Para el proyecto se tenía que definir una estrategia sobre el uso y el desarrollo de los elementos de la interface, así como el software y hardware necesarios para proyectar, en tiempo real, ambientes tridimensionales en los que se pueda experimentar fenómenos espaciales de forma que el usuario esté inmerso en el ambiente, ya sea física o virtualmente. 

Estas interfaces tridimensionales ya fueron exploradas inicialmente por varios integrantes del grupo eScience (incluyendo a los investigadores Franklin Hernández y José Castro), quienes visitaron en marzo del 2010 el encuentro PRAGMA 18 en San Diego California. En esta visita se pudo observar el estado del arte en varios países de los más avanzados en esta área, entre ellos Estados Unidos, Canadá, Japón, India y Corea.

Estas interfaces fueron investigadas y se desarrollaron varias iniciativas en el proyecto iReal 1.0., lo que claramente fue la base para el desarrollo de iReal 2.0. El proyecto iReal ha ido consolidando el laboratorio de visualización que se había planteado años atrás. El desafío consistía en la visualización de información (en alta resolución) en forma de ambientes tridimensionales virtuales y aun más retador: la manipulación de esos sistemas. Este último es el objetivo fundamental alanzado en iReal 2.0.

Uno de los aspectos importantes en este proyecto era contar con una configuración adecuada del sistema de visualización inmersiva “cave”. Esta configuración adecuada a la tecnología elegida en su momento (Alioscopy), nos permitió tener un sistema más robusto y estable, de tal forma que centramos nuestros esfuerzos en dos líneas: desarrollo de contenido 3D Aliocopy (autoestereoscopico lenticular) y el desarrollo de la interface.

En cuanto al contenido para visualizar en el “cave”, primero se hizo la configuración del cluster,
poniéndose a funcionar el sistema completo, para posteriormente iniciar pruebas en el desarrollo de contenido 3D de Alioscopy. En este caso, este fue el mayor desafío y el principal aporte de este proyecto.

La configuración final para controlar, vía software el clúster del “cave”, se realizó a través de la
implementación del framework de Realidad Virtual “CalVR”, un sistema desarrollado por la Universidad de California, San Diego. Proyecto que inicio en el año 2010 y el cual ha sido pionero en el campo de la investigación visual (http://ivl.calit2.net/wiki/index.php/CalVR).

Para la etapa relacionada con la interface, se utilizaron las herramientas de desarrollo que utilizan las aplicaciones para OS X sistema operativo de Apple y el iOS 7 sistema operativo de las iPads, iPods y iPhone. Esta decisión se basó principalmente en el hecho de que este sistema es el más maduro del mercado en el uso de gestos y por tanto la parte de la investigación que se desarrolló sobre estos sistemas touchscreens se vio beneficiada por esta condición. El grupo de datos base para el desarrollo de la interface fue el proyecto de eBridge.

A nivel de hardware, se logró una configuración estable del laboratorio de visualización científica ”cave”, con 6 nodos que cuentan con GPUs de alto desempeño, con comunicación de red basada en fibra óptica. Por el lado del software se logró implementar el framework de visualización inmersiva CalVR, el cual nos permite por medio de algunos parámetros, definir las configuraciones para la autoestereoscopia que requiere los monitores Alioscopy.

A nivel de interface, se logró desarrollar una aplicación para iPhone y iPad para controlar el “cave” (disponible en App Store de Apple llamada iReal), basada en los requerimientos de visualización del proyecto eBridge. Además la aplicación incorpora la funcionalidad de comunicarse con el “cave” a través de un socket de forma inalámbrica.

A nivel del clúster y el desarrollo de contenido 3D, se logró sistematizar el desarrollo y despliegue de contenido Alioscopy en el “cave” que nos permitirá diversificar las aplicaciones de este sistema de visualización. Además, paralelamente se a instalado una nueva configuración para el control del TDW (sistema normal de visualización) a través de SAGE (“Scalable Adaptive Graphics Environment”) y OmegaLib. La idea de este trabajo en paralelo es contar con un sistema de visualización más robusto y complementario.

