Ingeniería Electrónica

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    Diseño y desarrollo de una prótesis de miembro superior para personas con amputación por debajo del codo
    (Universidad Industrial de Santander, 2024-02-27) Morales Merchán, Juan Sebastián; Corredor Marín, Cristián David; Quintero Muñoz, Jorge Eduardo; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Villamizar Mejia, Rodolfo; Sandoval Rodriguez, Camilo Leonardo
    Este proyecto se centra en el diseño y desarrollo de una prótesis de miembro superior destinada a personas con amputación por debajo del codo. La elección de este enfoque se debe a la prevalencia de esta discapacidad, que afecta directamente la estabilidad emocional de muchas personas, generando limitaciones significativas en la realización de diversas actividades tanto en el ámbito laboral como en el social. El objetivo principal de esta iniciativa es mejorar la calidad de vida de las personas amputadas, otorgándoles la capacidad de llevar a cabo actividades diarias de manera más independiente. Cabe destacar que el diseño de esta prótesis mioeléctrica incluye una función adicional, actuando como destornillador. Esta característica la convierte en una herramienta especialmente útil en entornos laborales y amplía su utilidad en diversas situaciones. Esta ventaja representa un diferencial significativo en comparación con otras prótesis similares disponibles en el mercado, que pueden carecer de esta versatilidad. Además de priorizar la funcionalidad y versatilidad, el proyecto se enfoca en mantener un precio accesible para asegurar que la prótesis esté al alcance de usuarios con recursos limitados. Las prótesis de brazo fabricadas con impresión 3D, que suelen ofrecer un rango limitado de movimientos, a menudo presentan costos elevados, oscilando entre $2000 y $5000 USD. Esta iniciativa aborda este problema al proporcionar una solución más económica para aquellos que la necesitan.
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    Diseño de un sistema de detección de somnolencia utilizando redes neuronales.
    (Universidad Industrial de Santander, 2024-02-21) Lenis Sánchez, Nicolas; Galvis Camaron, Omar Alfonso; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Fajardo Ariza, Carlos Augusto; Fonseca Estupiñan, Karen Andrea
    La somnolencia puede ser especialmente peligrosa cuando se requiere concentración absoluta en momentos críticos del ser humano. Las debilidades momentáneas en el enfoque durante tareas esenciales, como la conducción o la manipulación de equipos complejos, pueden desencadenar consecuencias trágicas, incluidos accidentes graves o incluso pérdidas humanas. La clave para mitigar tales riesgos radica en la detección precoz de ésta. Este trabajo de grado presenta un método sofisticado que emplea inteligencia artificial y procesamiento de imágenes para reconocer los primeros signos de somnolencia. A través de un sistema embebido, la Raspberry pi 4, se implementaron dos soluciones, en la primera solución se implementó una red neuronal meticulosamente entrenada que identifica la somnolencia o cansancio mediante el tiempo del parpadeo. En la segunda solución se implementó un sistema con Dlib, el cual hace la medición del EAR, también con tiempo de parpadeo más bostezos prolongados.
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    Solución IoT basada en Node-RED para la visualización, almacenamiento y procesamiento en la nube para la estación meteorológica CASIRI
    (Universidad Industrial de Santander, 2024-02-21) Silva Sepulveda, Carlos Eduardo; Gonzalez Mendoza, Brayan Hernando; Ortega Boada, Homero; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Rubio Toloza, Andrés Felipe
    La alianza de los grupos de investigación CEMOS, CPS, y RadioGIS ha desarrollado una solución IIoT llamada CASIRI, diseñada para la gestión de mediciones ambientales y el monitoreo de señales de radio. Hasta el momento se han tenido varios enfoques, desde el uso del protocolo MQTT, bases de datos MySQL, visualización basada en HTML, hasta el uso de técnicas más propias del IIoT apoyadas en el software de Ignition. El presente proyecto adopta un enfoque distinto en la búsqueda de la eficiencia para las necesidades concretas del grupo que trabaja en radioastronomía, para ello se apoya al máximo en lograr aprovechar la mejor combinación entre las oportunidades que brinda el uso de un servidor en una plataforma como AWS y lo mejor de las tecnologías serverless, como es el caso de Google Workspace. Como resultado se implementa una solución que usa recursos de Google como base de datos Workspace y cómputo en la nube para el procesamiento de esos datos, pero usa Node-RED a nivel de un servidor de muy bajo costo sobre AWS. La implementación contiene aspectos originales y futuristas, al menos para usuarios de radioastronomía y similares ya que permite satisfacer la necesidad de medir siempre en presencia o en ausencia de conectividad, es decir en lugares remotos donde no hay internet. Logra también la mejor relación de costos ya que los procesos de medición no se detienen aun cuando el servidor en AWS está apagado, los datos siguen siendo registrados en los recursos basados en Google WorkSpace.. Dicho en otras palabras, la solución basada en Node-RED que es software de uso libre sobre AWS se limita a la visualización en línea de datos, sin que el usuario requiera instalar software especializado en su computador o terminal móvil. Esa es al menos la visión identificada gracias a los resultados de este proyecto.
