Mejores trabajos de grado Facultad de Ingeniería

Pontificia Universidad Javeriana - Personería Jurídica No. 73 diciembre 12 de 1933 - Institución de Educación Superior sujeta a inspección y vigilancia por el Ministerio de Educación Nacional.

PROGRAMAS DE PREGRADO

Trabajos de Grado Carrera de Ingeniería Civil

Ingeniería de detalle del Edificio de Laboratorios de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana. 14 Ingeniería de detalle del Complejo Cultural de Funza, Cundinama rca. 16

Trabajos de Grado Carrera de Ingeniería Electrónica

Modelo de aprendizaje profundo para la estimación del número de personas en imágenes. 20

Prototipo de controlador lógico programable para aplicaciones i ndustriales IoT. 22

Uso de sensores en teléfonos celulares y machine learning para la clasificación de la calidad vial. 24

Acelerador de algoritmo de análisis de sentimiento con NPL para clasificación de texto sobre FPGA. 26

Aceleración de algoritmos de aprendizaje de maquina: regresión logística en arquitectura FPGA. 28

Señales lineales a trozos para filtros de orden analógicos. 30

Módulos hardware de un depurador para procesadores risc-v. 32

Trabajos de Grado Carrera de Ingeniería Industrial

Design of a cyber-physical human smart workstation that balance the human wellbeing and the productivity. 36

Design of a VR-based training system for the evacuation of an engineering laboratory building. 38

Solución tecnológica en la nube para el enrutamiento de vehículos de distribución basado en sistema de información geográfica y metaheurísticas. 40

Design of an application based on machine learning-computer vision techniques for the physiological workload assessment in dynamics manual task. 42

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

Trabajos de Grado Carrera de Ingeniería Industrial

Comparación de metodologías de detección de valores atípicos en la variable VO2 de la prueba cardiopulmonar de ejercicio (CPET). 44

Diseño de un sillín de mujer para bicicleta de ruta. 46

Trabajos de Grado Carrera de Ingeniería de Sistemas

Code Partitioning Tool for Monolith Systems into Microservices. 50

SMART-UJ: Servicio inteligente de tutorías y semilleros. 52 Katharsis. 54

SMART UJ: Control de aforo por métodos de visión por computador 56 Implementation of an algorithm for the diagnostic approach of patients with joint pain. 58 Reconocimiento de emociones dentro del aula virtual de clase. 60

Sistema de reporte delincuencial para la mejora de la comunicación ciudadano-policía y visualización de datos delictivos por parte de la alcaldía en el municipio de Sibaté. 62

Eva: Exploración vocacional adaptable. 64

Sistema de operación financiera enfocado en poblaciones vulnerables en la localidad de Usme. 66 Ethos. 68

PROGRAMAS DE POSGRADOS

Trabajos de Grado Maestría en Ingeniería Civil

Modificación del comportamiento reológico del concreto UHPC como alternativa de diseño y construcción para pavimentos. 74

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Trabajos de Grado Maestría en Ingeniería Electrónica

RoboDrummer - Diseño de un robot percusionista utilizando manipuladores robóticos. 78

Trabajos de Grado Maestría en Ingeniería Industrial

Modelo multiobjetivo para la toma de decisiones de precios y cantidades a vender, caso empresa del sector automotor. 82

Trabajos de Grado Maestría en Ingeniería del Internet de las cosas

Sistema IoT para seguimiento e identificación de activos en interiores. 86

Trabajos de Grado Maestría en Inteligencia Artificial

Gabor-Hopfield Brain Model. 90 Using residual connections in feed forward deep reinforcement learning applied to financial markets. 94 Bias & Artificial Intelligence. ¿Are we all biased?. 96

OTROS TRABAJOS DE GRADO RECONOCIDOS

Trabajo de Grado Carrera de Ingeniería Industrial

Minimización de tardanza/adelanto en un No-Wait Flow Shop con tiempos de alistamiento dependientes de la secuencia 99

Trabajo de Grado Maestría en Inteligencia Artificial

RD1 Algoritmo para la búsqueda de redes neuronales 99

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A NUESTROS ESTUDIANTES EXCELENTES

El reconocimiento a la excelencia en la Facultad de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana tiene un significado especial. Nos referimos por supuesto a estudiantes que han superado con creces los niveles de desempeño deseables en temas complejos de fundamentación y aplicación de la ingeniería. Sin embargo, es mucho más, se refiere al MAGIS ignaciano, que indica alcanzar el mayor bien posible, significa la conciencia que un estudiante va construyendo a lo largo de su formación sobre la responsabilidad que conlleva para los otros, el privilegio del conocimiento. Se refiere al compromiso que un ingeniero o ingeniera javeriana adquiere, de aplicar con sentido ético su profesión.

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

Ing. Lope Hugo Barrero Solano, ScD. Decano de Facultad

Celebro hoy la vida de nuestros egresados quienes a través de su esfuerzo y dedicación académica se han hecho acreedores al reconocimiento de Mención de Honor por su Trabajo de Grado. Nos sentimos orgullosos del trabajo que han realizado, y les invitamos, no solo a continuar este fantástico trabajo académico, sino a renovar su pasión por la ingeniería y su deseo por hacer de esta, un instrumento de cambio para nuestra sociedad.

Felicito a nuestros estudiantes reconocidos hoy por este importante logro, y también a sus amigos, compañeros, profesores y familias, en reconocimiento al trabajo en equipo que se requiere para la formación humana, para la formación en ingeniería.

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PREGRADOS Programas

INGENIERÍA CIVIL CARRERA DE Trabajos de Grado

Ingeniería de detalle del Edificio de Laboratorios de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana.

Autores

Daniel Felipe Gordillo Terreros

María Camila Agudelo Sotelo

Juan José Osorio Amaya

David Mauricio Gallego Mestra

Ángela María Ortega Imbachi

Paula Andrea González Mojica

Sergio Andrés Rodríguez Jiménez

Edison Sebastián Olaya López

Juan Camilo Cristancho Abreo

Gabriela Albarracín Vera

Directores

Daniela Carrasco Beltrán

Oscar Mauricio Baquero Hernández

Juan Sebastián Gaitán Cardona

Andrés Camilo Villarreal Hernández

José Manuel De Castro Passega

Andres Mauricio Rodríguez Torres Óscar Baquero Ángel

Reconocimientos a académica grado.

La realización de la Ingeniería de Detalle para el Edificio de Labo ratorios de la Facultad de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana por parte de PRO ENGINEERING S.A.S, se enfoca en la relación directa de como el proyecto impacta al medio ambiente y a la sociedad, desde su diseño, ejecución y operación. Gracias a la metodología BIM es posible dimensionar y supervisar el desarrollo efectivo e integrado del proyecto en sus diferentes áreas, lo que genera soluciones practicas, económicas, y optimiza los procesos de presupuestación, programación de obra, análisis financiero y procesos constructivos. Esto representa el desarrollo vanguardista de la ingeniería colombiana, al adaptarse al cambio en cuanto a las metodologías de construcción.

Se plantea un diseño integral del sistema de contención y cimen tación, que garantiza la estabilidad y seguridad de la obra y sus estructuras colindantes. Los elementos de cimentación son ejem plo de eficiencia y ahorro de concreto, debido a su optima relación entre cantidad de material y su comportamiento ante las cargas transferidas. En el campo estructural, la gran cantidad de acero utilizado es reciclado, lo que disminuye la huella de carbono, y contribuye al medio ambiente al implementar la economía circu lar, sin dejar a un lado sus grandes capacidades mecánicas que brindan seguridad a sus usuarios. Así mismo, la reducción en el uso de energía mediante paneles solares, la mitigación de isla de calor con cubiertas verdes, el ahorro de agua con aparatos hidro sanitarios y recolección de aguas pluviales, entre otras soluciones implementadas, mitigan los impactos ambientales.

