Ingeniero Civil en Computación / Existen aplicaciones en donde una triangulación de buena calidad es esencial, entendiéndose por calidad que el ángulo mínimo de cada triángulo esté acotado inferiormente. El método de elementos finitos corresponde a una de las aplicaciones más importantes. Los algoritmos de refinamiento de triangulaciones eliminan aquellos triángulos que poseen algún ángulo interior menor a un umbral deseado, mediante la inserción de nuevos puntos en la triangulación original. Un subconjunto de estos algoritmos, que reciben el nombre de algoritmos de refinamiento Delaunay, toman como punto de partida una triangulación de Delaunay restringida de los datos de entrada, y mediante inserciones Delaunay de los nuevos vértices mantienen la condición de Delaunay tras cada inserción. Estos algoritmos son los más utilizados para obtener triangulaciones de calidad. En esta memoria se desarrolló un nuevo software de comparación de algoritmos de refinamiento llamado Compare2DMesh, el cual permite: hacer comparaciones experimentales rigurosas de los diferentes algoritmos de refinamiento Delaunay, manejar cualquier tamaño de mallas y geometrías complejas, visualizar cada inserción de un nuevo vértice mientras la triangulación está siendo refinada, refinar sin visualización del progreso, y configurar y ejecutar variaciones de los algoritmos. Este software usó como base un prototipo llamado MeshSuite. Para validar el desempeño de Compare2DMesh se realizaron experimentos de comparación entre los algoritmos implementados, y también se comparó con otros software de refinamiento. Se concluyó que Compare2DMesh supera considerablemente el rendimiento del prototipo del que fue originado, y que procesa mallas grandes en tiempos razonables, lo que permite que Compare2DMesh pueda ser utilizado para los fines de probar, comparar y afinar algoritmos.

Ingeniero Civil en Computación / En este trabajo se discute un sistema experimental para resolver ecuaciones diferenciales parciales (EDP) elípticas o parabólicas sobre dominios en 2-D mediante el método de elementos finitos (MEF). La herramienta combina algoritmos de refinamiento y desrefinamiento de triangulaciones conformes sobre dominios generales con bordes curvos en las fronteras e interfaces de medios; el MEF, usando elementos lineales; una estructura de datos adecuada; el uso de estimadores del error cometido en la resolución numérica; una interfaz gráfica sobre XWindows y un lenguaje declarativo para la definición de los problemas. La herramienta fue desarrollada en forma modular, para permitir la incorporación de nuevas opciones, como elementos de grado mayor en el uso del MEF, y utiliza librerías externas, como son, Sparse y SuperLU para la resolución de los sistemas de ecuaciones poco densos, pdraw para visualización de resultados en 3D y GLADE para construcción de la interfaz gráfica; todas estas herramientas corresponden a software de código abierto. La herramienta tiene un uso potencial en una amplia gama de aplicaciones, por ejemplo en cálculo estructural, y mecánica de fluidos y permite al usuario manejar en forma flexible la adaptabilidad, pudiendo definir o modificar a través de la interfaz gráfica, las triangulaciones, nodos, conexiones, moléculas, condiciones de borde y lados curvos. Esta interfaz, también permite al usuario definir o modificar tanto el problema que se desea resolver, como las regiones en las que el usuario desea dirigir ya sea el refinamiento como el desrefinamiento de la triangulación. Los estimadores de error utilizados permiten crear indicadores que dirigen el refinamiento y desrefinamiento en forma adaptativa, para mejorar la solución con la menor interacción del usuario. Con ello solo se debe definir una triangulación inicial conforme que representa una malla gruesa y luego por medio de los mecanismos de refinamiento explícito o los procesos adaptativo, obtener una triangulación que provea de una malla mas fina, que permitirá obtener una solución de mejor calidad. Se ilustra el uso del sistema con problemas de prueba, de solución conocida; se muestra la imagen de la malla inicial del dominio y de algunas iteraciones, la malla y solución asociada. Se concluye que esta herramienta constituye un software general, flexible y sencillo de usar para resolver problemas de EDP sobre dominios en 2-D generales.

