https://hdl.handle.net/20.500.12008/27 Incluye tesis de maestría y doctorado 2026-06-06T20:51:05Z https://hdl.handle.net/20.500.12008/55043 Título: Frequency optimization in public transportation with strict capacity constraints. A bilevel programming approach Autor: Arizti, Agustín Resumen: In this thesis, we consider the problem of frequency optimization in public transit systems based on buses. The objective of the problem is to determine the time interval between subsequent buses for a set of transportation lines. The solutions should satisfy a given origin-destination demand while considering the interests of users and operators in the context of constraints pertaining to infrastructure, budget, and service performance. To consider congestion on the transportation lines (that is, when the lines operate at the limit of their capacities in relation to the attracted demand), we extend an existing model by adding a constraint on bus capacities while respecting user choice on the lines that can drive users to their destinations. The resulting formulation is bilevel and is then transformed, by means of applying optimality conditions on the lower level, into a mixed integer linear programming formulation (MILP) that can be solved to optimality over small instances using state-of-the-art MILP techniques. To study the nature of the model, we analyze different variants of the proposed bilevel formulation. Furthermore, we compare solutions and evaluate their feasibility of being applied to real-world scenarios. In order to do that, we apply the model to a small test case and to a real one published in the literature. To provide a better level of service to the users of the system, we study the effects of adding to the proposed formulation a constraint on the maximum waiting times of the users allowed at the bus stops. We conclude that a bilevel approach should be considered whenever bus capacities are contemplated; thus, there is a need for models that incorporate the behavior of the users, the waiting times at the stops, and bus capacities. To the best of our knowledge, the simultaneous inclusion of all of the aforementioned aspects in a single mathematical programming formulation has not been studied. Moreover, by using a test case corresponding to an actual city, we explore some underlying issues that arise whenever bus capacities and different fleet sizes are considered. By studying measures such as line capacities and maximum waiting times, with the aid of visual inspection, problematic sectors of the line network can be quickly identified. This allows a more thorough discussion of the issues that could arise in real-life contexts and helps devise alternative solutions. Finally, we analyze the limit regarding the size of the instances that can be resolved by the proposed model.; En la presente tesis se considera el problema de optimización de frecuencias en sistemas de transporte público basados en ómnibus. El objetivo del problema es determinar el intervalo de tiempo entre pasadas de ómnibus consecutivos para un conjunto de líneas. Las soluciones deben satisfacer una demanda origen-destino dada y a su vez considerar el interés tanto de los usuarios como de los operadores, en un contexto de restricciones asociadas a la infraestructura subyacente, presupuesto y nivel de servicio ofrecido. A efectos de considerar eventos de congestión sobre las líneas de transporte (esto es, cuando las líneas operan al límite de su capacidad en relación a la demanda que atraen), se extiende un modelo existente agregando una restricción de capacidad en los ómnibus, utilizando un sub-modelo que asigna la demanda de forma de respetar la decisión de los usuarios en cuanto a la elección de las distintas líneas. La formulación obtenida de esta forma es binivel, y mediante una reformulación del segundo nivel usando las condiciones de optimalidad, es convertida a una formulación lineal entera mixta (MILP) que puede resolverse de forma óptima para instancias de pequeñas dimensiones utilizando técnicas del estado del arte empleadas para los MILP. Para estudiar el comportamiento del modelo propuesto se exploran diversas variantes de esta última formulación. Con el propósito de comparar distintas soluciones, y evaluar la factibilidad de implementarlas en escenarios reales, se aplica el modelo propuesto a un caso de pequeñas dimensiones, así como a un caso real que ha sido estudiado en otras publicaciones. A efectos de brindar un mejor nivel de servicio a los usuarios del sistema, se estudian los efectos de añadir a la formulación una restricción de tiempo de espera máximo de los usuarios en las paradas. Se concluye que un enfoque binivel es necesario toda vez que se consideren capacidades en los ómnibus. Esto supone la necesidad de contar con modelos que incorporen tanto el comportamiento de los usuarios, como capacidades y el tiempo de espera en las paradas. La inclusión simultánea de todos estos aspectos en una formulación de programación matemática constituye una novedad en la literatura. A su vez, mediante un caso de estudio correspondiente a una ciudad real, se exploran algunas de las dificultades que surgen al tener en cuenta capacidades y distintos tamaños de flota. Gracias al estudio de distintas medidas, como las capacidades de las líneas, y tiempos máximos de espera en las paradas, con la ayuda de una inspección visual, es posible identificar los sectores más problemáticos de una red de transporte, permitiendo de esta forma una discusión detallada de los desafíos que pueden surgir en contextos reales de operación y contribuyendo de esta manera en el diseño de soluciones alternativas. Finalmente, se analiza el límite en cuanto al tamaño de instancias susceptibles de ser resueltas de forma exacta utilizando el modelo propuesto. 