Repositorio Institucional ITM
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Análisis de la eficiencia de un método de multiplexado óptico-virtual, usando modulación teta
No full textWe present an efficient virtual-optical multiplexing method for compressing information contained in gray level images. The efficiency is measured using three parameters: quality factors of recovered images, memory saving percentage achieved, and number of multiplexed images in the package. Theta modulation techniques are applied, to process an N number of gray level images, by using a virtual-optical 2f architecture, from which we obtain a complex package M, to be stored as two images, amplitude and phase, in commercial formats. We apply pixel optimization and Fourier plane filtering to amplitude and phase images, respectively, storing only a percentage of the Fourier plane with a pixel dynamic range optimization. The stored package spends much less memory than individual images. The recovered images after the demultiplexing process are compared with the original ones by using correlation coefficient, obtaining high quality factors for decompressed images. We perform simulations, showing the efficiency of the proposed process, and our results are compared to the same factors reported in recent publications, making our improvements evident.Presentamos un método de multiplexado óptico-virtual eficiente, para comprimir información contenida en imágenes en niveles de gris. La eficiencia se mide usando tres parámetros: Factores de calidad de las imágenes recuperadas, porcentaje de memoria ahorrada, y número de imágenes multiplexadas en el paquete. Se aplican técnicas de modulación teta, procesando un número N de imágenes en niveles de gris, usando una arquitectura óptico-virtual 2f, obteniendo un paquete complejo M, que es almacenando como dos imágenes, amplitud y fase de M, en formatos comerciales. Se aplica un filtrado al plano de Fourier y una optimización a los píxeles de las imágenes de amplitud y fase, respectivamente, almacenando solo un porcentaje del plano de Fourier con una optimización al rango dinámico para los píxeles de cada una de ellas. El paquete almacenado gasta mucho menos memoria que las imágenes individuales. Las imágenes recuperadas después del proceso de desmultiplexado se comparan con las originales mediante el coeficiente de correlación, obteniendo para las imágenes recuperadas factores de calidad altos. Se realizan simulaciones que muestran la eficiencia del proceso propuesto, y nuestros resultados son comparados con los mismos factores reportados en publicaciones recientes, haciendo evidentes los avances logrados en este trabajo
Análisis comparativo de algoritmos en paralelo de mapeo de actividad cerebral para modelos cerebrales de alta resolución
No full textThis paper proposes a comparative analysis between regular and parallel versions of FISTA and Tikhonov-like optimizations for solving the EEG brain mapping problem. Such comparison is performed in terms of computational time reduction and estimation error achieved by the parallelized methods. Two brain models (high- and low-resolution) are used to compare the algorithms. As a result, it can be seen that, if the number of parallel processes increases, computational time decreases significantly for all the head models used in this work, without compromising the reconstruction quality. In addition, it can be concluded that the use of a high-resolution head model produces an improvement in any source reconstruction method in terms of spatial resolution.
En este artículo se propone un análisis comparativo entre versiones regulares y en paralelo de métodos de optimización FISTA y Tikhonov, para resolver el problema de mapeo cerebral a partir de EEG. La comparación se realiza en términos de la reducción del tiempo computacional y el error de estimación obtenido por los métodos paralelizados. Dos modelos de cabeza con alta y baja resolución son usados para la comparación de los algoritmos. Como resultado se puede ver que, si el número de procesos en paralelo se incrementa, el tiempo computacional disminuye significativamente para todos los modelos de cabeza, sin comprometer la calidad de la reconstrucción. Adicionalmente, se puede concluir que el uso de un modelo de cabeza de alta resolución resulta en una mejora de cualquier método de reconstrucción en términos de la resolución espacial
Interacciones basadas en gestos: revisión crítica
No full textThis paper presents a critical review of human-computer interactions (HCI) based on gestures. Gestures, as ways of non-verbal communication, have been of interest in HCI because they make possible the interaction with the machine through the body, as an agent that perceives and acts in the world. The review was carried out in the most critical databases in HCI, as well as some Latin-American academic sources, and included an analysis of the evolution of gesture-based interactions, current work, and future perspectives. The article is carried out holistically, considering both technical and human issues: psychological, social, and cultural, as well as their relationships. We present this analytical process as a scientometric description of the search results, the description of the gesture as a means of interaction, the techniques used for the different steps in the gesture recognition process, and the presentation of the applications and challenges of gesture-based interactions. It concludes through a series of questions that invite the reader to think about potential research focus on gesture-based interactions.Este artículo presenta una revisión crítica de la interacción humano-computador (HCI) basada en gestos. El gesto, como una forma de comunicación no verbal, ha sido de interés para el área de HCI en la búsqueda de alternativas de interacción entre el humano y la máquina, a través del cuerpo como agente que percibe y actúa en el mundo. La revisión se hizo en las bases de datos de mayor importancia en HCI y en algunas fuentes de literatura académica latinoamericana en el área, e incluye un análisis de la evolución de las interacciones basadas en gestos, el trabajo actual y las perspectivas a futuro. El análisis se desarrolla de forma holística y abarca asuntos técnicos y humanos: psicológicos, sociales y culturales, así como su relación. Este proceso analítico se presenta como una descripción cienciométrica de los resultados de las búsquedas, a fin de exponer el gesto como medio de interacción, las técnicas utilizadas para los diferentes pasos en el proceso de reconocimiento de gestos y las aplicaciones y desafíos de las interacciones basadas en gestos. Como conclusión se formula una serie de preguntas que invitan al lector a pensar en potenciales focos de investigación en las interacciones basadas en gestos
Integración de los recursos energéticos distribuidos en microrredes aisladas: paradigma colombiano
No full textThe electrification of rural or isolated areas coupled with increasing environmental concerns have promoted the emergence of Distributed Energy Resources (DER) and the operation by isolated microgrids. However, the integration of such resources involves technical issues related to the reliability and continuity of the electricity supply. Indeed, the uncertainty of renewable generation sources and the reduced inertia of isolated microgrids are challenges for the operation of these distribution systems. One way to address them is by providing ancillary services through all the resources involved in the system’s operation (generation assets, demand share, and storage systems). Accordingly, this paper first presents a literature review of the challenges and potential benefits of integrating DERs into the operation of a distribution system. It also includes some common strategies to mitigate the vulnerability of the introduction of these technologies in microgrids. Afterwards, the current state of each type of resource in Colombia is assessed. Finally, some basic strategies that enhance the benefits of DER integration are outlined along with the overcoming of challenges of microgrid operation in said country. To that end, we consider isolated Colombian regions to be natural laboratories where the effects of DER integration and the requirements for the operation by local production units can be analyzed.La electrificación de áreas rurales o aisladas, junto con las crecientes preocupaciones ambientales, han promovido la aparición de Recursos Energéticos Distribuidos (DER), y la operación por microrredes aisladas. Sin embargo, la integración de dichos recursos trae consigo problemas técnicos relacionados con la confiabilidad y la continuidad del suministro de electricidad. De hecho, la variabilidad e incertidumbre del recurso primario de las fuentes de generación renovables y la poca inercia de las microrredes aisladas son desafíos que se enfrentan en la operación de estos sistemas de distribución. Una forma de responder a estos desafíos es brindando servicios complementarios a través de todos los recursos inmersos en el funcionamiento del sistema (activos de generación, participación de la demanda y sistemas de almacenamiento). Este artículo muestra una revisión de los desafíos y beneficios potenciales de la Integración de DER, en la operación del sistema de distribución reportados en la literatura, junto con algunas estrategias comunes para mitigar la vulnerabilidad de la introducción de estas tecnologías en microrredes. Asimismo, realiza una evaluación del estado actual de cada recurso en Colombia; finalmente, se describen algunas estrategias para aumentar del impacto de los beneficios de la Integración de DER y la superación de algunos desafíos planteados en la operación por microredes en Colombia. Para ello, se considera a las regiones aisladas de Colombia como un laboratorio natural, donde sería posible analizar los efectos de la Integración de DER, así como los requisitos para la operación por parte de las unidades de producción locales
Bajo los Llanos: Una aproximación del contrabajo
No full textprueba de autoarchivo para el programa de pregradoAdministrador(a) Tecnológico(a)Pregrad
Efectos del CO, Pb++, y SO2 en el canal de calcio tipo L y potencial de acción en miocitos auriculares humanos. Estudio en silico
No full textExposure to air pollutants like carbon monoxide (CO), lead (Pb++) and sulfur dioxide (SO2) promotes the occurrence of cardiovascular diseases. Experimental studies have shown that CO, Pb++ and SO2 block L-type calcium channels, reducing the calcium current (ICaL) and the action potential duration (APD), which favors the initiation of atrial arrhythmias. The goal is to study the effects of CO, Pb++ and SO2 at different concentrations on ICaL and action potential using computational simulation. For this purpose, models of the effects of the air pollutants on the atrial L-type calcium channel were developed and were incorporated into a mathematical model of a human atrial cell. The results suggest that CO, Pb++ and SO2 block the ICaL current in a fraction that increases along with the concentration, generating an APD shortening. These results are consistent with experimental studies. The combined effect of the three air pollutants produced an APD shortening, which is considered to be a pro-arrhythmic effect.La exposición a contaminantes atmosféricos, como el monóxido de carbono (CO), plomo (Pb++) y dióxido de azufre (SO2), promueve la aparición de enfermedades cardiovasculares. Estudios experimentales han demostrado que el CO, el Pb++ y el SO2 bloquean los canales de calcio tipo L, disminuyendo la corriente de calcio (ICaL) y la duración del potencial de acción (APD), favoreciendo el inicio de arritmias auriculares. El objetivo es estudiar los efectos del CO, Pb++ y SO2 a diferentes concentraciones, sobre ICaL y el potencial de acción auricular mediante simulación computacional. Para ello, se desarrollaron modelos matemáticos de los efectos de los contaminantes atmosféricos sobre el canal de calcio auricular tipo L y se incorporaron en un modelo matemático de células auriculares humanas. Los resultados sugieren que el CO, el Pb++ y el SO2, bloquean la corriente ICaL en una fracción que aumenta a medida que aumenta, la concentración, generando un acortamiento del APD. Estos resultados son consistentes con estudios experimentales. El efecto combinado de los tres contaminantes atmosféricos generó un acortamiento del APD, lo cual es considerado un efecto pro-arrítmico
Cálculo computacional de las propiedades magnéticas de la superred MnO/ZnO
No full textFirst-principle calculations were performed in order to investigate the structural, electronic and magnetic properties of 1x1 MnO/ZnO superlattice in the wurtzite-type structure. The full-potential linearized augmented-plane-wave (FP-LAPW) method was used, as implemented in the WIEN2k computational code. Exchange and correlation effects are treated using the generalized gradient approximation (GGA) of PerdewBurke-Ernzerhof (PBE). The analyze of the structural properties show that the value of the bulk moduli is high, therefore is quite rigid and this feature makes them good candidates for possible application in devices that have to operate at high temperatures, under high power, and in hard coatings. The electronic density studies show that the MnO/ZnO superlattice have a half-metallic behavior with a magnetic spin polarization of 100% and a magnetic moment of 5 µβ/atom-Mn in the ground state. The ferromagnetic state comes from the hybridization of the Mn-3d and O-2p states that cross the Fermi level. This superlattice is a good candidate for spintronic applications.En este trabajo se realizaron cálculos por primeros principios basados en la Teoría del Funcional de la Densidad, con el fin de investigar las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas de la superred MnO/ZnO en la estructura wurtzita. Se utilizó el método Ondas Plana Aumentadas y Linealizadas Potencial Completo (FP LAPW), tal como está implementado en el código computacional Wien2k. Los efectos de intercambio y de correlación entre los electrones fueron tratados por medio de la Aproximación de Gradiente Generalizado (GGA) de Pedew, Burke y Ernzerhof (PBE). El análisis de las propiedades estructurales muestran que el valor del módulo de volumen es alto, por tanto, esta superred es bastante rígida y es buena candidata para aplicaciones en dispositivos que deban trabajar altas temperaturas, altas potencias y en recubrimientos duros. Los estudios de la densidad estados muestran que la superred posee un comportamiento semimetálicos con polarización de espín en el estado base del 100% y un momento magnético de 5 μβ/atomo-Mn, el estado ferromagnético proviene de la hibridación y polarización de los estados Mn-3d en mayor contribución y de los orbitales O-2p en menor contribución que atraviesan el nivel de Fermi. Debido a esta propiedad la superred puede ser potencialmente usada en espintrónica
Modelo para cuantificar los efectos esperados de estrategias de gestión de la demanda de energía eléctrica
No full textThis paper presents a quantitative dynamic model that can assess the response of a set of users to different Demand-Side Management strategies that are available. The main objective is to conceptualize, implement, and validate said model. As a result of a literature review, the model includes classical demand response techniques and proposes new customer actions and other novel aspects, such as energy culture and energy education. Based on the conceptualization of the model, this paper presents the structure that interrelates customer actions, demand proposals, cost-benefit analysis, and customer response. It also details the main aspects of the mathematical model, which was implemented in the Modelica modeling language. This paper includes simulations of intra-day and inter-day load shifting strategies using real data from the electricity sector in Colombia and different tariff factors. Finally, the results obtained show changes in daily consumption profiles, energy cost, system power peak, and load duration curve. Three conclusions are drawn: (i) Energy culture and pedagogy are essential to accelerate customer response time. (ii) The amount of the bill paid by customers decreases more quickly in the intra-day strategy than in its inter-day counterpart; in both cases, the cost reduction percentage is similar. (iii) Tariff increases accelerate customer response, and this relationship varies according to the Demand-Side Management