La presente tesis se enmarca en los problemas de la falta de información por parte de los ejecutivos para saber a quién mandarle la publicidad y cuando programar los diplomados a dictarse, ya que la difusión de los diplomados se hace a través email en forma masiva puesto que existe un desconocimiento de los perfiles de clientes, es por ello que se plantea el desarrollo de una solución de inteligencia de negocios utilizando la metodología de Ralph Kimball, por su base empírica y adecuada para las implementaciones de almacenes de datos; dada su gran versatilidad y enfoque. La aplicación presenta reportes analíticos como ciclo de vida de un producto, evolución de ingresos, comparativo de demanda e ingreso, así como la implementación de dashboard de demanda e ingreso para así mejorar el proceso analítico de soporte a la toma de decisiones del área comercial de la empresa educativa basado en algoritmos de bayes y clúster, y así aumentar la disponibilidad de información requerida por los ejecutivos, reducir tiempo en procesar información requerida por los ejecutivos lo que conlleva a aumentar el grado de calidad de información y con eso se aumentará el nivel de satisfacción ejecutivo de la organización. Como resultado se obtuvo una reducción de tiempo de espera en la obtención de información a un 94.75% en minutos; también mejoró la manera de cómo promocionar los diplomados con la ayuda de los algoritmos; además de la facilidad en el acceso de la información actualizada, precisa y segura alcanzando la satisfacción del ejecutivo. / Tesis

Model predictive control(MPC) has been, since its introduction in the late 70’s, a well accepted control technique, especially for industrial processes, which are typically slow and allow for on-line calculation of the control inputs. Its greatest advantage is its ability to consider constraints, on both inputs and states, directly and naturally. More recently, the improvements in processor speed have allowed its use in a wider range of problems, many involving faster dynamics. Nevertheless, implementation of MPC algorithms on embedded systems with resources, size, power consumption and cost constraints remains a challenge. In this thesis, High-Level Synthesis (HLS) is used to implement implicit MPC algo-rithms for linear (LMPC) and nonlinear (NMPC) plant models, considering constraints on both control inputs and states of the system. The algorithms are implemented in the Zynqr -7000 All Programmable System-on-a-Chip(AP SoC) ZC706 Evaluation Kit, targetingXilinx’sZynqr-7000 AP SoC which contains a general purpose Field Programmable GateArray(FPGA). In order to solve the optimization problema teach sampling instant, an Interior-PointMethod(IPM) isused. The main computation cost of this method is the solution of a system of linear equations. A minimum residual (MINRES) algorithm is used for the solution of this system of equations taking into consideration its special structure in order to make it computationally efficient. A library was created for the linear algebra operations required for the IPM and MINRES algorithms. The implementation is tested on trajectory tracking case studies. Results for the linear cases how good performance and implementation metrics, as well as computation times within the considered sampling periods. For the nonlinear case, although a high computation time was needed, the algorithm performed well on the case study presented. Because of resources constraints, implementation of the nonlinear algorithm on higher order systems was precluded. / Tesis

Doctor en Ciencias, Mención Computación / La generación y refinamiento de mallas son temas de gran interés en aplicaciones tales como simulación de fenómenos físicos mediante el uso de los métodos de elementos finitos, en aplicaciones CAD, modelado geométrico y mallas geométricas. Una malla es un conjunto de elementos geométricos (polígonos o poliedros) que no se superponen, los cuales están conectados por medio de vértices, aristas y caras, que se usan para aproximar dominios geométricos. Los algoritmos de refinamiento producen mallas cada vez más finas para discretizar dominios complejos, representar objetos con topologías arbitrarias y también superficies con formas complejas. En esta tesis se estudió la paralelización de algoritmos de refinamiento basados en el concepto de Lepp para sistemas multicore (multinúcleo) y sistemas distribuidos. Se consideraron dos problemas: (1) refinamiento de mallas de buena calidad: aquí dada una malla de entrada de buena calidad, ésta es iterativa y localmente refinada (de acuerdo a un requerimiento externo a la aplicación) para producir una malla final de calidad análoga a la inicial; (2) refinamiento de triangulaciones Delaunay de mala calidad, donde dada una triangulación Delaunay de entrada de mala calidad (con una geometría dada), deseamos producir una triangulación Delaunay de buena calidad y de tamaño óptimo. Algoritmos basados en el concepto de Lepp son algoritmos refinamiento por la arista más larga mejorados donde el refinamiento de cualquier triángulo t tiene asociado un Lepp(t). En el contexto de los sistemas multicore se desarrollaron algoritmos Lepp-bisección multicore eficientes y escalables para el refinamiento de mallas de 2 y 3 dimensiones. También se desarrolló un algoritmo Lepp-Delaunay multicore para la generación de mallas Delaunay de buena calidad. En el contexto de los sistemas de memoria distribuida se desarrolló un algoritmo Lepp-bisección distribuido para el refinamiento de mallas de 2 dimensiones donde la malla inicial es subdividida dentro de un conjunto de submallas (o subparticiones), las cuales son distribuidas entre los procesadores. También se desarrolló una estrategia eficiente para garantizar que se obtiene una malla final válida (conforme) en las interfaces de submallas vecinas. Se realizaron evaluaciones empíricas de los algoritmos paralelos sobre arquitecturas multicore y sistemas de memoria distribuida que muestran que los algoritmos paralelos tienen buen desempeño.