2024-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/20.500.12008/54562 Título: Utilización eficiente de plataformas basadas en GPUs para acelerar modelos numéricos de gran porte Autor: Seveso Giordano, Franco Resumen: Las ecuaciones en derivadas parciales (EDPs) son una herramienta fundamental para modelar la realidad en diversas áreas de la ciencia y la ingeniería. Durante su resolución numérica, es habitual la aparición de sistemas de ecuaciones algebraicas lineales dispersos y de gran escala, cuya solución eficiente condiciona el resto del procedimiento. En este contexto, es común el uso de métodos específicos, como el Strongly Implicit Procedure (SIP) para discretizaciones de EDPs elípticas mediante diferencias finitas; o la utilización de métodos iterativos más generales, frecuentemente usados junto a precondicionadores que aceleran su convergencia, como los métodos multigrilla algebraicos (AMG, por su sigla en inglés). En los últimos años, las GPU se han convertido en el dispositivo de cómputo intensivo por excelencia, siendo fundamentales tanto en el área de la inteligencia artificial como en la computación científica. Sin embargo, aprovechar su poder de cómputo para la resolución de EDPs plantea desafíos, por ejemplo, debido a las dependencias de datos entre los nodos de la malla, resultantes de los esquemas de discretización y de las moléculas de cálculo (stencils) definidas. Esta tesis estudia mecanismos de sincronización eficientes que permitan aprovechar mejor la arquitectura de las GPU en la resolución de EDPs. Por un lado, se adopta un mecanismo de sincronización de hilos conocido como synchronization-free al cálculo de stencils en GPU. Esta estrategia, permite habilitar el cómputo tan pronto como una dependencia se resuelve, evitando esperas innecesarias y mejorando la utilización de los recursos del dispositivo. La aplicación de esta estrategia a la paralelización del método SIP en problemas representativos de mecánica de fluidos computacional (CFD) muestra mejoras significativas en el desempeño, que alcanzan hasta un 23 % respecto a las implementaciones basadas en el esquema clásico de sincronización por niveles (level-sets). Por otro lado, se estudia la optimización del método AMG. En este contexto se presentan dos implementaciones, basadas en estrategias synchronizationfree, del smoother DILU Multicolor para la biblioteca AmgX de Nvidia. Ambas versiones superan de manera consistente al smoother DILU Multicolor original de AmgX, logrando una aceleración promedio de 3, 7×. Esta optimización permite reducir el tiempo de cada iteración del método AMG hasta en un 80 % para los casos de CFD estudiados.; Partial differential equations (PDEs) are fundamental tools for modeling real-world phenomena across many areas of science and engineering. Their numerical solution typically yields large-scale, sparse linear systems, whose efficient solution determines the overall performance of the computation. In this context, it is common to rely on specialized methods such as the Strongly Implicit Procedure (SIP) for finite-difference discretizations of elliptic PDEs, or on more general iterative schemes frequently combined with preconditioners to accelerate convergence, including algebraic multigrid (AMG) methods. In recent years, GPUs have become the dominant platform for highperformance computation, playing a central role in both artificial intelligence and scientific computing. However, exploiting their computational capabilities for PDE solvers introduces challenges, particularly due to data dependencies between mesh nodes arising from discretization schemes and the associated stencil operations. This thesis investigates efficient synchronization mechanisms that better leverage GPU architectures in the numerical solution of PDEs. First, it applies a thread-synchronization strategy known as synchronization-free to stencil computations on GPUs. This approach enables computation to proceed as soon as a dependency is resolved, avoiding unnecessary stalls and improving device utilization. When applied to the parallelization of the SIP method for representative CFD problems, this strategy yields significant performance improvements, achieving speedups of up to 23 % compared with implementations based on the classical level-set synchronization scheme. Second, the thesis explores optimizations of the AMG method. In this context, it presents two sync-free implementations of the DILU Multicolor smoother for NVIDIA’s AmgX library. Both versions consistently outperform the original DILU Multicolor smoother in AmgX, achieving an average acceleration of 3.7×. These optimizations reduce the per-iteration cost of the AMG cycle by up to 80 % for the CFD cases analyzed. 2025-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/20.500.12008/54244 Título: Certificación académica digital con Blockchain: Un prototipo orientado a la seguridad y privacidad con Hyperledger Fabric Autor: Blanco, Pablo Resumen: La rápida transformación digital de las sociedades modernas ha abierto nuevas posibilidades para garantizar la autenticidad y seguridad de los certificados académicos. La tecnología blockchain, reconocida por su naturaleza descentralizada e inmutable, ofrece una solución prometedora para la certificación digital de títulos académicos. Esta tesis explora el desarrollo e implementación de un sistema prototipo para la gestión de certificados académicos digitales utilizando Hyperledger Fabric, una red blockchain permisionada, con especial énfasis en el cumplimiento de las normativas de protección de datos, como el GDPR (Reglamento General de Protección de Datos) de la Unión Europea y la Ley 18.331 de Uruguay. El objetivo principal de este trabajo fue diseñar e implementar una solución segura, escalable y que respete la privacidad, permitiendo a las instituciones emitir, gestionar y verificar certificados académicos sobre una blockchain. Tras un análisis de las plataformas blockchain existentes, como Hyperledger Besu y Ethereum, se eligió Hyperledger Fabric debido a sus sólidas características de privacidad, control granular de permisos y flexibilidad en el manejo de datos. El prototipo se desplegó dentro de un consorcio privado de instituciones