Un sistema clasificador no supervisado utilizando coloración de gráficas suaves

Un sistema clasificador no supervisado utilizando coloración de gráficas suaves

 Descargar versión PDF

Profesores: Dr. Pedro Lara Velázquez y Dr. Miguel Ángel 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. En un sistema clasificador, la etiqueta puede ser determinada previamente, y se debe decidir poner un objeto en una clase particular o no. Dado un conjunto de objetos no clasificados, podemos crear una medida de la distancia entre ellos, por ejemplo, si ponemos una medida de la cantidad de luz que refleja un paño podemos decidir si pertenece a la pila de “blancos” u “obscuros”. El Problema de Coloración de Gráficas Suaves (PCGS) es un caso especial del problema de coloración donde se busca una coloración que minimiza la tensión en la gráfica, es decir, se minimiza la suma total de las tensiones entre los vértices que tienen el mismo color.

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 aloritmo para clasificación de varias instancias benchmark

Modelo filológico para lenguas romances y germánicas utilizando coloración de gráficas suaves

 Descargar versión PDF

Profesores: Dr. Pedro Lara Velázquez y Dr. Sergio Gerardo de los Cobos Silva

Resumen: 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. Se ha demostrado que es un problema NP-difícil aunque para instancias pequeñas, máximo de 20 vértices, se utiliza un modelo de programación lineal entera mixto. Para instancias con más de 20 vértices es necesario el uso de técnicas heurísticas que resuelven el problema de forma aproximada. El modelo de este proyecto está basado en el Problema de Coloración de Gráficas Suaves (PCGS) el cual es un caso especial del problema de coloración donde se busca una coloración que minimiza la tensión en la gráfica, es decir, se minimiza la suma total de las tensiones entre los vértices que tienen el mismo color.

Objetivo general

• Crear un modelo filológico para lenguajes romances y germánicos utilizando coloración de gráficas suaves

Objetivos específicos

• Construcción formal del modelo filológico utilizando coloración de gráficas suaves
• Seleccionar la mejor métrica al modelo
• Validar el modelo en un conjunto representativo de lenguas romances
• Validar el modelo en un conjunto representativo de lenguas germánicas

Uso de herramienta borrosa para el estudio de índices económicos

 Descargar versión PDF

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

Resumen: 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: Programación Borrosa. En este caso, y al contrario de lo que ocurre con un programa matemático convencional, el decisor no pretende “optimizar” de forma estricta un objetivo, sino que únicamente pretende obtener un valor para que éste sea “satisfactorio”. Programación Posibilística. Se trata de programación convencional donde los coeficientes del programa (beneficios unitarios, costes unitarios, etc.) son conocidos de forma imprecisa, y, su valor es representado, por números borrosos.

Objetivo general

• Proponer y diseñar diferentes algoritmos de tipo borroso

Objetivos específicos

• Realizar el estado del arte de diferentes técnicas borrosas
• Aplicar los algoritmos diseñados en instancias reales
• Comparar los resultados obtenidos con los reportados en la literatura especializada

Distribución de contenidos P2P en redes MANET utilizando conocimiento de redes sociales

 Descargar versión PDF

Profesores: Dra. Elizabeth Pérez Cortés y Dr. Miguel López Guerrero

Resumen: Cerca de 25% del tráfico actual en Internet es causado por usuarios particulares que comparten contenidos digitales (fotografías, videos, música, textos, etc.) y se espera que el volumen de datos transferido por esta razón crezca a un ritmo del 26% anual durante los próximos cinco años. El soporte de tal nivel de actividad es la red par a par (P2P) en donde no hay estaciones con tareas especializadas como sucedería en un esquema cliente-servidor. En un sistema P2P todos los miembros de la red tienen una funcionalidad equivalente y cada uno de ellos puede proveer y descargar contenidos. Como consecuencia, los sistemas diseñados bajo este paradigma son naturalmente escalables y tolerantes a fallas. La manera usual en la que opera la distribución de contenidos en redes P2P es la siguiente. Cuando un usuario desea obtener un contenido, primero utiliza un servicio de localización el cual le indica qué proveedor es capaz de enviárselo. Con esta información, la descarga puede darse involucrando sólo al solicitante y al proveedor. Ésta usualmente se efectúa dividiendo el contenido original en fragmentos y enviando cada uno de éstos al receptor. La eficiencia de este esquema básico de distribución puede mejorarse de diversas maneras. Por ejemplo, posiblemente existan otros nodos interesados en un mismo archivo y en cuanto uno de ellos recibe el primer fragmento, puede comenzar a distribuirlo. De esta forma, un nuevo solicitante podría tener más opciones para descargar al menos parte del archivo y, a su vez, poder distribuirlo. Esto origina la creación de una red de descarga P2P cuyo propósito es que todos los interesados obtengan el contenido completo en el menor tiempo posible. Esquemas de distribución, tal como el descrito anteriormente, se han propuesto considerando que las comunicaciones ocurren sobre redes cableadas. Esto ha dado lugar a un conjunto de condiciones que usualmente se asumen durante el diseño, evaluación e implementación de tales sistemas. Entre algunas de estas suposiciones se puede mencionar que los enlaces se asumen confiables y de alta velocidad. Se considera además que la población de usuarios es de gran tamaño (en el orden de los miles de usuarios) y que durante el tiempo de vida de la sesión de un usuario, éste permanecerá con movilidad limitada o nula. Sin embargo, la popularidad de los dispositivos móviles de comunicación, como el medio preferido de conexión de los usuarios, hace que la mayor parte de las suposiciones anteriores sean inválidas y tenga que replantearse el escenario anteriormente descrito.