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    Diseño y puesta en marcha de un seguidor solar de dos ejes
    (Universidad Industrial de Santander, 2024-02-22) Urbano Benítez, Michael Geovanny; Murillo Padilla, Yohan Sebastian; Garcia Gómez, Daniel Augusto; Osma Pinto, German Alfonso; Mantilla Villalobos, Maria Alejandra; Castro Jaluba, William Razvan
    Con el propósito de contribuir a la apropiación de soluciones fotovoltaicas en la E3T, se ha impulsado desde hace años la puesta en marcha de un seguidor solar de dos ejes de libertad completamente funcional para analizar su beneficio energético y apropiar los principios básicos de funcionamiento, el cual está conformado por un panel FV (250 W), un microinversor (M250 Enphase), una estructura de soporte, dos servomotores y un medidor de energía (EV390 Accuenergy). Antes del inicio de este trabajo de grado, ya se había logrado la instalación de los componentes mencionados y pruebas preliminares de movimiento. No obstante, desde 2018 no se realizaron intervenciones. Por tal razón, este trabajo busca lograr la funcionalidad plena del seguidor solar. Inicialmente, se realiza un diagnóstico detallado y las adaptaciones básicas de acondicionamiento del sistema, lo cual abarcó inspección, limpieza, verificación de conexiones, cables y componentes electrónicos y la sustitución de aquellos en mal estado. Seguidamente, se abordó el diseño de la etapa de control que incluyó la selección de Encoder rotativos, una Raspberry Pi 3B +, un driver L298N y la programación en Python para establecer una comunicación efectiva para lograr el movimiento del panel FV. En la etapa de monitorización, se integraron los siguientes sensores: dos piranómetros DAVIS 6450 para estimar la ganancia de la irradiancia solar incidente sobre el panel FV en comparación con lo recibido sobre una superficie horizontal, un anemómetro con veleta para medir la velocidad y dirección del viento en el sitio, y tres termocuplas para estimar la temperatura operativa del panel FV y la temperatura del aire circundante. La consulta de los datos obtenidos se soporta en una página web (Google Site). Además, se llevaron a cabo tanto estimaciones de la potencia y energía requeridas para el funcionamiento del seguidor como de la ganancia de irradiación debido al movimiento del seguidor.
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    Diseño e implementación de un bot de charla basado en GPT para la acreditación internacional de los programas de pregrado de la E3T
    (Universidad Industrial de Santander, 2024-02-22) Rueda Rodríguez, Mateo; Hernández Prince, Cristian Alfonso; Ortega Boada, Homero; Quiroga Quiroga, Oscar Arnulfo; Ramírez Silva, Ana Beatriz; Sepulveda Sepulveda, Franklin Alexander
    La Escuela de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Telecomunicaciones (E3T) requiere elevar el nivel de madurez del modelo de calidad de sus programas de formación de pregrado en un plazo de 5 años y demostrar que los programas viven un proceso de mejoramiento continuo, para mantener su acreditación internacional ABET. Sin embargo, los actores del proceso de mejoramiento continuo tienen dificultades para acceder a información actualizada sobre el proceso que vive la E3T, lo que obstaculiza su contribución al proceso de mejora. La causa del problema radica en que la información disponible es cambiante, lo que dificulta la actualización de la información en la página web de la E3T. El proyecto se centró en el desarrollo de un bot de charla basado en GPT para la Escuela de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Telecomunicaciones (E3T), con énfasis en la integración de información actualizada, mecanismos de retroalimentación y una interfaz de usuario intuitiva. La innovación radicó en la utilización de tecnología de procesamiento del lenguaje natural para proporcionar respuestas precisas a preguntas en constante cambio sobre el proceso de mejora continua de la E3T. Este enfoque no solo abordó desafíos de acceso a información actualizada, sino que también sentó las bases para futuros avances en la integración de inteligencia artificial en el ámbito educativo y organizacional.
