinary differential equations is suitable. Besides the academic interest, the results we have obtained are valuable for the development of light and compact laser telemeters with an improved design. Fil: Bonazzola, Carlos Raúl. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Ministerio de Defensa. Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa; Argentina