Facultad de Ingenierías Fisicomecánicas

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A 32-bit risc-v microcontroller in 130nm cmos technology
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Duran Blanco, Ckristian Ricardo Esteban; Roa Fuentes, Elkim Felipe; Gomez Ortiz, Hector Ivan
La quinta generación de procesadores con Set de Instrucciones de Cómputo Reducido (RISC-V por sus siglas en inglés) han presentado un numero gránde de ventajas en comparación a los procesadores de Set de Instrucciones de Cómputo Complejo (CISC por sus siglas en inglés) durante los últimos años. En este trabajo una completa implementación y diseño de un microcontrolador de 32-bits en 130nm totalmente sintetizable es presentada. Este es el primer microcontrolador ofreciendo el set de instrucciones de código abierto RISC-V montado através de buses AXI4-Lite y APB para procesos de comunicación. El microcontrolador contiene una RAM de 4kB, una interfaz SPI esclabo AXI para verificación, y una interfaz SPI esclavo APB para comprobar el correcto funcionamiento del puente APB. Todos los periféricos son controlados por un procesador RISC-V y una interfaz SPI maestro AXI que es usada para programar el dispositivo y comprobar el flujo de datos através de todos los esclavos. Una densidad total de potencia es -V tiene una -bits probado y medido, usado como una plataforma de código abierto para el Internet de las Cosas es presentado. El Sistema en Chip (SoC por sus síglas en inglés) ocupa una area de 2.1mm x 2.1mm en una tecnología de 130nm CMOS. El SoC ha sido probado a una máxima velocidad de 160MHz. Este es el primer microcontrolador de 32-bit probado en silicio con un núcleo RISC-V.
A comparative study of linear techniques active vibration control h-infinity and adaptive filters on a flexible structure of one degree of freedom
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Mariotte Parra, Efrain Guillermo; Quiroga Méndez, Jabid Eduardo; Borras Pinilla, Carlos
En el presente estudio se compararon los diseños de los controladores basados en las metodologías de Control Robusto y de Control Adaptativo aplicado al Control Activo de Vibración (AVC). EL sistema AVC fue implementado en una planta de tres masas con un grado de libertad. La comparación se realizó utilizando como criterio de decisión la relación de tradeoff entre la generalización de la solución y la magnitud del rechazo de las perturbaciones contra el costo de cálculo y el esfuerzo en el control aplicado. Los Controladores Robustos H∞ y μ-sintetizado son diseñados considerando incertidumbres paramétricas. Dichos controladores se contrastaron usando ruido coloreado. Las simulaciones realizadas el ambiente de Matlab muestran mejor rendimiento al controlador robusto sintetizado usando la técnica mixed-μ. Se aplicó la metodología de Control Adaptativo para realizar Identificación del Sistema (SI) en cada camino de propagación de las perturbaciones estudiadas. La identificación del Sistema configuró filtros de Respuesta Finita al Impulso (FIR) que modelaron las respuestas dinámicas de dichos caminos. Las simulaciones fueron realizadas usando diseños de filtros en Feedforward y Feedback. Los Filtros fueron comparados empleando perturbaciones periódicas. Simulaciones en tiempo real en el ambiente de Matlab mostraron mejores resultados al filtro RLS. Los controladores resultantes de cada comparación previamente realizada se contrastaron aplicándolos a la planta con un ancho de banda más grande. Finalmente, las ventajas de emplear cada controlador son expuestas. Como resultado, Filtro Adaptativo rechaza mejor perturbaciones periódicas que el Controlador Robusto, el cual rechaza mejor las perturbaciones no-periódicas
A methodology to compare the effects of demand-side management strategies in the planning of islanded/isolated microgrids
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Oviedo Cepeda, Juan Carlos; Solano Martínez, Javier Enrique; Duarte Gualdrón, Cesar Antonio
La integración del dimensionamiento, el despacho, la gestión de la demanda gestión de la demanday la fijación de tarifas desde la planificación de las microrredes aisladas puede reducir potencialmente los costostotales y los pagos de los clientes o aumentar la utilización de energías renovables. A pesar de estos beneficios,hay una escasez en la literatura que explore cómo estas características afectan a la planificación de las microrredesaisladas. Más aún, la literatura revisada carece de una metodología capaz de integrar los cuatro aspectos para medir susimpactos sobre la planificación de microrredes aisladas. Para llenar este vacío, esta tesis propone una metodología queintegra los cuatro aspectos y la incorpora como un programa de software libre. La metodología utiliza módulos comobloques de construcción para representar los modelos de las fuentes de energía, los sistemas de almacenamiento, lasfunciones de respuesta de la demanda de los clientes y las estrategias de gestión de la demanda, entre otros. El enfoquemodular permite a los planificadores de microrredes llevar a cabo sus análisis simplemente eligiendo los bloques deconstrucción que se ajustan a las características de sus proyectos de microrredes aisladas. La formulación matemáticagarantiza que cada bloque de construcción siga las Reglas Convexas Disciplinadas, lo cual garantiza la convexidadde la formulación resultante. Por lo tanto, la metodología propuesta puede garantizar la unicidad y la optimalizadde la solución, independientemente de la arquitectura de la microrred o de los bloques de construcción que elijan los planificadores.
