Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Ingeniero Civil Electricista / El problema de reconocimiento y clasificación de odorantes en forma artificial es de gran relevancia dentro de la industria alimenticia y cosmética, en el área de la salud, en la gestión de residuos y en aplicaciones militares. Determinar los compuestos presentes en una sustancia a través del olfato es un factor importante en los procesos de control y certificación de calidad, así como en la detección precoz de agentes patógenos y la localización de elementos ilegales o nocivos. El objetivo general de esta Tesis es diseñar un modelo de reconocimiento de odorantes basado en una estrategia de reducción de características seguida por un algoritmo clasificador, que utilice como patrones las señales de potencial de campo local, en inglés local field potential (LFP), que corresponden a señales eléctricas neuronales registradas en el bulbo olfativo de ratas. Así se tiene como elemento sensor-transductor la respuesta del sistema olfativo de ratas ante distintos estímulos odorantes. Se desea determinar si es posible discriminar el tipo de estímulo que activa al sistema en cada prueba y comparar las respuestas de este modelo en ratas con deprivación sensorial. Como parte de la metodología, se construyeron 91 bases de datos con 640 patrones cada una, correspondientes a diferentes sitios del bulbo olfativo registrados en varias ratas. Cada elemento de la base de datos es una señal LFP que representa la respuesta en el tiempo del bulbo olfativo ante un estímulo determinado. La etapa de preprocesamiento incluye filtrado, muestreo y normalización de la señal LFP. Se comparó la efectividad de diferentes técnicas de extracción de características (análisis de componentes principales, transformada de Fourier y Wavelet, transformación de Fisher y mapa no lineal de Sammon), de modo que cada patrón sea representado por un número reducido, pero sustancial de atributos. Finalmente se procedió a implementar tres algoritmos de clasificación (un clasificador estadístico, una red neuronal perceptrón multicapa y una máquina de soporte vectorial) con el objeto de comparar la eficiencia de estos clasificadores en la tarea de separación de 4 tipos de estímulos (aire puro, r-carvone, isoamyl-acetato y hexanal). Este trabajo de tesis permitió llegar a dos conclusiones. Primero, la mejor estrategia para lograr un rendimiento aproximado a un 96% para cada clase, es análisis de componentes principales junto a una máquina de soporte vectorial. Como la metodología planteada se aplicó a dos poblaciones de señales, primero en aquellas medidas en sitios del bulbo olfativo de ratas con experiencia sensorial normal y luego en aquellas registradas en sitios del bulbo olfativo de ratas con privación sensorial olfativa temprana fue posible comparar los efectos de la experiencia sensorial en la capacidad del modelo para discriminar entre los cuatro estímulos. Los resultados obtenidos permiten concluir que las señales LFP contienen información suficiente para discriminar entre los 4 estímulos odorantes utilizados en las ratas normales, mientras que, en ratas privadas sensorialmente el desempeño es prácticamente análogo a una clasificación al azar.

Ingeniero Civil Eléctrico / En el marco de la línea de investigación: Interacción Humano Robot, el lenguaje es un candidato natural para la interacción con máquinas y robots. En particular las tecnologías de procesamiento y transmisión voz juegan un rol fundamental en lo que respecta al reconocimiento automático de la voz o \gls{ASR}, ya que como concepto entrega la habilidad de escuchar al momento de interaccionar con un robot.\\ El objetivo principal de esta memoria es implementar una aplicación para comandar a un \gls{PR2} a través de instrucciones por voz, utilizando arquitectura cliente-servidor mediante un micrófono como elemento para muestrear la señal de audio o comando enunciado por el usuario. \\ En el desarollo de la aplicación se crea una interfaz de interacción con el usuario que permite grabar audio usando HTML5/CSS/JS. Para el funcionamiento de la aplicación la comunicación con todos los servidores se realiza a través de \textit{socket} TCP/IP y el procesamiento de la señal de audio se realiza utilizando KALDI, estado del arte en \gls{ASR}. Luego de obtener el resultado de la transcripción de la elocución grabada por el usuario, es analizada por el \textit{Robot \gls{PR2}} y entrega la respuesta del comando de voz mediante el \gls{TTS} Festival y ejecuta el movimiento correspondiente al requerimiento del usuario.\\ A partir esta investigación y el desarrollo de la aplicación se concluye que es posible comandar el \textit{Robot \gls{PR2}} de forma exitosa mediante la interfaz de interacción con el usuario. Dicha aplicación puede ser instalada en cualquier versión del sistema operativo Ubuntu. Utilizando un modo de conexión local para los servidores: ASR y WEB, se cumple el objetivo de realizar procesamiento en tiempo real. El sistema de reconocimiento de voz obtiene un 10\% de \gls{WER} cuando es probado con el mismo micrófono con el que se construye la base de datos, que corresponde a un conjunto de 4991 elocuciones de base de datos Latino-4k y 200 elocuciones grabadas en el Laboratorio de Procesamiento y Transmisión de Voz LPTV, todas a una frecuencia de 16~kHz y 16~bit.\\ El trabajo futuro considera la realización de una base de datos independiente del hablante y género. Considerar el efecto del canal en el \gls{ASR}: ambiente y micrófonos. Debido a la forma de construcción de la aplicación, ésta es escalable ,por lo que es factible complementar el diccionario utilizado en el \gls{ASR} y la personalización de los movimientos.

Este trabajo explora la normativa internacional referida a la instrumentación sísmica de edificios y la aplicación de un sistema de procesamiento de señales sísmicas registradas en edificios instrumentados bajo la normativa de instrumentación sísmica peruana. Las normativas revisadas pertenecen a Colombia, Venezuela, Chile, Costa Rica, Turquía, Estados Unidos y Filipinas. Esta recopilación se presenta en cuadros informativos con las principales disposiciones de cada capítulo de instrumentación. Asimismo, se incluye una comparación entre las estipulaciones de una de las normativas estudiadas versus las disposiciones sugeridas por las principales guías internacionales de monitoreo sísmico de edificaciones. Finalmente, se sugieren aspectos normativos a incluir en el capítulo de instrumentación sísmica peruana propuestos en base a la información estudiada. Por otra parte, se revisan los conceptos básicos de señales sísmicas y su procesamiento. Luego, se presentan los conceptos y especificaciones técnicas de estaciones sísmicas y acelerómetros. Después, se realiza el estudio de los métodos numéricos usados para el cálculo de la respuesta dinámica de modelos de un grado de libertad y la construcción de espectros de respuesta de desplazamiento, velocidad y aceleración. Finalmente, se desarrolla un programa en LabVIEW para la construcción de espectros de respuesta y la creación de reportes automáticos con la información obtenida del evento sísmico registrado en una edificación instrumentada.

Actualmente existe una gran demanda de soluciones innovadoras e informáticas que permitan generar sistemas de vigilancia o que ayuden en esta labor. Es así como se han generado diversos proyectos que buscan satisfacer las necesidades de sistemas de este tipo. Mayormente, se ha utilizado la tecnología de imágenes y utilizando drones o algún tipo de cámara, donde una persona está monitoreando estas imágenes captadas en tiempo real para verificar la presencia de un objeto o un ser no deseado. Sin embargo, estas soluciones han presentado una gran complejidad tanto en procesamiento como infraestructura, conllevando así también a un precio elevado de su implantación. Es por esto que este proyecto de investigación se enfoca en presentar una solución a este problema utilizando recursos más simples, basándose en un reconocimiento de patrones en señales acústicas. Esta es un área de la especialidad de informática que en los últimos años ha tenido un gran desarrollo y estudio debido a las diversas aplicaciones que puede tener en el mundo contemporáneo. Cada vez se han ido perfeccionando los algoritmos de extracción de características y de aprendizaje de máquina, por lo cual en este trabajo se utilizarán y compararán dos métodos de caracterización estudiados en investigaciones de reconocimiento de voz. Además, se desarrollará un módulo de recorte de la señal que permita identificar a las regiones de interés. Finalmente, se usarán redes neuronales como el clasificador del algoritmo.

La evaluación periódica de los monitores de electrocardiografía (ECG), es fundamental para que el equipo funcione correctamente. Se recomienda utilizar un dispositivo simulador de señales electrocardiográficas dentro de la evaluación periódica, sin embargo, su elevado costo y su calibración a cargo de los fabricantes extranjeros, dificulta su adquisición. Actualmente, existe la necesidad de estos equipos simuladores en los diferentes hospitales e institutos de Lima. Por ello, el objetivo principal de este trabajo de tesis es diseñar un dispositivo simulador de señales electrocardiográficas y un protocolo de evaluación de monitores ECG dentro de un centro de salud. Para el diseño del dispositivo simulador fue necesario contar con señales patrones ECG, las cuales fueron inicialmente capturadas de manera analógica y convertidas a valores digitales, para luego permitir su almacenamiento dentro del dispositivo y su posterior simulación. La simulación de la señal ECG consta de tres etapas principales: Conversión Digital-Análoga de la señal, Demultiplexación de los valores analógicos y Acondicionamiento. Posteriormente, a través de la conexión del simulador con el monitor ECG se logra inyectar una señal patrón para la evaluación del Monitor. La evaluación del Monitor ECG se lleva a cabo utilizando un Protocolo de Evaluación, para cuyo diseño se consultaron como base fundamental las guías desarrolladas por ECRI, considerando los datos del equipo a evaluar, los instrumentos utilizados, así como las pruebas cualitativas y cuantitativas, permitiendo definir el estado del Monitor: Operativo o Inoperativo. Finalmente, se realizaron las pruebas del dispositivo simulador, utilizando el Protocolo de Evaluación diseñado, comprobando que el error del simulador es 2% en la Amplitud y 1% en la frecuencia, características técnicas de los simuladores comerciales.

En el presente trabajo de tesis, se desarrolla el diseño de un amplificador operacional de transconductancia (OTA), bloque constitutivo de todos los sistemas integrados e implantables de adquisición de señales biomédicas, en este caso las señales del EEG, que se encuentrar en el rango de 0 – 100Hz.

En la actualidad, en el Perú, no existe una gran difusión acerca de la electromiografía ni a todos los posibles usos que se le puede dar a esta ciencia. La electromiografía es usada clínicamente en el diagnóstico de enfermedades neuromusculares, tales como falta de fuerza, retraso en el desarrollo motor, trastorno de lenguaje, alteraciones ortopédicas, entre otras. Por otro lado es usada en el análisis biomecánico de deportistas, para mejorar su rendimiento deportivo, o en la rehabilitación para personas con cierto tipo de lesiones. El presente trabajo tiene como objetivo desarrollar un sistema que sea capaz de adquirir las señales electromiográficas que se generan durante la actividad muscular mediante el uso de electrodos de superficie. El sistema desarrollado tiene la capacidad de adquirir señales EMG de las extremidades superiores (bíceps, tríceps, flexor del antebrazo) e inferiores (gemelos). Este sistema cuenta con una etapa de adquisición de las señales bioeléctricas, una etapa de acondicionamiento de las señales y finalmente, una etapa de digitalización y comunicación con la PC, en donde se visualizarán las señales obtenidas en una escala temporal a través de una interfaz desarrollada. De las pruebas realizadas al sistema, se hizo posible notar una diferencia en el comportamiento de la señal EMG debido a parámetros como el tipo de contracción, tipo de músculo, peso con el que se realiza el ejercicio y el individuo al cual se le practican los ensayos.

El presente trabajo de tesis tiene como finalidad plantear una solución a la falta de una herramienta cuantitativa que apoye a la objetividad del diagnóstico del Trastorno de Déficit de Atención con Hiperactividad (TDAH) en niños mediante el uso de tecnología existente en el Perú. Para ello, se ha planteado como objetivo diseñar una herramienta de apoyo al diagnóstico del TDAH constituida por un sistema de procesamiento de señales electroencefalográficas que identifique patrones comunes y estime sus niveles de incidencia en forma cuantitativa. Esta herramienta ha sido desarrollada acorde a las necesidades del país en el sector de la salud mental, ya que permitirá a los médicos especialistas validar su análisis y brindar un mejor diagnóstico psiquiátrico mediante la cuantificación de las características de la enfermedad y la realización de un diagnóstico objetivo. El primer capítulo presenta una visión de la problemática actual del diagnóstico psiquiátrico en Lima-Perú, así como el estado del arte a nivel mundial y las tecnologías existentes. Se plantean los objetivos para dar solución a dicha problemática. El segundo capítulo muestra los conceptos referentes a los 3 pilares de la tesis: Neurociencias, Electroencefalografía y las investigaciones sobre el TDAH así como el marco teórico de los conocimientos necesarios para entender todo el proceso de diagnóstico del TDAH. El tercer capítulo muestra el diseño de la herramienta de apoyo al especialista, su estructura, funcionamiento, así como las técnicas utilizadas para el desarrollo de la misma. El cuarto capítulo muestra las pruebas realizadas a pacientes del Departamento de Pediatría del Policlínico Castilla, así como los resultados obtenidos, con los cuales se pudo corroborar el diagnóstico brindado por el especialista.

En la presente tesis se plantea la importancia de la telemetría en el control de señales biomédicas y se diseña el prototipo de un módulo de transmisión RF para señales electrocardiográficas (ECG). El diseño presentado abarca desde la digitalización de la señal y su transmisión en radiofrecuencia hasta su recepción y visualización en un software supervisor. En la realización de pruebas se emplean equipos para amplificar la señal ECG (que está en el orden de los milivoltios) a un rango de voltaje adecuado para su digitalización. Se hace énfasis en que no se abarca la etapa de adquisición de la señal sino que se asume que la señal está amplificada.

Desde sus inicios el hombre ha mostrado un fuerte interés por los sonidos musicales. Junto a su evolución, la música ha seguido sus pasos desarrollando una consolidada industria encargada de la producción musical, fabricación de instrumentos y equipos en esta línea; con todo ello, se busca preservar las características sonoras de las piezas musicales, pues estas, sirven como modo de identificación de las diferentes regiones, culturas y épocas sociales alrededor del mundo.