Imagen por omisión
Dic 2014
Unidad Coordinadora

Transformadas discretas de Fourier: un marco matemático - computacional para el desarrollo de algoritmos en paralelo

Equipo de Trabajo

Nombre completo
Rol
Escuela
Geisel Yajaira Alpizar Brenes
Coordinadora
Matemática
Juan Pablo Soto Quirós
Investigador
Matemática
Cindy Calderón Arce
Investigadora
Matemática

Este proyecto presenta un marco computacional-matemático para el desarrollo de un conjunto de definiciones derivadas de la transformada discreta de Fourier (TDF), que son la transformada discreta de Zak, la transformada discreta de Fourier en tiempo corto, la transformada discreta chirp-Fourier, la transformada fraccionaria discreta de Fourier, la transformada discreta Clifford-Fourier, la transformada hipercompleja discreta de Fourier y la transformada discreta de Fourier de valores vectoriales.
Se entenderá como marco computacional matemático al conjunto formado por una formulación matemática de un algoritmo y su implementación en algún lenguaje de programación. Este marco computacional-matemático se desarrolla a través de un álgebra matricial de señales, el cual consiste en un ambiente matemático compuesto de un conjunto de espacios de señales, operadores lineales y un conjunto de matrices especiales, donde los métodos algebraicos se utilizan para generar señales que se transforman como estimadores computacionales. Además, el álgebra matricial de señales contribuye al análisis, diseño e implementación de algoritmos en paralelo; por lo tanto, cada una de las formulaciones matemáticas de las definiciones de la TDF presentarán una representación que permitirá su cómputo en paralelo.
El lenguaje de programación a utilizar para implementar cada uno de los algoritmos de las definiciones derivadas de la TDF es MATLAB® utilizando el Parallel Computing Toolbox™. La implementación de estos algoritmos en MATLAB® permite aprovechar el uso de procesadores multinúcleo, al asignar el cómputo de una instancia independiente en cada procesador y mejorar el cómputo de estas transformadas.

 

Conclusiones

  1. Un grupo de transformadas discretas en el análisis discreto de Fourier puede ser calculada utilizando la transformada discreta de Fourier de 1 dimensión, utilizando cómputo en paralelo.  
  2. El cómputo en paralelo puede ser expresado utilizando un ´algebra matricial de señales, el cual consiste en un ambiente matemático compuesto de un conjunto de espacios de señales, operadores lineales y un conjunto de matrices especiales, donde los métodos algebraicos se utilizan para generar señales que se transforman como estimadores computacionales. Este punto es el más importante en todo el proyecto de investigación.  
  3. Utilizando las representaciones matriciales de cada transformada, se puede implementar cada transformada discreta en el lenguaje de programación MATLAB, utilizando un la herramienta computacional de cómputo en paralelo, llamada Paralell Computing Toolbox. Además, para un mejor manejo, se desarrolló un ambiente gráfico para el computo de dichas transformadas.  
  4. Como es de esperar a la hora de realizar cómputo en paralelo, los resultados numéricos permiten obtener una gran ventaja al realizar el cómputo en paralelo, en lugar de realizarlo de forma secuencial. 

Generar un marco computacional-matemático para un conjunto de definiciones derivadas de la transformada discreta de Fourier: TDZ, TDFTC, TDChF, TFDF, TDCF, THDF y TDFVV

  1. Desarrollar formulaciones matemáticas utilizando el álgebra matricial de señales para cada una de las definiciones derivadas de la TDF.
  2. Implementar cada una de las definiciones derivadas de la TDF en MATLAB® utilizando cómputo en paralelo.
  3. Probar cada una de las transformadas implementadas en MATLAB®.
  4. Elaborar una interface gráfica para el manejo de las funciones implementadas en MATLAB®.
  5. Elaborar una guía de usuario de la aplicación desarrollada en MATLAB®.

 

TEC contribuye en el manejo adecuado y responsable de los residuos industriales

La gran cantidad de residuos sólidos que provoca la actividad industrial genera un impacto negativo en el medio ambiente. El Tecnológico de Costa Rica (TEC) apuesta por el cuidado del medio ambiente y cuenta con el Centro de Transferencia y Transformación de Materiales (CTTM) que forma parte del Centro de Investigación en Protección Ambiental (CIPA), de la Escuela de Química. El CTTM está dedicado al manejo adecuado y responsable de los residuos sólidos industriales y empresariales. Aprenda más sobre el trabajo del CTTM en el siguiente link.