A Methodology to Compare the Effects of Demand-Side Management Strategies in the Planning of Islanded/Isolated Microgrids
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Oviedo Cepeda, Juan Carlos; Solano Martínez, Javier Enrique; Duarte Gualdrón, César Antonio; Blanco Solano, Jairo; Petit Suárez, Johann Farith; Torres Barreto, Martha Liliana; Mojica Nava, Eduardo; Hissel, Daniel
La integración del dimensionamiento, el despacho, la gestión de la demanda gestión de la demanda y la fijación de tarifas desde la planificación de las microrredes aisladas puede reducir potencialmente los costos totales y los pagos de los clientes o aumentar la utilización de energías renovables. A pesar de estos beneficios, hay una escasez en la literatura que explore cómo estas características afectan a la planificación de las microrredes aisladas. Más aún, la literatura revisada carece de una metodología capaz de integrar los cuatro aspectos para medir sus impactos sobre la planificación de microrredes aisladas. Para llenar este vacío, esta tesis propone una metodología que integra los cuatro aspectos y la incorpora como un programa de software libre. La metodología utiliza módulos como bloques de construcción para representar los modelos de las fuentes de energía, los sistemas de almacenamiento, las funciones de respuesta de la demanda de los clientes y las estrategias de gestión de la demanda, entre otros. El enfoque modular permite a los planificadores de microrredes llevar a cabo sus análisis simplemente eligiendo los bloques de construcción que se ajustan a las características de sus proyectos de microrredes aisladas. La formulación matemática garantiza que cada bloque de construcción siga las Reglas Convexas Disciplinadas, lo cual garantiza la convexidad de la formulación resultante. Por lo tanto, la metodología propuesta puede garantizar la unicidad y la optimalizad de la solución, independientemente de la arquitectura de la microrred o de los bloques de construcción que elijan los planificadores.
A scalable system bus for low-end performance soc
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Romero Galindo, Juan Pablo; Roa Fuentes, Elkim Felipe
Hoy en día, un SoC integra una gran cantidad de módulos dentro de un único circuito integrado, por lo cual es necesario implementar un sistema de comunicaci ón robusto para comunicar cada componente del chip. Los buses son una soluci ón conveniente para la conexi ón entre los módulos, arbitrar la comunicaci ón y controlar el tiempo en el que se transfiere la información a lo largo del SoC. Aunque el bus es un componente esencial en las aplicaciones de SoC, Hay una falta de literatura que especifique problemas relacionados a este tema. Este trabajo destaca los problemas de tiempo, medido en ciclos de reloj, relacionados con la comunicaci ón ineficiente entre un maestro y un perif ´ erico en propuestas de buses est ándar. Este trabajo presenta un protocolo de bus alternativo que permite la comunicaci ón directa entre maestros y esclavos vinculados al dominio de bus de perif ´ ericos y de sistema, en aplicaciones de bajo consumo de energía. Como resultado de implementar el bus propuesto dentro de un SoC, se presenta una reducción de 5 veces el número de ciclos gastados para realizar transacciones m´ ultiples en comparaci ón con otras propuestas como TileLink y AHB-Lite / APB.
A signal conditioning system for FEDSA signals
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Jerez Vera, Julián Eduardo; Miranda Mercado, David Alejandro; Pertuz Arroyo, Said David; Fernández Pinto, Janeth; Barrero Pérez, Jaime Guillermo
El cribado del cáncer de mama se define como la realización de pruebas a las mujeres antes de la aparición de síntomas perceptibles. Recientemente han surgido nuevas modalidades de imagen además de las técnicas tradicionales de cribado del cáncer de mama, como la mamografía o la ecografía. En el estado del arte se ha estudiado la detección del \textit{efecto de campo} para detectar precozmente anomalías relacionadas con el cáncer. Este efecto puede entenderse como una amplificación de la anomalía bioquímica inducida por las células cancerosas y presente, incluso, en células sanas en las regiones circundantes. La Detección del Efecto de Campo por Análisis Espectral (FEDSA, por sus siglas en inglés) es una tecnología innovadora descrita por una patente desarrollada en la Universidad Industrial de Santander para la detección de anomalías en el tejido mamario. Se basa en la detección del efecto de campo midiendo luz retrodispersada por el tejido mamario después de ser iluminado con luz infrarroja cercana. Las señales obtenidas con esta tecnología poseen un comportamiento aleatorio debido a la interacción de las partículas en el medio celular del tejido mamario, modelado por medio del movimiento browniano. FEDSA ha mostrado resultados prometedores en la detección de anomalías en la mama en estudios en mujeres. Sin embargo, las señales obtenidas con FEDSA pueden ser afectadas por ruido, lo que limita su precisión. Este trabajo presenta el desarrollo de un sistema de acondicionamiento de señales analógicas para mejorar la calidad de las señales de FEDSA. El sistema consiste en una etapa de filtrado analógico para evitar el fenómeno de aliasing y una etapa diferenciadora basada en un amplificador de instrumentación. Para la evaluación experimental del sistema, se utilizaron dos demonios de Maxwell implementados en la configuración propuesta por Freitas y Exposito para emular las señales obtenidas de la luz retrodispersada por el tejido mamario. Los demonios de Maxwell corresponden a un diseño circuital basado en tecnología CMOS que permite generar señales aleatorias de distribución normal, similar al observado a las señales obtenidas con FEDSA. Las señales se digitalizaron con el sistema de adquisición digital DT9816-S, con el cual se hicieron mediciones a 400 kHz de frecuencia de muestreo. Para evaluar el desempeño de los sistemas de acondicionamiento se utilizaron pruebas de aleatoriedad y normalidad. Se evidenció que el sistema desarrollado obtuvo resultados satisfactorios en términos de la conservación de los parámetros que caracterizan la distribución de probabilidad de las señales como lo son la media y la desviación estándar. El desarrollo de un sistema de acondicionamiento de señales para FEDSA podría mejorar significativamente la precisión de esta técnica para la detección del riesgo de cáncer de mama.
A supervised classification system of spectral images acquired with a single pixel optical architecture and side information
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Sanchez Quiroga, Karen Yaneth; Arguello Fuentes, Henry
Las imagenes espectrales proporcionan una gran cantidad de informaci ´ on que permite re- ´ alizar diversas tareas de procesamiento, como clasificacion, con gran precisi ´ on. Sin embargo, ´ debido a la alta dimensionalidad de los datos, procesar, transmitir y almacenar dicha informacion es costoso. En los ´ ultimos a ´ nos, la compresi ˜ on de im ´ agenes espectrales (CSI) ha ´ emergido como una nueva tecnica de adquisici ´ on que adquiere proyecciones codificadas de ´ la escena espectral aplicando diferentes patrones de codificacion, reduciendo considerable- ´ mente los costos de almacenamiento y transmision. Variando la estrategia de muestreo, varios ´ dispositivos CSI, con diferentes configuraciones opticas, se han desarrollado, donde la arqui- ´ tectura de camara de un solo p ´ ´ıxel (SPC) sobresale por bajo costo de implementacion. Tradi- ´ cionalmente, una reconstruccion completa de la escena subyacente es necesaria para realizar ´ cualquier tarea de procesamiento, lo que implica resolver un problema de optimizacion com- ´ putacionalmente costoso. El objetivo de este proyecto es realizar clasificacion de im ´ agenes ´ espectrales utilizando directamente mediciones CSI, evitando la reconstruccion completa de ´ la escena. Las mediciones de CSI se adquiriran mediante la implementaci ´ on en el laboratorio ´ de una SPC. Ademas, dada la baja resoluci ´ on espacial del sensor SPC, se propone obtener ´ informacion complementaria a trav ´ es de un sensor RGB auxiliar, que tiene una resoluci ´ on es- ´ pacial mas alta. Utilizando la informaci ´ on de ambos sensores, este trabajo propone dise ´ nar los ˜ patrones de codificacion SPC considerando la agrupaci ´ on de p ´ ´ıxeles con caracter´ısticas similares en la imagen RGB. Luego, es posible extraer caracter´ısticas de la escena para realizar una clasificacion directa. Por lo tanto, es posible obtener un mapa de clasificaci ´ on, utilizando ´ una maquina de soporte vectorial de manera r ´ apida y con alta precisi ´ on sin requerir una etapa ´ de reconstruccion. En general, se obtuvo una precisi ´ on global de ´ 95.41%, 97.29%, 97.72% y 99% utilizando la “Pavia University”, “Pavia Center”, “Salinas”, y “granos de cacao” adquiridos en un laboratorio optico, respectivamente.