El SAGE es una arquitectura de transmisión de gráficos que habilita un acceso interactivo, una
visualización y la capacidad de compartir gran cantidad de datos, en una variedad amplia de
resoluciones, formatos, fuentes, con mucha facilidad de uso, permitiendo hacer pruebas de concepto con el objetivo de llevar todo el sistema a una nueva configuración del “cave”.

OmegaLib es un Framework de aplicaciones de multivista para ambientes de realidad híbrida (HREs), que consiste en una combinación de ambientes immersivos, con mosaicos de monitores de alta resolución. Un HREs logra crear un ambiente 2D/3D transparente que soporta un análisis rico en información, como también una simulación en realidad virtual.

En este documento se describen los fundamentos y resultados obtenidos después del trabajo realizado en el proyecto que se denominó SIPEG (Simulaciones para la enseñanza de la geometría). Entre los objetivos que se plantearon en este proyecto estuvo el diseño, validación e implementación de simulaciones y guías de trabajo con problemas matemáticos para cada uno de los objetivos del área de geometría que fueron identificados en el nuevo programa de estudio del Ministerio de Educación Pública, para el nivel de sétimo año. Además, se realizó una investigación cuantitativa sobre el impacto en el aprendizaje de los estudiantes participantes después del uso de estas unidades didácticas, todas ellas con la validación por parte de jueces expertos. 

Para la recolección de la información se llevó a cabo una intervención pedagógica en el aula con estudiantes de octavo nivel, con la aplicación de las simulaciones creadas con el uso del programa gratuito GeoGebra, esto para realizar una comparación estadística sobre conocimientos adquiridos en geometría. En un segundo momento se realizó la intervención en el aula con estudiantes de sétimo año, donde fueron aplicados los diferentes problemas que se plantearon en cada una de las guías. Para la medición cuantitativa se aplicaron dos pruebas (pre-test y postest) de conocimiento sobre resolución de problemas en el área de geometría, esto para establecer el alcance de las habilidades en el conocimiento matemático. Para la valoración de la actitud de los estudiantes ante la resolución de problemas se aplicaron dos diferenciales semánticos. 

Entre los principales resultados de la investigación se tiene que no se encontraron diferencias significativas en el sentir de los estudiantes al enfrentarse a los problemas matemáticos cuando se utiliza la metodología tradicional contra la metodología de resolución de problemas, sin embargo, sí se encontraron diferencias significativas en la percepción hacia los problemas a favor de los estudiantes que utilizaron la metodología de resolución de problemas, por último, se determinó que la metodología tradicional obtiene mejores resultados que la metodología de resolución de problemas al enfrentarse a un test de conocimientos matemáticos.

El proyecto se asume como parte de una trayectoria de trabajo interinstitucional, para  mejorar la educación y apoyar la divulgación de la matemática. La meta es generar una apropiación social de la matemática en la población; mediante productos y eventos para diferentes públicos que fomente el aprendizaje formal e informal de la matemática.

Los componentes principales son:

1. El Festival Internacional de Matemática  (para educadores) que se realiza cada  dos años y que  se quiere abrir a un público más amplio. 

2. Programas radiales y podcasts de Matex1minuto.

3. Un Museo Viajante de Ciencias y Matemática.

Las abejas polinizan una gran variedad de especies de plantas, incluyendo los cultivos agrícolas. Se estima que cerca del 30% del alimento consumido por la población mundial es derivado de cultivos polinizados por abejas. La infección por Nosemiasis es una de las principales causas de la pérdida de colmenas a nivel mundial. Los métodos de laboratorio para el diagnóstico del nivel de infección por este microsporidio son lentos, caros y demandan la presencia de un experto. Se propone un sistema automático, confiable y económico de cuantificación de infección por Nosema, a partir del procesamiento digital de imágenes. Con el uso de técnicas de segmentación de imágenes, caracterización de objetos y conteo de formas se han reproducido las técnicas de Cantwell y Hemocitómetro de manera automática. Para el conteo de esporas se implementaron tres descriptores el tamaño, la excentricidad y la circularidad, de manera tal que son invariantes a la escala y rotación de las imágenes. Se trabajó con un total de 375 fotografías agrupadas en carpetas de 5, las cuales fueron previamente etiquetadas por un experto según el nivel de infección (muy leve, leve, moderado, semifuerte y fuerte). Con ello se alcanzó un porcentaje de diagnóstico correcto de infección del 84%.

La Nosemiasis es una enfermedad causada por el microsporidio Nosema sp.  (Microspora, Nosematidae), el cual afecta el tracto digestivo de las abejas adultas (Bailey y Ball, 1991). Anteriormente, se consideraba que la Nosemiasis en abejas melíferas, Apis mellifera, era causada por Nosema apis; mientras que la abeja asiática, Apis cerana, era infectada por Nosema ceranae (Higes et al., 2006).

Actualmente se ha determinado la presencia de N. ceranae en abejas melíferas en diferentes países europeos (causando serios problemas), relacionándola como una de las principales causas del Sindrome de Despoblamiento de la colmena (SDC) (Higes et al., 2005).  Recientemente, determinamos la presencia de N. ceranae en Costa Rica, afectando diferentes zonas apicolas.  Reportes sobre la presencia de Nosema en abejas meliferas en Costa Rica, son aislados (Calderón et al., 2008).  El Laboratorio de Patologia Apicola del Centro de Investigaciones Apicolas Tropicales (CINAT), ha venido analizando la incidencia de enfermedades, especificamente de Nosema, en abejas adultas.  Actualmente la identificación y el contenido se realizan observando las esporas de Nosema al microscopio.  Este procedimiento es laborioso, y además es importante la experiencia de la persona que observa la muestra (Calderón y Ramirez, 2010).

La detección de esporas de Nosema mediante análisis automático de imágenes será una herramienta de análisis que facilitará el estudio del microsporidio Nosema spp.  El principal objetivo será desarrollar un sistema inteligente que permita la detección y el conteo de esporas de Nosema en muestras procesadas de abejas africanizadas. Lo anterior permita conocer de manera más amplia la relación hospedero-parásito entre Nosema y abejas africanizadas a partir del procesado de videos digitales.

El Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Costa Rica (OVISCORI) cuenta con datos de la actividad sísmica en nuestro país desde 1984, con los años, el observatorio se ha ido actualizando y mejorando tanto en la recolección de los datos como la precisión de los mismo. Para el día de hoy se cuenta con 32 años de recolección de datos, la mayoría de los cuales son accesibles en forma digital. Muchos de estos datos históricos, almacenados en forma de hipocentros (latitud, longitud y profundidad) son generados por el roce o deslizamiento de puntos de acumulación de energía entre las placas tectónicas. 

Es posible filtrar los datos en función de su profundidad, de este modo, hipocentros de menos de 40 km se pueden considerar causados por fallas locales y en general hipocentros de entre 40 km y 200 km de profundidad, se consideran en su mayoría causados por deslizamientos entre placas tectónicas. La idea general del proyecto consistió en tomar los datos almacenados en estos 32 años y visualizar los sismos bajo la superficie del país además poder inferir la geometría de las placas tectónicas que convergen en nuestro país.Además con la posibilidad de usar tanto el “cave” como el TDW de iReal para generar una visualización inmersiva y tridimensional de las placas tectónicas en nuestro país y con ella los sismólogos puedan hacer análisis detallados de la geometría de las mismas y cómo esta influye en el comportamiento sísmico en algunas zonas del país

El Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Costa Rica (OVISCORI) cuenta con datos de la actividad sísmica en nuestro país desde 1984, con los años, el observatorio se ha ido actualizando y mejorando tanto en la recolección de los datos como la precisión de los mismo. Para el día de hoy se cuenta con 32 años de recolección de datos, la mayoría de los cuales son accesibles en forma digital. Muchos de estos datos históricos, almacenados en forma de hipocentros (latitud, longitud y profundidad) son generados por el roce o deslizamiento de puntos de acumulación de energía entre las placas tectónicas. 