El presente proyecto de investigación se enfoca en el estudio de protocolos de descarga que operen eficientemente en redes conformadas únicamente por dispositivos personales de comunicaciones inalámbricas. Estas redes se denominan MANET (del inglés mobile ad hoc network) y pueden definirse como una colección de dispositivos de comunicaciones inalámbricas personales capaz de establecer comunicaciones entre sus miembros sin el uso de infraestructura adicional. En este nuevo contexto las condiciones podrían impedir la descarga completa de un contenido o incrementar considerablemente el tiempo necesario para lograrlo. Para contender con este reto, se propone incorporar en la solución conocimiento sobre la(s) red(es) social(es) de los individuos que portan los dispositivos. Un ejemplo del tipo de conocimiento que se quiere aprovechar se publicó recientemente sobre la red social Facebook, y reveló que:

1. Algunos intereses de los individuos están altamente correlacionados, esto es, dado un par de intereses correlacionados A y B, si una persona tiene el interés A, es muy probable que se interese también en B.
2. Un usuario de una red social no tiene la misma frecuencia de interacción con todos sus contactos (amigos).
3. Los amigos en una red social usualmente tienen relaciones sociales cercanas en la vida real.

Como parte de este proyecto se estudiarán las adaptaciones del protocolo BitTorrent (el protocolo más exitoso para descargar contenido en redes cableadas) para MANET y, se buscará incorporar conocimiento de las redes sociales, como el mencionado anteriormente, para mejorar el porcentaje de descargas exitosas y el tiempo promedio de descarga. La propuesta se evaluará considerando un modelo de movilidad peatonal.

Objetivo general

• Construir estrategias exitosas para la construcción de protocolos de descarga de contenido en MANET

Objetivos específicos

• Identificar las variantes del protocolo de descarga de BitTorrent para MANET
• Identificar el conocimiento sobre el comportamiento de los individuos en redes sociales que sea de utilidad para la descarga de contenidos sobre una MANET
• Construir un protocolo de descarga de contenidos para MANET que incorpore el conocimiento de redes sociales
• Evaluar el protocolo de descarga bajo un modelo de movilidad peatonal

Solución a problemas de coloración clásicos utilizando Coloración de Gráficas Suaves

 Descargar versión PDF

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

Resumen: La coloración de grafos es omnipresente en el modelado de aplicaciones del mundo real; por ejemplo, para mostrar asignación de frecuencias en problemas de telecomunicación; asignación de registros en un sistema operativo, programación de tareas; entre otras. La coloración de grafos se presenta en una gran variedad de formas de las cuales, la Coloración de Gráficas Suaves (CGS) es considerada una generalización del problema de coloración de gráficas.  El problema de Coloración de Gráficas Suaves se ha utilizado recientemente en problemas de clasificación y de reconocimiento de patrones en general. En este problema tenemos que, dada una gráfica con ponderaciones en las aristas, el objetivo es encontrar una coloración que minimice la suma de las aristas con el mismo color en ambos extremos; es decir, la suma de las penalizaciones denominada dureza. Asimismo, existen otros parámetros importantes en la Coloración de Gráficas Suaves como lo son la solidez, la cual proporciona un valor promedio de las penalizaciones de la gráfica y resilencia que permite encontrar una cantidad adecuada de colores. Es sabido que este problema es del tipo NP-duro y es necesario el uso de metaheurísticas en instancias mayores a 20 vértices.

Objetivo general

• Desarrollar un algoritmo que resuelva varios problemas clásicos de coloración utilizando el enfoque de coloración de gráficas suaves

Objetivos específicos

• Realizar un estudio del estado del arte de los problemas de coloración clásicos, así como su representación como gráfica suave
• Compilación de instancias benchmark clásicas de cada uno de los problemas que se estudiarán
• Desarrollo de los algoritmos de solución
• Análisis de resultados y conclusiones

Búsqueda dispersa para el problema de coloración de gráficas suaves

 Descargar versión PDF

Profesores: Dr. Pedro Lara Velázquez y Dr. Sergio Gerardo de los Cobos Silva

Resumen: El problema de coloración de gráficas suaves es una generalización del problema de coloración, en donde un grafo completo, las aristas tienen penalizaciones. Este problema se ha demostrado que puede resolver otros problemas tales como coloración mínima, coloración equitativa, entre otros; y en tiempos recientes, como parte de un trabajo de tesis de maestría, se ha demostrado su utilidad como clasificador no supervisado. Debido a que este modelo es del tipo NP-difícil, se requiere el uso de metaheurísticas para problemas con mas de 20 vértices. En este proyecto se propone realizar un algoritmo de solución utilizando la metaheurística de búsqueda dispersa.

Objetivo general

• Desarrollar un algoritmo de solución para el problema de coloración de gráficas suaves utilizando la técnica metaheurística de búsqueda dispersa

Objetivos específicos

• Revisión del estado del arte de problema a resolver y la técnica de solución
• Planteamiento de instancias apropiadas para verificar la calidad del algoritmo
• Propuesta de un algoritmo de solución
• Implementación del algoritmo en C, FreeBASIC o Python, y su validación en las instancias de prueba seleccionadas anteriormente
• Redacción de la idónea comunicación de resultados

Modelo adaptable de protocolos de comunicación y encaminamiento para el intercambio de información médica mediante dispositivos móviles inteligentes

 Descargar versión PDF

Profesores: Dr. Michael Pascoe Chalke y Dr. Enrique Rodríguez de la Colina

Resumen: Actualmente ha proliferado el uso de la telefonía móvil en el entorno social. Con el surgimiento de teléfonos inteligentes, se ha observado el advenimiento de múltiples aplicaciones móviles. Como consecuencia de los cambios en el ritmo de vida y la actividad de las personas, también se ha observado un incremento en los padecimientos cardiacos y metabólicos. Con la presencia ubicua de este tipo de equipos electrónicos, los cuales cuentan con una mayor cantidad de sensores y dispositivos, han surgido propuestas para aprovecharlos para realizar actividades de adquisición, monitorización y reporte de información médica prioritaria. En este proyecto de investigación se explorarán estrategias de comunicación y encaminamiento de información que puedan ser aplicadas para el envío de información médica con el propósito de reportar alguna condición crítica de salud y poder solicitar el envío de unidades de emergencia médica al lugar donde se encuentre el usuario afectado.

Objetivo general

• Diseñar un modelo adaptable de protocolos de comunicación y encaminamiento de información que operen en dispositivos móviles inteligentes con el propósito de enviar información médica que haya sido adquirida y monitorizada mediante este tipo de equipo electrónico. Esto con el fin de reportar la ocurrencia de un evento que pone en riesgo la vida del usuario y así pueda ser atendido a la brevedad por las unidades de emergencia.

Protocolos para la difusión de información en redes ad hoc vehiculares (VANET)

 Descargar versión PDF

Profesores: Dra. Elizabeth Pérez Cortés y Dr. Miguel López Guerrero

Resumen: Una red VANET (vehicular ad hoc network) es un tipo de red de comunicaciones especializada en el intercambio de información entre vehículos en donde los usuarios finales son usualmente los conductores. Ésta permitirá el desarrollo de sistemas de transportación inteligentes en donde una de las metas relevantes es disminuir el alto número de accidentes automovilísticos que ocurren cotidianamente. En la actualidad existen diversas iniciativas gubernamentales y privadas orientadas al desarrollo y adopción de esta tecnología. En las redes VANET los vehículos pueden comunicarse entre sí o con dispositivos colocados al lado del camino a fin de asistir a los conductores y así mejorar la seguridad durante un viaje. Un ejemplo de la aplicación de estas redes puede ser la notificación acerca de la presencia de algún obstáculo más adelante en el camino, el cual podría no ser visible a simple vista. También pueden usarse para comunicar situaciones de congestión, condiciones del camino, notificar condiciones del clima y en general informar datos de interés. El desarrollo de esta tecnología requiere de la búsqueda de soluciones a diversos retos prácticamente de todo tipo.

Objetivo general

• Identificar las estrategias encaminadas a mantener un alto desempeño en los protocolos existentes para la difusión de información en redes ad hoc vehiculares (VANET).

Objetivos específicos

• Identificar las diferentes estrategias incorporadas en los protocolos encaminadas a lograr altos niveles de eficiencia y eficacia en la difusión de información.
• Conocer los diferentes modelos de movilidad que se han propuesto para la representación del movimiento de automóviles.
• Evaluar la calidad relativa de las diferentes estrategias de difusión de información.
• Proponer un protocolo o una mejora a alguno ya existente basado en el conocimiento adquirido.

Sincronización en redes submarinas de sensores inalámbricos

 Descargar versión PDF

Profesor: Dr. Víctor Manuel Ramos Ramos

Resumen: Las redes inalámbricas de sensores (WSN, por sus siglas en inglés) están desarrolladas ampliamente en la actualidad para una amplia gama de aplicaciones. El objetivo principal de una WSN es colectar información sobre un conjunto de fenómenos. Dicho proceso no es trivial, ya que la vida de las baterías es limitada y, en consecuencia, tanto las transmisiones inalámbricas como las operaciones de cálculo deben minimizarse. Se comenzó a hablar ampliamente de las WSNs en 2004, luego de una conferencia magistral en IEEE Infocom 2004 ofrecida por Jim Kurose. Las UWSNs tienen el potencial de desarrollar aplicaciones antes inexploradas y de mejorar la habilidad de observar y de predecir el comportamiento de los océanos. La naturaleza del medio de transmisión en las UWSNs impone nuevos retos a las comunicaciones en redes de sensores, ya que las ondas de radio se propagan de forma distinta bajo el agua que en el aire. Por otro lado, los fenómenos que podrían ocurrir bajo el agua son definitivamente de una naturaleza muy peculiar y estos deben considerarse para un buen diseño en el despliegue de los sensores submarinos. Un gran número de aplicaciones de UWSNs requiere de métodos eficaces de sincronización de tiempo.

Objetivo general

• Diseñar e implementar un algoritmo de sincronización de tiempo para UWSNs.

Objetivos específicos

• Configurar el escenario de simulación.
• Obtener las muestras de tiempo requeridas para la ejecución del algoritmo de sincronización.
• Trazar gráficas de desempeño de calibración, de la pendiente del tiempo y del error incurrido en las estimaciones.
• Realizar un reporte sobre las UWSNs y sobre los resultados obtenidos con el protocolo propuesto.

Análisis y síntesis de tablas de enrutamiento para el Internet del IPv6

 Descargar versión PDF

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

Resumen: Los enrutadores son equipos fundamentales para el correcto funcionamiento de la Internet puesto que ellos se encargan de hacer llegar los paquetes de información hasta su destino por las mejores rutas y de manera transparente para los equipos terminales. Si el proceso de encaminamiento de los paquetes no se realiza de manera expedita se podrían producir degradaciones en la calidad de servicio que se percibirán como retrasos excesivos o incluso colapso de la red. Dentro de los enrutadores, la parte más crítica  del proceso de encaminamiento es la búsqueda LMP (Longest Matching Prefix) en la tabla de encaminamiento. Para los enrutadores pequeños, que no tienen que atender tráfico de datos elevado, este proceso no representa un gran problema pero para los enrutadores que se encuentran en el núcleo de la Internet, este proceso representa un gran reto porque tienen que soportar el tráfico elevado que les llega a través de sus enlaces de alta velocidad y por que el número de entradas que existe en sus tablas de encaminamiento donde realizan las búsquedas LMP puede ser de varios cientos de miles. El reto se vuelve aún más difícil cuando entra en escena el protocolo IPv6 para el cual las direcciones pasan a ser de 128 bits en vez de los 32 de IPv4 ampliando en varios órdenes de magnitud el espacio potencial de búsqueda.

Objetivo general

• Desarrollar una metodología para sintetizar tablas de enrutamiento IPv6 de gran tamaño que puedan utilizarse para la evaluación del desempeño de los algoritmos de búsqueda LMP en tablas IPv6.

Objetivos específicos

• Profundizar el conocimiento del protocolo IPv6 con énfasis en la estructura de las direcciones, las políticas de asignación y los protocolos de enrutamiento BGP.
• Desarrollar herramientas de programación para analizar la estructura y evolución de las tablas de enrutamiento de enrutadores del núcleo de la Internet tanto de IPv4 como de IPv6.
• Analizar el efecto de las políticas de asignación de direcciones y el progreso de la adopción de IPv6 en la evolución de las tablas de enrutamiento correspondientes.
• Establecer un modelo y los criterios que permitan realizar predicciones realistas de la forma en que evolucionarán las tablas de enrutamiento.
• Proponer una metodología y herramientas de programación para sintetizar tablas de enrutamiento IPv6 de gran tamaño.