The increasing ubiquity of Convolutional Sparse Representation techniques for several image processing tasks (such as object recognition and classification, as well as image denoising) has recently sparked interest in the use of separable 2D dictionary filter banks (as alternatives to standard nonseparable dictionaries) for efficient Convolutional Sparse Coding (CSC) implementations. However, existing methods approximate a set of K non-separable filters via a linear combination of R (R << K) separable filters, which puts an upper bound on the latter’s quality. Furthermore, this implies the need to learn first the whole set of non-separable filters, and only then compute the separable set, which is not optimal from a computational perspective. In this context, the purpose of the present work is to propose a method to directly learn a set of K separable dictionary filters from a given image training set by drawing ideas from standard Convolutional Dictionary Learning (CDL) methods. We show that the separable filters obtained by the proposed method match the performance of an equivalent number of non-separable filters. Furthermore, the computational performance of this learning method is shown to be substantially faster than a state-of-the-art non-separable CDL method when either the image training set or the filter set are large. The method and results presented here have been published [1] at the 2018 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2018). Furthermore, a preliminary approach (mentioned at the end of Chapter 2) was also published at ICASSP 2017 [2]. The structure of the document is organized as follows. Chapter 1 introduces the problem of interest and outlines the scope of this work. Chapter 2 provides the reader with a brief summary of the relevant literature in optimization, CDL and previous use of separable filters. Chapter 3 presents the details of the proposed method and some implementation highlights. Chapter 4 reports the attained computational results through several simulations. Chapter 5 summarizes the attained results and draws some final conclusions. / Tesis

La presente investigación tiene como enfoque presentar el uso de eventos para la comunicación entre servicios/aplicaciones en un sistema distribuido, como es el de microservicios. Aunque exista la posibilidad de usar APIs Rest como arquitectura de comunicación, esta cuenta con la gran desventaja de ser un intercambio de mensajes síncrono y que, en una arquitectura con un gran número de microservicios, estos mensajes consumen un gran ancho de banda por ser comunicaciones 1 a 1. Por lo tanto, este trabajo tiene como objetivos: definir el concepto de eventos y una arquitectura de comunicación basado en ellos para microservicios, presentar las dificultades y posibles soluciones que se presentan al implementar esta arquitectura; y, finalmente, compararlo con una arquitectura API Rest en cuanto a uso de recursos y overhead que se produce. Para lograr estos objetivos, se realizará una investigación bibliográfica.

El cáncer al pulmón se ha convertido en una de las enfermedades con mayor incidencia a nivel mundial. Sin embargo, el análisis preventivo y detección de nódulos cancerígenos generalmente se realiza de forma manual por los radiólogos, lo cual ralentiza el proceso y genera posibles errores humanos. De esta manera, se han realizado diversas investigaciones sobre este problema utilizando Deep Learning como alternativa de solución para el análisis automático de tomografías. En este trabajo, se propone una aplicación y configuración de un modelo U- net, con bloques residuales y con regiones más rápidas para la detección de nódulos en tomografías computarizadas 3D. Los resultados obtenidos arrojan un FROC del 78 %, lo cual muestra que nuestra propuesta esta´ en el camino correcto, considerando las limitaciones de hardware en la que se ejecutó. / Tesis

