Proyectos de investigación – Maestría

Detección de objetos perdidos en sistemas RFID

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Profesor: Dr. Víctor Manuel Ramos Ramos

Resumen: Hoy en día, la tecnología de identificación por radiofrecuencia (RFID, Radio Frequency IDentification) está involucrada en diversas actividades de la vida cotidiana, como son el transporte público, el rastreo y seguimiento de activos, el manejo de inventarios automatizados, solo por mencionar algunos. En los últimos años, se ha observado una tendencia hacia modificar la arquitectura centralizada de las redes RFID por arquitecturas distribuidas. Dichas arquitecturas introducen nuevos elementos en la red para distribuir los procesos realizados por la misma, como es el caso del proceso de identificación. De esta manera, las nuevas arquitecturas pretenden mejorar el uso del ancho de banda para escenarios RFID densos; sin embargo, se pueden utilizar igualmente para aplicaciones de detección y rastreo de activos. Hasta nuestro mejor conocimiento, no existen trabajos que demuestren que el enfoque distribuido para escenarios RFID sea de beneficio para aplicaciones tales como la detección de activos. En consecuencia, en este trabajo de investigación proponemos comparar, mediante simulación de eventos discretos, el rendimiento del nuevo paradigma distribuido para tareas de rastreo y detección de activos.

Objetivo general

• Analizar las ventajas y desventajas del enfoque distribuido para sistemas RFID

Objetivos específicos

• Realizar un estudio del estado del arte del paradigma distribuido en redes RFID
• Implementar un escenario distribuido de red RFID en un simulador de eventos discretos
• Adaptar un protocolo de detección de marcas pérdidas al enfoque distribuido
• Evaluar el desempeño del protocolo diseñado y compararlo con el enfoque tradicional

Estudio de la dinámica estructural de las redes libres de escala

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Profesor: Dr. Ricardo Marcelín Jiménez

Resumen: Al finalizar el proyecto el alumno habrá construido un conjunto de herramientas computacionales para evaluar parámetros tales como la distribución de los grados, ó el diámetro de una gráfica. De igual forma, habrá construido otro conjunto de herramientas para simular los procesos dinámicos de formación y degradación de una red compleja.

Objetivo general

• Estudiar las propiedades estructurales de las redes libres de escala, bajo condiciones dinámicas

Objetivos específicos

• Reconocer un conjunto de medidas que caractericen el estado de una red
• Proponer una serie de mecanismos que puedan describir la degradación de una red
• Evaluar el estado de una red mientras es sometida a alguno de estos mecanismos
• Proponer una serie de mecanismos que puedan describir la formación de una red

Diseño de un algoritmo multi-objetivo bio-inspirado para generar zonas electorales

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Profesores: Dr. Miguel Ángel Gutiérrez Andrade y Dr. Eric Alfredo Rincón García (UAM Azcapotzalco)

Resumen: El diseño de zonas es un problema que consiste en agrupar unidades geográficas en un número predeterminado de zonas que minimizan una función objetivo, al tiempo que se satisfacen ciertas restricciones, principalmente relacionadas con su topografía. Dentro de sus aplicaciones más frecuentes se encuentran el diseño de distritos electorales, diseño de zonas de ventas, diseño de zonas escolares y el uso de tierras. Puede presentar objetivos múltiples, posiblemente en competencia entre sí, lo cual hace necesario llegar a una solución en la que todos los objetivos sean satisfechos en un grado aceptable. En esta propuesta de trabajo de investigación se diseñará un algoritmo multi-objetivo basado en una técnica bio-inspirada como colonia de abejas artificiales, optimización por colonia de hormigas, optimización por enjambre de partículas, entre otras, para el diseño de zonas electorales con 2 objetivos, equilibrio poblacional y compacidad geométrica.

Objetivo general

• Diseñar un algoritmo para construir zonas que promuevan el equilibrio poblacional y la compacidad geométrica

Objetivos específicos

• Realizar el estado del arte de las diferentes técnicas multi-objetivo bio-inspiradas
• Diseñar un algoritmo multi-objetivo basado en técnicas bio-inspiradas para construir zonas que promuevan el equilibrio poblacional y la compacidad geométrica
• Aplicar el algoritmo diseñado en instancias reales
• Comparar los resultados obtenidos con los reportados en la literatura especializada

Algoritmos de monitorización del espectro radioeléctrico para aplicaciones de radios cognitivos

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Profesor: Dr. Alfonso Prieto Guerrero

