In recent years, the number of applications of model predictive control (MPC) is rapidly increasing due to the better control performance that it provides in comparison to traditional control methods. However, the main limitation of MPC is the computational e ort required for the online solution of an optimization problem. This shortcoming restricts the use of MPC for real-time control of dynamic systems with high sampling rates. This thesis aims to overcome this limitation by implementing high-performance MPC solvers for real-time control of fast systems. Hence, one of the objectives of this work is to take the advantage of the particular mathematical structures that MPC schemes exhibit and use parallel computing to improve the computational e ciency. Firstly, this thesis focuses on implementing e cient parallel solvers for linear MPC (LMPC) problems, which are described by block-structured quadratic programming (QP) problems. Speci cally, three parallel solvers are implemented: a primal-dual interior-point method with Schur-complement decomposition, a quasi-Newton method for solving the dual problem, and the operator splitting method based on the alternating direction method of multipliers (ADMM). The implementation of all these solvers is based on C++. The software package Eigen is used to implement the linear algebra operations. The Open Message Passing Interface (Open MPI) library is used for the communication between processors. Four case-studies are presented to demonstrate the potential of the implementation. Hence, the implemented solvers have shown high performance for tackling large-scale LMPC problems by providing the solutions in computation times below milliseconds. Secondly, the thesis addresses the solution of nonlinear MPC (NMPC) problems, which are described by general optimal control problems (OCPs). More precisely, implementations are done for the combined multiple-shooting and collocation (CMSC) method using a parallelization scheme. The CMSC method transforms the OCP into a nonlinear optimization problem (NLP) and de nes a set of underlying sub-problems for computing the sensitivities and discretized state values within the NLP solver. These underlying sub-problems are decoupled on the variables and thus, are solved in parallel. For the implementation, the software package IPOPT is used to solve the resulting NLP problems. The parallel solution of the sub-problems is performed based on MPI and Eigen. The computational performance of the parallel CMSC solver is tested using case studies for both OCPs and NMPC showing very promising results. Finally, applications to autonomous navigation for the SUMMIT robot are presented. Specially, reference tracking and obstacle avoidance problems are addressed using an NMPC approach. Both simulation and experimental results are presented and compared to a previous work on the SUMMIT, showing a much better computational e ciency and control performance. / Tesis

El presente proyecto de fin de carrera tiene como fin la implementación de las reglas y la lógica de control de un videojuego que permite contar una historia a través de sus personajes. Se exploran características de juego de rol (RPG), centrándose en el control y la evolución de un personaje a través del tiempo en un contexto narrativo; y características de un juego de estrategia real (RTS), presentando un entorno donde se enfatizan desafíos estratégicos, tácticos y logísticos. En el primer capítulo se presenta la problemática y el contexto que sugiere la implementación de la lógica de control de un videojuego de las características señaladas en el primer párrafo. Además se propone una solución luego de presentar los conceptos principales que faciliten la comprensión del presente documento y un análisis cronológico de la evolución de los elementos de juego de rol y estrategia en tiempo real a través de los juegos más representativos de ambos géneros según el autor. En el segundo capítulo se realiza un análisis de viabilidad del proyecto y se identifican los requerimientos de la solución propuesta, según la metodología seleccionada, que sirven para presentar en el tercer capítulo el diseño de la solución. El diseño comprende la arquitectura de software y la exploración de cada una de las componentes que la integran y finalmente, el diseño del sistema de directorios y eventos que configuran el videojuego. En el cuarto capítulo se presentan las herramientas, tecnología y estándares de programación usadas para la construcción de la solución. Además se proponen las pruebas automatizadas y las pruebas de regresión para la verificación de las exigencias del producto. Finalmente en el quinto capítulo se presentan las observaciones del proyecto donde se evalúa la escalabilidad de la solución y las recomendaciones para la implementación de nuevas funcionalidades en trabajos futuros. Las conclusiones finales son expuestas en el contexto de los resultados esperados y los objetivos planteados al inicio del proyecto. / Tesis

En la actualidad los videojuegos vienen logrando un gran auge en la industria de desarrollo de software, se estima que en el año 2013 alcanzaría ventas superiores a los 66 mil millones de dólares a nivel mundial (REUTERS, 2013); sin embargo, este crecimiento se ve principalmente en los países desarrollados; tal es así, que actualmente cuentan con diversos cursos, carreras universitarias y maestrías en temas relativos a videojuegos (ESA, 2013). En el Perú, sin embargo, la industria del desarrollo de videojuegos es aún incipiente; debido entre otros factores, a la falta conocimientos y experiencia en este rubro (COIDEV, 2012). Por lo que, cuando algunas empresas o grupos locales desean incursionar en esta industria, se ven en dificultades de distinta naturaleza. Uno de los problemas más comunes, desde el punto de vista de la informática, es el desarrollo de la inteligencia artificial del videojuego; por lo tanto el presente proyecto de fin de carrera, pretende explicar de manera sistemática el desarrollo de los algoritmos y técnicas para la búsqueda del camino más corto, así como del control de movimiento de los personajes, ambos partes de la inteligencia artificial del mismo, de tal manera que los algoritmos desarrollados tengan un tiempo de ejecución y uso de espacio de memoria adecuados. Dicho componente además, ha sido utilizado en el videojuego “1814, La rebelión del Cuzco”, desarrollado por el grupo Avatar de la Pontificia Universidad Católica del Perú. / Tesis

En toda ciudad la disponibilidad y oferta del servicio de estacionamientos es vital ya que contribuye a la dinámica del tránsito en general facilitando, de esta manera, fluidez y acceso a los diferentes destinos de los usuarios de vehículos. En la ciudad de Lima, sin embargo, existe un marcado déficit de espacios destinados al aparcamiento vehicular como consecuencia del crecimiento del parque automotor y la ausencia de un plan de ordenamiento vial. Estos aspectos se han convertido en todo un reto en materia de políticas públicas que involucran a los conductores de vehículos de la ciudad de Lima Metropolitana. La ausencia de la ciencia aplicada a la regulación urbanística, del mismo modo, ha contribuido al retraso tecnológico de la ciudad en esta materia. El objetivo de la tesis es diseñar un sistema de monitoreo de espacios disponibles de un aparcamiento vehicular de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), basado en redes inalámbricas de sensores. El propósito de este sistema es recolectar información sobre la disponibilidad de los espacios de estacionamiento al aire libre, la cual será accesible a los usuarios de manera que permita conseguir una plaza con cierta facilidad. Técnicamente, para la consecución del objetivo general de la investigación, se tomó la decisión de utilizar la tecnología ZigBee de entre una gama de protocolos de comunicación inalámbrica, considerando su simplicidad, su provechoso ahorro de energía y su bajo costo. Previamente, se llevó a cabo un estudio para la elección de los instrumentos y el software más viables (sensores, microcontroladores y gestores de bases de datos), aspectos que guardaron relación con el propósito y la temporalidad del desarrollo de la investigación. Cabe mencionar que el sistema está enfocado en el ahorro de energía, por lo que se ha considerado esencialmente instrumentos y métodos de bajo consumo de corriente para la longevidad de los dispositivos. Los resultados de las pruebas ejecutadas en la investigación concluyen en que el sistema de monitoreo diseñado basado en una red inalámbrica de sensores es una alternativa viable para optimizar y dinamizar el tránsito vehicular del campus de la PUCP. Así, su aplicación podría ser extrapolada a otros escenarios de la ciudad para contribuir, de esta manera, en el ordenamiento del sector transporte de la ciudad. / Tesis

En la actualidad, existe una tendencia al crecimiento exponencial de dispositivos conectados a Internet y se estima que para el 2021 sean 21 mil millones los objetos conectados a la red. Además, el acceso al Internet de banda ancha en el Perú se está haciendo cada vez más disponible mientras que los costos de conexión y de la tecnología están disminuyendo. Es así, que todos estos eventos están creando un ecosistema ideal para la adopción de soluciones de Internet de las Cosas. Los diferentes dispositivos conectados a la red, no solo están cambiando la forma en la que los consumidores viven y trabajan, sino que están reorganizando de manera dramática industrias enteras. La industria de retail es uno de los principales sectores que recibirá beneficios de esta nueva tecnología . Se evaluaron las principales dolencias de los retails a través de encuestas a los gerentes de TI de retails nacionales y se determinó que los principales malestares de negocio son las fallas recurrentes de equipos de refrigeración e inventario desactualizado. Además, se concluyó que poseen una estrategia de digitalización y modernización, pero que están en la búsqueda de soluciones que puedan mejorar la experiencia del consumidor. La presente tesis tiene como objetivo el diseño de un sistema de monitoreo en tiempo real de anaqueles y refrigeradoras en un supermercado de Pisco- Perú, basado en una red de sensores utilizando el protocolo Zigbee. Se busca reducir el “out of stock” el cual implica una pérdida en las ventas y decrecimiento en la lealtad de los consumidores; a la vez se busca mecanismos que permitan planear el mantenimiento preventivo de los equipos de conservación para disminuir la probabilidad de que presente fallas. Esto se puede lograr a través de la recolección de datos relevantes de sensores instalados en los anaqueles y coolers, los cuales serán gestionados por una plataforma en la nube que permitirá el procesamiento de eventos, el análisis de datos y la toma de decisión en tiempo real. Además, la totalidad de la información podrá visualizarse desde una interfaz de usuario amigable. En el futuro, la presente tesis puede servir como base para investigaciones y desarrollo de proyectos similares de Internet de las Cosas en ambientes indoor para la industria de retail. / Tesis

Mediante el presente artículo, se intenta introducir al análisis del marco normativo aplicable a los principales Juegos de Azar y Apuestas existentes en el Perú, con énfasis en los Juegos de Lotería, en tanto constituyen actividades de particular relevancia y de necesaria tutela. Asimismo, se discute la mejor forma en la que se puede garantizar la sostenibilidad financiera, transparencia y credibilidad de los juegos de azar. A través de desarrollar que son los juegos de azar, señalar el tipo de regulación actual que se tiene respecto de estos juegos para al final llevarnos al debate de si en realidad es necesario regularlos y si la regulación actual es realmente eficiente a partir de considerar a esta actividad económicamente de creciente importancia sustantiva para el Estado. Through this article, the aim is to introduce the analysis of the regulatory framework applicable to the main gaming and betting activities existing in Peru, with emphasis on lottery activities, as they are particularly relevant activities and require appropriate monitoring. It also discusses the best way one can ensure financial sustainability, transparency and credibility of gambling activities. Through the development of what gambling activities are, indicating what type of current regulation is available on these games will finally lead us to the debate of whether it is actually necessary to regulate them and if present regulation is really efficient as to considering this important economic activity of increasing substantive importance for the State.

Wormholes Project son pantallas gigantes instaladas en las redes de metro de distintas ciudades del mundo a través de las cuales las personas de distintos países podrán interactuar de modo audiovisual y en tiempo real. Su objetivo es hacer reexionar a la gente común y corriente (aquella que jamás viajará a Medio Oriente, Japón o Filipinas) sobre la existencia omitida del resto de personas que habita en el mundo, al permitir que accedan a ellos sensorial y socialmente, y de paso provocar que cuestione su rol frente a esta nueva realidad revelada. El presente trabajo busca justificar teóricamente, diseñar y registrar el primer intento fallido por implementar el prototipo entre Santiago de Chile y Tokio. La justificación teórica se vale de la obra de pensadores clásicos y contemporáneos, y de un par de estudios chilenos sobre cultura y raza respectivamente. En el diseño e intento de implementación participan instituciones chilenas importantes entre las que destacan la Universidad de Chile, Comisión Bicentenario y Metro. Wormholes busca aportar a un posicionamiento internacional protagónico de Chile en innovación, tecnología y democracia, y aportar a la consolidación de la imagen del Departamento de Ingeniería Industrial, de la Escuela de Ingeniería y de la Universidad de Chile, como principales focos generadores de iniciativas poderosas, innovadoras, protagónicas y democráticas en Chile. Este trabajo es la argumentación final previa al segundo intento de implementación del prototipo, a realizarse durante el año 2010.

La presente memoria de título estudia la factibilidad de producir y vender en Chile kits de diagnóstico con tecnología PCR en tiempo real, para detectar los 40 principales patógenos humanos mediante PCR en tiempo real. Entre los que destacan el virus del sida HIV, de las hepatitis tipo B y C, meningitis viral y herpes. A partir del análisis del mercado nacional e internacional del diagnóstico molecular, se establecieron las oportunidades y amenazas, y se elaboró la cadena de valor del proceso para determinar las fortalezas y debilidades de la planta productiva. Luego de esto se analizaron dos modelos de negocio para el diagnóstico molecular: la prestación de servicios de laboratorios clínicos y el modelo de venta de kits, sin la prestación directa. Se concluye que los laboratorios clínicos presentan ventajas porque adquirirían los kits producidos para ampliar la gama de exámenes prestados por sus laboratorios sin incurrir en gastos de desarrollo, y porque éstos podrían externalizar la producción en gran escala de desarrollos propios. Se elaboró el diagrama de flujos del proceso y se buscaron las normas y reglamentaciones necesarias para la aprobación sanitaria, dada por el organismo regulador correspondiente. De esta búsqueda se estableció que el ISP es el organismo competente en estas materias, cuyas directrices en la elaboración de dispositivos médicos están dadas por la adopción de buenas prácticas de manufactura en el proceso productivo. Para una producción de 1300 kits al año (60% del mercado actual en Chile), se estableció que la inversión de capital requerida es de $593 millones, de los que $123 millones corresponden a equipos, con un precio promedio del kit (para 100 reacciones) de $336.500. El costo promedio anual de la planta es de $283 millones, con $144 millones en capital humano. Los resultados de la evaluación económica del negocio indican un valor presente neto (a la tasa del 12%), es de $1.079 millones, en un horizonte de evaluación de 10 años, con una tasa interna de retorno del 36 % y un tiempo de recuperación de la inversión de tres años. La producción de kits de diagnóstico en el marco del Plan de Negocios estudiado resulta atractiva, recomendándose fortalecer las estrategias de comercialización asociadas a los productos en el mercado favoreciendo la instalación de termocicladores en tiempo real en los laboratorios clínicos.