El presente trabajo de investigación aborda los problemas que presentan los actuales sistemas de rehabilitación de miembro superior, los cuales son, por ejemplo, la fatiga muscular y la excesiva necesidad de un terapista. Para ello se propuso un sistema de rehabilitación de miembro superior por medio del uso de la interfaz cerebro máquina, el cual ha sido ampliamente investigado en la última década por sus efectivos resultados. Para la realización de esta propuesta se propuso como objetivo general su elaboración, además se propusieron como objetivos específicos la selección de algoritmos de procesamiento de señales encefalográficas, la selección de los componentes de un prototipo de brazo robótico, el diseño de la interfaz gráfica de usuario, y, por último, la integración de los subsistemas desarrollados. Además, se propuso como alcance que la propuesta no contempla la selección del lector de señales encefalográficas. Para la elección del paradigma que se deseó usar en esta propuesta, se presentó el marco teórico de la interfaz cerebro computadora dentro del cual se identificó las distintas ventajas y desventajas de cada una de estas por lo que se determinó que el paradigma del ritmo sensoriomotor (SMR) es el que se usaría en esta propuesta debido a que por medio de este se puede capturar e identificar cuando un usuario imagina el movimiento de algún objeto, lo cual es de mucha ayuda para su realización. Por otro lado, para la generación de ideas acerca de cómo podría realizarse este sistema, se presenta una revisión del estado del arte acerca de los dispositivos de rehabilitación de miembro superior por medio de la interfaz cerebro máquina y, además, se identificaron las metodologías a seguir en el diseño de este sistema. Debido a que se tuvo una idea general de cómo realizar la propuesta con el estado del arte y la identificación de las metodologías a usar, se realizó una lista de exigencias y una estructura de funciones del sistema de rehabilitación. Estos se utilizaron para poder identificar 3 conceptos solución de las cuales, mediante un análisis técnico-económico, se pudo obtener un concepto solución ganador. Luego, se pudo realizar un diagrama de operaciones, una arquitectura de hardware y el diagrama de flujo del concepto solución ganador. Finalmente, se presentaron conclusiones y recomendaciones destacadas de esta propuesta.

El análisis de sentimiento a nivel de entidades sobre notas periodísticas es una tarea de una complejidad no trivial, lo que genera interés por parte de diferentes sectores, ya que esos tipos de fuentes de datos causa que los sentimientos identificados no convergen hacia un objetivo por su longitud extensa y variedad de temas. Sin embargo, no se sabe a ciencia cierta su dificultad, por lo que el objetivo principal es poder identificar los conocimientos e información disponible y existente en la actualidad para responder las preguntas formuladas. Por eso, se define una revisión de literatura tomando en consideración la base de datos Scopus y el empleo de palabras claves definidas por el método PICOC, donde se obtuvieron en total siete documentos, cuatro artículos y tres revisiones sistemáticas que evidencian una disponibilidad de espacio para experimentar y explorar, dado que principalmente se ha trabajado en medios con mayor cantidad de datos y menor complejidad como las redes sociales o encuestas de servicios. Esto se reafirmó al revisar los documentos de tesis asociados a este tema, donde inclusive su demanda ha superado a paradigmas de análisis de sentimientos más clásicos. Es por ello, que se concluye la necesidad de explotar esta área de conocimientos para poder satisfacer la demanda de información cada vez más granulada, relevante y compleja, aprovechando los recursos lingüísticos más óptimos para facilitar las labores que puedan presentarse.

In this thesis, we designed and evaluated a circuit model at the transistor level of a low-resolution and low bandwidth ADC (analog-to-digital converter) with level-crossing architecture (LCADC), used as part of the acquisition chain of a BCI (brain-to-computer interface) device. The aim is to obtain minimal specifications that could return adequate levels of accuracy at spike detection and reduce power dissipation. In addition, we included a NEO preprocessor in the test to help in the detection accuracy. To achieve the objectives proposed, we started developing a software model for the preprocessor and the ADCs to evaluate the different variations of resolution, bandwidth, noise level, and NEO window. After finding the desired minimum values, we continued with the hardware development of the ADC. We designed the level crossing architecture and a conventional SAR to have a reference against which we compare the LCADC performance. After that, we developed a NEO circuit and applied synthesized neural recordings to evaluate power consumption with the ADC. Additionally, we designed a conventional analog frontend to estimate the power for the band of interest. Also, we estimated the dissipation for wireless transmission by calculating the approximated data stream expected in the level-crossing sampling scheme. Summing them, we obtained the power consumption of the complete acquisition chain. In conclusion, although reducing the intrinsic power of the LCADC is challenging, the scheme helps reduce the total power consumption of the acquisition chain with adequate accuracy, making it competitive against currently reported BCI devices. / En esta tesis se ha diseñado y evaluado un circuito a nivel de transistores de un ADC (conversor analógico-digital) de baja resolución y ancho de banda reducido con arquitectura de cruce de nivel (LCADC), utilizado como parte de la cadena de adquisición de un dispositivo BCI (interfaz cerebro-computadora). El objetivo es obtener especificaciones mínimas que puedan devolver niveles adecuados de precisión en la detección de picos y reducir la disipación de energía. Además, se incluyó un preprocesador NEO en la evaluación para ayudar en la precisión de la detección. Para lograr los objetivos propuestos, se desarrolló un modelo de software del preprocesador y los ADCs a fin de evaluar las diferentes variaciones de resolución, ancho de banda, nivel de ruido y ventana del NEO. Luego de encontrar los valores mínimos deseados, se continuó con el desarrollo de hardware del ADC. Se diseñó la arquitectura de cruce de nivel y un SAR convencional para tener una referencia con la cual comparar el rendimiento del LCADC. Después de eso, se desarrolló un circuito NEO y se aplicó las señales neuronales sintetizadas para evaluar el consumo de energía con el ADC. También, se diseñó una interfaz analógica convencional para estimar la potencia de la banda de interés. Así mismo, se estimó la disipación de la transmisión inalámbrica calculando el flujo de datos aproximado esperado en el esquema de muestreo de cruce de nivel. Finalmente, sumando los resultados se obtuvo el consumo de energía de la cadena de adquisición completa. A partir de estos, se concluye que aunque reducir la potencia intrínseca del LCADC es un desafío, el esquema ayuda a disminuir el consumo total de energía de la cadena de adquisición con una precisión adecuada; lo cual lo hace competitivo frente a otros dispositivos BCI reportados actualmente.