Resumen: Actualmente existe una administración del espectro radioeléctrico que otorga licencias de uso exclusivo para operar en frecuencias fijas. Esta asignación fija de frecuencias ha provocado escasez de bandas de frecuencia libres para operar nuevos servicios. Esto se debe a que muchas bandas están reservadas para ciertos usos; pero en realidad no se utilizan. Por este motivo existe una línea de investigación en redes inalámbricas cognitivas que sugiere que el aprovechamiento óptimo del espectro se puede realizar si se implementan nuevas metodologías para el uso de las frecuencias. Los dispositivos de CRN deben ser capaces de detectar frecuencias libres del espectro y establecer la comunicación en esas frecuencias libres utilizando técnicas conocidas como acceso dinámico del espectro. La búsqueda de esquemas eficientes de monitorización del espectro no está agotada, al contrario es un nicho de oportunidad en la investigación. Sin embargo es importante remarcar que en la actualidad, dada las necesidades de hardware y la complejidad de las técnicas, los métodos de monitorización del espectro basados en la detección de energía son los más utilizados, aunque no necesariamente son los más eficientes. Nuestra motivación principal es la búsqueda de técnicas que mejoren la eficiencia espectral de los sistemas de comunicación digital con un enfoque de radios cognitivos.

Objetivo general

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Objetivos específicos

• Comprender los principios de la monitorización del espectro y su aplicación en los radios cognitivos
• Estudiar y seleccionar dos algoritmos
• Evaluar el desempeño de los algoritmos seleccionados en la banda de los 2.4 GHz, en la plataforma de desarrollo MATLAB

Un sistema clasificador no supervisado utilizando coloración de gráficas suaves

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Profesores: Dr. Pedro Lara Velázquez y Dr. Miguel Angel Gutiérrez Andrade

Resumen: Un sistema clasificador no supervisado es un tipo especial de reconocimiento de patrones, significa poner una etiqueta a un objeto de acuerdo a sus características. Los seres humanos hacemos reconocimiento de patrones cotidianamente, aunque lo hacemos de forma inconsciente. El reto de un modelo de reconocimiento de patrones es enseñarle a una computadora a hacer esta actividad de una forma eficiente. El problema de coloración de gráficas suaves busca encontrar una coloración que minimiza la “tensión” en la gráfica, es decir, minimizar la suma de distancias entre vértices con colores idénticos. Este modelo se utiliza en la programación de eventos susceptibles de cambios, asignación estable de frecuencias del espectro electromagnético entre otros.

Objetivo general

• Construir un algoritmo para un sistema clasificador de uso general con el modelo de coloración de gráficas suaves

Objetivos específicos

• Diseñar e implementar un algoritmo de reconocimiento de patrones, ya sea en lenguaje C o FreeBasic bajo el esquema de coloración de gráficas suaves
• Aplicar el algoritmo para clasificación de varias instancias benchmark

Uso de herramienta borrosa para el estudio de índices económicos

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Profesores: Dr. Sergio Gerardo de los Cobos Silva y Dr. Eric Alfredo Rincón García (UAM Azcapotzalco)

Resumen: Respecto a esta forma de modelización con instrumentos borrosos, creemos que de alguna forma, ofrece ciertas ventajas sobre la tradicional técnica de regresión. En primer lugar, porque las estimaciones que obtengamos después de ajustar los coeficientes borrosos, no serán variables aleatorias, y por tanto, en muchas ocasiones de difícil tratamiento numérico, sino números borrosos, cuyo tratamiento es más sencillo. Por otra parte, si el fenómeno de estudio es de carácter económico o social, las observaciones que del mismo se obtienen son consecuencia de la interacción entre las creencias, expectativas, etc. de los agentes que participan en dicho fenómeno, y por tanto, ya hemos señalado que en nuestra opinión, no es del todo adecuado modelar dicho fenómeno utilizando la teoría de la probabilidad. La utilización de algunos instrumentos de programación matemática que proporciona la teoría de los subconjuntos borrosos estaría motivado por la gran utilización de la programación matemática en problemas económicos. En concreto, se proponen dos instrumentos de programación matemática que utilizan instrumentos de la teoría de los subconjuntos borrosos: a) Programación Borrosa y b) Programación Posibilística.

Objetivo general

• Proponer y diseñar diferentes algoritmos de tipo borroso y aplicarlos en instancias reales

Objetivos específicos

• Realizar el estado del arte de diferentes técnicas borrosas
• Proponer y diseñar diferentes algoritmos de tipo borroso
• Aplicar el algoritmo diseñado en instancias reales
• Comparar los resultados obtenidos con los reportados en la literatura especializada

Multi-objetive evolutionary algorithms for unstructured P2P topologies reconfiguration

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Profesores: Dra. Elizabeth Pérez Cortés y Dr. Hiroyuki Sato (University of Tokyo, Japón)

Resumen: Nowadays one of the main usages of the Internet is content generation, sharing and access. One of the approaches used to support these activities is the P2P model. In content distribution systems using this model, instead of having servers to distribute the contents, nodes are self organized to do it. Each node is a potential server and a client and this characteristic makes those systems naturally scalable and fault tolerant. In order to coordinate their actions, the nodes of a P2P system establish logical connections between them and those connections define an overlay network (called P2P network). There are two main classes of P2P networks: structured and unstructured. We are interesting on the second class, where there are no specific rules to define the neighborhood of a newcomer.