Empresa especializada en manejo de residuos sólidos obtiene certificación ISO, gracias a pautas dadas por el TEC

Gracias a los lineamientos impartidos por el Centro de Investigación en Protección Ambiental (CIPA) de la Escuela de Química, la empresa Manejo Integral Tecnoambiente obtuvo sus primeras certificaciones con la Organización Internacional de Estándares (conocidas como ISO, por sus siglas en inglés)

Ver nota completa

https://www.tec.ac.cr/hoyeneltec/2020/07/23/empresa-especializada-manej…

Investigadores del CIPA publican importante artículo para la revista: Sustainable Water Resources Management

El artículo denominado : “Risk associated with the water infrastructure in rural water suppliers in Turrialba Cartago, Costa Rica”, es producto de la investigación denominada “Establecimiento de los indicadores de riesgo de saneamiento ambiental sostenible IRSAS en el sector de servicios públicos de agua potable y saneamiento en las zonas rurales de Costa Rica” financiada por la Vicerrectoría de Investigación y Extensión del TEC.

En Mixed Reality Labs nos interesamos por la investigación y el desarrollo de aplicaciones inmersivas de Realidad Virtual y Aumentada. En un enfoque práctico, los participantes aplican y expanden sus conocimientos en el tema a través de, principalmente, el desarrollo de proyectos de interés personal y de investigación, complementado con lecturas y discusiones de artículos científicos. Actualmente, el grupo está conformado por estudiantes de Computación, Diseño Industrial e Ingeniería en Computadores.

Mixed Reality Labs

Coordinador del grupo

Correo: 
Imágenes con fines ilustrativos

Nombre

Participación

Escuela

Víctor Arturo CarmonaInvestigadorMaestría Ingeniería en Dispositivos Médicos
David De FariaInvestigadorMaestría Ingeniería en Dispositivos Médicos
Miceldy RíosInvestigadoraMaestría Ingeniería en Dispositivos Médicos
Gustavo RojasInvestigadorMaestría Ingeniería en Dispositivos Médicos

La amplia variedad de enfermedades y padecimientos alrededor del mundo exige a las diferentes industrias la creación y evolución de los medicamentos y dispositivos médicos para tratar tanto nuevos como conocidos retos en el campo de la salud. A pesar de que el padecimiento de labio leporino y paladar hendido posee una baja incidencia en la población, entre 0,014% y 0,2% de los nacimientos a nivel mundial, el paciente que posee la condición debe someterse a varias intervenciones quirúrgicas a lo largo de su vida. Actualmente, se emplean soportes poco ergonómicos y que generan alergias al infante para asistir a los tratamientos pre y post quirúrgicos.

El proyecto buscaba diseñar una propuesta para un dispositivo de soporte post quirúrgico. Se inició con entrevistas a médicos y padres de familia para determinar los requerimientos del diseño; seguidamente, se emplearon diferentes tecnologías de captura 3D para el rostro de un infante con el padecimiento; después de empleada la imagen tridimensional del sujeto, se prosiguió a modelar las tres propuestas finales de dispositivos. Los prototipos se imprimieron con tres diferentes impresoras y tres diferentes materiales, el mejor acabado se obtuvo empleando como material el PA 2200 en la impresora EOSINT P 730.

Posteriormente, se realizó una segunda entrevista a los médicos y padres de familia, para obtener la retroalimentación de los prototipos. Dos de los tres dispositivos fueron bien recibidos por los entrevistados, señalando que uno podría ser usado durante el día y el otro durante la noche, el tercero fue descartado. Los pasos posteriores es incorporar la retroalimentación de los entrevistados, escoger los materiales finales de manufactura y proseguir a pruebas con humanos.