Este proyecto prueba el alto desarrollo tecnológico e ingenieril de la construcción sostenible, que evidencia el compromiso Javeriano con la sociedad y el medio ambiente. Además, de la capacidad téc nica del estudiante para generar soluciones de diseño del nivel de una de las mejores facultades de ingeniería a nivel mundial, para así colaborar a construir un mejor país.

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Ingeniería de detalle del Complejo Cultural de Funza, Cundinamarca.

Autores

Santiago Gutierrez Prieto

Nicolás Lopéz Alarcon

Diego Manosalva Ortiz

David Francisco Martínez Carrillo

Daniela Karina Martínez Velásquez

Alejandro José Osorio Elias

Julián Eduardo Plata Osorio

Valentina Rodríguez Pedraza

Santiago Ruiz Rozo

Laura Juliana Villamizar González

Directores

José Manuel De Castro Passega

Oscar Mauricio Baquero Hernández

María Alejandra Silva Ortega

Edinson Giovanni Torres Velandia

Javier Alonso Sierra Galeano

Oscar Baquero Angel

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

Inspirados en el proyecto del Complejo Cultural de Funza Cundi namarca, se realiza una propuesta detallada de diseño ingenieril para su construcción. Este diseño involucra un total de seis especia lidades: Estructuras, Geotecnia, Hidrotecnia, BIM, Construcción y Socio – Ambiental, las cuales otorgan una perspectiva holística a este proyecto. Como parte del desarrollo de este ejercicio real de ingeniería se crea el nombre de “Bauen Leader”, equipo con el cual se estructura el trabajo desde la perspectiva, el enfoque y criterio de una compañía de ingeniería.

Cada diseño se realizó con base en normativa nacional e internacional y cumpliendo con los más altos estándares de calidad, seguridad y servicio del proyecto. Durante todo el trabajo se mantuvo como objeto resolver las necesidades sociales y culturales de la comunidad, con una propuesta de diseño concreta y que genera un valor adicional a la sociedad de Funza. Para lograr este objetivo se aplicó la metodología BIM, método con el que se buscan optimizar los procesos de diseño al mejorar las dinámicas de trabajo del grupo, identificar las in terferencias en los diseños y modelar los procesos constructivo s.

Las áreas de estructuras, geotecnia e hidrotecnia realizaron sus res pectivos diseños, dentro del marco normativo vigente, optimizando recursos y solucionando los retos de ingeniería sin afectar la arquitec tura o la funcionalidad de la estructura. El área de socio – ambiental analizó las mejores alternativas para mejorar el uso de los recursos naturales y generar proyectos de desarrollo para comunidades vecinas del complejo. Finalmente, el área de construcción evaluó la factibilidad constructiva y económica del proyecto para garantizar que este fuera rentable y viable en su ejecución.

Sin duda alguna el éxito del trabajo de grado no recae únicamente en aspectos técnicos de ingeniería, se debe también al adecuado y colaborativo trabajo en equipo de todos los participantes en este proyecto.

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INGENIERÍA CARRERA DE de Grado

Autores

William David Moreno Rendon Carolina María Burgos Anillo Director Daniel Jaramillo

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Modelo de aprendizaje profundo para la estimación del número de personas en imágenes.

Estimar el número de personas en una escena determinada puede proporcionar información relevante para la toma de decisiones. En el sistema de Transmilenio existen inconvenientes por la falta de información para el despacho de los buses y la planeación de las rutas; actualmente en el mundo se utilizan métodos manuales para contar pasajeros y también diferentes métodos de conteo automáti co de pasajeros. En este proyecto se presenta un método de visión por computador que estima el número de personas en imágenes de puertas de buses y estaciones de Transmilenio utilizando técnicas de aprendizaje profundo. Partiendo de imágenes de la base de datos Transmilenio-Javeriana, se generaron mapas de densidad para ellas y a partir de esto se entrenó un modelo basado en redes neuronales que puede obtener estos mapas por sí mismo. Sobre los mapas se realizó la estimación para conocer el número de personas en cada imagen. Se evaluó el desempeño del modelo obteniendo un error absoluto medio de 1.45 y se presentaron los resultados visualmen te entregando videos que muestran los resultados del modelo en diferentes escenas. El método implementado es el inicio de la inves tigación en modelos que pueden ser aplicados en tiempo real en el sistema Transmilenio en el campo de visión por computador.

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Autores

Lorena Andrea Contreras Trillos

Andrés Sebastián Segura Rodríguez

Directores

José Reinaldo Vuelvas Quintana

Rafael Fernández Diez Medina

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Prototipo de controlador lógico programable para aplicaciones industriales IoT.

En este trabajo de grado, se desarrolló un prototipo de controlador lógico programable (PLC) con características del paradigma de inter net de las cosas (IoT) para la industria 4.0. Un PLC con tecnologías de información y comunicación desde la WEB con el uso de servi dores y páginas HTML para configuración y diagnóstico. Para esto, se realizó un prototipo de hardware basado en un microprocesador que facilite esta conexión con internet y el tratamiento de las señales de entrada y de salida, así como el hardware destinado a la progra mación del PLC. Se utilizó un entorno open source, el cual permite el rápido acceso para el uso final del PLC, y mediante el diseño de una página WEB, se logró efectuar el monitoreo de las entradas y el control remoto de los actuadores aprovechando la conectividad IoT del hardware brindado por el microcontrolador utilizado. Asimismo, la adición de un módulo de expansión fue considerado para ser em pleado de acuerdo con las necesidades del cliente, proporcionando versatilidad de uso en el PLC. Para su validación, se implementó un programa de control con el fin de generar una secuencia en la esta ción electroneumática de limpieza de cuerpos mecanizados alojada en el Centro Tecnológico de Automatización Industrial de la Pontificia Universidad Javeriana. El controlador que se desarrolló en este traba jo de grado tiene la ventaja de usar hardware y software libre, otor gando facilidades en su adquisición, mantenimiento y reparación. Finalmente, este prototipo permitiría un fácil acceso a que pequeñas industrias cuenten con la posibilidad de automatizar sus procesos y además, disponer de los beneficios de la industria 4.0.

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Autores

Matheo Alexander Bermudez Beltran Juan Sebastian Cepeda Benavides Director Daniel Jaramillo

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Uso de sensores en teléfonos celulares y machine learning para la clasificación de la calidad vial.

En Colombia, la longitud estimada de malla vial es de 206.102 km, con 69% de vías terciarias, 21% de vías secundarias, y 7% de vías primarias. No obstante, el inventario de la localización, longitud e información sobre su estado de las vías precario y de difícil actua lización. Según el INVIAS, se conoce el estado de 11 mil km de vías primarias, que representan tan solo el 6% de la totalidad de la ma lla vial conocida. En este proyecto se desarrolló un método de bajo costo y fácil masificación para categorizar automáticamente el estado de una vía. Se utilizaron sensores disponibles en teléfonos celula res (acelerómetros, giroscopios, GPS) para medir aceleración lineal, aceleración angular y velocidad durante recorridos en automóvil. A partir de una base de datos de 200 señales, se calculan característi cas estadísticas en tiempo y frecuencia relacionadas con el estado de la vía. Posteriormente, se implementaron algoritmos de aprendizaje de máquina para clasificar automáticamente las señales en cuatro categorías: destapada buena, pavimentada buena, destapada mala y pavimentada mala. Se encontró que varias características tempo rales lograron diferenciar las vías buenas de las vías malas, mientras que características frecuenciales de la aceleración angular lograron una alta separación de las cuatro categorías. Finalmente, se midió el desempeño en diferentes clasificadores lineales y no lineales, ade más se planteó una arquitectura de clasificación en serie, siendo el primero un clasificador multiclase y el segundo un clasificador bina rio, obteniendo un resultado mayor al 86% para clasificadores SVM (Support Vector Machine), demostrando la utilidad de los sensores de teléfonos celulares para actualizar el estado de la malla vial de manera rápida, precisa, barata y con gran cobertura.