The reconfiguration of a P2P network is generally performed through a protocol to integrate new peers and a protocol to deal with those that leave the system. The goal of these protocols is to preserve the connectivity. A reconfiguration can also address the change in the interests of users, by example, by adjusting the amount of links of a peer to the popularity of its shared resources or by allowing a peer to change its neighborhood when this one is not interesting for it anymore. The reconfiguration of an unstructured P2P network can be seen as the problem of selecting, among all the possible connected undirected labeled graphs, the optimal one for the current participant peers and their interests. The prohibitive computational costs of an exhaustive approach provide an opportunity to use evolutionary computation to adaptively optimize the topology. In this project we are interested in the exploration of distributed control, local information multi-objective evolutionary algorithms as a strategy to perform periodic reconfiguration of unstructured P2P topologies.

Objetivo general

• The design and implementation of an effective an efficient multi-objetive evolutionary algorithm to perform the reconfiguration of an unstructured P2P topology.

Objetivos específicos

• Identify and understand the different distributed control, local information multi-objetive evolutionary algorithms proposed to perform the reconfiguration of an unstructured P2P topology.
• Design in a distributed control, local information multi-objetive evolutionary algorithm to perform reconfiguration in unstructured P2P topologies.
• Evaluate the proposed algorithm.
• Assess the relative importance of the different objetives used in the reconfiguration of an unstructured topology.

Soporte para el elitismo en algoritmos evolutivos multiobjetivo paralelos

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Profesores: Dr. Antonio López Jaimes (UAM Cuajimalpa) y Dra. Elizabeth Pérez Cortés

Resumen: La mayoría de los problemas de optimización del mundo real involucran dos o más objetivos que se tienen que optimizar simultáneamente y que se encuentran en conflicto. Como resultado, a diferencia de la optimización de un solo objetivo, en la optimización multiobjetivo no hay una solución óptima sino un conjunto de soluciones compromiso óptimas (llamadas frente de Pareto). Estas soluciones son óptimas en el sentido que no es posible mejorar un objetivo sin deteriorar otro. Los algoritmos evolutivos (AEs) fueron diseñados para resolver problemas de optimización del mundo real en los que las técnicas clásicas de programación matemática tienen un desempeño pobre o incluso no pueden aplicarse. Los algoritmos evolutivos son particularmente adecuados para resolver problemas multiobjetivo ya que mantienen simultáneamente un conjunto de soluciones para obtener  una  muestra  del  frente  de  Pareto.

El elitismo es el mecanismo para evitar perder las mejores soluciones encontradas durante la ejecución de un AE debido a efectos estocásticos. Este concepto juega un papel  importante  en AE modernos  ya  que  junto  con  la mutación, garantiza convergencia global. Existen dos enfoques principales para implementar el elitismo. Uno de ellos combina la población anterior y la nueva, y posteriormente utiliza una selección determinista para mantener a las mejores soluciones en la siguiente generación. En el otro enfoque se mantiene un conjunto externo de soluciones llamado “archivo” que mantiene las mejores soluciones encontradas durante la búsqueda. Existen múltiples esfuerzos para encontrar una estructura de datos que permita el mantenimiento eficiente del archivo en un entorno centralizado y, en este proyecto, estamos interesados en hacer lo propio par a un entorno paralelo. En otras palabras, estamos interesados en diseñar un algoritmo de archivado paralelo de manera que pueda contener un gran número de soluciones (> 5× 10⁵).

Objetivo general

• Diseñar un algoritmo paralelo de archivado capaz de mantener de manera eficiente un gran número de soluciones (> 5 x 10⁵).

Objetivos específicos

• Identificar los algoritmos de archivado propuestos actualmente que puedan implementarse en paralelo directamente.
• Conocer la eficiencia relativa de los algoritmos de archivado identificados.
• Proponer un algoritmo de archivado paralelo (posiblemente basado en una versión secuencial existente) para ejecutarse en un multiprocesador débilmente acoplado (e.g., un cluster).
• Poner el algoritmo implementado a disposición de la comunidad de computación evolutiva.

