Proyectos de investigación – Maestría

Cancelación de eco acústico usando filtros adaptables

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Profesores: Dr. Fausto Marcos Casco Sánchez y Dr. Miguel López Guerrero

Resumen: Los filtros adaptables han encontrado una enorme cantidad de aplicaciones y se encuentran inmersos en una gran cantidad de dispositivos usados comúnmente en la vida diaria. El teléfono celular, por ejemplo, incluye un filtro adaptable que reduce el ruido ambiente y hace más clara la voz del hablante a su interlocutor. Dentro de la amplia gama de aplicaciones de los filtros adaptables, en este proyecto se considera el problema de mantener garantías de calidad de servicio en sistemas de comunicaciones para señales de voz (p. ej., telefonía). Entre otros factores a considerar, esto implica evitar el retorno de la señal de voz de un hablante, la cual podría percibirse como eco acústico que entorpecería la comunicación. Una fuente común de eco en dispositivos utilizados en teleconferencias (p. ej. una diadema) es la utilización de micrófonos altamente sensibles que son capaces de captar la señal de audio proveniente de la bocina. Este efecto indeseable se exacerba en comunicaciones de larga distancia en donde los retardos inducidos por la red ocasionan una señal de eco retardado que puede impedir completamente la comunicación. Como ejemplos de otros dispositivos en donde se requiere la cancelación del eco se pueden mencionar los teléfonos «manos-libres» y celulares. Una forma de lograr la cancelación de eco es a través de un filtro adaptable el cual está constituido por un filtro digital más un algoritmo de adaptación. Los filtros adaptables identifican de manera iterativa la respuesta impulso del componente de la red que ocasiona el eco. Esta información se utiliza para tratar de cancelar la componente de eco. En este contexto un algoritmo muy usado es el NLMS (normalized least mean square). Sin embargo, este algoritmo presenta ciertas deficiencias lo cual ha motivado la aparición de diversas mejoras encaminadas a incrementar su desempeño. En este proyecto de investigación se propone desarrollar una variante del algoritmo NLMS para aplicaciones de reducción de eco. La diferencia fundamental con respecto al algoritmo NLMS original será la variable a tomar en cuenta durante la adaptación de los coeficientes del filtro. Mientras que en el algoritmo original los coeficientes se adaptan en función de una señal de error (diferencia entre la salida generada por el filtro y la del componente de red que genera el eco), se pueden utilizar otras variables en función de las características deseadas del filtro. Esta variante tendrá el propósito de mejorar el tiempo de convergencia o el nivel de reducción del eco o ambas características.

Objetivo general

• Proponer una variante del algoritmo NLMS y cuantificar la mejora en desempeño en aplicaciones de cancelación de eco.

Objetivos específicos

• Modificar la forma en la que el algoritmo NLMS adapta los coeficientes de un filtro cancelador de eco, a fin de mejorar su desempeño.
• Cuantificar la mejora en desempeño del algoritmo propuesto.
• Comunicar los resultados de forma idónea.

Aplicación de Algoritmos Genéticos para el cultivo hidropónico de lechugas Simpson en condiciones adversas

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Profesora: MC Alma Edith Martí­nez Licona

Resumen: El objetivo del proyecto es aplicar Algoritmos Genéticos para obtener el mejor fitness en el cultivo de lechugas por medio de la técnica de hidroponía, en específico, hidroponía de raíz flotante, por ser un método de fácil instalación. El tipo de lechuga a cultivar será la lechuga Simpson, debido que en un corto período, (a partir de los 9 días) ya se empiezan a ver las hojas. En un periodo de 20 a 30 días se puede obtener la lechuga, sus hojas son más resistentes y es fácil de cultivar por medio de elementos reciclables.Esto nos permite ver el resultado de los algoritmos en poco tiempo y poder modificarlos para experimentar en varias ocasiones, además sus hojas son rizadas y verdes y en caso de tener algún problema con su alimentación o la presencia de un hongo éstas comienzan a tornarse a un color amarillo casi beige.

Objetivo general

• Caracterizar los parámetros para el cultivo hidropónico de lechuga Simpson en condiciones adversas.