académicas, lo que permitió la emisión de certificados con garantías criptográficas de integridad y autenticidad, protegiendo al mismo tiempo los datos personales de los estudiantes. Los resultados de este trabajo muestran que blockchain puede abordar de manera efectiva problemas como el fraude de certificados y las ineficiencias en los procesos de verificación. No obstante, se discuten desafíos como la escalabilidad, el cumplimiento del derecho al olvido y la gestión de datos fuera de la cadena (off-chain). La solución propuesta sienta las bases para futuros desarrollos en la certificación académica digital y destaca áreas clave donde se pueden realizar mejoras para garantizar una adopción generalizada.; The rapid digital transformation of modern societies has opened new avenues for ensuring the authenticity and security of academic credentials. Blockchain technology, known for its decentralized and immutable nature, offers a promising solution for the digital certification of academic records. This thesis explores the development and implementation of a prototype system for managing digital academic certificates using Hyperledger Fabric, a permissioned blockchain framework, with a particular focus on compliance with GDPR (General Data Protection Regulation) of the European Union and Uruguay’s Law 18.331 on personal data protection. The primary objective of this work was to design and implement a secure, scalable, and privacy-compliant solution that enables institutions to issue, manage, and verify academic certificates on a blockchain. Through an analysis of existing blockchain platforms such as Hyperledger Besu and Ethereum, Hyperledger Fabric was chosen due to its robust privacy features, granular control of permissions, and flexibility in handling data. The prototype was deployed within a private consortium of academic institutions, enabling the issuance of certificates with cryptographic guarantees of integrity and authenticity while protecting the personal data of students. The results of this work show that blockchain can effectively address issues such as certificate fraud and inefficiencies in verification processes. However, challenges such as scalability, compliance with the right to be forgotten, and off-chain data management are discussed. The proposed solution lays the groundwork for future developments in digital academic credentialing and highlights key areas where improvements can be made to ensure widespread adoption. 2026-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/20.500.12008/53164 Título: Evaluación financiera de sistemas de silvopastoreo con incertidumbre. Enfoque : Métodos Monte Carlo Autor: Freda Muñoz, Luis Eduardo Resumen: Uruguay, cuya economía se basa en la producción y exportación de productos primarios, enfrenta desafíos para garantizar la sostenibilidad de sus sistemas agropecuarios. En este contexto, el silvopastoreo surge como una alternativa que combina ganadería y forestación en un sistema agroforestal único, generando importantes beneficios económicos, financieros y ambientales. Este trabajo tiene como foco principal la inclusión de la incertidumbre en el análisis de inversiones en sistemas silvopastoriles, utilizando técnicas avanzadas como la Simulación Monte Carlo. Este enfoque permite considerar las variabilidades del mercado, como los precios de la madera, el ganado y las tasas impositivas, para proyectar de manera más robusta la rentabilidad y el retorno de las inversiones. Los resultados muestran que los sistemas silvopastoriles ofrecen niveles adecuados de rentabilidad, sin incrementar el riesgo, gracias a la diversificación de actividades productivas. Además, a medida que aumenta la participación de la forestación en el sistema, se observa una ligera disminución en el retorno, acompañado de una reducción en el riesgo. Esta combinación ofrece a los productores un modelo equilibrado en el que pueden gestionar mejor su riesgo financiero. Desde una perspectiva financiera, los resultados sugieren que el sistema de silvopastoreo genera flujos de fondos anuales con un pico al final del ciclo forestal, derivado de la venta de madera. Este flujo de ingresos escalonado también abre la puerta a diseñar sistemas de ventas de madera en diferentes momentos, lo que generaría opciones de financiamiento más atractivas y con mayor liquidez, que podría derivar en un mejor perfil de crédito del productor.; Uruguay, whose economy is based on the production and export of primary products, faces challenges in ensuring the sustainability of its agricultural systems. In this context, silvopastoral systems emerge as an alternative that combines livestock and forestry in a unique agroforestry approach, generating significant economic, financial, and environmental benefits. The main focus of this study is the inclusion of uncertainty in investment analysis of silvopastoral systems, using advanced techniques such as Monte Carlo Simulation. This approach allows for the consideration of market variabilities, such as timber prices, livestock prices, and tax rates, in order to project profitability and investment returns in a more robust way. The results show that silvopastoral systems provide adequate levels of profitability without increasing risk, thanks to the diversification of productive activities. Furthermore, as the share of forestry in the system increases, a slight decrease in returns is observed, accompanied by a reduction in risk. This combination offers producers a balanced model in which they can better manage their financial risk. From a financial perspective, the results suggest that silvopastoral systems generate annual cash flows with a peak at the end of the forestry cycle, derived from timber sales. This staggered income flow also opens the possibility of designing timber sales systems at different points in time, which would generate more attractive financing options and greater liquidity, potentially leading to an improved credit profile for the producer. 2025-01-01T00:00:00Z