TecnoLógicas

La divulgación científica, un medio que permite compartir conocimiento para combatir la pandemia causada por la COVID-19

Frequency and Spectral Power Density Analysis of the Stability of Amputees Subjects

Resumen La amputación transtibial provoca una disminución de la información somatosensorial disponible para el sistema nervioso central, esta pérdida muscular y fisiológica que involucra la articulación del tobillo reduce la fuerza muscular de las piernas, lo que afecta la capacidad de equilibrio y la movilidad de quien la sufre, al presentarse bajo uso de las extremidades inferiores, se provoca una hipotrofia de los músculos y el déficit en su fuerza incrementa. Adicionalmente, los sujetos con amputación transtibial deben adaptarse a la falta de la articulación fisiológica del tobillo y los músculos flexores plantares, partes indispensables para una adecuada movilidad articular, fuerza muscular y capacidad de ajuste activo de la prótesis durante la postura estática de bipedestación. Así, se observa que la reducción de la fuerza muscular está asociada con la disminución del equilibrio. El objetivo de la investigación fue analizar el Centro de Presión (cop) para conocer el comportamiento de la estabilidad en una muestra que consistía de sujetos amputados. Se estudió el análisis armónico de señales de la estabilidad en personas amputadas transtibialmente y usuarios de prótesis, esto con el fin de conocer el comportamiento del centro de presión en dicho conjunto de gente. Dos grupos, cada uno de nueve individuos, fueron analizados: un grupo control de no amputados y un grupo de amputados. Se empleó el periodograma vía método de Welch para hallar las componentes frecuenciales propias del centro de presión bajo cada pie con el fin de caracterizarlas y permitir su detección, y así poder entender las diferencias existentes entre los grupos estudiados. En el presente trabajo se muestra el análisis armónico de la señal no estacionaria, y se argumenta que esta es una ayuda considerable en el análisis de la estabilidad. Los resultados indican que la amputación incide en la Densidad Espectral de Potencia (dep), ya que existe diferencia entre las frecuencias del lado amputado y el no amputado (mayor oscilación en el lado amputado, eje antero-posterior); igual situación se presenta entre los dos grupos evaluados (mayor potencia en los amputados en todas las condiciones de la prueba).

Abstract Transtibial amputations reduce the amount of somatosensorial information available to the central nervous system. This muscular and physiological loss involving the ankle joint reduces the muscle strength of the legs, which affects the balance and mobility of those who suffer from it. As lower limbs are used less, muscle hypertrophy occurs and the muscle strength deficit increases. Additionally, transtibial amputees should adapt themselves to the lack of a physiological joint between the ankle and the plantar flexor muscles, which are essential for an adequate joint mobility, muscle strength, and active adjustment capacity of the prosthesis during quiet stance. Thus, the reduction of their muscle strength is associated with compromised balance. This study analyzed the Center of Pressure (COP) of a group of transtibial amputees to understand the behavior of their stability. A harmonic analysis of the stability signs of such amputees (prosthesis users) was examined in order to reveal the behavior of their center of pressure. We analyzed two groups of 9 participants each: non-amputee control group and amputees. We used a periodogram, via Welch’s method, to find the frequential components of the center of pressure under each foot in order to characterize and detect them and understand the differences between the study groups. This paper presents the harmonic analysis of a nonstationary signal and supports the idea that the latter is an important tool for stability analysis. The results indicate that amputations have an influence on Power Spectral Density (DEP) because there is a difference in frequencies between the amputated and the non-amputated limb (greater oscillation on the amputated side, antero-posterior axis). The same situation occurred between the study groups (greater power in amputees under all testing conditions).

Agro-Industrial Potential of the Mandarina Epicarp a Natural Coloring Allternative in Bread

Resumen En este estudio se evaluó el potencial agroindustrial de la harina de epicarpio de mandarina Oneco (Citrus reticulata) como posible colorante natural en el pan. En la metodología se analizaron las propiedades fisicoquímicas como el pH, aw, los parámetros de color: luminosidad (L*), cromaticidad (C*) y ángulo de tono (h°), porcentaje de acidez, porcentaje de materia seca, cuantificación de carotenoides por espectrofotometría, compuestos fenólicos, capacidad antioxidante en harina y parámetros de color (L*, C* y h°) en el pan. Se encontró que, después del tratamiento de secado convectivo, se retuvieron concentraciones significativamente más altas de compuestos bioactivos como los fenólicos, se evidenció también un aumento en la capacidad antioxidante y el contenido de carotenoides, además de cambios significativos en los parámetros de color (L* y C*). En la sustitución de la harina de epicarpio de mandarina en las formulaciones del pan, se notó un aumento significativo en la concentración del contenido de carotenoides, siendo el pico de esta en la sustitución del 4 %; En los parámetros de color, se hallaron diferencias significativas en los parámetros L* y C*, presentando el mayor valor de L* en la sustitución del 2 % y de C* en la sustitución del 4 %, mientras que el parámetro h° no presentó diferencias significativas en ninguna de las formulaciones. Finalmente, se concluye que la harina de epicarpio de mandarina puede ser una alternativa importante, como aditivo de colorante natural en la elaboración del pan.

Abstract This study evaluated the agro-industrial potential of flour made of the epicarp of Oneco mandarin (Citrus reticulata) as a possible natural bread coloring. We analyzed the physiochemical properties of said fruit, such as pH, aw, color parameters (luminosity, L*; chromaticity, C*; and pitch angle, h°), acidity percentage, dry matter percentage, quantification of carotenoids by spectrophotometry, phenolic compounds, antioxidant capacity in flour, and color parameters (L*, C*, and h°) in bread. We found that, after convective drying, the fruit retained significantly higher concentrations of bioactive compounds, such as phenols. We also observed an increase in antioxidant capacity and carotenoid content, in addition to significant changes in the color parameters (L* and C*). When the mandarin epicarp flour substituted conventional flour in the bread formula, we noted a significant increase in the concentration of the carotenoid content; the peak of this substitution was 4%. Regarding color, parameters L* and C* exhibited significant differences; L* was higher in the 2% substitution, while C* was higher in the 4% substitution, and h° did not present significant differences in any of the formulas. Finally, we conclude that mandarin epicarp flour can be an important alternative additive for natural coloring in bread making.

Model for Information Technology Infrastructures Management

Resumen Entre los problemas actuales para la introducción de las tecnologías de la información en las organizaciones, se encuentran el desalineamiento y la complejidad existente entre las infraestructuras TI y las políticas del negocio provocadas por múltiples marcos de referencia con insuficiencias para su unificación, la heterogeneidad y dispersión en los elementos a gestionar y los modelos de gestión estandarizados con poca integración entre ellos e inexactitud en las soluciones de evaluación de impacto. En el presente trabajo, se desarrolla un modelo para la gestión de infraestructuras TI (MGITI) que contribuye a reducir la complejidad y el desalineamiento presentes en esta. Posee cinco componentes: marco integrado de procesos para la gestión de las TI, contextualizado a las necesidades de las organizaciones; diseño de políticas de ti a partir de la extrapolación de los métodos de diseño de arquitecturas de sistemas; dimensionamiento de la infraestructura subyacente necesaria para automatizar la gestión y cumplir las necesidades de calidad de servicio; ejecución de políticas en las infraestructuras subyacentes, con la propuesta de una modificación a la arquitectura de gestión basada en políticas; y, por último, evaluación de impacto, que contempla el impacto estratégico, estructural y social.

Abstract Currently, organizations face problems in order to introduce new information technologies. They include the misalignment between and complexity of IT infrastructure and the business policies derived from different reference frameworks with insufficiencies for unification, the heterogeneity and dispersion of the elements to be managed, standardized management models with little integration with each other, and the inexactness of impact evaluation solutions. This paper presents an IT infrastructure management model that aims to reduce complexity and misalignment in management. It is divided into five components: (1) comprehensive framework for IT management adapted to organizational needs, (2) IT policy-making based on the extrapolation of system architecture design methods, (3) sizing of the underlying infrastructure necessary to automate management and meet service quality needs, (4) implementation of policies in the underlying infrastructures and proposing changes to the management architecture based on policies, and (5) impact evaluation including the strategic, structural, and social impact.

Validation of a Model of Reverse Logistics for the recovery of WEEE from the city of Cali, based on the Systemic Thinking using a simulation of System Dynamics