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Autor Jorge Andrés Márquez Gómez

Directores Alejandra González Johan Peña

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Acelerador de algoritmo de análisis de sentimiento con NPL para clasificación de texto sobre FPGA.

Los algoritmos de procesamiento de lenguaje natural (NPL por sus si glas en inglés) se enfocan en hacer que los computadores entiendan el lenguaje humano y se enfrentan al reto de comprender realmente el significado de un texto, y como caso particular en este proyecto se utiliza como herramienta para analizar los sentimientos del tex to. Este trabajo toma mucho tiempo en ejecutarse en procesadores de propósito general, por lo tanto, se presenta un sistema hibrido Hardware-Software usando una FPGA DE1-Soc y una Rasberry Pi 3B, que realiza análisis de sentimiento, clasificándolo en cinco categorías (Negativo, Algo Negativo, Neutro, Algo Positivo y Positivo) con una precisión de 73,56 %, y se presenta el análisis de aceleración entre el sistema hibrido, una Rasberry Pi 3B y una CPU Core I7 8550U, lo grando acelerar el sistema en un rango entre 8,89 y 10,24 veces con respecto al algoritmo ejecutado en la Raspberry Pi 3 B, un rango en tre 2,77 y 3,20 veces con respecto al algoritmo ejecutado en un Core i7 8550U, y acelerar la función PNL en un rango entre 153,73 y 184,22 veces con respecto a la función ejecutada en la Raspberry Pi 3 B, un rango entre 48,05 y 57,58 veces con respecto a la función ejecutada en un Core i7 8550U.

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Autor Jesus Alberto Puenayan Quiceno

Directores Alejandra González Johan Peña

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Aceleración de algoritmos de aprendizaje de maquina: regresión logística en arquitectura FPGA.

La personalización de servicios, la predicción de comportamientos y el auge de la recolección de datos son parte de un fenómeno global que no parece mermar; el aprendizaje de maquina como herramienta se ha vuelto indispensable pues permite en un nivel cercano ofrecer experiencias personalizadas y en un mayor diseñar complejos espectros de comportamiento. Claro, el conjunto de datos es proporcional al nivel, a la vez que el tamaño de estos conjuntos define el tiempo de entrenamiento, siendo este tiempo un problema en cuanto se espera poder anticipar a los eventos de los elementos analizados.

El proyecto en cuestión buscó optimizar el tiempo de entrenamiento de un algoritmo de regresión logística, en este caso partiendo de la premisa de un sistema hibrido hardware-software, en el cual se de seaba obtener al menos una optimización del 25% (1.25 veces) res pecto a un sistema puramente software (implementado en Python), para esto se decidió trabajar en dos aspectos claves, lo que fue la segmentación del algoritmo y la optimización en hardware de las fun ciones que consumiesen mayor tiempo de cómputo.

La meta más que cumplirse logro superarse, ya que los resultados del prototipo implementado arrojaron una relación superior a las 600 veces de optimización, relación que es resultado del peor es cenario de optimización en una base estadística al 95%, y que está ligado a las limitaciones del modelo hardware implementado en la FPGA proporcionada para las pruebas. El prototipo final, aunque cumple y supera la relación de optimización buscada, aun tiene mar gen de mejora en la implementación de la comunicación hardwa re-software, esto mediante un módulo DMA dedicado, en lugar de un protocolo serial SPI dedicado como lo fue en la implementación para este proyecto.

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

Autor Diego Fernando Diaz Padilla Director Alfredo Restrepo

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

Señales lineales a trozos para filtros de orden analógicos.

Los filtros de estadísticas de orden son filtros discretos no lineales de ventana móvil que han encontrado aplicaciones en diversos cam pos de la ingeniería como el procesamiento de señales e imágenes, detección de bordes, la compresión de datos y telecomunicaciones. Los filtros de orden analógicos, una generalización de los filtros de estadísticas de orden al caso continuo, hasta ahora han tenido un interés principalmente teórico debido a la complejidad de sus implementaciones. Estos se definen utilizando conceptos propios de la teoría de la medida, como lo es la distribución y el ordena miento de una señal.

El trabajo de grado gira alrededor de restringir la entrada de una clase importante de filtros de orden analógicos (llamados filtros de ranqueo) a señales lineales a trozos para hacer su implementación a nivel algorítmico realizable. Para ello se describen con detalle las herramientas teóricas necesarias y se demuestran diversas propie dades sobre la distribución y el ordenamiento. Por otra parte, se prueban dos teoremas que permiten caracterizar por completo la salida de los filtros cuando la entrada es una señal lineal a trozos. Esta caracterización se realiza por medio de los puntos representati vos conocidos como vértices. De acuerdo con lo anterior, se diseñan e implementan algoritmos para el cálculo de dichos puntos, y final mente se presentan aplicaciones para suavizado de series de tiempo. Este trabajo está dirigido principalmente a investigadores en el área de procesamiento no lineal de señales y también a las diferentes in dustrias que se están beneficiando de implementaciones de suaviza dores analógicos y filtros tipo mediana.

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

Autor Santiago Burgos Martínez Director Francisco Fernando Viveros Moreno

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

Módulos hardware de un depurador para procesadores risc-v.

El desarrollo y diseño de software o hardware implementado en aplicaciones y en dispositivos precisa que la funciones con las cuales fue diseñado sean consistentes entre los diferentes componentes, bloques y señales que lo conforman. Ahora, en los ambientes de preproducción y desarrollo se hace uso de la herramienta conocida como depurador, el cual es usado con el propósito de verificar el cumplimiento de las especificaciones, asi como de explorar los lími tes y capacidades del producto

Los módulos hardware de un depurador para procesadores RISC-V, son un conjunto de bloques diseñados siguiendo los lineamientos y estándares técnicos propuestos para depuradores dados por la organización RISC-V. Asimismo, el diseño del depurador esta basa do en la ejecución de tareas e instrucciones de depuración con una mínima de intervención sobre los componentes que conforman al procesador, de esta manera se logra asegurar el funcionamiento estable y continua del procesador objetivo de depuración. Por otro lado los bloques internos del depurador fueron diseñados y creados haciendo uso del lenguaje de descripción de hardware VHDL.

Por último, estos módulos de depuración para procesadores RISC-V fueron diseñados para que las futuras generaciones puedan hacer uso de este trabajo, creando asi proyectos o sistemas más grandes y complejos, con los cuales se puedan aprovechar mas lo beneficios que otorga el uso de la arquitectura RISC-V.

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

INGENIERÍA INDUSTRIAL CARRERA DE Trabajos de Grado

Autores

María Paz Santa Hincapié

Laura Valentina Ruíz Rodríguez

Pablo Emilio Rodriguez Revilla Laura Stefannia Forero Velasco

Director

Luis Andrés Saavedra Robinson

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Design of a cyber-physical human smart workstation that balance the human wellbeing and the productivity.

Los sistemas de producción ciberfísicos (CPPS) desempeñan un papel fundamental en la cuarta revolución industrial junto con el diseño centrado en el ser humano. La consideración de estos dos establece el concepto de sistemas de producción ciberfísicos cen trados en el ser humano (H- CPPS), que se definen como sistemas que apoyan principalmente a los seres humanos, las máquinas y el software para integrar los mundos virtual y físico. Ciertamente, los H-CPPS no pretenden sustituir a los operadores humanos de la industria, sino apoyar y aumentar sus capacidades, así como ga rantizar su bienestar.