En el presente trabajo de tesis se desarrolla un software de simulación para la caracterización acústica de los campos sonoros al interior de una piscina de nado sincronizado; la representación de los datos simulados se lleva a cabo a través de la síntesis de la respuesta impulsiva de un recinto, auralización y simulación de frentes de onda acústicos. Para la síntesis de la respuesta impulsiva se utilizan las técnicas de trazado de rayos acústicos, fuentes imágenes y radiosidad. Así mismo, se desarrollan modelos matemáticos y algoritmos de procesamiento de datos involucrados en el proceso de simulación de un entorno subacuático; este desarrollo es utilizado también para hacer una descripción analítica del espacio acústico de simulación, y de sus elementos. Con el fin de obtener resultados de aplicación se ha propuesto el uso del software desarrollado, denominado “AURASONIC”, en el proceso de predicción del campo sonoro al interior de una piscina de nado sincronizado; en el cual se utilizan especificaciones técnicas para una piscina de competencias olímpicas. Finalmente se desarrolla el análisis de los resultados obtenidos, y se comparan con métricas utilizadas en la acústica arquitectónica, con el objetivo de tener referencias comparativas útiles.

En la actualidad, existen métodos complejos para la clasificación e identificación de proteínas repetidas a partir de su estructura, los cuales implican un uso intenso y costoso de recursos computacionales. Debido a ello, en el presente trabajo de investigación se busca explorar soluciones alternativas y complementarias a otros sistemas en la etapa de clasificación de proteínas repetidas con técnicas del área de estudio de aprendizaje de máquina. Estas técnicas son conocidas por ser efectivas y rápidas para la sistematización de varios procedimientos de clasificación, segmentación y transformación de datos con la condición de que se disponga de una cantidad considerable de datos. De esa forma, en consecuencia de la cantidad de datos estructurales que se han generado en los últimos años en el ambito de las proteínas y las proteínas repetidas, es posible utilizar técnicas de aprendizaje de máquina para la clasificación de las mismas. Por ello, en este trabajo, a partir de un análisis a los datos que se poseen en la actualidad y una revisión sistemática de la literatura, se proponen posibles soluciones que utilizan aprendizaje de máquina para la clasificación automatizada y rápida de proteínas repetidas a partir de su estructura. De estas posibles soluciones, se concluye que es posible la implementación de un clasificador con múltiples entradas utilizando información de los ángulos de torsión y distancia entre aminoácidos de una proteína, la cual va a ser implementada y evaluada en un trabajo futuro.