Resumen El proceso de recuperación de Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos (RAEE) crece día a día. Desde el punto de vista académico y empresarial, este presenta una notable importancia económica, ambiental y tecnológica, y su estudio en nuestro país aún está en su etapa inicial. El presente estudio tiene como objetivo la validación y entendimiento de un modelo de logística inversa para la recuperación de RAEE a partir del diseño y la construcción de un modelo de simulación continua basado en la perspectiva del pensamiento sistémico soportado con la dinámica de sistemas; Las proyecciones de este estudio se construyeron con base en la información del proceso de recuperación en forma artesanal que utilizan empresas de la región, así como empresas del sector que poseen niveles aceptables de tecnología para realizar las actividades de recuperación. Puntualmente, se tomó como referencia una empresa del sector, que presenta el proceso de recuperación del plástico PET, el cual es adaptable a cualquier proceso de recuperación de diferentes tipos de plástico. Esta primera aproximación permitió iniciar el proceso para la formulación de un sistema de logística inversa para el tratamiento de los residuos que generan los aparatos de las tecnologías de la información. Los resultados obtenidos en el modelo propuesto muestran comportamientos coherentes y este puede ser usado en diferentes escenarios y en otros procesos productivos para la recuperación de los RAEE. El estudio del sistema para la Recuperación de Aparatos Eléctricos y Electrónicos presenta altos niveles de variabilidad e incertidumbre, que lo convierten en algo complejo; esto obliga a la utilización de herramientas consideradas robustas, como la dinámica de sistemas, para su análisis.

Abstract The recovery of waste electrical and electronic equipment (WEEE) continues to grow every day. From the academic and business perspective, this process has gained a remarkable economic, environmental, and technological importance. In Colombia, however, its study is still incipient. In this paper, we aim to understand and validate a reverse logistics model for the recovery of waste electrical and electronic equipment (WEEE) based on the design and construction of a continuous simulation strategy. This strategy adopts the systems thinking approach supported by system dynamics. The projections in this study were calculated using information about the traditional recovery processes implemented by companies in the region and about companies in the sector that use acceptable technologies to carry out recovery activities. In particular our baseline model was a company that recycles PET plastic and whose recycling process can be adapted to different types of plastic. This first step allowed us to develop a reverse logistics system to manage the waste generated by discarded IT devices. Our findings showed consistent behaviors and suggest that the proposed model can be used in different scenarios and other production processes for WEEE recovery. The study of WEEE recovery systems is highly variable and uncertain, which makes it a complex task. Therefore, tools that are considered robust, such as system dynamics, must be used for that purpose.

Optimization of the Tensile Properties of Polymeric Matrix Composites Reinforced with Magnetite Particles by Experimental Design

Abstract A full-factorial 33 experiment was used in this study to determine the optimal values of the tensile properties of three composite materials manufactured based on three polymeric resins: Derakane Momentum epoxy vinyl ester based on bisphenol-A (DM-411), polyester based on terephthalic acid (P115-A), and isophthalic polyester (P2000). Such materials were reinforced with magnetite powders at concentrations of 10, 20, and 30 wt %, and the particle sizes were classified with three sieves: #200 (46-75 µm), #325 (26-45 µm), and #500 (0-25 µm). The compounds were manufactured using the hand lay-up method at room temperature in accordance with ASTM D638-14 for M1-type specimens. A tensile test was conducted on a universal Microtest EM2/300/FR machine at a test speed of 5 ± 25 % mm/min using an Epsilon extensometer calibrated in accordance with the ASTM E83 standard at 20 ± 2 °C. The magnetite powders and compound morphology were studied by Scanning Electron Microscopy. The mechanical properties of the compounds and the optimal response found by Analysis of Variance (ANOVA) and Response Surface Methodology (RSM) are also reported. The best response to the mechanical stimuli occurs with the composite material prepared with the epoxy vinyl ester resin DM-411, a concentration of 29.4 % of magnetite (Fe3O4), a particle size of 58.5 microns, and a 200 sieve.

Resumen Un diseño factorial completo de 33 fue desarrollado con el fin de determinar los valores óptimos en las propiedades de tracción de tres tipos de materiales compuestos fabricados a base de resinas poliméricas epoxy-vinylester (DM-411) base bisfenol-A, poliéster (P115-A) base de ácido tereftálico, y poliéster (P2000) base de ácido isoftálico, reforzados con polvos de magnetita en concentraciones de 10, 20 y 30 % porcentaje en peso (Wt) con tres tamaños diferentes de partícula en el relleno, tamices #200 (46-75 µm), #325 (26-45 µm) y #500 (0-25 µm). Los compuestos se fabricaron utilizando el método de moldeo manual a temperatura ambiente, según ASTM D638-14 para muestras de tipo M1. Los ensayos de tracción se realizaron en una máquina universal microtest EM2/300/FR a una velocidad de prueba de 5 x 25 % mm/min, utilizando un extensómetro Epsilon calibrado de acuerdo con la norma ASTM E83 a 20°C. Los polvos de magnetita y la morfología de los materiales compuestos se estudiaron mediante microscopía electrónica de barrido. Se reportan las propiedades mecánicas de los compuestos y la respuesta óptima encontrada por análisis de varianza (ANOVA) y superficies de respuesta (RSM). La mejor respuesta a los estímulos mecánicos se produce con el material compuesto fabricado a base de resina epoxi -vinilester DM-411, con una concentración media de 29,4 % de magnetita Fe3O4 y tamaño medio de partícula de 58,5 micras la cual corresponde a un tamiz 200.