En la actualidad, existe poca información para el diseño del puesto de trabajo desde una perspectiva ergonómica y el procedimiento para incluir este puesto en un CPPS. En este trabajo se propone una metodología que permite identificar los requisitos industriales y las consideraciones ergonómicas a tener en cuenta en el diseño de un puesto de trabajo centrado en el ser humano. En primer lugar, este enfoque pretende evaluar un conjunto de tareas generales de la in dustria manufacturera, valorar el riesgo ergonómico inherente a su ejecución e identificar los habilitadores tecnológicos para equilibrar

la productividad y el bienestar humano. En segundo lugar, el enfoque proporciona un conjunto de directrices para desplegar un puesto de trabajo centrado en el humano con consideraciones ergonómicas. Por último, este documento construye un puesto de trabajo centrado en el ser humano dentro de un estudio de caso, como prueba de concepto de la metodología propuesta.

Los resultados de los experimentos demostraron que un puesto de trabajo centrado en el ser humano con apoyo cognitivo y físico en tiempo real contribuye a disminuir el riesgo ergonómico de los operarios industriales, e impacta positivamente en la productivi dad del operario.

La metodología propuesta en el estudio pretende ser de utilidad para cualquier empresa de la industria manufacturera especialmen te Pymes con una madurez baja en industria 4.0. Específicamente, el estudio está enfocado en el diseño de puestos de trabajo dentro de sistemas productivos junto con la identificación, evaluación y gestión de los riesgos ergonómicos.

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Design of a VR-based training system for the evacuation of an engineering laboratory building.

Autores

Carol Natalia Rangel Santamaría

Diego Andrés Quintero Ardila Juan Fernando Castro Medina Yulyana Rodriguez Bautista

Director Sebastián Alberto Pelaez Gómez

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Según la Unidad Nacional para la Gestión del Riesgo de Desastres, 12.896 personas han sido afectadas por incendios estructurales en Colombia en los últimos años. Para reducir las consecuencias de estos desastres, se han propuesto diferentes estrategias, como por ejemplo los simulacros de evacuación. Sin embargo, se ha demostra do que las metodologías tradicionales no son tan efectivas dado que carecen de un componente práctico. Por lo anterior, este proyecto di señó un sistema de entrenamiento para realizar una evacuación ante la presencia de un incendio estructural utilizando realidad virtual. El escenario seleccionado para crear esta simulación corresponde al edificio de laboratorios de la Facultad de Ingeniería de la Pontificia Universidad Javeriana sede Bogotá.

Se diseñaron dos aplicativos, el primero correspondía a un escenario de aprendizaje, en el que los participantes se adaptaban al entorno virtual y a sus herramientas. El segundo aplicativo, contenía la simu lación de la emergencia, donde el principal objetivo era que el parti cipante evacuara el edificio y llegara al punto de encuentro.

Analizando los resultados, se encontró que la percepción de los participantes mejoró en factores como el realismo de la evacuación, motivación, conocimiento e interés por la prevención de desastres. Asimismo, el 97.1% de los participantes prefirió la metodología de evacuación propuesta frente a las tradicionales, además de encon trar una diferencia significativa entre el tiempo medio empleado por hombres y mujeres. Adicionalmente, la implementación del concep to de juegos serios integrados con realidad virtual mejoró significa tivamente el aprendizaje de los participantes al generar un mayor nivel de inmersión en la emergencia. Por último, teniendo en cuenta el tiempo medio que tardaron los participantes, se obtuvo un impac to positivo en áreas como: productividad, economía, cultura, salud y tecnología. Lo anterior demostró que la metodología propuesta tiene mayores ventajas sobre los simulacros tradicionales que se han apli cado hasta el momento.

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Solución

Reconocimientos a académica de

El problema de ruteo de vehículos con restricciones tiene infinitas soluciones basadas en diferentes herramientas que se utilicen para solucionar el mismo. Un mal enrutamiento puede generar pérdida de tiempo y altos costos de transporte y/o logísticos para una compa ñía. Como solución al problema mencionado se plantea el desarrollo de una aplicación web en la nube, llamada Libot, construida con el framework basado en Python llamado Django, la cual mediante mé todos aproximados de optimización y una arquitectura de software bien definida, permita que, a partir del ingreso de datos por parte de las compañías se pueda hacer el correcto procesamiento de los mismos para lograr presentar la planeación de ruteo de los vehículos de distribución eficiente para optimizar su tiempo y otros recursos como gasolina, desgaste del vehículo, entre otros.

Para comprobar las restricciones de diseño de la herramienta tecno lógica se define una función objetivo la cual se basa en las priorida des y requerimientos de la empresa del caso de estudio, dichas prio ridades ordenadas de mayor a menor importancia son: maximizar clientes visitados, cumplir las ventanas de tiempo de los vehículos en la medida de lo posible, minimizar las duraciones de las rutas de los vehículos y minimizar la cantidad de vehículos a utilizar. Además, la aplicación web debe ser capaz de brindar una solución factible en un tiempo menor a 15 minutos a partir de su ejecución. Para evaluar la calidad de las soluciones del ruteador, este se pone a prueba en dos escenarios reales (día valle y día pico) propuestos por la empresa.

Se proponen tres metaheurísticas (simulado recocido, estrategias evolutivas y algoritmo genético) y una heurística (búsqueda local) las cuales se evaluarán con diferentes parámetros de mutación y cruce para definir cuál es la que tiene el mejor comportamiento para cada uno de los escenarios propuestos.

Una vez definidos los mejores algoritmos de optimización se com prueba la calidad de estos contra la solución actual propuesta por la empresa. Al realizar la comparación, Libot logra reducir las distancias totales recorridas, y las duraciones calculadas con dis tancias euclidianas y con Google Maps, reduciendo significativa mente la gasolina consumida por los vehículos y la cantidad de CO2 emitidos. Lo anterior se traduce no solo en una reducción en costos, sino también en un impacto positivo en el medio ambiente, reduciendo la huella de carbono.

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Design of an application based on machine learning-computer vision techniques for the physiological workload assessment in dynamics manual task.

Autores

Paula Alejandra Vergara Rubio

Valentina Rosero Pauwels

Cristhian Felipe Quesada Martínez

Valentina Cubillos Cifuentes

Director

Luis Andrés Saavedra Robinson

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En la actualidad, la ergonomía ha ido asumiendo un papel muy im portante dentro de las organizaciones, ya que estas imponen mayo res exigencias a los empleados para seguir siendo competitivas en el mercado. Esta disciplina enfatiza en el cuidado de las personas que laboran, brindando un ambiente más productivo y reduciendo el riesgo de contraer trastornos musculoesqueléticos en el desarrollo de actividades manuales dinámicas, como levantar y transportar cargas.

Este proyecto de grado desarrolla mejoras en el método de evalua ción ergonómica de observación directa, a través, de la modificación de algoritmos. Donde se desarrolló una aplicación no invasiva, que permite mediante visión artificial, obtener y medir parámetros fi siológicos como la frecuencia cardíaca para realizar una evaluación ergonómica bajo los criterios de Frimat.

La evaluación que ofrece la aplicación reducirá drásticamente la subjetividad de la apreciación del profesional y disminuirá impactos relacionados con el cumulo de horas perdidas de trabajo, el incum plimiento de objetivos, los costos por incapacidades o la contratación de una persona calificada que sustituya la vacante o la sobrecarga laboral, propiciados por la afectación de trastornos musculoesquelé ticos que pueda padecer el colaborador. Lo que da como resultado un aumento en la productividad de la organización y una integración de la transformación tecnológica apoyada con la Industria 4.0. Brin dando la posibilidad de que incluso empresas en desarrollo de cual quier sector empresarial puedan hacer uso de este tipo de tecnología con los recursos ya existentes.

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Autores

María Juliana Serrano Vargas

Santiago Andrés Luque Ochoa

María Monica Díaz Sarmiento

Johan Sebastián Barrera Virgüez

Director

Ana María Cortés Beltrán

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Comparación de metodologías de detección de valores atípicos en la variable VO2 de la prueba cardiopulmonar de ejercicio (CPET).