Imagen con fines ilustrativos

Sistema robotizado semiautomático para limpieza de cielorrasos metálicos en industria y matrices de paneles fotovoltaicos Las actividades de limpieza son monótonas y costosas pero fundamentales para cumplir con normas de sanidad o para asegurar el funcionamiento óptimo de los sistemas. Si el elemento que se requiere limpiar se encuentra a gran altura o en sitios de difícil acceso representa un riesgo importante para un operario humano. Éste es el caso de los cielorrasos metálicos de las industrias alimentarias y el conjunto de paneles de una instalación solar. Estos sistemas se encuentran a alturas elevadas y tienen propiedades comunes como que contienen estructuras metálicas y conforman áreas rectangulares. La presente propuesta plantea el desarrollo de un sistema robotizado semiautomático que tiene como objetivo reducir los costos y los riesgos asociados a la limpieza de cielorrasos metálicos y matrices de paneles solares fotovoltaicos. El proyecto se desarrollará en conjunto con la empresa Ecokhemia quién estará cubriendo la totalidad de los gastos operativos del proyecto.

Imagen con fines ilustrativos

La sociedad e industria de hoy en día se encuentra en la búsqueda continua de reducción de costos de vida y de producción, con las exigencias de utilizar prácticas amigables con el ambiente para contribuir al compromiso actual del TEC, el país y el mundo en el marco del Desarrollo Sostenible. Afortunadamente, la tecnología de generación fotovoltaica (FV) logra aportar en estos aspectos, implicando que cada día existan más instalaciones de generación con mayor número de paneles solares; aspecto en el cual el TEC se ha unido de forma destacada.

El aprovechamiento de todo sistema de generación eléctrico depende de su rendimiento, el cual es máximo bajo condiciones de funcionamiento óptimo; esto ha implicado un incremento día a día de las prácticas de mantenimiento que atienden las problemáticas que surgen de forma indeseada. Debido a esto se ha desarrollado amplia investigación para la detección de condiciones subóptimas en sistemas FV, llevando a la existencia de una gama de técnicas de detección de fallas en paneles solares. Cada método cuenta con sus capacidades y limitaciones, implicando que las instalaciones FV deban saber cómo seleccionar y usar una o varias técnicas en sus planes de mantenimiento.

El proyecto pretende específicamente explorar tres de los métodos de identificación de fallas más utilizados: inspección visual, termografía infrarroja y análisis de variables eléctricas, para compararlas entre sí y aportar conocimiento científico para la selección de cada una. Adicionalmente, sabiendo que son distintas, se implementará un nuevo método que las combine para lograr el máximo aprovechamiento de las tres. Para esto la investigación pretende desarrollar un experimento que aproveche tecnología e infraestructura que tiene el TEC, como lo son: una gran instalación FV en funcionamiento con características para investigación, vehículos no tripulados (drones), sistemas de instrumentación meteorológica, entre otros.

El Programa de Energías Limpias del TEC (PELTEC) es un grupo multidisciplinario que integra a todos los investigadores que realizan investigación o extensión en temas relacionados con Energías Limpias.

  • Divulgar los avances en energías limpias a la comunidad institucional.
  • Definir y actualizar las áreas de estudio de mayor interés dentro del área temática de Energías Limpias y promover la investigación en dichas áreas.
  • Promover la creación de iniciativas y proyectos multidisciplinarios en el área temática de Energías Limpias.
  • Integrar estudiantes de pregrado, grado y posgrado en el programa.
  • Promover iniciativas de vinculación con entes nacionales e internacionales.
  • Establecer y consolidar al grupo como un ente de consulta especializado tanto a nivel institucional como nacional.

Iniciativas participantes

Laboratorio de Investigación en Energía Eólica


Centro de Investigación en Protección Ambiental


Laboratorio Delta


Laboratorio de Plasmas para Energía de Fusión y Aplicaciones


Centro de Investigación en Innovación Forestal


Laboratorio de Sistemas Espaciales


Centro de Investigación y Extensión de Ingeniería de los Materiales


Sistemas Electrónicos para la Sostenibilidad (SESLab)


Laboratorio de Sistemas Electrónicos para la Sostenibilidad


Doctorado en Ciencias Naturales para el Desarrollo


Centro de Transferencia Tecnológica y Educación Continua (CTEC)


Centro de Vinculación


Otras iniciativas
  • Laboratorio de Energía Marina
  • AeroTEC
  • Laboratorio de Investigación en Vehículos Eléctricos

Contactos

Coordinadora

Teléfono: 
Correo: