Gen-FW: Generalización del problema de Fermat-Weber

Imagen con fines ilustrativos
Dic 2022
Unidad Coordinadora

Gen-FW: Una generalización del problema de Fermat-Weber con aplicaciones al procesamiento de datos

Equipo de Trabajo
Nombre completo
Rol
Escuela
Juan Pablo Soto Quirós
Coordinador
Matemática
Jeffrey Chavarría Molina
Investigador
Matemática
Juan José Fallas Monge
Investigador
Matemática

El presente proyecto propone y justifica una generalización del problema de Fermat-Weber (o simplemente, problema FW). El problema FW propone encontrar un vector que minimiza la suma de distancias ponderadas a otros vectores dados en un espacio vectorial, donde el vector a minimizar está representado mediante una transformación lineal. La solución del problema FW tiene diversas aplicaciones en ingeniería, por ejemplo, en el diseño de algoritmos de navegación y en la conectividad de red móvil con sensor inalámbrico, entre otras.
Los modelos matemáticos que proponemos generalizan el problema FW en dos aspectos:

  1. Consideran transformaciones no lineales, a diferencia del problema FW que solo considera transformaciones lineales.         

  2. Calculan las transformaciones (lineales o no lineales) óptimas que pertenecen a un conjunto con una estructura predeterminada, a diferencia del problema FW que no optimiza la transformación lineal asociada.

Las características mencionadas anteriormente permitirán que el error numérico obtenido en los modelos propuestos sea menor que el error obtenido en el problema FW.

Adicionalmente, aplicaremos la generalización del problema FW en el área de procesamiento de datos, particularmente en aplicaciones en el campo de la ingeniería forestal, en particular, en el análisis de firmas hiperespectrales y corteza de árboles. La generalización del problema FW propuesta permitirá simplificar el proceso de análisis de firmas hiperespectrales en maderas y hojas entre los 310 y 1100 nanómetros, permitiendo determinar la firma biotípica de cada especie. Lo anterior facilitaría su identificación en campo, ya sea con instrumentaciones terrestres o imágenes satelitales multibandas. Por otro lado, facilitará el proceso de identificación de cortezas de especies arbóreas mediante la generación de la foto biotípica de una especie, lo cual simplificaría el proceso de identificación y estudio de cortezas de especies tropicales.

Desarrollar un modelo matemático que generalice el problema de Fermat-Weber, el cual mejore la estimación numérica del problema original y sea aplicado en procesamiento de datos.