strategies that are availableEl objetivo principal de este artículo fue conceptualizar, implementar y validar un modelo cuantitativo dinámico que permitiera encontrar la respuesta de un grupo de usuarios ante diferentes estrategias de gestión de la demanda de energía que les son ofertadas. Como resultado de una revisión bibliográfica, se conceptualizó un modelo que incluye técnicas clásicas de respuesta de la demanda, propone nuevas acciones del cliente y otros aspectos novedosos como la cultura y la pedagogía energética. Se determinó la estructura general que interrelaciona las acciones del cliente, las propuestas a la demanda, el análisis beneficio-costo y la respuesta del cliente. Se establecieron modelos matemáticos y se implementaron en lenguaje Modelica. Se realizaron simulaciones para las estrategias de desplazamiento intra-diario e inter-diario, utilizando valores reales del sector eléctrico colombiano y diferentes factores de tarifas. Finalmente, se presentan las gráficas obtenidas para cambios en los perfiles diarios de consumo, costo de la energía, variación del pico de potencia del sistema, cambios en la curva de duración de carga. Las principales conclusiones obtenidas son: (i) La cultura y la pedagogía energética son elementos esenciales para acelerar el tiempo de respuesta del cliente, (ii) El valor de la factura pagada por el cliente se reduce más rápidamente en la estrategia intra-diaria que en la inter-diaria; en ambos casos las reducciones porcentuales en el costo son similares. (iii) El aumento del factor tarifa acelera la respuesta del cliente, esta relación varía según el programa ofrecido
Comparación de métodos de reducción de dimensión basados en análisis por localidades
No full textIn this paper, a comparison of methods for nonlinear dimensionality reduction is proposed in order to determine which technique preserves better the local properties, without losing the overall structure of the original data. We seek to establish which of these methods is the most appropriate for visualization tasks. The embeddings obtained with each technique are evaluated by two criteria Preservation Neighborhood Error and Preserved Neighbors Average. The methodologies were tested on artificial and real-world data sets which allow us to visually confirm the quality of the embedding. The results obtained show that Maximum variance unfolding computes high quality embeddings, because the optimization problem pretends to preserve exactly the local pair-wise distance between neighbors and conserve the global manifold structure.En este trabajo se realiza una comparación de las principales técnicas de reducción de dimensión no lineal basadas en análisis por localidades, tales como: Locally linear embedding, Isometric feature mapping y Maximum variance unfolding. El estudio pretende determinar, bajo criterios objetivos, cuál de las técnicas consideradas conserva de mejor manera las propiedades locales de la variedad, y la estructura global de los datos de entrada al realizar un mapeo a un espacio de menor dimensión. Los métodos son especialmente analizados en aplicaciones de visualización. Las inmersiones obtenidas son evaluadas por medio de dos criterios: Error de Conservación de Vecindarios y Promedio de Vecinos Conservados. Para la validación experimental se utilizan bases de datos artificiales y reales que permiten confirmar visualmente la calidad de las inmersiones obtenidas. Con base en los resultados se observa que la técnica Maximum variance unfolding presenta inmersiones de mejor calidad, debido a que la técnica de optimización de este algoritmo preserva exactamente las distancias entre puntos cercanos en el espacio de baja dimensión, conservando la estructura global de la variedad analizada
Juegos en la Enseñanza de la Ingeniería del Software
No full textSerious games, mainly videogames, have increased their use in the teaching of software engineering as motivation factors for the significant learning. This paper stresses on the existence or lack of their pedagogical and didactic supports, through the analysis derived from the state of the art of the serious games related to the software engineering. Furthermore, this work proposes pedagogical postulates that bear these games and makes a classification of them. The results shown here make part of a research developed under the projects: Information and Communication Technologies as a Support for Teaching (TICAD for its acronym in Spanish) of the Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM) and Information and Communication Technologies used for software engineering teaching (TICSOFT for its acronym in Spanish) of Masters in Computer Engineering of the Eafit University.Los juegos serios, en particular los videojuegos, han aumentado su uso en la enseñanza de la ingeniería del software como elementos motivacionales para el aprendizaje significativo. Este artículo resalta la existencia o carencia de los soportes pedagógicos y didácticos que los sustentan mediante el análisis derivado del estado del arte correspondiente a los juegos serios respecto a la Ingeniería de Software; además, se proponen postulados pedagógicos que los sustentan y una clasificación de los mismos. Los resultados que aquí se presentan hacen parte de una investigación desarrollada en el Instituto Tec nológico Metropolitano (ITM) como parte del proyecto de investigación de la Maestría en Ingeniería Informática de la Universidad Eafit que está llevando a cabo el profesor Diego Alejandro Guerrero Peña