Aceleración energéticamente eficiente de aplicaciones científicas de gran escala sobre arquitecturas heterogéneas
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Garcia Henao, John Anderson; Barrios Hernandez, Carlos Jaime; Navaux, Philippe Olivier Alexandre
La computaci´on de alto rendimiento es hoy una herramienta fundamental para la investigaci´on cient´ıfica y la competitividad industrial. Por lo que requiere construir grandes sistemas computacionales con mayor rendimiento, los cuales ven limitada su capacidad por el consumo energ´etico y la subutilizaci´on de recursos computacionales en aplicaciones que realizan una mala distribuci´on de tareas, es as´ı como maximizar el rendimiento por watt y realizar un buen mapeo de tareas es uno de los principales retos para construir la siguiente generaci´on de sistemas exascale. Este trabajo de investigaci´on presenta una comparaci´on de consumo de energ´ıa en tiempo de ejecuci´on, entre arquitecturas heterog´eneas tipo CPU-GPU con diferentes frecuencias de reloj y n´umero de CUDA@cores dentro de un mismo chip, al usar StarPU, para portabilizar y balancear la carga de trabajo de aplicaciones cient´ıficas. Como caso de estudio se seleccion´o Ondes3D, una simulaci´on de la propagaci´on de ondas s´ısmicas para analizar fuertes movimientos en superficies de la Tierra. Adicionalmente, se seleccion´o el LINPACK Benchmark (HPL), para colectar datos del problema de la subutilizaci´on de recursos computacionales sobre arquitecturas heterog´eneas. Se construy´o enerGyPU un monitor de rendimiento y consumo de potencia, para evaluar y caracterizar los factores computacionales que regulan la eficiencia energ´etica sobre nodos heterog´eneos con multiples GPU. Asimismo, se dise˜no un esquema integrado llamado Aceleraci´on Energ´eticamente Eficiente (AEE), el cual utiliza: frameworks de balanceo de carga (ej. StarPU), para el mapeo de tareas sobre los recursos computacionales; seguidamente, usa enerGyPU para la captura de m´etricas de rendimiento computacional y consumo de potencia, para as´ı, caracterizar la aplicaci´on y la arquitectura computacional; por ultimo utiliza el sistema de predicci´on AEE, para obtener la combinaci´on de recursos computacionales que maximizan la eficiencia energ´etica en aplicaciones que se ejecuten sobre arquitecturas heterog´eneas tipo CPU-GPU.
Acreditacion del laboratorio de alta tension de la u.i.s
(Universidad Industrial de Santander, 2004) Arismendi Weber, Rafael C.; Chacon Velasco, Julio Cesar
Para desarrollar su potencial en el campo de los Ensayos de partes eléctricas para el sistema eléctrico colombiano, la UIS, a través de su Escuela de Ingeniería Eléctrica, está en la búsqueda de la Acreditación del Laboratorio de Alta Tensión. En este trabajo se elabora la documentación necesaria para tal fin. Teniendo en cuenta el contexto universitario, no obstante que se trata de un proyecto de índole práctica, se comienza haciendo una exposición del marco teórico y legal. A continuación se detallan aspectos fundamentales para lograr el acometimiento satisfactorio del proyecto, tales como el detalle de las obras de adecuación necesarias en las instalaciones actuales, los equipos que se deben adquirir, los trámites que se precisa quiere cursar para lograr la acreditación, la inversión requerida discriminada en sus componentes y un análisis de rentabilidad del proyecto. Se encontró que este proyecto es autosostenible y genera un beneficio científico, social y económico al nor-oriente Colombiano. Las pruebas ofrecidas en este proyecto están siendo ejecutadas actualmente por laboratorios no acreditados, porque no hay laboratorios acreditados.
Adaptación y evaluación del desempeño de un generador electrónico utilizando biogás como combustible
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Patiño Molina, Franklin Julián; Chacón Velasco, Jorge Luis; Jaramillo Ibarra, Julián Ernesto; Castellanos Olarte, Javier Mauricio
El presente trabajo aborda la adaptación de un motor de encendido por chispa utilizando un mezclador tipo Venturi dimensionado según la metodología de Von Miztlaff. Se desarrollaron pruebas experimentales que permitieron generar una línea base para los parámetros de desempeño del motor, consumo y potencia desarrollada. La optimización se realizó utilizando el software de dinámica de fluidos computacional ANSYS FLUENT y la técnica estadística boxBenken. El objetivo fue encontrar una combinación de parámetros geométricos del mezclador (área de garganta venturi, área de entrada de biogás y número de orificios de entrada) que permitiera mejorar la respuesta en cuanto a la relación airecombustible, la caída de presión generada y la calidad. de la mezcla de la corriente de aire y el biogás. El uso de la tecnología de impresión 3D permitió la construcción de modelos CAD de los mezcladores básicos y optimizados para sus pruebas operativas, las cuales fueron desarrolladas utilizando gasolina y biogás como combustible para el motorgenerador. Además, se utilizó un carburador comercial LPGGN para establecer la línea base de comparación del motorgenerador alimentado por un combustible gaseoso. Dichas pruebas se desarrollaron en un banco de pruebas diseñado y construido durante el presente trabajo de investigación utilizando elementos de registro y adquisición de datos de fuente abierta
Adquisición adaptativa de imágenes espectrales comprimidas en el infrarrojo cercano basada en el sistema de captura de único píxel mediante aprendizaje profundo
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Monroy Chaparro, Brayan Esneider; Bacca Quintero, Jorge Luis; Argüello Fuentes, Henry; Díaz Díaz, Nelson Eduardo; Giraldo, Jhony H.
La adquisición de imagenes espectrales comprimidas (CSI, por sus siglas en inglés) son una tecnología eficiente utilizada para obtener información espacial y espectral. A diferencia de las técnicas convencionales de escaneo espectral, CSI captura solo unas pocas imágenes instantáneas, evitando largos tiempos de adquisición y sensores especializados costosos. Este enfoque tiene aplicaciones en la agricultura de precisión y en la teledetección. En el rango del infrarrojo cercano (NIR), más allá del espectro visible, CSI es particularmente valiosa ya que no se dispone de sensores con alta resolución espacial y espectral. Específicamente, la técnica de imagen de un solo píxel basada en Hadamard (HSPI) presenta sistemas de adquisición rentables para capturar imágenes NIR de alta calidad. Sin embargo, la captura de imágenes comprimidas conlleva una pérdida de información, lo que requiere algoritmos de restauración de imágenes para la reconstrucción espectral. En HSPI, la pérdida de información ocurre al utilizar solo un subconjunto de capturas en lugar de todo el conjunto de la matriz Hadamard, lo que afecta directamente la calidad de las imágenes espectrales adquiridas. Por lo tanto, es crucial desarrollar un sistema de adquisición que optimice la extracción de información y minimice el número de capturas necesarias. Mientras que la literatura existente se centra en algoritmos computacionales y modelos de aprendizaje profundo para un sistema de captura fijo, el desafío radica en diseñar un sistema que aborde eficazmente las características únicas de cada imagen espectral para extraer la información más relevante. En consecuencia, este trabajo presenta dos modelos adaptativos de aprendizaje profundo para la selección de patrones de modulación adaptativa en el sistema de imágenes de un solo píxel basado en Hadamard para imágenes espectrales en el infrarrojo cercano. En concreto, los modelos propuestos realizan la selección adaptativa de patrones de modulación en dos modalidades. En los casos en los que se dispone de información previa, se propone la estimación de superpíxeles de imagen para mejorar la información espacial-estructural de las imágenes. Para escenarios sin información previa, se propone una estrategia de ordenación adaptativa, donde se adquiere un subconjunto fijo inicial, y un modelo de aprendizaje profundo guía la estimación del subconjunto subsiguiente. Este enfoque incluye el modelado del proceso de propagación del sistema de detección, el diseño de una arquitectura de aprendizaje profundo adaptativo, definir una función de costes y una estrategia de entrenamiento adecuadas para optimizar conjuntamente los parámetros de la red y el sistema de adquisición de imágenes, y la validación del rendimiento del modelo mediante métricas de calidad espacial y espectral en imágenes espectrales NIR. El conjunto de datos EuroSAT de la misión Sentinel-2 se emplea para la validación. El rendimiento del modelo adaptativo se analizo a partir adquisiciones realizadas en el Laboratorio Óptico HDSP. El resultado de esta investigación es un modelo de aprendizaje profundo capaz de adquirir imágenes espectrales de forma adaptativa y mejorar su calidad espacial y espectral a través de la extracción de información relevante.
Ajuste cultural de poblaciones marginales a partir de los modelos de aceptación tecnológica y comportamiento ciudadano
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Vera Mercado, Erik José; Carrillo Caicedo, Gilberto; Peña de Carrillo, Clara Inés; Gómez Perdomo, Jonatan; García García, Francisco; Patiño Benavides, Gonzalo Alberto; Llamosa Villalba, Ricardo
El presente trabajo de investigación propone un ajuste cultural a partir de los modelos de aceptación tecnológica y comportamiento ciudadano en el marco de Gobierno Electrónico Orientado al Ciudadano (G2C). La combinación de las variables ajuste cultural (ACUL), promoción del comportamiento ciudadano (PCOM) y aceptación tecnológica de las misiones de un juego de realidad alternativa (ATEC), evidenció cómo, mediante el uso de la tecnología, se puede incrementar el nivel de convivencia entre los ciudadanos y mejorar el ofrecimiento de servicios a los mismos de parte del gobierno. Con este modelo los gobiernos podrán facilitar la adaptación cultural y tendrán herramientas para mejorar sus programas de gobierno electrónico orientados al ciudadano puesto que evidencia la relación existente entre la cultura, el comportamiento ciudadano y la aceptación tecnológica. En esta tesis se plantea la pregunta de investigación ¿Es posible diseñar un modelo de ajuste cultural en el marco de gobierno electrónico orientado al ciudadano, integrado por los componentes comportamiento ciudadano y aceptación tecnológica aplicado a poblaciones marginales de la sociedad? Para responder esta pregunta se toma como punto de partida epistémico el ciudadano Colombiano como sujeto cognoscente que se relaciona con su objeto que es la realidad Colombiana. Esta tesis analiza la dinámica de la relación del sujeto (una población marginal colombiana) con su objeto (contexto sociocultural), y propone acciones para transformar dicha dinámica.
Ajuste cultural de poblaciones marginales a partir de los modelos de aceptación tecnológica y comportamiento ciudadano
(Universidad Industrial de Santander, 2015) Vera Mercado, Erik José; Carrillo Caicedo, Gilberto; Peña de Carrillo, Clara Inés
El presente trabajo de investigación propone un ajuste cultural a partir de los modelos de aceptación tecnológica y comportamiento ciudadano en el marco de Gobierno Electrónico Orientado al Ciudadano (G2C). La combinación de las variables ajuste cultural (ACUL), promoción del comportamiento ciudadano (PCOM) y aceptación tecnológica de las misiones de un juego de realidad alternativa (ATEC), evidenció cómo, mediante el uso de la tecnología, se puede incrementar el nivel de convivencia entre los ciudadanos y mejorar el ofrecimiento de servicios a los mismos de parte del gobierno. Con este modelo los gobiernos podrán facilitar la adaptación cultural y tendrán herramientas para mejorar sus programas de gobierno electrónico orientados al ciudadano puesto que evidencia la relación existente entre la cultura, el comportamiento ciudadano y la aceptación tecnológica. En esta tesis se plantea la pregunta de investigación ¿Es posible diseñar un modelo de ajuste cultural en el marco de gobierno electrónico orientado al ciudadano, integrado por los componentes comportamiento ciudadano y aceptación tecnológica aplicado a poblaciones marginales de la sociedad? Para responder esta pregunta se toma como punto de partida epistémico el ciudadano Colombiano como sujeto cognoscente que se relaciona con su objeto que es la realidad Colombiana. Esta tesis analiza la dinámica de la relación del sujeto (una población marginal colombiana) con su objeto (contexto sociocultural), y propone acciones para transformar dicha dinámica.
Ajuste dinámico del soporte lumbar y la inclinación del asiento de una silla de conducción, en la presión intradiscal de la espalda baja
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-02) Ortiz Pinto, Luis Alfonso; Maradei García, María Fernanda; Galindo Estupiñán, Zuli Tatiana; Mosquera Navarro, Rodolfo
La presión intradiscal en la zona lumbar en posición sedente se ha relacionado con el dolor lumbar. La configuración de un asiento de conducción debe permitir la reducción de la presión intradiscal. La intención de este estudio es evaluar el efecto que tiene el ajuste dinámico del soporte lumbar y de la inclinación del asiento de una silla de conducción, en la presión intradiscal de la espalda baja, para determinar menores cargas articulares por medio de la elaboración de un modelo biomecánico en el programa OpenSim para una postura de conducción según los parámetros ergonómicos de la literatura. Se configuraron las variables como factores y sus niveles de la siguiente forma: la inclinación del asiento se hizo variar desde -10° a +10° con respecto a la horizontal 0°, la prominencia del soporte lumbar se modificó entre 10 mm y 50 mm y para la ubicación del soporte lumbar se usó la alineación en L2-L3, L3 Y L3-L4, la variable respuesta fue la presión intradiscal en L4-L5. Los resultados obtenidos mostraron que una variación del soporte lumbar entre 30 y 50 mm y la inclinación del asiento entre -4 y +4 ubicando el soporte lumbar que coincida con las vértebras L3 ó L3-L2, tiene un efecto significativo en la reducción de la presión intradiscal en L4-L5 con los valores más bajos, que se asocian con la reducción del dolor lumbar.
Algoritmo de clasificación para estimación de la profundidad de cavings a partir de información de recortes de perforación
(Universidad Industrial de Santander, 2013) Galvis Carreño, Laura Viviana; Arguello Fuentes, Henry; Corzo Rueda, Reinel
La clasificación de imágenes naturales es un reto actual en aplicaciones de reconocimiento de patrones. Las Imágenes de rocas son un ejemplo de estas imágenes naturales y su análisis es escencial en industrias como la minera y petrolera. En el área de perforación de pozos, los avances en el procesamiento de datos han sido grandes debido al auge de las tecnologías y a la inversión en investigación que realiza esta industria. Actualmente, se realizan mediciones y monitoreos en tiempo real y se toman decisiones basadas en los resultados obtenidos de procesar e interpretar datos tomados por diferentes herramientas dentro del pozo. Un problema que se presenta comúnmente durante procesos de perforación es el colapso de las paredes del pozo. Para estimar la procedencia de los cavings cuando se presenta un derrumbe en pozo se requiere determinar su profundidad. Aunque diversas técnicas de procesamiento de imágenes han sido aplicadas en la industria petrolera, no están documentadas en la literatura la estimación de la profundidad de derrumbes o cavings en pozos petroleros. El presente trabajo buscó estimar las profundidades de los cavings a través de la clasificación del mismo en una clase que lo relaciona a determinada profundidad. Para hacerlo, se siguió un proceso de adquisición, pre-procesamiento, extracción de características y clasificación. Para esta última, se desarrollaron dos métodos, el primero, un método tradicional basado en la distancia euclideana y el segundo, un nuevo método basado en reglas heurísticas que basa su decisión en la comparación entre las características más representativas de cada clase. El desempeño en la clasificación obtenido de 91.2% permite establecer un modelo matemático para la estimación de la profundidad de cavings basado en textura, las técnicas y métodos presentados pueden ser aplicados directamente en problemas de clasificación de imágenes de rocas.
Algoritmo de fusión de imágenes espectrales en el dominio comprimido para el aumento de la resolución espacio-espectral
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Espitia Mendoza, Oscar Javier; Arguello Fuentes, Henry
Los sensores de compresión de imágenes espectrales reducen el número de píxeles muestreados mediante la combinación de información espectral codificada de una escena en proyecciones bidimensionales. Sin embargo, el muestreo de datos comprimidos con alta resolución espacial y alta resolución espectral, simultaneamente, demanda la disposición de sensores de alta resolución, que pueden ser costosos. Este trabajo introduce un modelo que permite fusionar información de diferentes sensores de compresión con alta resolución espacial, pero baja resolución espectral, con la de sensores de alta resolución espectral, pero baja resolución espacial. Basado en este modelo, el proceso de fusión de medidas comprimidas es formulado como un problema inverso; que minimiza una función objetivo definida como la suma de términos cuadráticos de fidelidad con los datos, y terminos de penalización por suavidad y baja densidad; que es resuelto siguiendo el espíritu del método de dirección alternada de multiplicadores (ADMM, de su sigla en inglés). Los parámetros de los diferentes sensores son optimizados y el principio de baja densidad es estudiado para mejorar la calidad de las reconstrucciónes. Los resultados de las simulaciones con datos reales y simulados, con diferentes sistemas de compresión de imágenes, permmiten apreciar la calidad del método de fusión propuesto.
Algoritmo de reconstrucción de imágenes a partir de proyecciones espectrales aleatorias usando regularizadores de bajo rango
(Universidad Industrial de Santander, 2022-05-05) Gélvez Barrera, Tatiana Carolina; Argüello Fuentes, Henry; Duarte Gualdrón, César Antonio; Bautista Rozo, Lola Xiomara; Galvis Carreño, Laura Viviana; Basarab, Adrian; Carlsson, Marcus
El uso de información previa es crucial en la solución de problemas inversos mal condicionados en el procesamiento de imágenes. Esta tesis estudia el denominado bajo rango como información previa de una imagen espectral (IE) abordando la pregunta de investigación ¿Cómo aprovechar la propiedad de bajo rango para resolver problemas de recuperación de imágenes espectrales? Una IE puede ser modelada como un arreglo tridimensional con dos dimensiones espaciales y una dimensión espectral. Típicamente, las escenas naturales contienen redundancia en las respuestas espectrales y similitudes en las estructuras espaciales, tal que la propiedad de bajo rango indica que una IE se encuentra en un subespacio de baja dimensión. Sin embargo, la literatura omite comúnmente un aspecto crítico relacionado con la distinta connotación que tiene la propiedad de bajo rango en las dimensiones espaciales y espectral. Por lo tanto, esta tesis analiza la propiedad de bajo rango por medio de premisas teóricas y estudios empíricos para determinar cómo emplear el bajo rango, obteniendo las siguientes contribuciones principalmente. Un enfoque que incorpora la propiedad de bajo rango implícitamente en la arquitectura de una red neuronal, proponiendo una alternativa a la formulación típica de una función de regularización. Además, se introduce el concepto de similitud de rango-uno asumiendo que las correlaciones estructurales en una IE son preservadas a lo largo de las bandas espectrales. Este concepto determina una dimensión adicional a las dimensiones espaciales y espectral para emplear la propiedad de bajo rango. Finalmente, se presenta la implementación y desarrollo de cuatro algoritmos de recuperación de imágenes espectrales, cubriendo formulaciones de optimización convexa y aprendizaje profundo que consideran la propiedad de bajo rango en la dimensión espacial, espectral, de similitud, y desde el punto de vista global y no-local. En particular, se abordan los problemas de eliminación de ruido, super-resolución, fusión, fusión compresiva, y reconstrucción compresiva, superando los métodos de referencia comparativa en métricas de calidad objetivas y visuales.