A Method for Assessing the Accessibility and Usability in Mobile Applications

Resumen Internet es el mayor medio de difusión de información y el mayor canal de prestación de servicios que existe actualmente. Debido a que el número de sus usuarios se mantiene en constante crecimiento, se debe procurar por la inclusión de aquellas características que velan por el aseguramiento del acceso a la información de toda la población, incluyendo a las personas con necesidades especiales. En este sentido, es necesario asegurar el cumplimiento de los estándares de accesibilidad propuestos por el World Wide Web Consortium (W3C) a través de las Pautas de Accesibilidad de Contenido Web (WCAG) y las Mejores Prácticas de Web Móvil (MWBP). Diferentes autores afirman que, incluso teniendo conocimientos de las falencias de accesibilidad de las aplicaciones existentes, los desarrolladores presentan problemas en su evaluación, al igual que en la valoración de la usabilidad. Si bien existe una guía para realizar dicha evaluación, esta no está completa y los elementos que definen la evaluación aún son incipientes. En este sentido, es importante definir un método que permita evaluar no solo la usabilidad, sino también la accesibilidad de las aplicaciones web y móviles, sobre todo, considerando aquellos usuarios que poseen necesidades especiales. Con base en lo anterior, en este trabajo se propone un método para la evaluación de usabilidad y accesibilidad para aplicaciones móviles, desarrollado en seis fases iterativas, las fases iniciales del método buscan asegurar el cumplimiento de los niveles de accesibilidad deseados según el W3C; seguidamente, se busca el cumplimiento de la usabilidad aplicando las fases restantes del método, obteniendo como resultados mejoras en cada iteración. Al usar el método para evaluar la aplicación “Diccionario de Neologismo”, se evidencia una mayor detección de fallas en la implementación del estándar de W3C y mejoras en las respuestas obtenidas por medio de encuestas de satisfacción.

Abstract Internet is the largest means of disseminating information and the largest service delivery channel currently available. As the number of Internet users continues to grow, care should be taken to ensure that the quality characteristics of web and mobile applications include those that ensure access to information for the entire population, including people with special needs. In this regard, it is necessary to ensure compliance with the accessibility standards proposed by the World Wide Web Consortium (W3C) through the Web Content Accessibility Guidelines (WCAG) and the Mobile Web Best Practices (MWBP). Different authors claim that, even with knowledge of the accessibility gaps of existing applications, developers present problems in their evaluation, as well as in the evaluation of usability. While there is a guide to such an assessment, it is not complete and the elements defining the assessment are still at an early stage. In this sense, it is important to define a method that allows to evaluate not only the usability but also the accessibility of web and mobile applications, especially considering those users who have special needs. Based on the above, this paper proposes a method for the evaluation of usability and accessibility for mobile applications, developed in 6 iterative phases, the initial phases of the method seek to ensure compliance with the desired levels of accessibility according to the W3C, then the fulfillment of usability is sought by applying the remaining phases of the method, obtaining as results improvements in each iteration, when using the method to evaluate the "Dictionary of Neologism" application, there is evidence of greater detection of failures in the implementation of the W3C standard and improvements in responses obtained through satisfaction surveys.

Techno-Economic Study of Two Biodiesel Production Technologies from Soybean Oil Using Superpro Designer Simulator