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    Automatización del Conteo de Pollos en el Sector Avícola Usando Imágenes e Inteligencia Artificial
    (Universidad Industrial de Santander, 2024-02-21) Romero Ardila, Estefany Juliet; Torres Jaimes, Arnold Pacelli; Hurtado Estupiñán, Jonathan Fabián; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Fajardo Ariza, Carlos Augusto; García Arenas, Hans Yecid
    En este proyecto de investigación se muestra la automatización e implementación de un sistema basado en la inteligencia artificial y el procesamiento de imágenes para el conteo de pollos en la industria avícola. La creciente demanda global de carne de pollo ha impulsado la necesidad de una producción más eficiente y precisa. Uno de los aspectos críticos en esta cadena de producción es el conteo de pollos en los galpones. Tradicionalmente, esta tarea se ha realizado de forma manual, lo que resulta en un proceso tedioso y propenso a errores. Este enfoque manual no solo es ineficiente en cuanto a tiempo y recursos, sino que también conlleva el riesgo de pérdidas económicas debido a conteos inexactos y, lo que es más importante, afecta negativamente el bienestar de las aves. Para este proyecto, se tienen en cuenta diferentes variables como la variabilidad en la apariencia de los pollos, su posición y orientación, la cantidad de pollos en una sola toma, y las condiciones cambiantes del entorno de captura de imágenes. La implementación de este sistema mejora significativamente la eficiencia operativa de las granjas avícolas, aumenta la precisión del conteo, reduce los errores y, en última instancia, impulsa la rentabilidad de la industria. Además, al minimizar la interacción humana directa con los animales, contribuye a la bioseguridad y el bienestar animal.
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    Impact of image and feature harmonization on the computerized analysis of mammograms
    (Universidad Industrial de Santander, 2024-02-17) Guerrero Peña, Juan Sebastian; Suárez Gil, Rafael Santiago; Pertuz Arroyo, Said David; Hernández Durán, Angie Nicole; Arguello Fuentes, Henry; Urrea Vecino, Sergio Andrés
    Uno de los principales desafíos que enfrentan los algoritmos de análisis de imágenes médicas es la reducida capacidad de generalización debido a las diferencias entre los conjuntos de datos utilizados para el desarrollo y los utilizados para pruebas externas. En el análisis automatizado de mamografías para la investigación del cáncer de seno, este problema se ha abordado mediante la incorporación de técnicas de armonización de preprocesamiento de imágenes o posprocesamiento de características. Esta investigación tiene como objetivo evaluar el impacto de las técnicas de armonización en el rendimiento de los algoritmos de aprendizaje automático para la evaluación del riesgo de cáncer de seno. Realizamos un estudio retrospectivo de casos y controles sobre 147 mamografías adquiridas con sistemas mamográficos de dos proveedores diferentes y consideramos el impacto de las técnicas de armonización en tres entornos experimentales diferentes: 1) Intra-proveedor, cuando tanto las imágenes de entrenamiento como las de prueba se capturan con sistemas del mismo proveedor 2) Inter-proveedor, cuando las imágenes de entrenamiento y prueba se capturan con sistemas de diferentes proveedores y 3) Proveedor mixto, cuando el entrenamiento y las pruebas incluyen imágenes de ambos proveedores. Nuestros resultados muestran que el preprocesamiento de imágenes puede tener un impacto perjudicial en el rendimiento en entornos intra-proveedor; el uso conjunto del preprocesamiento de imágenes y el posprocesamiento de características es beneficioso en entornos inter-proveedor; y el entorno de proveedor mixto no parece verse afectado significativamente por la armonización.
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    Diseño y desarrollo de un sistema de captura y almacenamiento de imágenes digitales de lesiones cutáneas para dermatoscopios manuales de gama media
    (Universidad Industrial de Santander, 2024-02-19) Díaz Arenas, Dallana Katherine; Camargo Hernández, Edwar Ferney; Peña Garcés, Jorge Fernando; Castillo Bohorquez, Jeison Arley; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Pertuz Arroyo, Said David; Cancino Rey, William Andrés
    El cáncer de piel figura entre los más comunes en Colombia. Existen varias tipologías y la más frecuente es el melanoma localizado normalmente en la unión dermoepidérmica. El melanoma es el resultado de una transformación maligna de las células encargadas de proporcionar color a la piel, conocidas como melanocitos. Es importante recalcar que la detección temprana de los melanomas disminuye los riesgos de mortalidad para el paciente. No obstante, una dificultad que experimentan los dermatólogos es la limitación que tienen para reconocer un melanoma en estado inicial. Además, es recomendable tomar varias fotografías de la lesión en diferentes periodos de tiempo para llevar un registro de la evolución de la lesión cutánea. Con base en esto, a través de este proyecto multidisciplinario, se ha logrado crear un dispositivo portátil que une una placa de desarrollo basado en microcontrolador a un dermatoscopio comercial. Esta placa realiza la captura y el procesamiento de imágenes; lo cual mejora la apariencia y resalta detalles de las lesiones de la piel que no son perceptibles a simple vista. Este trabajo de grado abre espacios de investigación tanto en ingeniería electrónica como en dermatología, con el propósito de mejorar los dispositivos existentes y contribuir a la prevención del cáncer de piel.