Este proyecto busca comparar métodos de detección de valores atí picos en la variable de consumo de oxígeno (VO2) en la prueba car diopulmonar de ejercicio. Con el método seleccionado, se detectaron valores atípicos y se calculó el valor de VO2 máximo para determinar si cambia con la detección, lo que implicaría una interpretación dife rente de la prueba para los expertos. La prueba cardiopulmonar de ejercicio (CPET por sus siglas en inglés) evalúa la función del sistema cardiorrespiratorio de un paciente y su capacidad funcional. Para desarrollar el trabajo de grado se utilizaron 407 CPET, obtenidas del proyecto de investigación “Ejercicio físico en sujetos sanos no trastor nos nativos a altitud moderada en comparación con crónicamente aclimatados” financiado por Minciencias (Id: 120356934972) y la PUJ, recolectados entre el año 2016 y 2018. La comparación entre métodos de detección mostró que el Isolation Forest fue el que obtu vo mejor puntaje en la métrica Fb. Al aplicar el método, se identificó un cambio significativo en el valor del VO2 máximo antes y después de la detección. Estos resultados fueron presentados a tres evaluado res expertos en CPET a través de una aplicación de escritorio donde nos retroalimentaron y presentaron propuestas de mejora. Los co mentarios fueron positivos, pues los evaluadores mencionaron que la aplicación facilita la interpretación de la prueba y reduce la subje tividad de la detección de valores atípicos.

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Autores

Angie Valentina Forero Neuta Santiago Cifuentes Romero Laura Daniela Bohórquez Fuentes Gabriela Romero Castro

Director Alejandra Paola Polanco Aguilar

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Diseño de un sillín de mujer para bicicleta de ruta.

Los efectos negativos en la comodidad de las ciclistas femeninas traen consigo problemas fisionómicos, como dolor en la entrepier na, glúteos y partes íntimas. La comodidad es un factor primordial para aquellas mujeres que practican el deporte del ciclismo. Es por esto, que, mediante la implementación de herramientas de inge niería y manufactura, se realizó el diseño de un prototipo de sillín, el cual tiene un mecanismo de apertura que permite el ajuste del ancho del sillín teniendo en cuenta la distancia de las tuberosidades isquiáticas de las mujeres. Asimismo, la implementación de una nariz removible, la cual da la opción a la ciclista de elegir si desea realizar el deporte con ausencia o presencia de esta. Se realizó el diseño de sillín con el propósito de que cada ciclista lo pueda ajustar a su me dida y según su gusto. El sillín diseñado se utilizó para evaluar si dos variables (ancho y presencia/ausencia de la nariz) tienen un efecto sobre la experiencia de las ciclistas en términos de comodidad. Para ello, se probó con un grupo de 9 ciclistas, quienes utilizaron el pro totipo de sillín con diferentes configuraciones de ancho y posición de la nariz. De esto, se obtuvo con una confianza de 95% que el ancho del sillín tiene un efecto significativo sobre la percepción de la co modidad, mientras que la presencia/ausencia de la nariz no tiene un efecto significativo. Adicionalmente, se evaluó el desempeño del sillín desarrollado a partir de un modelo análisis de sentimientos. Se obtuvo que un 78% de las participantes manifestó un resultado de percepción positiva hacia el prototipo de sillín, mientras que el 22% restante manifestó una percepción neutral.

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INGENIERÍA DE SISTEMAS CARRERA DE Trabajos de Grado

Code Partitioning Tool for Monolith Systems into Microservices.

Autores

Santos David Nuñéz Villamil Nelson David Jiménez Ortiz Juan Sebastián Prado Valero Gustavo Antonio Rivera Delgado Director Jaime Andrés Pavlich Mariscal

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

Prototipo funcional de una herramienta de particionamiento que permite la transformación del código fuente de aplicaciones de ar quitectura monolítica con características específicas, para una migra ción hacia aplicaciones con arquitectura basada en microservicios. En cuanto a su funcionamiento, recibe como parámetros de entrada un proyecto en Spring-boot junto a un grafo con la partición optima, y mediante el empleo de JavaParser (para la manipulación de archi vos y generación de cada microservicio) y de diferentes librerías y funciones desarrolladas (para la construcción de archivos necesarios y generación de archivos Docker) entrega finalmente como salida la aplicación con una nueva arquitectura basada en microservicios.

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

SMART-UJ: Servicio inteligente de tutorías y semilleros.

Autores

Juan Carlos Suárez Jaimes

Juan José Camacho Cala Daniel Hernández García Santiago Andrés Caroprese Hidalgo

Director Carlos Andrés Parra Acevedo

Reconocimientos a la excelencia académica grado.

La Pontificia Universidad Javeriana ofrece diversos mecanismos para apoyar y estimular la formación de sus estudiantes, entre los que destacan las monitorias académicas, y las aulas de acompañamiento. Si embargo, se identificó que estos mecanismos presentan oportuni dades de mejora, especialmente en lo que respecta al fomento de la participación de los estudiantes.

En el presente proyecto se propuso una solución enmarcada en el área de desarrollo de software, centrada en el desarrollo de un servicio inteligente integrado al Proyecto Smart-UJ y dirigido a estu diantes de la Pontificia Universidad Javeriana, para la sugerencia y agendamiento inteligente de tutorías bajo demanda. Para apoyar a los estudiantes con dificultades, el sistema gira en torno a un servicio de tutorías bajo demanda, que es independiente de las monitorías actualmente ofrecidas por la universidad, y que tiene como objetivo suplir la demanda de apoyo a estudiantes que no es satisfecha por ellas. Se plantearon dos tipos de tutorías a través de las cuales los es tudiantes podrán brindar apoyo: tutorías académicas, reuniones de resolución de dudas acerca de los temas de una asignatura en parti cular, y tutorías de adaptación a la vida universitaria, reuniones para recibir consejos acerca del proceso de adaptación a la universidad.

A través de la aplicación móvil del sistema desarrollado, el estu diante puede postularse como tutor o agendar una tutoría, bien sea de una asignatura o de adaptación a la vida universitaria. El sistema realiza el agendamiento de los encuentros de manera in teligente, recomendando un espacio del campus en el cual realizar el encuentro y gestionando el proceso de selección de un horario disponible para todos los asistentes. Además, este servicio inteli gente genera sugerencias a partir del perfil del estudiante. De esta manera, se le puede recomendar a un estudiante postularse como tutor o agendar una tutoría.

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Katharsis.

Autores

Julián Arturo Calle Camilo Andrés Maldonado Pablo Vaintemilla Ramírez Director Leonardo Flórez Valencia

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

La depresión es una enfermedad mental que afecta cada vez más a la población de todas las edades y se está convirtiendo en una pro blemática seria. A su vez, es una enfermedad incomprendida, puede pasar por los ojos de las personas como mera tristeza o falta de ener gía; sin embargo, la depresión es una enfermedad con una de las tasas de suicidio más alta a nivel global. Como no todas las personas que sufren de depresión se asesoran de un profesional, existe un vacío conceptual frente a dicha problemática. Aun si uno pertenece al círculo de apoyo de alguien, no se tienen las herramientas necesarias para ayudar a una persona que esté pasando por esta situación. ¿Cómo se puede enseñar a alguien lo esencial sobre esta enferme dad? ¿De qué manera se puede producir una reacción empática de manera que las personas puedan generar conciencia?.

La solución que se plantea es un videojuego en tercera persona que exponga los síntomas de la depresión de manera gráfica, so nora y narrativa. Que aproveche las características inmersivas de este poderoso medio de comunicación para generar conciencia y empatía en los usuarios frente a la problemática de la depresión cómo trastorno mental.

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

SMART UJ: Control de aforo por métodos de visión por computador

Autores

Diego Alejandro Gómez Parra

Erika Alejandra González Solano

Leonel Steven Londoño Londoño

Director

Manuel Ricardo Pérez Cerquera

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

Ante los últimos años de la pandemia por COVID-19, existe un pro blema recurrente que es el control del aforo de personas dentro de diferentes lugares para mantener el distanciamiento social y re ducir la posibilidad de contagio. Esta problemática es en la que se ha centrado este trabajo de grado, donde, a través de una curva de aprendizaje muy pronunciada, se utiliza la inteligencia artificial para detectar y contar personas con el fin de estimar el aforo dentro de los espacios universitarios.

Para lo anterior, se evaluaron una variedad de métodos de detección de objetos que fueron respectivamente entrenados con etiquetas e imágenes de espacios académicos, y posteriormente comparados según sus resultados en tiempo real. Esto con la finalidad de iden tificar cual arrojaba los mejores resultados respecto a porcentaje de personas contadas acertadamente.

El modelo escogido fue Yolov5 que fue posteriormente unificado con una arquitectura de servicios que permitía procesar el número ad quirido del algoritmo y posteriormente ser expuesto en un endpoint para el respectivo consumo a través de una aplicación móvil, la cual según el ID de salón, permitía suscribir al usuario a las alertas de dicho espacio y recibir una notificación en caso que el aforo fuese sobrepasado.

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Autores

Nicolás Daniel Peralta Sopó Camilo Andrés Ruiz Uribe Juan Sebastián Castañeda Flórez Diego Fernando Arroyo Graciano Director Leonardo Flórez Valencia

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Implementation of an algorithm for the diagnostic approach of patients with joint pain.

El proyecto surgió con la propuesta de idear un modelo de datos que ayude al diagnóstico en reumatología. Sin embargo, el problema era la falta de data disponible, por lo que se propuso una aplicación web progresiva (PWA) que permitiera recopilar la mayor cantidad de datos posible para posteriormente construir un modelo.

Las PWAs son aplicaciones distribuidas a través de la web que per miten principalmente su consumo desde cualquier dispositivo con acceso a un navegador. La solución propuesta, denominada ‘Rheu matapp’, consistió en una PWA que ayudará al diagnóstico de en fermedades reumatológicas. La reumatología es una de las áreas más afectadas por la falta de médicos especialistas que ayuden a un correcto diagnóstico. Lo que causa que no solo se vean afectados los médicos con mayores cargas de trabajo, sino también los pacien tes, ya que son las enfermedades que más deterioran la vida de las personas, por encima de las pulmonares y cardiovasculares. Esta solución tiene como objetivo apoyar el diagnóstico reumatológico mediante la implementación de un árbol de decisión basado en un estudio publicado por el Dr. Daniel Fernández Ávila, Jefe de la Unidad de Reumatología del Hospital Universitario San Ignacio.

La solución no solamente permitirá disminuir la necesidad de es pecialistas en reumatología, sino que también será una gran herra mienta para las comunidades donde los productos básicos, como una conexión estable a Internet, son raros o inusuales. Esto se debe a que las PWA funcionan como aplicaciones donde no es necesaria una conexión para funcionar, por lo que se agregó un modo comple tamente offline con el fin de brindar el mismo servicio a comunida des remotas.

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

Autores

Gabriela María Camacho Montejo

Juan Diego Campos Neira

Julián Camilo Builes Serrano

Simón Dávila Saravia Flórez Valencia

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Reconocimiento de emociones dentro del aula virtual de clase.

Durante una sesión virtual de clase, tanto los factores positivos como los negativos pueden afectar a los alumnos. Es difícil para los profe sores evaluar el estado emocional de cada estudiante. Para ayudar a los profesores, se ha desarrollado un prototipo web que capta la imagen de cada alumno durante la clase, la clasifica mediante un al goritmo de aprendizaje de máquina y envía los resultados al profesor para que pueda visualizarlos en tiempo real. Una vez terminada la clase y por medio de esta herramienta, el profesor tiene la posibili dad de analizar los datos y ajustar las técnicas de enseñanza para que los estudiantes aprovechen mejor las clases.

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Sistema de reporte delincuencial para la mejora de la comunicación ciudadano-policía y visualización de datos delictivos por parte de la alcaldía en el municipio de Sibaté.

Autores

Daniel Ricardo Ramírez

Diego Andrés Gómez

Juan Pablo Andrés Parra

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

Hoy en día uno de los principales problemas del municipio de Siba té, Colombia, es la falta de seguridad en las calles, lo cual es un gran desafío que debe enfrentar el gobierno. A causa de esto los autores del documento han decidido enfocarse en el problema de la gestión del crimen que agobia a la alcaldía de Sibaté e intimida a la población todos los días. Para solucionar el problema se pro pone un sistema que busca mejorar el proceso de generación y recepción de reportes delictivos. El propósito del presente docu mento es describir todo el proceso y todas las fases que se han ejecutado para entregar un prototipo completamente funcional del sistema y dejar la oportunidad de ampliarlo en el futuro. La implementación de este sistema tiene un fuerte impacto en el apoyo de estrategias por parte de la alcaldía para reducir la brecha de inseguridad en la sociedad brindando una mejor co municación entre los ciudadanos y los policías. También, tiene impacto importante en la transformación digital, debido a que este sistema mejora considerablemente el proceso de reportes delictivos, trazabilidad de denuncias ciudadanas y monitoreo y gestión del personal policial.

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Eva: Exploración vocacional adaptable.

Autores

Camilo Andrés Cruz Gómez

Jenifer Medina Yepez

Oscar Andrés Pacheco Turizo

Sandra Isabel Chávez Alcalde

Angela Cristina Carrillo Ramos

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

El desconocimiento de la personalidad y los intereses de los estu diantes influye en su motivación hacia el estudio y las actividades académicas, lo que genera una mala percepción del ambiente es colar, además, de aumentar las posibilidades de inasistencia o falta de participación de los estudiantes. De lo anterior surge la necesidad de crear EVA, un aplicativo web que le permite a los estudiantes de básica secundaria conocer su personalidad, sus intereses y aquellas áreas y subáreas del conocimiento con las que mayor afinidad tie nen, con el fin de recomendar actividades (extra)curriculares y con venios disponibles en su institución educativa.

Esto es posible gracias a un sistema basado en reglas que obtiene sus entradas de un test de 57 preguntas, que se encargan de determinar la personalidad y los intereses de los estudiantes. Este sistema asig na un perfil, áreas y subáreas del conocimiento afines al estudiante, para identificar las actividades (extra)curriculares y convenios dis ponibles en la institución educativa, pertenecientes a dichas áreas, para ser recomendados. Por otro lado, EVA brinda un análisis a las instituciones educativas con el objetivo de servir de apoyo para la toma de decisiones en cuánto en el manejo de las actividades (extra) curriculares y convenios.

Para finalizar, EVA contribuye a motivar a los estudiantes ya que les muestra sus fortalezas en diferentes áreas del conocimiento, ade más, profundiza en aspectos de sus intereses y personalidad dán doles una fuerte herramienta en el proceso de autoconocimiento, lo cual es esencial a la hora de aventurarse en el proceso de exploración vocacional. Se espera entonces, que el entorno familiar de los estu diantes y las mismas instituciones educativas utilicen los diferentes resultados expuestos por EVA para apoyar a los estudiantes en sus procesos educativos y así contribuir a la disminución de la deserción escolar y el trabajo en menores de edad.

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Sistema de operación financiera enfocado en poblaciones vulnerables en la localidad de Usme.