El presente trabajo de investigación tiene por finalidad presentar el diseño conceptual de un sistema automático para la clasificación de paltas tipo Hass por medio de visión artificial. La propuesta surge como consecuencia de las pérdidas que genera la clasificación manual por simple inspección antecedentes en la realidad peruana. Por ello, el objetivo principal de la investigación es diseñar un sistema automático compacto, competitivo laboralmente y rentable con el fin de empoderar a los pequeños y medianos productores. La solución óptima se compone de módulos que se encargan de una tarea desde la alimentación, transporte, disgregación y clasificación de los frutos. El funcionamiento sinérgico de la máquina permite clasificar el producto en 5 calibres distintos regulables según las especificaciones del usuario. Como resultado, se dispone de cálculos teóricos que prueban la efectividad del proceso y su viabilidad económica demostrando así la posibilidad de diseñar un sistema clasificador de paltas que opera por medio de métodos no invasivos disponibles en el mercado.

El Perú se ubica en uno de los cinturones polimetálicos más prolíficos del mundo y actualmente es considerado el tercer mejor destino de inversión en Latinoamérica. Además, cuenta con una de las mayores reservas mundiales de metales preciosos como el oro y la plata, y metales industriales como cobre, plomo y zinc y tiene óptimas condiciones de inversión; ya que, además de su estabilidad macroeconómica, de más de dos décadas consecutivas, mantiene una serie de acuerdos de libre comercio con países potencia en el mundo. En esa línea durante las dos últimas décadas el producto bruto interno peruano creció 4.9% en promedio por año, que comparado con los países latinoamericanos es el doble. El Perú en 2019 alcanzó cifra record, en la producción de cobre, logrando así el mejor resultado de los últimos diez años, con un aumento de 96.9% respecto a lo registrado en el 2010, logrando ubicarse como el segundo productor a nivel mundial de dicho metal, solo por debajo de Chile. Sin embargo, a pesar de ser un gran productor mundial en cobre, este sigue siendo exportado en forma de dos productos distintos: concentrado de cobre (80%) y cátodo (20%). En este escenario, el concentrado de cobre, también podría ser transformado en ánodos de cobre si el gobierno realizara esfuerzos por exigir, añadir valor agregado al producto, lo cual generaría nuevas oportunidades de empleo, desarrollo de nuevas tecnologías, y transformación del Perú hacia un país más industrializado, aperturando también nuevas opciones para fabricar productos industrializados originados del cobre; logrando así que el país no dependa toda la vida de la materia prima y estar alertas a si los precios de estos suben o no, como sucede actualmente, que el precio ha sido impactado por la pandemia que afronta el mundo. A pesar de que, a mediados de marzo el precio del cobre se encontraba en su peor nivel por efecto del coronavirus, recién la segunda semana de junio se sobrepuso, que se explica en gran parte por la reapertura de actividades en China, el principal consumidor de cobre del mundo, Estados Unidos y el continente europeo, esto muy importante, debido a que son los principales socios comerciales. Por un lado, la propagación del coronavirus en Chile, el mayor productor de cobre a nivel mundial, haría caer la producción del metal este año, lo cual ocasiona alteraciones en el suministro del metal rojo y también una subida en el precio de este. Otras causas de la subida del precio son la demanda sólida en China y a la reducción de inventarios del insumo; además, los Gobiernos duplicarán su inversión lo que, a su vez, impulsará la demanda de cobre en todo el mundo. Por otro lado, los grandes proyectos de estímulos para una transición y cambio hacia lo digital, especialmente en Asia y Europa, crearán condiciones óptimas para un incremento en la demanda del cobre para su uso en autos eléctricos, aplicaciones en medicina, energías renovables, telecomunicaciones, etc., los cuales requieren una gran cantidad del metal rojo. Ante este panorama, siendo el “corredor sur del cobre” que concentró en 2019 el 64.68% de la producción nacional de cobre, correspondiente a los departamentos de Arequipa, Moquegua, Apurímac y Cuzco, se presenta como una potencial zona para la instalación e implementación de una fundición y refinería para la lograr la Industrialización del Concentrado de Cobre, teniendo en cuenta el importante volumen de producción de concentrados del metal rojo. Para lograr plantear esta propuesta de proyecto, se debe realizar un estudio de pre factibilidad detallado en lo que se refiere a: estudio del mercado, estudio técnico y un estudio económico-financiero.