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    Automatización del crecimiento de plantas con iluminación artificial proveniente de Neopixels
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-11-15) Castellanos Espitia, Carolay; Leal Benítez, Marco Antonio; Rico López, Marisol; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Garzón Gutiérrez, Luz Nayibe; Rodríguez Ferreira, Julián Gustavo; Botero Londoño, Julián Mauricio
    Se desarrolló un prototipo de sistema de iluminación con luz artificial proveniente de Neopixels, el cual permitió automatizar el crecimiento de plantas de lechuga. Para lograr esto, se implementó un sistema que consistió en la exposición de las plantas a luz artificial con un patrón específico utilizando LEDs RGB y se controló el tiempo de exposición a la luz. Además, se automatizó el riego por medio de un sensor de humedad del suelo y una pequeña bomba de agua controlada por un microcontrolador, que permitió suministrar la cantidad adecuada de agua a las plantas. También se desarrolló el cultivo en dos escenarios más, una cámara de crecimiento vegetal por medio de cultivo in vitro y un cultivo que fue desarrollado bajo condiciones de luz natural y riego por lluvia, para de esta manera comparar que tan efectivo resultó el metodo principal del proyecto. Se utilizó una ESP32-CAM para tomar registros fotográficos del crecimiento de las plantas con iluminación artificial de Neopixels y se recopilaron datos del crecimiento de las hojas, tallo y raíz para realizar análisis estadísticos de crecimiento en los tres escenarios.
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    DISEÑO DE UN SISTEMA MODULAR DE SIMULACIÓN DE UN PROCESO DE PRODUCCIÓN A ESCALA CON INSTRUMENTACIÓN PARA LOS LABORATORIOS DE CONTROL, INSTRUMENTACIÓN Y AUTOMATIZACIÓN DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y DE TELECOMUNICACIONES
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-11-15) Rivera Gómez, Angela Yulieth; Amaya Camargo, Luis Felipe; Castillo Bohorquez, Jeison Arley; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Anturi OñateE, Edwar Fabián; Acevedo Picón, Alfredo Rafael; Rodríguez Ferreira, Julian Gustavo
    Un sistema modular de simulación de un proceso es una estrategia que divide un sistema o proceso complejo en módulos más pequeños y manejables, lo que facilita el modelado, la simulación y la colaboración entre expertos en diferentes disciplinas. Esta técnica es valiosa para comprender y analizar sistemas complejos antes de implementarlos y para mejorar la eficiencia en el desarrollo de modelos de simulación. Para tener una experiencia más cercana a lo encontrado en la industria, y aplicar conceptos de instrumentación industrial, automatización y control, se plantea diseñar un banco de pruebas basado en un sistema modular de simulación de un proceso de producción a escala. Donde el estudiante podrá observar, simular y medir en tiempo real un proceso de mezclado, filtrado y envasado de un líquido por medio de la programación de un PLC. La selección de la instrumentación y los actuadores se realizará teniendo en cuenta características como el costo, precisión, requerimientos de calibración y disponibilidad en el mercado colombiano. Se realizó un análisis de factibilidad sobre la construcción de este diseño y los beneficios que le puede brindad a la Escuela de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Telecomunicaciones. Adicionalmente se desarrolló un manual de uso y ensamble que proporciona una guía detallada y comprensible sobre cómo ensamblar el sistema de producción modular diseñado.
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    SISTEMA DE CONTEO DE PERSONAS POR MEDIO DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-11-14) Rincon Saavedra, Yulieth Vanesa; Bastidas Pedrozo, Cristian de Jesús; Garzón Torres, Jorge Alejandro; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Sepulveda Sepulveda, Franklin Alexander; Tijaro Rojas, Omar Javier
    Este trabajo se centra en la aplicación de redes neuronales para solucionar o facilitar problemas cotidianos, como es el caso del conteo de personas. Se exploraron algunas técnicas necesarias en el campo de la inteligencia artificial que abordan algoritmos alternativos con los que se pueda construir dicho sistema. En este trabajo se utilizó la tarjeta Raspberry Pi 4 para implementar el sistema de conteo de personas. Se aprovechan los avances en visión por computadora, procesamiento de imágenes y reconocimiento de patrones para lograr esta tarea. El objetivo consistió en desarrollar un sistema capaz de detectar y mantener una información cuantitativa de las personas que entran y salen de un establecimiento.
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    CÁLCULO DE LOS TIEMPOS DE VIAJE DE PRIMEROS ARRIBOS PARTÍCIPES EN EL PROCESO DE TOMOGRAFÍA SÍSMICA DE ONDA CONVERTIDA PS SOBRE UN MODELO ESPACIAL USANDO REDES NEURONALES
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-11-08) Meza Montañez, Maria Alejandra; Madero Jiménez, Fernando Javier; Sandoval León, Cristhian Alberto; Niño Niño, Carlos Andrés; Duarte Gualdrón, Cesar Antonio; Serrano Luna, Jheyston Omar; Ramírez Silva, Ana Beatríz
    En el proceso de tomografía sísmica, aprovechamos el reciente auge en el campo de la inteligencia artificial y sus capacidades para resolver problemas complejos utilizando derivadas parciales, especialmente en el contexto geofísico para simulaciones basadas en física. Proponemos Eiko 4P-S, un enfoque que permite calcular los tiempos de viaje de los primeros arribos de las ondas P, PP y PS sobre modelos espaciales con diferentes formas de reflector y estructuras de velocidades homogéneas. Para lograrlo, se interconectaron tres redes neuronales, que calcula los tiempos desde una fuente de onda P, hacia cualquier punto sobre o por encima del reflector, posteriormente de un postprocesamiento de los datos predichos se reconstruyó la matriz de tamaño 79 × 79 píxeles que representa un espacio de 2 km de ancho por 2 km de profundidad. Se aplicó un procedimiento similar para las redes de tiempos PP y PS, pero esta vez, la fuente está representada como los tiempos P en la posición del reflector y los receptores son todos los puntos sobre el reflector hasta la superficie gamma (Γ). Las solución propuesta para estimar los tiempos de viaje violan los principios de la ecuación diferencial (J. D. Smith et al., 2021). Cuando una ecuación diferencial es resuelta, se buscan soluciones que satisfagan exactamente la ecuación. Sin embargo, en el aprendizaje profundo, se permite que las soluciones propuestas no cumplan exactamente con la ecuación, convirtiéndolo en un problema de optimización con el objetivo de encontrar parámetros que minimicen el grado en el que esta ecuación se ve afectada. Se aprovechó la capacidad de diferenciación de la red para encontrar gradientes, los cuales son utilizados para ajustar los pesos y sesgos con el fin de minimizar la función de pérdida, evitando el uso de métodos de diferenciación finita. Tanto el entrenamiento como la inferencia se llevaron a cabo mediante cómputo altamente paralelizable, utilizando GPU. Además, se sometió Eiko 4P-S a rigurosas pruebas variando los modelos de velocidad y reflector, demostrando su versatilidad y robustez. Eiko 4P-S elimina la necesidad de crear modelos de reflector utilizando el enfoque de level set con ϕ = 0 después del entrenamiento. Esto conlleva una notable reducción en el tiempo total para calcular los tiempos, al evitar el ajuste de contorno y su correspondiente tiempo de procesamiento. No obstante, en términos de procesamiento, una vez que el modelo analítico tiene los parámetros geométricos necesarios para calcular los tiempos, se ha observado que la solución analítica (C.A.Niño et al., 2022) supera a Eiko 4P-S en tiempos de cálculo durante esta etapa, siendo de 3 a 6 veces más rápida. Este enfoque representa un avance significativo en el problema directo de la tomografía sísmica, abriendo nuevas posibilidades para su implementación, mejora y abordaje. Se propone que el algoritmo podría mejorar aún más mediante la adopción de un enfoque de muestreo en espacios de igual dimensión pero con mayor resolución en las distancias entre píxeles.
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    Mejora de resolución en imágenes de ultrasonido de seno usando redes GAN.
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-11-10) Solano Torres, Juan Carlos; Vega Cortés, Edward Andrés; Ramírez Silva, Ana Beatriz; Abreo Carrillo, Sergio Alberto; Serrano Luna, Jheyston Omar; Fajardo Ariza, Carlos Augusto
    El cáncer de seno es una de las principales causas de muerte en mujeres. La detección temprana del cáncer de seno representa un factor fundamental en la lucha por eliminar este mal y esto se realiza mediante un correcto análisis diagnóstico en función de las pruebas o métodos preventivos. La radiografía de mama o mamografía, el examen de ultrasonido y la resonancia magnética nuclear, son los métodos que se emplean para el diagnóstico temprano de cáncer de seno. El enfoque en este trabajo apunta hacia el método de ultrasonido, particularmente sobre sus imágenes. La baja resolución en las imágenes de ultrasonido de seno, constituye la principal falencia al momento de efectuar un correcto diagnóstico por parte del especialista médico. La corrección o la mejora de resolución de dichas imágenes representa el reto a resolver en este trabajo de investigación, válido como trabajo de grado. Por este motivo, se plantea implementar un modelo de red neuronal artificial basado en arquitecturas de tipo GAN (Generative Adversarial Network por sus siglas en inglés) (Goodfellow et al., 2014), que logre entregar imágenes de ultrasonido de seno con mejor resolución. El diseño parte de una arquitectura y topología de red base ya existente desarrollada por (Ledig et al., 2017), la cual consiste en una red SRGAN o GAN de súper resolución. Este modelo presenta resultados de inferencia en imágenes a un factor x4 de ampliación, con una valoración en sus métricas de desempeño más cercanas al resultado de las imágenes fotorrealistas de entrada, comparadas con cualquier otro modelo generativo.
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    Caracterización y predicción de la demanda energética a corto plazo usando técnicas de aprendizaje máquina aplicado al MC - Santander
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-10-11) Uribe Gómez, Sergio Alejandro; Sarmiento Gómez, Juan Camilo; Rey López, Juan Manuel; Dominguez Jiménez, Juan Antonio; Duarte Gualdrón, Cesar Antonio; Blanco Solano, Jairo; Jiménez Manjarres, Yulieth
    La energía eléctrica es un recurso indispensable en el día a día de la sociedad, pues prácticamente la totalidad de los procesos cotidianos, a nivel residencial e industrial dependen de esta. Por esta razón, es necesario un sistema de distribución robusto y confiable, con una alta capacidad de planeación en la generación, despacho y transporte de la energía eléctrica, cuyo pilar fundamental es un correcto pronóstico en la demanda energética. En este trabajo de grado se propone el desarrollo de un modelo predictivo de tres fases para la predicción de demanda energética en el departamento de Santander: extracción de características de las entradas de la máquina, selección de predictores, y predicción, donde se optó por métodos de aprendizaje automático por conjuntos basados en arboles de decisión. Finalmente, el desempeño de los modelos se midió bajo las métricas MAPE y RMSE.
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    DESIGN OF A BANDGAP VOLTAGE REFERENCE IN A 28 NM CMOS PROCESS
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-11-10) Acevedo Velasquez, Jeison Herney; Caballero Barajas, Eduardo; Rueda Gómez, Sergio Andrés; Ardila Ochoa, Javier Ferney; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Dovale Vargas, Luisa Fernanda
    En el grupo de investigación Onchip se han fabricado en los últimos cinco años tres generaciones de SoC en un proceso CMOS de 180 nm. La nueva familia de microcontroladores que está desarrollando OnChip se implementará en un nodo de proceso CMOS más avanzado, concretamente en 28 nm. Esto implica nuevos desafíos en el diseño de bloques analógicos y digitales. La integración de bloques como LDO, ADC/DAC, comparadores, DC/DC y muchos más bloques requiere una referencia de voltaje estable y constante. Si la referencia de voltaje varía con el proceso, temperatura, carga, etc, el desempeño de todos los bloques dependientes, y consecuentemente el desempeño de todo el sistema, se verá comprometido. Por lo tanto, el diseño de una fuente de referencia de voltaje bandgap (BGR) es esencial para cualquier SoC, ya que el principio de funcionamiento detrás de este bloque le permite entregar un voltaje constante, cercano a la energía de banda prohibida del silicio, que es en gran medida independiente de las variaciones de PVT cuando adecuadamente diseñado. Esta es la razón por la que este bloque se diseñará en el microcontrolador, que será desarrollado por Onchip.
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    Implementation and analysis of the post-quantum algorithm NTRU Prime on an FPGA
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-11-02) Marín Mojica, Josue Kaleb; Salamanca Becerra, William Alexander; Fajardo Ariza, Carlos Augusto; Garcia Arenas, Hans Yecid; Ardila Ochoa, Javier Ferney
    Así como la tecnología avanza a un paso rápido, también lo hace la necesidad de mantener comunicaciones seguras. Los computadores actuales tienen una defensa eficiente contra ataques cibernéticos gracias a los algoritmos criptográficos, pero, el riesgo a la seguridad de los datos es cada vez más fuerte, especialmente en la era de los computadores cuánticos los métodos de encriptación actuales están en riesgo de ser comprometidos. Por lo tanto, últimamente se ha visto la necesidad de revisar nuevos algoritmos capaces de soportar ataques de este estilo. A estos se les da el nombre de algoritmos post-cuánticos. Teniendo en cuenta lo anterior, debido a que los computadores cuánticos representan un posible problema de seguridad, los algoritmos post-cuánticos han ganado bastante interés en los últimos años, tanto así que National Institute of Standards and Technology (NIST) de Estados Unidos creó un concurso con el fin de estandarizarlos. Este concurso cuenta con tres fases ya realizadas, actualmente entrando a la cuarta, y entre los finalistas de la fase tres se encontró NTRU PRIME, siendo este, el algoritmo a estudiar e implementar en el marco de este proyecto. NTRU PRIME es una derivación de un algoritmo post-cuántico llamado NTRU; ambos están basados en anillos algebraicos, siendo la principal diferencia, como el nombre lo dice, que NTRU PRIME se asegura de usar números primos para la mayor parte de sus parámetros. Este algoritmo fue inicialmente propuesto en 2016 y se vio como una buena alternativa a NTRU debido a la reducción del campo de ataque que tiene a comparación con su original. Con lo anterior en mente, con la amenaza constante de la computación cuántica es más importante que nunca seguir investigando algoritmos post-cuanticos, la seguridad de nuestros datos es más importante en esta nueva era y la implementación de estos algoritmos es un paso en la dirección correcta para asegurarse de la seguridad y confiabilidad de nuestra información teniendo al frente al campo de la computación cuántica avanzando a paso rápido. Por esto en este proyecto se estudiará el comportamiento de NTRU PRIME en una FPGA para poder ayudar al entendimiento de este algoritmo y, a su vez, revisar que tan útil seria en una implementación de este estilo a comparación con otras ya realizadas anteriormente
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    IMPLEMENTACIÓN DE UN ALGORITMO DE IMPUTACIÓN DE DATOS DE SÍNTESIS DE CELDAS SOLARES DE PEROVSKITA UTILIZANDO EL CRITERIO DE BAYESIAN LINEAR REGRESSION (BLR)
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-11-08) Cruz Calderón, Joseph Matheo; Calderón Osorio, Francy Jessenia; Sepúlveda Sepúlveda, Franklin Alexánder; Botero Londoño, Mónica Andrea; Fajardo Ariza, Carlos Augusto; Velez Sánchez, Jeisson Emilio
    El cambio climático ha impulsado el uso de energías renovables, como la solar, para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y la dependencia de los combustibles fósiles. Las celdas solares de perovskita tienen altas expectativas, debido a la mejora en pocos años de su eficiencia de conversión de potencia, PCE, que para 2009 fue de 3.8 % , y para el presente año, de 26.1 %. A pesar del progreso que han logrado, el reporte de la información incompleta respecto a los datos de síntesis de estas celdas ha resultado en carencias significativas en la información científica disponible. En este trabajo se desarrolla una solución a este problema, la metodología desarrollada implementa un algoritmo de imputación de datos basado en el modelo de regresión lineal Bayesiana, realizado en Python, aplicándolo en una base de datos depurada de 63 observaciones. Los resultados demuestran el potencial de combinar nuevas tecnologías como las celdas solares de perovskita con metodologías y estadísticas avanzadas y no convencionales como lo es la estadística bayesiana y generar conocimientos en áreas emergentes. Futuros trabajos podrán usar este algoritmo para imputar y estimar datos de otras fuentes y campos de investigación.
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    Diseño De Un Modelo Funcional-Portátil Para La Adquisición Y Almacenamiento De Señales ECG Con Conexión Inalámbrica Bluetooth
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-11-08) Afanador Díaz, Yerlin Dayana; Moreno Cruz, Liceth Natalia; Fajardo Ariza, Carlos Augusto; Castillo Bohorquez, Jeison Arley; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Niño Niño, Carlos Andrés
    Las enfermedades cardiovasculares representan una creciente amenaza para la salud, con un significativo impacto en el sistema de salud debido a los elevados costos de tratamiento. Este artículo aborda la necesidad de tecnologías accesibles para el monitoreo de señales ECG, que son importantes para el diagnóstico y seguimiento de estas enfermedades. Se presenta la propuesta de un dispositivo de bajo costo que captura, transmite y almacena señales ECG a través de Bluetooth LE, con el propósito de mejorar la accesibilidad a la atención médica. El artículo detalla la investigación y desarrollo de este dispositivo, desde la selección de hardware hasta la validación clínica, destacando su contribución a la accesibilidad de la atención médica y su papel en la creación de una tecnología de fabricación nacional. Este proyecto no solo busca mejorar la detección temprana de enfermedades cardíacas, sino también promover la innovación en el campo de la salud y la economía en Colombia.