Soporte para el elitismo en algoritmos evolutivos multiobjetivo

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Profesores: Dra. Elizabeth Pérez Cortés y Dr. Antonio López Jaimes (UAM Cuajimalpa)

Resumen: La mayoría de los problemas de optimización del mundo real involucran dos o más objetivos que se tienen que optimizar simultáneamente y que se encuentran en conflicto. Como resultado, a diferencia de la optimización de un solo objetivo, en la optimización multiobjetivo no hay una solución óptima sino un conjunto de soluciones compromiso óptimas (llamadas frente de Pareto). Estas soluciones son óptimas en el sentido que no es posible mejorar un objetivo sin deteriorar otro. Los algoritmos evolutivos (AEs) fueron diseñados  para  resolver  problemas  de optimización del mundo real en los que las técnicas clásicas de programación matemática tienen un desempeño pobre o incluso no pueden aplicarse. Los algoritmos evolutivos son particularmente adecuados para resolver problemas multiobjetivo ya que mantienen simultáneamente un conjunto de soluciones para obtener una muestra del frente de Pareto.

El elitismo es el mecanismo para evitar perder las mejores soluciones encontradas durante la ejecución de un AE debido a efectos estocásticos. Existen dos enfoques principales para implementar el elitismo. Uno de ellos combina la población anterior y la nueva, y posteriormente utiliza una selección determinista para mantener a las mejores soluciones en la siguiente generación. En el otro enfoque se mantiene un conjunto externo de soluciones llamado “archivo” que mantiene las mejores soluciones encontradas durante la búsqueda. Existen múltiples esfuerzos para encontrar una estructura de datos que permita el mantenimiento eficiente del archivo en un entorno centralizado. En este proyecto estamos interesados en compilar y analizar el rendimiento relativo de las estructuras de datos existentes para la implementación del elitismo mediante un archivo.

Objetivo general

• Contar con una estructura de datos eficiente para implementar el elitismo mediante un archivo en los AEs.

Objetivos específicos

• Identificar las estructuras de datos existentes para implementar el archivo en AEs.
• Conocer el rendimiento relativo de las estructuras de datos existentes para implementar el archivo.
• Proponer una estructura de datos eficiente para almacenar el archivo (posiblemente basado en alguna de las existentes).
• Poner la estructura de datos implementada a disposición de la comunidad de computación evolutiva.

Construcción de índices semánticos para el intercambio abierto de recursos basado en contenidos

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Profesora: Dra. Reyna Carolina Medina Ramírez

Resumen: La  información  en  la  web  es  vasta  y  heterogénea  tanto  en  contenido  como en  formato, metodologías de representación y almacenamiento de la información gestionada, así como algoritmos y sistemas de búsqueda, han sido propuestos e implementados con éxito. Sin embargo, el enfoque utilizado todavía no ha explotado la naturaleza de los recursos existentes (significado en función de un contexto, vínculos entre los datos existentes en los documentos). Una memoria organizacional comparte varias características y problemas similares con la Web en general, la única diferencia es el volumen de documentos a ser gestionados e interrogados. Una memoria corporativa, es la representación explícita de los conocimientos de una organización materializados en lo que se conoce como recursos. Los recursos pueden ser personas y/o documentos heterogéneos, tanto en contenido como en formato. Entre los diversos enfoques para gestionar estos recursos, se encuentra el enfoque de la Web semántica.

La identificación de tareas y paradigmas de los sistemas de búsqueda semántica (vinculada), algoritmos para evitar la ambigüedad de términos, marcos de referencia para   la generación automática de descripciones semánticas, paradigmas de consulta para sistemas de búsqueda semántica, aplicaciones del aprendizaje maquinal, el procesamiento del lenguaje natural y técnicas de extracción de información en el contexto de búsqueda semántica, son sólo algunas de las áreas en las que se sigue investigando respecto a la búsqueda de información “vinculada”. Por lo anterior, se desea proponer un marco de referencia para la construcción de índices semánticos que permitan el intercambio abierto (Linked Open Data) de recursos basado en contenidos. En particular, se trata de generar por un lado, índices semánticos que permitan guiar el  almacenamiento y la recuperación de recursos de información al interior de una memoria corporativa, apegándose al enfoque de datos abiertos enlazados. Por el otro lado, diseñar y construir un prototipo que permita evaluar la propuesta.

Objetivo general

• Proponer un marco de referencia para la construcción de índices semánticos que permitan el intercambio abierto (Linked Open Data) de recursos basado en contenidos.

Objetivos específicos

• Caracterizar la naturaleza de la información al interior de la memoria de estudio (educativa).
• Proponer un método para la generación de índices semánticos, apoyado en el contenido de los recursos almacenados en la memoria educativa.
• Establecer un marco general apegado a estándares para la vinculación entre documentos orientados por el uso de sus contenidos (índices semánticos).
• Diseñar y construir un prototipo que permita caracterizar la naturaleza de la información al interior de una memoria educativa y su vinculación con otros recursos de información.