Algoritmo de recuperación de fase de súper resolución basada en información de escasas
(Universidad Industrial de Santander, 2021) Bacca Quintero, Jorge Luis; Argüello Fuentes, Henry; Meneses Fonseca, Jaime Enrique; Bautista Rozo, Lola Xiomara; Ramírez Silva, Ana Beatriz
La recuperación de la fase de alta resolución RFAR es un problema matemático inverso presente en imágenes óptica difractivas, el cual consiste en estimar una imagen de alta resolución a partir de medidas sin fase de baja resolución. Esta tesis estudia RFAR en un sistema ´óptico de patrones difractivos codificados, el cual introduce una apertura codificada (AC) para modular la fase, permitiendo adquirir múltiples proyecciones desde el mismo objeto. Esta tesis doctoral considera dos escenarios de superresolución (i) computacional, donde las características del sensor determinan la resolución de la imagen recuperada, es decir, el tamaño de píxel del sensor es menor que el del AC, y (ii) físico, donde la resolución de la imagen esta´ determinada por la resolución de la AC, asumiendo que el tamaño de píxel de AC es menor que la del sensor. Además, la estructura espacial de las AC puede diseñarse para mejorar la calidad de la estimación por lo tanto se desarrollan diferentes estrategias de diseño. Po otro lado, la literatura en algoritmos de recuperación han demostrado que las formulaciones no convexas superan los métodos convexos, requiriendo menos mediciones y complejidad computacional para recuperar la imagen. Sin embargo, la mayoría de los métodos no convexos se basan en una función de perdida no suave y no incluyen información previa sobre la señal, como los escases. Por lo tanto, esta tesis estudia una función objetivo de mínimos cuadrados no convexos suavizada, donde se incluye algunos conocimientos previos sobre la señal, como escases, variación total y aprendizaje de los datos. Los resultados de la simulación muestran que los esquemas propuestos superan los métodos más avanzados en la reconstrucción de la imagen de alta resolución. Esta tesis también muestra que la calidad de la reconstrucción utilizando AC diseñada es superior a la de los conjuntos no diseñados.
Algoritmo eficiente, robusto y con restricciones de similitud para el aprendizaje subespacial y la agrupación en clústeres con aplicaciones en imágenes comprimidas
(Universidad Industrial de Santander, 2022-05-04) Hinojosa Montero, Carlos Alberto; Argüello Fuentes, Henry; Pertuz Arroyo, Said David; Bautista Rozo, Lola Xiomara; Galvis Carreño, Laura Viviana; Carlsson, Marcus; Niebles, Juan Carlos
El uso directo del algoritmo Sparse Subspace Clustering (SSC) en HSI presenta tres problemas principales: (1) Las HSI generalmente tienen ruido debido a su alta variabilidad de la información espectral y el ruido del sensor, lo que puede disminuir el rendimiento del agrupamiento si no se maneja adecuadamente; (2) Debido a la alta dimensionalidad de las HSI y la complejidad computacional de SSC, la mayoría de los algoritmos de agrupamiento trabajan en pequeñas regiones de interés seleccionadas; (3) dado que SSC ignora la información espacial en los HSI, su capacidad de discriminación es limitada, lo que dificulta la homogeneidad espacial de los resultados del agrupamiento. Esta tesis propone diseñar, desarrollar y simular un método eficiente, robusto y con restricciones de similitud para el agrupamiento subespacial, el cual pretende abordar estos tres problemas mencionados anteriormente. Específicamente, el capítulo 2 explora la inclusión de un término de regularización que reduce el ruido y mejora la precisión del agrupamiento. El capítulo 3 propone un algoritmo escalable que extrae características espaciales y realiza la agrupación de manera eficiente con alta precisión. El capítulo 4 adopta ideas de los dos capítulos anteriores para desarrollar un algoritmo rápido y robusto para HSI. Finalmente, los capítulos 5 y 6 proponen diferentes estrategias para realizar el agrupamiento directamente en las medidas comprimidas, evitando la reconstrucción.
Algoritmo hibrido combinando un sistema evolutivo colonia de hormigas con busqueda tabu para la solución del problema de ruteo de vehiculos con ventanas de tiempo duras
(Universidad Industrial de Santander, 2014) Cantillo Calderon, Deisy Carolina; Lamos Diaz, Henry
En el presente trabajo se aborda la problemática de la planificación de rutas de transporte para el reparto de mercancías donde se contempla la ventana de tiempo en el cual el cliente debe ser visitado, este tipo de problema es conocido en la literatura como el Problema de Ruteo de Vehículos con Ventanas de Tiempo (VRPTW por sus siglas en inglés). El VRPTW aporta mayor realismo al problema de ruteo de vehículos. La complejidad de gran parte de los problemas de ruteo de vehículos hace que no se puedan resolver instancias en tiempo de cómputo razonable, es por ello que este tipo de problemas es considerado como NP-duros. Para su solución, se han desarrollado técnicas aproximadas. Entre las herramientas de optimización, se encuentran los métodos metaheurísticos, que buscan soluciones en tiempo moderado. Se propone un algoritmo híbrido entre dos metaheurísticas: algoritmo colonia de hormigas y algoritmo búsqueda tabú, apoyándose en las heurísticas Vecino más cercano e Inserción I1. El algoritmo busca minimizar tanto vehículos como distancias, para ello trabaja con dos colonias de hormigas, VEI y TIME, cada una dedicada a un objetivo. Los resultados obtenidos son comparados con el conjunto de problemas tipo de Solomon (1987) y con otros encontrados en la literatura.

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