El presente proyecto de fin de carrera tiene como fin la implementación de las reglas y la lógica de control de un videojuego que permite contar una historia a través de sus personajes. Se exploran características de juego de rol (RPG), centrándose en el control y la evolución de un personaje a través del tiempo en un contexto narrativo; y características de un juego de estrategia real (RTS), presentando un entorno donde se enfatizan desafíos estratégicos, tácticos y logísticos. En el primer capítulo se presenta la problemática y el contexto que sugiere la implementación de la lógica de control de un videojuego de las características señaladas en el primer párrafo. Además se propone una solución luego de presentar los conceptos principales que faciliten la comprensión del presente documento y un análisis cronológico de la evolución de los elementos de juego de rol y estrategia en tiempo real a través de los juegos más representativos de ambos géneros según el autor. En el segundo capítulo se realiza un análisis de viabilidad del proyecto y se identifican los requerimientos de la solución propuesta, según la metodología seleccionada, que sirven para presentar en el tercer capítulo el diseño de la solución. El diseño comprende la arquitectura de software y la exploración de cada una de las componentes que la integran y finalmente, el diseño del sistema de directorios y eventos que configuran el videojuego. En el cuarto capítulo se presentan las herramientas, tecnología y estándares de programación usadas para la construcción de la solución. Además se proponen las pruebas automatizadas y las pruebas de regresión para la verificación de las exigencias del producto. Finalmente en el quinto capítulo se presentan las observaciones del proyecto donde se evalúa la escalabilidad de la solución y las recomendaciones para la implementación de nuevas funcionalidades en trabajos futuros. Las conclusiones finales son expuestas en el contexto de los resultados esperados y los objetivos planteados al inicio del proyecto.

In recent years, the number of applications of model predictive control (MPC) is rapidly increasing due to the better control performance that it provides in comparison to traditional control methods. However, the main limitation of MPC is the computational e ort required for the online solution of an optimization problem. This shortcoming restricts the use of MPC for real-time control of dynamic systems with high sampling rates. This thesis aims to overcome this limitation by implementing high-performance MPC solvers for real-time control of fast systems. Hence, one of the objectives of this work is to take the advantage of the particular mathematical structures that MPC schemes exhibit and use parallel computing to improve the computational e ciency. Firstly, this thesis focuses on implementing e cient parallel solvers for linear MPC (LMPC) problems, which are described by block-structured quadratic programming (QP) problems. Speci cally, three parallel solvers are implemented: a primal-dual interior-point method with Schur-complement decomposition, a quasi-Newton method for solving the dual problem, and the operator splitting method based on the alternating direction method of multipliers (ADMM). The implementation of all these solvers is based on C++. The software package Eigen is used to implement the linear algebra operations. The Open Message Passing Interface (Open MPI) library is used for the communication between processors. Four case-studies are presented to demonstrate the potential of the implementation. Hence, the implemented solvers have shown high performance for tackling large-scale LMPC problems by providing the solutions in computation times below milliseconds. Secondly, the thesis addresses the solution of nonlinear MPC (NMPC) problems, which are described by general optimal control problems (OCPs). More precisely, implementations are done for the combined multiple-shooting and collocation (CMSC) method using a parallelization scheme. The CMSC method transforms the OCP into a nonlinear optimization problem (NLP) and de nes a set of underlying sub-problems for computing the sensitivities and discretized state values within the NLP solver. These underlying sub-problems are decoupled on the variables and thus, are solved in parallel. For the implementation, the software package IPOPT is used to solve the resulting NLP problems. The parallel solution of the sub-problems is performed based on MPI and Eigen. The computational performance of the parallel CMSC solver is tested using case studies for both OCPs and NMPC showing very promising results. Finally, applications to autonomous navigation for the SUMMIT robot are presented. Specially, reference tracking and obstacle avoidance problems are addressed using an NMPC approach. Both simulation and experimental results are presented and compared to a previous work on the SUMMIT, showing a much better computational e ciency and control performance. / Tesis