Autores

Jairo Hernán Vanegas García

Juan Sebastián Pulecio Romero

Luisa Yurani Contreras Vergel

Cesar Julio Bustacara Medina

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SOFI+ es una aplicación web progresiva, enfocada a la comunidad de Fami-empresas vinculadas al Consultorio Contable Javeriano. Este proyecto le permite al usuario familiarizarse con los conceptos básicos de contabilidad, a medida que registra sus operaciones fi nancieras de manera ordenada, desde cualquier dispositivo, incluso

sin una conexión constante a internet. En consecuencia, el uso fre cuente de esta herramienta conducirá a una mayor productividad. Paralelamente, proveerá información anónima para la investigación académica javeriana. En última instancia, apoya al sector de Pymes y MiPymes afectado por la baja educación financiera y la escasez de recursos para adquirir un sistema contable.

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Ethos.

Autores

Valentina Rozo Bernal

Andrés Mauricio García Mutis

Juan Carlos Suárez Motta Director Leonardo Flórez Valencia

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

La corrupción ha sido una problemática recurrente en el entorno co lombiano a largo de las últimas décadas y ha atraído una importante atención del público, en particular dados los múltiples escándalos que han generado millonarias pérdidas al erario y han generado im portantes afectaciones a la calidad de vida de las comunidades. A raíz de esta situación y reconociendo la importancia de la educación y la formación en valores desde temprana edad como herramienta para combatir los problemas antes mencionados y generar beneficio para la sociedad, se plantea la creación de una herramienta interactiva digital orientada a niños entre ocho y diez años con el fin de favorecer la interiorización del valor de la honestidad.

Para lograr dicha finalidad, la presente solución integró conceptos de pedagogía y filosofía, apalancándose en tecnologías como la rea lidad aumentada para favorecer la fácil utilización de la herramienta y generar un dialogo entre el usuario y la aplicación, elemento central para el proceso pedagógico. Igualmente, se aplicó la ludificación, convirtiendo a esta herramienta en un videojuego, haciéndola más atractiva para la población objetivo.

Además de cumplir con los requerimientos funcionales necesarios para materializar una solución que respondiera al contexto presen tado, este trabajo prestó especial atención a los atributos de calidad de modificabilidad y escalabilidad. Para garantizar esto, la arquitec tura de la aplicación fue diseñada sobre la nube, particularmente en AWS. Se empleó Function as a Service, garantizando la alta cohesión y bajo acoplamiento de los servicios, incluyendo además funciona lidades integradas para la escalabilidad. Todo esto, sumado a un diseño de niveles extensible, hacen de la aplicación una solución personalizable.

De lo anterior se obtuvo una herramienta útil para el entorno edu cativo infantil, extensible para acomodarse a las necesidades de los diferentes contextos de las comunidades y favoreciendo el proceso llevado a cabo por educadores y cuidadores.

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Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

POSGRADOS Programas

INGENIERÍA CIVIL MAESTRÍA EN Trabajos de Grado

Autor Jeisson Dubier Hurtado Tinoco

Directores Yezid Alexander Alvarado Vargas Hermes Ariel Vacca Gamez

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Modificación del comportamiento reológico del concreto UHPC como alternativa de diseño y construcción para pavimentos.

El estudio de esta investigación consiste en la evaluación del concreto UHPC “Ultra-High Performance Concrete” como alternativa de dise ño y construcción de pavimentos rígidos a través de la modificación de su comportamiento reológico. Por definición la reología es una propiedad fundamental para caracterizar la trabajabilidad, consis tencia y fluidez de un concreto en estado fresco. Para el estudio se elaboraron 5 mezclas de concreto UHPC, a las cuales se les varió su contenido de aditivo con respecto a una mezcla de referencia. El plan experimental consistió en la caracterización reológica de las 5 mez clas de concreto en estado fresco, a través de 3 ensayos de laborato rio; reómetro de corte que permite medir la resistencia de fluencia y viscosidad a través de un esfuerzo de torque, el mini-slump para medir flujo y el ensayo de asentamiento con el cual se determina la consistencia.

En una segunda fase de el plan experimental, se evaluaron las pro piedades mecánicas de las 5 mezclas de concreto a través de ensayos de laboratorio. Resistencia a la compresión, modulo elástico y resis tencia a la flexión.

Como resultado se obtuvo, que el comportamiento reológico de las mezclas cambiaron al realizar variaciones en las cantidades adicio nadas de aditivo. Por otro lado, se corroboro que las propiedades mecánicas del concreto UHPC se vieron afectadas, en términos de resistencia a la compresión al obtener una disminución del 28% como dato significativo. Las demás propiedades mecánicas evalua das como esfuerzo a flexión, modulo elástico y densidad no experi mentaron cambios significativos. De lo anterior se puede mencionar que, es posible implementar un concreto UHPC como aplicación en el diseño, construcción de pavimentos rígidos y posiblemente plan tearlo como sobre carpeta en la reparación de pavimentos flexibles.

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INGENIERÍA MAESTRÍA EN de Grado

Autor Sergio Miguel Ruiz Guerra Director Carlos Alberto Parra Rodríguez

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RoboDrummer - Diseño de un robot percusionista utilizando manipuladores robóticos.

En el campo de la robótica, los manipuladores robóticos son típica mente utilizados para automatizar tareas recurrentes como pintura, soldadura, entre otras aplicaciones industriales, sin embargo, en el campo del entretenimiento y la música no existe documentación suficiente en investigaciones rigurosas realizadas previamente.

El problema al que se acerca este trabajo es la implementación de una arquitectura de software para permitir a un grupo de manipu ladores robóticos interpretar un instrumento musical de percusión utilizando dos métodos diferentes de planeación de trayectorias. Esta arquitectura permite planear y ejecutar las trayectorias necesarias para interpretar una canción en la batería basada en una canción MIDI de referencia, teniendo en cuenta las restricciones físicas de los robots, los requerimientos de la canción, análisis de cinemática, dinámica, prevención de colisiones, calibración visual, y coopera ción. La implementación fue abordada utilizando Python, Coppe liaSim, Lua y ROS.

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INGENIERÍA INDUSTRIAL MAESTRÍA EN Trabajos de Grado

Autores

Erika Tatiana Pinzón Betancourt

Juan Sebastián Villa Monroy

Director

Juan Pablo Caballero Villalobos

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Modelo multiobjetivo para la toma de decisiones de precios y cantidades a vender, caso empresa del sector automotor.

Este trabajo consistió en diseñar un modelo matemático de pro gramación multiobjetivo determinístico para la generación de solu ciones factibles que ayudaran a la toma de decisiones estratégicas de la compañía caso de estudio. Esto debido a que el conjunto de problemáticas combinatorias que atañen a una compañía de esta envergadura dificulta las decisiones por parte de los gerentes que dudan en la factibilidad de la sinergia entre las decisiones tomadas por cada área.

En el modelo Los precios y cantidades a vender son las variables para decidir, estas se ajustan y evalúan dentro de las capacidades y costos en cada eslabón de la cadena de suministros global, políticas de la gerencia, capacidades en ventas, importaciones, competitividad en precios, cambio de TRM, metas de fábrica, proyecciones del merca do, curvas de demanda, en un marco temporal mensual. todo esto siendo las restricciones que el modelo busca sortear para mejorar objetivos tanto financiaros como de marca proyectando mantener el 10% de participación en el mercado y siendo al menos la quinta marca en ventas.

Dicho modelo matemático se convierte en un artefacto funcional para la empresa, útil para competir en el mercado como factor dife rencial de generación de estrategias frente a la competencia, respe tando las políticas y lineamientos de compañía. El impacto de mayor connotación es abrir la mente a espacios factibles donde se mejore la labor, espacios que existen de solución, pero por la complejidad del ejercicio no eran sencillos de ver, más aún en condiciones atípicas sanitarias del COVID y la actual escasez mundial de chips.

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

Autor Diego Fernando Avellaneda Torres Director Diego Méndez Chaves

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Sistema IoT para seguimiento e identificación de activos en interiores.

En este trabajo de investigación, se realizó un sistema IoT para se guimiento e identificación de activos en espacios interiores usando aprendizaje de máquina, se realizó el diseño y desarrollo de disposi tivos electrónicos capaces de comunicarse entre sí para enviar la in formación a un sistema central que determina la ubicación de activos en un ambiente controlado. En este proyecto se recurre al aprendiza je de máquina como método de estimación de la ubicación. Tenien do en cuenta que existen múltiples factores externos que afectan la precisión de los algoritmos de estimación de la posición tradiciona les se implementa el aprendizaje profundo y se analizan los datos obtenidos a partir de la evaluación del desempeño del modelo en un espacio controlado. Es importante resaltar que en este proyec to era relevante tener control de las múltiples variables que afectan el desempeño del sistema, por tal motivo se diseñó y desarrollo el hardware, firmware de las estaciones de escaneo y TAG utilizando BLE Bluetooth Low Energy y el protocolo iBeacon, posteriormente se implementó la recolección y etiqueta de datos asociados a la inten sidad de señal RSSI a través de pruebas automatizadas, se realizó la respectiva centralización y procesamiento para el entrenamiento de la información y posteriormente se realizó en backend y frontend para la capa de aplicación de acceso de usuario.

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INTELIGENCIA ARTIFICAL MAESTRÍA EN Trabajos de Grado

Gabor-Hopfield Brain Model.

Autor Germán Horacio González Vásquez Director Leonardo Flórez Valencia

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El modelo cerebral Gabor Hopfield es un modelo basado en inteli gencia artificial que hace uso de filtros fijos del tipo Gabor junto con un modelo de energía del mismo tipo que el encontrado en las redes modernas Hopfield. Los filtros Gabor son similares a los que se hayan en la corteza cerebral V1 y constituyen la primera capa de un sistema neuronal artificial. A diferencia de una red convolucional tradicional, en la cual los filtros son aprendidos a través del entrenamiento, esta primera capa es fija con el objetivo de generar mayor aprendizaje en capas superiores y no sobre la primera como es posible que suceda en un cerebro biológico maduro.

Adicionalmente, la capa superior de este modelo es una resemblanza del hipocampo y por tal razón se hace uso de las redes Hopfield. Sin embargo, debido a las limitaciones de almacenamiento de una red clásica Hopfield, se ha utilizado una red Moderna Hopfield la cual es la base de los sistemas actuales de atención de los Transformers.

Estas dos partes, los filtros fijos de Gabor y la red Hopfield, están interconectadas a través de una red neuronal profunda. La red Hopfield finalmente genera un vector de salida multidimensional que permite usarse como señal de entrada a otros subsistemas. Por ejemplo, puede pensarse en la interconexión con sistemas artificiales análogos a una amígdala cerebral y de esta manera poder manipular efectores que respondan a diferentes señales visuales asociados a sentimientos o sensaciones guardadas en la amígdala.

Este trabajo de grado también permite al interesado aprender cómo manipular capas de redes neuronales y cómo aprovechar resultados intermedios para poder conectarlos con otros sistemas. También provee un enlace entre los modelos biológicos y los de inteligencia artificial de los cuales se hacer referencia en la literatura, pero del que no se suelen conocer ejemplos recientes. Adicionalmente, se describe un modelo cerebral el cual puede ser ampliamente expan dido y que posee ya otros ejemplos que muestran que éste es un campo de investigación naciente.

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Autor Leonard Stuart Burgos Jiménez Director Leonardo Flórez Valencia

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Sistema de identificación de emociones basado en procesamiento de imágenes usando técnicas de inteligencia artificial en la Pontificia Universidad Javeriana.

La inteligencia artificial es una de las ciencias que ha incrementado su participación en múltiples contextos hoy en día, incluyendo la medicina, agronomía, sistemas productivos, educación, entre otros. En este documento se da a conocer el proceso de creación de un sistema de detección de emociones basado en inteligencia artificial el cual hará parte de una plataforma que busca brindar apoyo de manera proactiva a los estudiantes de la Pontificia Universidad Jave riana con el objetivo de reducir los índices de deserción estudiantil. El modelo se crea usando como base la metodología CRISP-DM para proyectos de minería de datos, obteniendo al final la definición de un API/REST el cual permite llevar a cabo predicciones de emociones tomando como insumo la imagen suministrada por el Usuario.

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Using residual connections in feed forward deep reinforcement learning applied to financial markets.

Autor Juan Pablo Guerrero Vergel Director Efrain Ortiz Pabón

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

En los últimos años se ha visto un inmenso crecimiento en la inves tigación del aprendizaje por refuerzo, impulsado por los éxitos re cientes en la realización de tareas que, por su necesidad de crear estrategias complejas, se creían imposibles para las máquinas. Este artículo explora el uso de modelos de aprendizaje por refuerzo pro fundo (DRL por sus siglas en inglés) para el trading algorítmico en los mercados financieros. Además, buscando aprovechar los beneficios que las conexiones residuales traen a las redes neuronales convo lucionales (CNN por sus siglas en inglés), el investigador intenta re plicar las mismas ventajas en las redes neuronales de alimentación hacia adelante (FFNN por sus siglas en inglés). Para esto se crearon simulaciones utilizando los datos históricos de los precios de las ac ciones de Alphabet, con el fin de entrenar y probar el modelo DRL. A través de un proceso iterativo de experimentación, se ensayaron di ferentes modelos y se ajustaron sus hiperparámetros, mejorando así las recompensas acumuladas (ganancias) que estos obtuvieron en la simulación de prueba. Finalmente se realizó un experimento para comparar el rendimiento de FFNN simples y FFNN con conexiones residuales. Los resultados evidenciaron que agregar conexiones resi duales y aumentar el número de capas solo empeora el rendimiento del modelo DRL. Sin embargo, los experimentos muestran aspectos interesantes sobre la aplicación de DRL al trading en los mercados financieros.

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Bias & Artificial Intelligence.

Autor Juan Diego Vivas Fonseca Director Jaime Andrés Pavlich Mariscal

¿Are we all biased?.

La evolución de la tecnología y la sociedad trae muchos beneficios tanto para las empresas como para las personas. Sin embargo, con los desarrollos de la Inteligencia Artificial, la lucha contra el racismo, la xenofobia o cualquier otro tipo de discriminación sigue teniendo un papel importante en las luchas sociales y el debate público con temporáneos. Por lo tanto, es necesario que, en el desarrollo de di ferentes tipos de tecnologías, y especialmente en Machine Learning e Inteligencia Artificial, estos sesgos no se estimulen y aumenten, sino que se disminuyan. Para este propósito, es necesario un método consistente para identificarlos y evaluarlos. Este artículo propone un modelo general para la evaluación del sesgo posterior al desarrollo para modelos de Machine Learning. Para ejemplificar y validar di cho modelo, se evalúan dos modelos, los modelos GPT-2 y GPT-3, con resultados positivos que hablan muy bien de sus procesos de entrenamiento. Se encontró una disminución en la probabilidad de casi 8.6 puntos porcentuales de un comentario negativo –cuando un texto es generado por los modelos y tiene una palabra relacionada a una distinción racial–, en comparación con el caso base donde el texto es generado por un humano y también contiene palabras rela cionadas con distinción racial.

Este tipo de esfuerzos son importantes en la medida que se observa lo ocurrido con otras tecnologías y medios en el pasado, donde mu chas de estas tecnologías sin control, tendieron a perpetuar sesgos y discriminaciones hacia grupos sociales en particular. En el presente trabajo, se construye una alternativa efectiva y viable desde la pers pectiva de la industria tecnológica, la cual permite ser usada en cual quier tipo de producto tecnológico de cara al público, como redes sociales, algoritmos de procesamiento de texto, imágenes, etc.

Reconocimientos a la excelencia académica mejores trabajos de grado.

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