Objetivos específicos

• Generar una base de datos por medio de sensores con
  condiciones óptimas.
• Modelar el fitness del algoritmos genético por medio de la base de datos (generando una relación donde se integren las variables a medir).
• Obtener la mejor combinación de criterios para el cultivo hidropónico de la lechuga Simpson en situaciones adversas por medio de un algoritmo genético basándose en el fitness modelado en condiciones óptimas.
• Evaluar los resultados del algoritmo genético con “pruebas de campo”.

Diseño de funciones de estimación para sistemas RFID aumentados

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Profesores: Dr. Leonardo Daniel Sánchez Martínez y Dr. Víctor Manuel Ramos Ramos

Resumen: Uno de los diversos procesos realizados por todo sistema RFID es la estimación de la cardinalidad de un conjunto de etiquetas. Dicho proceso utiliza funciones denominadas como funciones de estimación. Una función de estimación es una función que permite aproximar la cardinalidad de un conjunto de objetos presentes en una zona de interés. Es de suma utilidad para todo sistema RFID, pues es la base o pre-fase de otros procesos como el de identificación. Es importante resaltar que la exactitud de la función de estimación es fundamental para las distintas aplicaciones que utilizan este proceso. Entre mejor sea la función, mejor desempeño podrá tener la aplicación.
Entonces, en esta propuesta se desea investigar las características relevantes de los sistemas RFID aumentados para el diseño de funciones de estimación eficientes que aprovechen las ventajas ofrecidas por los sistemas RFID aumentados.

Objetivo general

• Diseñar al menos una función de estimación para sistemas RFID aumentados con el fin de mejorar los procesos que utilizan total o parcialmente estas.

Objetivos específicos

• Identificar las diferencias entre los sistemas RFID tradicionales y aumentados.
• Estudiar las funciones de estimación existentes.
• Diseñar una función de estimación para un sistema RFID aumentado.
• Evaluar la función de estimación diseñada y compararla con las existentes.

Evaluación de la conducción en vehículos terrestres por medio de sensores inerciales

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Profesores: Dr. Luis Martín Rojas Cárdenas y Gonzalo Víctor Rojas Cárdenas

Resumen: La seguridad vial en zonas metropolitanas y carreteras puede estar seriamente comprometida a causa de personas con malos hábitos de conducción. Contar con sistemas inteligentes capaces de señalar los malos conductores podría reducir el sufrimiento, pérdidas humanas y daños materiales. El presente proyecto de investigación busca obtener un método para determinar cuando un conductor pone en riesgo su seguridad y la de terceros. El uso de sensores inerciales, tales como acelerómetros y giroscopios, aparece como indispensable y difícilmente reemplazable por otras tecnologías como el GPS. En efecto, los sensores inerciales ofrecen información muy detallada de eventos tales como pasar un tope sin frenar, cambios intempestivos de carril, arranque y frenados súbitos, incluso la actividad de la caja de velocidades puede ser registrada por estos dispositivos. Pero la información de los sensores inerciales, en particular los acelerómetros, presentan informaciones que se ven grandemente alteradas por las inclinaciones del vehículo. En esta tesis se utilizará un sistema desarrollado en el marco de otra tesis de maestría que permite depurar la señal de los acelerómetros gracias a un nuevo algoritmo de fusión de datos llamado “gradiente descendiente”, el cual ha sido poco utilizado en estas situaciones. Diversos trabajos han abordado el tema de la evaluación de la forma de conducir, pero pocos son los que depuran la información de la aceleración por medio de métodos para la fusión de datos. Finalmente, el sistema que se busca desarrollar en el marco de este proyecto se puede requerir el uso de técnicas de aprendizaje maquinal como son las redes neuronales o las máquinas de soporte vectorial.

Objetivo general

• El presente proyecto tiene como objetivo desarrollar un sistema que permita evaluar los
  hábitos de conducción de una persona, de tal forma que se sea posible conocer las situaciones de riesgo cometidas durante un trayecto.

