Sistema automático de clasificación de abejas sin aguijón (Apidae: Meliponini) basado en el contorno y venación de sus alas

El proyecto desarrolla una aplicación para visualizar los datos se generan en el primer puente piloto del proyecto eBridge.  Los datos se obtendrán en forma inalámbrica desde la red de sensores remotos, tales datos servirán para monitorear el comportamiento del puente en diversas circunstancias (clima, condiciones del tránsito, condiciones telúricas, etc.) y con estos datos se podrá no solo monitorear la estabilidad  del puente, sino que se podrá predecir su comportamiento futuro.  La herramienta que se pretende desarrollar servirá para visualizar estos datos en el "cave" del laboratorio de eScience y desde ahí a través de una interfaz diseñada para esos datos, se podrá analizar en forma tridimensional la situación real del puente en ese momento.

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.

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 (Ovsicori) está recogiendo datos de la actividad sísmica en nuestro país desde 1984, con los años el observatorio se ha ido actualizando y mejorando. Para el día de hoy se cuenta con 30 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 70 km se pueden considerar causados por fallas locales y en general hipocentros de entre 70 y 300 km de profundidad se consideran en su mayoría causados por deslizamientos entre placas tectónicas. La idea general del proyecto consiste en tomar los datos almacenados en estos 30 años y tratar de filtrar los datos de tal modo que representen en buena medida la definición tridimensional de las placas tectónicas que convergen en nuestro país. Después, usar el cave de iReal para generar una visualización inmersiva y tridimensional de las placas tectónicas en nuestro país y con ella hacer análisis detallados de la geometría de las mismas y cómo esta influye en el comportamiento sísmico de la zona.

El Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Costa Rica (Ovsicori) está recogiendo datos de la actividad sísmica en nuestro país desde 1984, con los años el observatorio se ha ido actualizando y mejorando. Para el día de hoy se cuenta con 30 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 70 km se pueden considerar causados por fallas locales y en general hipocentros de entre 70 y 300 km de profundidad se consideran en su mayoría causados por deslizamientos entre placas tectónicas. La idea general del proyecto consiste en tomar los datos almacenados en estos 30 años y tratar de filtrar los datos de tal modo que representen en buena medida la definición tridimensional de las placas tectónicas que convergen en nuestro país. Después, usar el cave de iReal para generar una visualización inmersiva y tridimensional de las placas tectónicas en nuestro país y con ella hacer análisis detallados de la geometría de las mismas y cómo esta influye en el comportamiento sísmico de la zona.

Técnicas de Reducción de Orden de Modelo Aplicadas a la Simulación de Substratos Multicapa con Modelos Semi-Analíticos (eMOR)

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 electronicos.  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.  Poresta razón, en añios reclentes 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 Teoria Electromagnética de la Universidad Técnica de Hamburg-  Harburg TUHH), an 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 comparacion con métodos numéricos de zeneral.  Pese a esto, para problemas practicos.complejos, la gran cantidad de Información resultante Suele hacer difficil su manejo e interpretacion, ademas de que es deseable emplee Eun mas a eficiencia numérice con e fin de permitir analisis raoidos y la exploracion 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 tecnicas.

Técnicas de Reducción de Orden de Modelo Aplicadas a la Simulación de Substratos Multicapa con Modelos Semi-Analíticos (eMOR)

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 electronicos.  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.  Poresta razón, en añios reclentes 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 Teoria Electromagnética de la Universidad Técnica de Hamburg-  Harburg TUHH), an 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 comparacion con métodos numéricos de zeneral.  Pese a esto, para problemas practicos.complejos, la gran cantidad de Información resultante Suele hacer difficil su manejo e interpretacion, ademas de que es deseable emplee Eun mas a eficiencia numérice con e fin de permitir analisis raoidos y la exploracion 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 tecnicas.

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.