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    SISTEMA PARA LA SEGMENTACIÓN Y CLASIFICACIÓN DEL TEJIDO DENSO EN IMÁGENES MAMOGRÁFICAS USANDO APRENDIZAJE AUTOMÁTICO
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-11-07) Bravo Bravo, Maria Angelica; Cabeza Gutiérrez, Natalia Johana; Pertuz Arroyo, Said David; Africano Ardila, Gerson Fernando; Arguello Fuentes, Henry; Ramírez Silva, Ana Beatriz
    La densidad mamaria es uno de los factores de riesgo más importantes para estimar el cáncer de seno. Una mayor densidad indica una mayor probabilidad de desarrollar esta enfermedad y además, hace que sea más propenso que un radiólogo pase por alto lesiones pequeñas. Actualmente, existen técnicas basadas en aprendizaje automático y aprendizaje profundo para estimar la densidad mamaria. Sin embargo, la mayoría de estas técnicas se encuentran en etapa de desarrollo, lo que dificulta su uso por no expertos en el área de análisis computacional de imágenes. El objetivo de este trabajo es integrar desarrollos recientes encontrados en el estado del arte a través de una interfaz de software independiente que pueda ser usada por médicos para la segmentación y estimación de la densidad mamaria en imágenes de mamografía digital de campo completo. La interfaz de software se diseñó usando Qt Designer para aspectos gráficos y el lenguaje de programación Python, específicamente su módulo PyQt5, para el manejo de estas herramientas. Se realizó un estudio en lectores no expertos con cuarenta participantes para evaluar el desempeño de la interfaz de software diseñada. El análisis cuantitativo de los resultados de segmentación obtenido por los usuarios con las segmentaciones manuales hechas por lectores expertos obtuvo PD-errors entre 7.5% y 10.1%. Además, se evaluaron aspectos cualitativos de la interfaz, tales como disposición, eficiencia y satisfacción del usuario, concluyendo que el software desarrollado es considerado intuitivo, fácil de usar, completo y se desempeña de acuerdo a las expectativas del usuario. Con este trabajo, se pretende servir de base para una futura validación clínica de biomarcadores basados en densidad para la evaluación del riesgo de cáncer de seno.
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    Diseño De Una Estación De Monitoreo De Variables Medioambientales Y Material Particulado De Bajo Costo
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-11-03) Trujillo Sanguino, Jair Fernando; Calderón Quintero, Elian; Rojas Sánchez, Andrés Francisco; Rodríguez Ferreira, Julián Gustavo; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Ortega Boada, Homero; Rubio Toloza, Andrés Felipe
    Las preocupaciones por la salud humana han generado que los ingenieros, médicos e investigadores estén creando nuevas herramientas que permitan obtener datos sobre la calidad del medio ambiente, estén diseñando instrumentos de medición como sensores para obtener datos en diferentes entornos ambientales; por lo cual la combinación de varios sensores puede contribuir a la creación de una estación de monitoreo de variables medioambientales. La investigación se realizó a partir del estudio de las variables en el ámbito local que afectan en gran medida la salud humana, como son: el material particulado, la temperatura, la humedad, la radiación solar y el dióxido de carbono; se hizo el ajuste de los requerimientos en el mercado de los sensores a implementar de acuerdo con su alta precisión y bajo costo, por lo cual el proyecto se desarrolló teniendo en cuenta 3 sistemas importantes: hardware, software y estructura. Para cada sistema se llevó un proceso de selección que cumplió con los requerimientos de lectura adecuada y el funcionamiento del sistema con el menor margen de error posible; adicionalmente, se realizaron pruebas de cada uno de los sensores para la obtención de datos que permitieron lecturas coherentes para su correcto análisis. Finalmente, se realizó el proceso de la integración de los 3 sistemas para un diseño final comprobando el funcionamiento en diferentes zonas de la ciudad de Bucaramanga y Páramo de Berlín que permitieron la validación y lectura final de la información para su lectura comprensible y adecuada para la comunidad.