Objetivos específicos

• Conocer las técnicas de vanguardia para la evaluación de los hábitos de conducción de
  vehículos terrestres.
• Evaluar las mejoras que ofrece la combinación de sensores inerciales y métodos de fusión de datos en la evaluación de los hábitos de conducción. La tendencia es utilizar sensores sin la
  intervención de estos métodos.
• Hacer una propuesta de método de evaluación de la conducción para la Ciudad de México y
  los hábitos de la gente que habita en ella.

Detección de los objetos perdidos para sistemas RFID aumentados

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Profesores: Dr. Leonardo Daniel Sánchez Martínez y Dr. Víctor Manuel Ramos Ramos

Resumen: Una de las aplicaciones más comunes para la tecnología RFID es la detección de objetos perdidos. Esta actividad consiste en determinar si un objeto ha abandonado el área de interés por error, o bien si alguien no autorizado lo ha movido de lugar. Para ello, es necesario un protocolo de detección de objetos permite determinar la presencia de objetos en un área de interés. Este tipo de protocolos se utiliza principalmente en aplicaciones de seguridad y logística. Entonces, se espera que la ejecución de este tipo de protocolos sea lo más rápida y eficiente posible, ya que la mayoría de ellos se ejecutan frecuentemente durante largos periodos de tiempo.
Así, en esta propuesta se investigarán las características relevantes de los sistemas RFID aumentados para el diseño de protocolos de comunicaciones para la detección de objetos.

Objetivo general

• Diseñar al menos un protocolo de detección de objetos para los sistemas RFID aumentados.

Objetivos específicos

• Identificar las diferencias entre los sistemas RFID tradicionales y aumentados.
• Seleccionar un sistema RFID aumentado.
• Estudiar los protocolos de detección de objetos para sistema RFID.
• Diseñar un protocolos de detección de objetos para un sistema RFID aumentado.
• Evaluar el protocolo de detección de objetos y compararlo con las existentes.

Modelo de arquitectura autonómica para sistemas de información de apoyo al diagnóstico médico

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Profesores: Dra. Angelina Espinoza Limón

Resumen:El principal objetivo de este proyecto es desarrollar una propuesta de modelo de arquitectura para un Sistema de Información en el Cuidado a la Salud (HCIS por sus siglas en inglés), que incorpore características autonómicas para apoyar al equipo médico en el proceso de diagnóstico especializado de pacientes. La computación autonómica es una tendencia en ingeniería de software para diseñar sistemas autónomos e inteligentes para resolver principalmente tareas de administración de sistemas, pero también para tareas de propósito específico orientadas un usuario final. En el caso de este proyecto de tesis los usuarios finales serán los médicos, y el propósito específico será el apoyo al diagnóstico médico, para ello se trabajará con el Instituto Nacional de Rehabilitación (INR) para definir la especialidad médica y los requisitos del sistema de información que apoyará el diagnóstico médico.

Este trabajo se enmarca en el contexto de un proyecto que se realiza actualmente en colaboración entre la UAM Iztapalapa, el Instituto Nacional de Rehabilitación (INR) y la Universidad de Brighton (Inglaterra). Por lo cual, el trabajo de la tesis serán en conjunto con el INR, lo que permitirá la realización de la tesis en el marco de problemas reales, y al final la transferencia inmediata de los resultados de la misma. Con este proyecto de tesis se espera beneficiar directamente a los médicos que realizan investigación médica en el INR.

Objetivo general

• Definir un modelo de arquitectura autonómico para sistemas de información de apoyo al diagnóstico médico.

Objetivos específicos

• Investigar las propuestas relacionadas a los modelos autonómicos para sistemas de información en el cuidado a la salud, en particular en el apoyo al diagnóstico médico.
• Definir el modelo de arquitectura autonómico para sistemas de información de apoyo al diagnóstico médico, para una especialidad médica.
• Se realizará una verificación del modelo de arquitectura, considerando una metodología para evaluación de diseño de arquitecturas.
• Realizar una prueba de concepto, para ello se definirá a partir del modelo, una instancia específica de arquitectura autonómica para un sistema de información en diagnóstico médico. El INR definirá los requisitos que debe considerar la arquitectura instanciada.