Es posible filtrar los datos en función de su profundidad, de este modo, hipocentros de menos de 40 km se pueden considerar causados por fallas locales y en general hipocentros de entre 40 km y 200 km de profundidad, se consideran en su mayoría causados por deslizamientos entre placas tectónicas. La idea general del proyecto consistió en tomar los datos almacenados en estos 32 años y visualizar los sismos bajo la superficie del país además poder inferir la geometría de las placas tectónicas que convergen en nuestro país.Además con la posibilidad de usar tanto el “cave” como el TDW de iReal para generar una visualización inmersiva y tridimensional de las placas tectónicas en nuestro país y con ella los sismólogos puedan hacer análisis detallados de la geometría de las mismas y cómo esta influye en el comportamiento sísmico en algunas zonas del país

La tendencia hacia la miniaturización y el procesamiento de mayores volúmenes de información en sistemas electrónicos modernos hace necesario el desarrollo de metodologías de diseño cada vez más eficientes, pero a la vez capaz de manejar la complejidad creciente de los sistemas.  En este marco de referencia, los substratos multicapa, tales como empaquetados de circuitos integrados o tarjetas de circuitos impresos (PCB5), son una pieza importante para la integración de componentes heterogéneos en sistemas electrónicos.  La densidad de interconexiones en este tipo de substrato puede llegar a ser muy alta en sistemas reales, lo que hace muy difícil predecir el desempeño de estas estructuras a nivel eléctrico y altas frecuencias con herramientas numéricas convencionales.  

Por esta razón, en años recientes se han desarrollado diversos métodos para la simulación eficiente de substratos multicapas Uno de estos esfuerzos, ejecutado por varios grupos de investigación a nivel universitario e industria, entre ellos en el instituto de Teoría Electromagnética de la Universidad Técnica de Hamburg-  Harburg TUHH), en Alemania, ha permitido desarrollar un método basado en soluciones semianalíticas, con lo cual se puede acelerar la simulación de uso de este tipo de estructuras entre 100 y 1000 veces en comparación con métodos numéricos de general.  Pese a esto, para problemas prácticos complejos, la gran cantidad de Información resultante Suele hacer difícil su manejo e interpretación, además de que es deseable emplee Aún más a eficiencia numérica con el fin de permitir análisis rápidos y la exploración del espacio de diseño.

En este proyecto se busca, en cooperación con la Universidad Técnica de Hamburg- Harburg, explorar métodos de reducción de orden de modelo ("model order reducción" MOR) para su aplicación en la metodología de simulación semianalítica para substratos multicapa, con el fin de simplificar el manejo de resultados grandes y mejorar la eficiencia del procedimiento como tal. Como metas se plantea elegir las técnicas MOR adecuado para el problema a resolver, definir los puntos en el flujo de simulación dónde aplicarlas y desarrollar una estrategia de prueba que permita determinar las ventajas y desventajas de introducir estas técnicas.

La tendencia hacia la miniaturización y el procesamiento de mayores volúmenes de información en sistemas electrónicos modernos hace necesario el desarrollo de metodologías de diseño cada vez más eficientes, pero a la vez capaz de manejar la complejidad creciente de los sistemas.  En este marco de referencia, los substratos multicapa, tales como empaquetados de circuitos integrados o tarjetas de circuitos impresos (PCB5), son una pieza importante para la integración de componentes heterogéneos en sistemas electrónicos.  La densidad de interconexiones en este tipo de substrato puede llegar a ser muy alta en sistemas reales, lo que hace muy difícil predecir el desempeño de estas estructuras a nivel eléctrico y altas frecuencias con herramientas numéricas convencionales.  

Por esta razón, en años recientes se han desarrollado diversos métodos para la simulación eficiente de substratos multicapas Uno de estos esfuerzos, ejecutado por varios grupos de investigación a nivel universitario e industria, entre ellos en el instituto de Teoría Electromagnética de la Universidad Técnica de Hamburg-  Harburg TUHH), en Alemania, ha permitido desarrollar un método basado en soluciones semianalíticas, con lo cual se puede acelerar la simulación de uso de este tipo de estructuras entre 100 y 1000 veces en comparación con métodos numéricos de general.  Pese a esto, para problemas prácticos complejos, la gran cantidad de Información resultante Suele hacer difícil su manejo e interpretación, además de que es deseable emplee Aún más a eficiencia numérica con el fin de permitir análisis rápidos y la exploración del espacio de diseño.

En este proyecto se busca, en cooperación con la Universidad Técnica de Hamburg- Harburg, explorar métodos de reducción de orden de modelo ("model order reducción" MOR) para su aplicación en la metodología de simulación semianalítica para substratos multicapa, con el fin de simplificar el manejo de resultados grandes y mejorar la eficiencia del procedimiento como tal. Como metas se plantea elegir las técnicas MOR adecuado para el problema a resolver, definir los puntos en el flujo de simulación dónde aplicarlas y desarrollar una estrategia de prueba que permita determinar las ventajas y desventajas de introducir estas técnicas.

Desde el 2001 el Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Costa Rica (Ovsicori) venía realizando investigaciones y monitoreo sobre la brecha sísmica en Nicoya. Con este fin se estableció una red de monitoreo geodinámico en la península de Nicoya.

Las predicciones se cumplieron con el terremoto de 7,6° del 5 de septiembre del 2012 registrado a las 8:42a.m. El procesamiento tomado con las estaciones GPS mostraron que el deslizamiento en la falla alcanzó 1.85 metros de aproximadamente 4 metros de deslizamiento potencial que existía bajo la Península.

El proyecto consiste en tomar los datos de las estaciones de GPS de estos años y realizar con ellas una animación en 3 dimensiones de los movimientos ocurridos. El resultado se podrá observar en detalle en las instalaciones de iReal de modo tridimensional, pudiendo hacer acercamientos o análisis virtualmente desde todo punto de vista, también es posible generar pequeñas animaciones en forma de vídeo que pueden ser publicadas en los medios de comunicación.

El desarrollo de sistemas informáticos que tomen decisiones como expertos humanos en un ámbito particular con base en información, es un reto científico/tecnológico según el contexto y en motores eléctricos estos sistemas son prácticamente inexistentes. El proyecto SEMAT busca el desarrollo de un sistema experto que pueda diagnosticar motores eléctricos con la finalidad de mejorar la competitividad de la industria nacional.

Para el desarrollo del sistema experto, este proyecto ha desarrollado una bancada de pruebas automatizada para someter los motores en estudio a distintas pruebas (casos). Además, se ha desarrollado y programado el software de captura y análisis de datos, también se realizaron más de 60 pruebas a motores con base a un diseño de experimentos factorial con la idea de estudiar sus distintos comportamientos. Adicionalmente, se aporta un modelo térmico y se trabajó con distintos tipos de algoritmos basados en metaheurísticas con la finalidad de encontrar soluciones al modelo. Sin embargo, los resueltos encontrados no permitieron ser implementados para el desarrollo del motor de inferencia del sistema experto basado en los parámetros de los modelos térmicos. Ante dicha problemática se aporta la definición de nuevos indicadores que son calculados a partir de las potencias desperdiciadas en los motores. Dichos índices son calculados en tiempo real y almacenados por la aplicación informática.

El prototipo de sistema experto utiliza como motor de inferencia una red neuronal tipo feed-forward. Dicha red fue entrenada con distintos casos (experimentos) y los resultados indican que a partir del monitoreo de los ´índices es posible realizar el diagnóstico del motor tanto en su transitorio térmico como en su estado estable. Esto es sumamente robusto en el sentido que el motor puede ser diagnosticado en sus primeros minutos de operación y no requiere que alcance su estabilidad térmica.

Finalmente, el prototipo fue comparado con el equipo comercial, encontrando que el sistema detecta un fallo más que los detectados por el sistema comercial, es decir el sistema comercial no es capaz de detectar sobrecargas térmicas, lo que si realiza el sistema basado en redes neuronales.