Doctor en Sistemas de Ingeniería / Muchos problemas de decisión industriales o logísticos pueden ser vistos como problemas de optimización y para muchos de ellos no es razonable ocupar datos deterministas. Como veremos en este trabajo en el contexto de despachos de emergencia o de planificación de seguridad, las condiciones reales son desconocidas y tomar decisiones sin considerar esta incertidumbre pueden llevar a resultados catastróficos. La teoría y la aplicación de optimización bajo incertidumbre es un tema que ha generado un amplio área de investigación. Sin embargo, aún existen grandes diferencias en complejidad entre optimización determinista y su versión incierta. En esta tesis, se estudian varios problemas de optimización con aversión al riesgo con un enfasis particular en el problema de camino más corto (RASP), problemas estocásticos en redes en general y juegos de seguridad de Stackelberg. Para obtener distribuciones de tiempos de viaje precisos sobre una red vial a partir de datos GPS del sistema de tránsito, se presenta una revisión de los métodos existentes para proyectar trayectorias GPS y se definen dos nuevos algoritmos: Uno que permite la proyección de datos óptima con respecto a una medida de error convenientemente definida (MOE), y un método heurístico rápido que permite proyectar grandes cantidades de datos de manera contínua (MMH). Se presentan resultados computacionales en redes reales y generadas de gran tamaño. Luego, se desarrollan algoritmos eficientes para problemas de ruteo con aversión al riesgo utilizando métodos de Sample Average Approximation, técnicas de linealización y métodos de descomposición. Se estudian la medida de riesgo entrópica y el Conditional Value at Risk considerando correlaciones entre las variables aleatorias. Se presentan resultados computacionales prometedores en instancias generadas de tamaño mediano. Sin embargo, la naturaleza combinatorial de los problemas los vuelve rapidamente intratable a medida que el tamaño del problema crece. Para hacer frente a esta dificultad computacional, se presentan nuevas formulaciones para problemas en redes difíciles, que tienen un menor número de variables enteras. Estas formulaciones ayudan a derivar esquemas de brancheo que se aprovechan de la estructura especial de las formulaciones propuestas. Se muestra como aplicar estas ideas a los conjuntos de camino simple y de circuito hamiltoniano en redes generales, así como los conjuntos de camino simple y de corte en grafos dirigidos acíclicos (DAG). Este trabajo preliminar muestra ideas prometedoras para resolver problemas difíciles. Finalmente, se exploran las implicaciones de los métodos algortmicos y las formulaciones desarrolladas para resolver RASP en un área diferente. Se presentan nuevas formulaciones y enfoques de resolución para juegos de seguridad de Stackelberg cuando el defensor es averso al riesgo con respecto a la estrategia del atacante. Esto se puede resolver de manera polinomial cuando se enfrenta a un adversario y resolviendo un problema de optimización convexa en números enteros cuando el defensor enfrenta varios tipos de adversarios.

Neste trabalho procura se contornar a necessidade, nos algoritmos de controle adaptivo, de se conhecer a priori, a ordem (ou parâmetros estruturais) do sistema a ser controlado. Para tanto, é necessário dispor se de algum método mais apropriado para o modelo. Supondo se sistemas descritos por modelos ARX, a estratégia adotada neste trabalho consiste em se identificar, a cada passo, vários modelos com ordens diferentes e a seguir estimar o modelo mais apropriado, com base no qual, o controle adaptivo será gerado. Três critérios para a estimação de ordem são considerados: o critério PLS e modificações dos critérios Dayesiano e do Akaike. Esses critérios, por dependerem do somatório do erro quadrático de predição, são apropriados pelas aplicações em tempo real utilizando identificação paramétrica via Minimização do erro quadrático. Empregando se modelos ARX convencionais, tem se que manter tantos algoritmos de identificação recursiva por mínimos quadrados em paralelo quantas sejam as ordens pesquisadas, o que não é eficiente computacionalmente. Daí a sugestão, como alternativa, de se identificar os modelos na forma lattice, que fornece em só algoritmo de identificação os erros de predição para os modelos da ordem 1 até ordem Dmax. Apresenta se tal algoritmo no corpo do trabalho, bem como sua utilização no contexto de modelos ARX.Emprega se a forma lattice surge uma dificuldade no cálculo dos sinais de controle, já que as leis de controle discreto usuais são apresentadas na literatura em pregando se modelos convencionais. Uma das possibilidades que este trabalho apresenta é fazer se o mapeamento dos parâmetros lattice para os parâmetros convencionais, o que perde um pouco de eficiência computacional. A outra é deduzir se estratégias de controle diretamente para a forma lattice, o que é feito neste trabalho para o controle de mínima variância. São apresentadas resultados do emprego do algoritmo convencional e do algoritmo lattice (puro e com mapeamento) em conjunto com os três critérios de estimação de ordem citados, tanto em simulação quanto em sistemas reais.

El problema del seguimiento de manos o hand tracking puede definirse como la capacidad de un sistema computacional de poder reconocer las manos de un individuo (usuario) y hacerles un seguimiento en todo momento. El inter´es por el estudio del movimiento de las manos se debe a dos particularidades. En primer lugar, se debe a que las manos son protagonistas en la realizaci´on de varias tareas diarias del ser humano, pues las manos son un distintivo de las diferentes actividades humanas. Las manos permite la manipulaci ´on de objetos; de lo cual se basa una gran dimensi´on de la interactividad del hombre con sus diferentes herramientas de trabajo [1]. No es de sorprender que, con el reconocimiento del movimiento de las manos, se puedan reconocer varias actividades de las personas: comer, saludar, martillar, apu˜nar, se˜nalar, etc. En segundo lugar, las manos, junto con el rostro, son los dos mayores indicadores gestuales dentro de la comunicación no verbal; lo cual indica que en las manos hay un gran despliegue de diferentes gestos, seas y apariencias, y por tanto, tengan una gran riqueza de significado comunicativo. / Tesis

La generación de trayectorias es uno de los aspectos básicos del desarrollo de robots móviles. Permite al móvil poder desplazarse de un lugar a otro de manera óptima y segura, a partir de un modelo de obstáculos que lo rodean y a un camino ya calculado. Los estudios en generación de trayectorias son importantes debido a que son la base del desplazamiento de un robot móvil. El movimiento debe de ser seguro, esquivando los obstáculos, y eficiente, que se traslade de un lugar a otro en el menor tiempo posible, o con el menor consumo de potencia. Para esto, en primer lugar, se debe de calcular una trayectoria. Ésta puede ser calculada por distintos métodos dependiendo del algoritmo utilizado. Una vez calculada la trayectoria, debe ser realizada por el robot real, lo que lleva a un problema de incertidumbre en su ejecución. Esto se debe a la inexactitud de la ejecución de las órdenes de velocidad y a la inexactitud en la localización del robot mediante los cálculos odométricos. Esta incertidumbre es acumulativa, es decir, mientras más larga sea la trayectoria, se generan errores mayores. La implementación de un sistema de generación de trayectorias servirá para que luego existan estudios sobre mejoras en la automatización de robots móviles, y que lleve a su vez a un impulso al desarrollo de la robótica en general. La presente investigación aplicada propone un sistema de generación de trayectorias que permitirá a un usuario aplicar parámetros iniciales a un algoritmo generador de trayectorias para luego ser enviado al robot móvil que recorrerá el camino planteado y llegar al lugar de destino. El objetivo es el diseño y construcción de un robot móvil para pruebas de generación de trayectorias óptimas, usando distintos algoritmos para este propósito, con la finalidad de poder realizar estudios posteriores sobre el tema. / Tesis

Durante el presente proyecto de fin de carrera se plantea el desarrollo de un algoritmo metaheurístico el cual brinde una buena solución para el problema planteado. Esto se debe a diversos factores como la ubicación del almacén donde se colocaran los productos (rumas o estanterías) y los criterios en base a los cuales se apilaran los productos (tamaño, forma y peso) que deben considerarse al momento de realizar el almacenamiento de productos terminados. Además, como se mencionó anteriormente, estos factores se vuelven más complejos cuando se trata de tuberías, debido a que estas poseen una forma circular. Finalmente, este algoritmo no tiene como objetivo resolver el problema de forma exacta dada la complejidad de tiempo y recursos que presenta; sin embargo, permite obtener una buena solución que pueda cubrir con las necesidades de almacenamiento y que pueda ser ejecutada en un tiempo comprensible a las necesidades del negocio. / Tesis