Seguimiento y segmentación de objetos en video comprimido

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Profesores:Dr. Luis Martín Rojas Cárdenas

Resumen: Las posibles aplicaciones de la video vigilancia son numerosas y el desarrollo de ellas reposa sobre eficientes herramientas para el análisis de la escena. Entre éstas se encuentran los esenciales algoritmos para la segmentación y el seguimiento de objetos en movimiento. Ambas herramientas se pueden desarrollar, tanto para secuencias de imágenes constituidas por píxeles, como para aquellas que ya se encuentran comprimidas.

En esta tesis se busca un algortimo para la segmentación y seguimiento de objetos en movimiento cuya particularidad sea tolerar los cambios de iluminación, la pérdida de información, el ruido y ciertos tipos de oclusión. La busqueda de tal algoritmo se realizará en el dominio del video comprimido por lo tanto se podrá utilizar informacion de datos provenientes de coeficientes frecuenciales de la DCT y de los vectores de movimiento comúnmente disponibles en la mayor parte de normas de codificación de video.

Objetivo general

• Desarrollar un algoritmo que permita segmentar y realizar el seguimiento de objetos en movimiento a través de una escena de video comprimido proveniente de una cámara de video vigilancia típica.

Objetivos específicos

• Conocer las técnicas de vanguardia para la segmentación y el seguimiento de objetos en el dominio del video comprimido.

Diseño y visualización de redes porosas basadas en diagramas de Voronoi

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Profesores:Dr. Miguel Alfonso Castro García

Resumen: De manera general, sabemos que la materia se encuentra en estado: gaseoso, líquido y sólido[1]. En particular, hablando de la materia o materiales sólidos, estos a nivel molecular se conforman de partes sólidas y partes huecas (o poros). Precisamente la configuración y tamaño de estas partes “sólidas” y “huecas” definen la dureza y permeabilidad de los materiales.

En este sentido se pueden modelar los materiales partiendo del estudio de los poros, como el que se presenta en [2], en donde los poros de modelan como sitios o esferas conectados a través de enlaces o cilindros. La complejidad de este modelado es el cumplir ciertas reglas de conectividad, en donde un enlace de radio x, solo puede conectar a dos sitios con radio mayor o igual a x, (entre otras reglas). También se modela la red porosa variando el número de enlaces de 6 a 0. Sin embargo, la estructura de la red porosa es regular en el sentido en que los sitios se encuentran distribuidos uniformemente (la longitud de los enlaces es la misma), y todos los enlaces se colocan únicamente en 3 sentidos. Todo lo anterior se procesa en una arquitectura multicore.

En este proyecto se propone la construcción de redes porosas basadas en diagramas de Voronoi.

De manera general un diagrama de Voronoi (Fig. 1), se forma a partir de n puntos (color rojo) los cuales a su vez definen n regiones o polígonos (color azul). La característica de las regiones es que delimitan o marcan la cercanía al punto que contienen. La idea principal para este proyecto es considerar el perimetro de las regiones de Voronoi para formar una red de poros irregular. Esta propuesta contempla desde la construcción y la visualización de la red porosa en 2D y 3D usando unidades de procesamiento gráfico con las bibliotecas de CUDA y WebGL.

Objetivo general

• Construir y visualizar una red porosa mediante diagramas de Voronoi.

Objetivos específicos

• Modelar una red de Voronoi tomando en cuenta la distancia euclidiana. Lo anterior tomando en cuenta el procesamiento ofrecido por las unidades de procesamiento gráfico.
• Adaptar el perímetro de las regiones de Voronoi como poros de una red.
• Visualizar e interactuar con la red porosa mediante la programación con WebGL.

Desarrollo de Objetos de Aprendizaje Adaptativos (OAA) del tema curricular de bases de datos para alumnos de IES

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Profesores:Dra. Reyna Carolina Medina Ramirez

Resumen: En los últimos años las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC) han mostrado su impacto en diversas áreas de conocimiento. En el campo educativo las TIC han motivado cambios favorables en el proceso educativo, a través de nuevas técnicas, métodos y modelos de enseñanza y aprendizaje. Las instituciones educativas generan una vasta cantidad de recursos científicos, tecnológicos y educativos (heterogéneos tanto en contenido como en formato) conformando en algunas de ellas lo que se conoce como repositorios institucionales. En particular el material educativo es una fuente de conocimiento que debe ser aprovechada debido a que tiene un papel decisivo no solo en la formación de recursos humanos, sino también en la capacitación de profesores que se incorporan a una institución educativa. Los ​Laboratorios Nacionales CONACYT son una propuesta nacional que ha surgido para capitalizar el conocimiento que generan las instituciones educativas y motivar el vínculo entre ellas.

Al finalizar el proyecto se espera hacer una aportación tanto al área de Tecnología Educación, como al de la web semántica a través del diseño e implantación de un Objeto de Aprendizaje Adaptativo (OAA), un algoritmo adaptativo para establecer rutas de aprendizaje considerando el estilo de aprendizaje, el contenido y la evaluación. Una ontología para tener una representación formal y no ambigua de un OAA que pueda compartirse entre usuarios y computadoras.

Objetivo general

• Facilitar el aprendizaje, la asimilación y aplicación de conceptos del tema curricular de Bases de Datos en alumnos de IES mediante el uso de Objetos de Aprendizaje Adaptativos (OAA).

Objetivos específicos

• Identificar las necesidades de aprendizaje, estilos de aprendizaje favorecedores, así como TIC facilitadoras del aprendizaje en los estudiantes de IES.
• Desarrollar Objetos de Aprendizaje Adaptativos (OAA) considerando contenido temático de bases de datos, estilos de aprendizaje, tipos (ejercicios, prácticas, etc.) y formatos (mp4, mp3, html., etc.) para estudiantes de IES o afines para adquirir y aplicar conocimientos del tema curricular de bases de datos.
• Evaluar de manera psicopedagógica, didáctica-curricular y de usabilidad los OAA desarrollados en el proyecto para mostrar su valor y uso efectivo en aplicaciones educativas.
• Implementar una prueba de concepto.

Mecanismos eficientes para la transformación de prefijos de una tabla de ruteo IP

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Profesores: Dr. Miguel Ángel Ruiz Sánchez y Dr. César Jalpa Villanueva

Resumen: Internet es una red mundial de computadoras que intercambian información por medio de paquetes definidos por el protocolo IP. Dichas computadoras pueden ser de 2 tipos. Un primer tipo se caracteriza por ejecutar aplicaciones de propósito general y usan la red para enviar o recibir información; las computadoras que pertenecen a este tipo se les conoce como Hosts. El segundo tipo de computadoras de Internet se caracteriza por estar exclusivamente dedicadas a encaminar los paquetes de información del Host de origen al Host destino final; estas computadoras se conocen con el nombre de ruteadores.

En esta propuesta de trabajo de investigación, nosotros estamos interesados en un tipo de transformación específica. Esta transformación consiste en obtener un conjunto de prefijos disjuntos, a partir del conjunto original de prefijos. En la literatura, este paso previo de transformación se da por hecho y no se especifica la manera en que realmente se efectúa. Además de que no se toma en cuenta el impacto que tiene este paso de tranformación de prefijos en el desempeño del esquema total.

En esta propuesta de trabajo de investigación, se diseñará un algoritmo para realizar la transformación del conjunto de prefijos de una tabla de ruteo en otro conjunto de prefijos disjuntos pero que preserve la información de ruteo original. Además, se estudiará el impacto que este paso provoca en por lo menos uno de los esquemas propuestos en la literatura que usan este paso previo. También se estudiará la escalabilidad del algoritmo de transformación propuesto con respecto a la longitud de los prefijos IP; más específicamente con los prefijos en IPv6; ya que dicho protocolo ha comenzado ya a implantarse en Internet.

Objetivos generales

• Que el alumno desarrolle habilidades de investigación.
• Que el alumno diseñe un método para obtener un conjunto de prefijos disjuntos de una tabla de ruteo y haga con esto una contribución a la comunidad científica en el área de redes de computadoras.

Objetivos específicos

• Diseñar e implementar un método para obtener un conjunto de prefijos disjuntos de una tabla de ruteo.
• Estudiar el impacto que este paso de transformación provoca en por lo menos uno de los esquemas propuestos en la literatura que usan este paso previo.