Resumen En el presente trabajo se efectuó un estudio técnico-económico preliminar de dos propuestas tecnológicas de producción de biodiesel empleando aceite de soya como materia prima principal y bajo las condiciones económicas actuales de Brasil. Para eso se utiliza el simulador SuperPro Designer® v.8.5. En la primera tecnología propuesta (Caso Base) se obtiene biodiesel refinado y glicerol crudo, mientras que en la segunda (Variante) también se produce biodiesel refinado, y el glicerol crudo es purificado hasta una pureza final de 99,75 %. Se efectuó un estudio de sensibilidad consistente en 12 corridas mediante el cual se evaluó la influencia de cinco variables de entrada sobre tres indicadores económicos: Valor Actual Neto (VAN), Tasa Interna de Retorno (TIR) y Periodo de Recuperación de la Inversión (PRI). Se deben invertir USD $ 18,5 millones y usd $ 21,4 millones para construir el Caso Base y la Variante, respectivamente. Los resultados del VAN, TIR y PRI para el Caso Base fueron de USD $ 17 444 000, 33,83 % y 2,54 años respectivamente, mientras que los valores obtenidos de estos 3 indicadores para la Variante fueron de USD $ 22 577 000, 38,05 % y 2,26 años respectivamente, cosa que indica que la Variante constituye la propuesta tecnológica más rentable. La introducción de operaciones de purificación de glicerol incrementa los indicadores económicos y de rentabilidad de la planta de producción de biodiesel. El estudio de sensibilidad permitió obtener ecuaciones que establecen la correlación estadística existente entre cinco variables de entrada y tres de salida. Se empleó el software Statgraphics Centurion® versión XVI para el procesamiento estadístico de los resultados obtenidos.

Abstract In this work, a preliminary technical-economic study of two technological proposals of biodiesel production was carried out employing soybean oil as the main raw material and under the current economic conditions of Brazil. For that the simulator SuperPro Designer® v.8.5 is used. In the first technology (Base Case) refined biodiesel and crude glycerol are obtained, while in the second (Variant) refined biodiesel is also produced, and the crude glycerol is purified to a final purity of 99.75 %. A sensitivity study consisting of 12 runs was carried out, through which the influence of five input variables on three economic indicators was evaluated: Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR) and Payback Time (PT). USD $ 18.5 million and USD $ 21.4 million must be invested to erect the Base Case and the Variant, respectively. The results of the NPV, IRR and PT for the Base Case were USD $ 17,444,000, 33.83 % and 2.54 years respectively, while the values obtained from these 3 indicators for the Variant were USD $ 22,577,000, 38.05 % and 2.26 years respectively, which indicate that the Variant is the most cost-effective technology. The introduction of glycerol purification operations increases the economic and profitability indicators of the biodiesel production plant. The sensitivity study allowed obtaining equations that establish the statistical correlation between five input variables and three output parameters. Statgraphics Centurion® software version XVI was used for the statistical processing of the results obtained.

Multi-modal RGB-D Image Segmentation from Appearance and Geometric Depth Maps

Abstract Classical image segmentation algorithms exploit the detection of similarities and discontinuities of different visual cues to define and differentiate multiple regions of interest in images. However, due to the high variability and uncertainty of image data, producing accurate results is difficult. In other words, segmentation based just on color is often insufficient for a large percentage of real-life scenes. This work presents a novel multi-modal segmentation strategy that integrates depth and appearance cues from RGB-D images by building a hierarchical region-based representation, i.e., a multi-modal segmentation tree (MM-tree). For this purpose, RGB-D image pairs are represented in a complementary fashion by different segmentation maps. Based on color images, a color segmentation tree (C-tree) is created to obtain segmented and over-segmented maps. From depth images, two independent segmentation maps are derived by computing planar and 3D edge primitives. Then, an iterative region merging process can be used to locally group the previously obtained maps into the MM-tree. Finally, the top emerging MM-tree level coherently integrates the available information from depth and appearance maps. The experiments were conducted using the NYU-Depth V2 RGB-D dataset, which demonstrated the competitive results of our strategy compared to state-of-the-art segmentation methods. Specifically, using test images, our method reached average scores of 0.56 in Segmentation Covering and 2.13 in Variation of Information.

Resumen Los algoritmos clásicos de segmentación de imágenes explotan la detección de similitudes y discontinuidades en diferentes señales visuales, para definir regiones de interés en imágenes. Sin embargo, debido a la alta variabilidad e incertidumbre en los datos de imagen, se dificulta generar resultados acertados. En otras palabras, la segmentación basada solo en color a menudo no es suficiente para un gran porcentaje de escenas reales. Este trabajo presenta una nueva estrategia de segmentación multi-modal que integra señales de profundidad y apariencia desde imágenes RGB-D, por medio de una representación jerárquica basada en regiones, es decir, un árbol de segmentación multi-modal (MM-tree). Para ello, la imagen RGB-D es descrita de manera complementaria por diferentes mapas de segmentación. A partir de la imagen de color, se implementa un árbol de segmentación de color (C-tree) para obtener mapas de segmentación y sobre-segmentación. Desde de la imagen de profundidad, se derivan dos mapas de segmentación independientes, los cuales se basan en el cálculo de primitivas de planos y de bordes 3D. Seguidamente, un proceso de fusión jerárquico de regiones permite agrupar de manera local los mapas obtenidos anteriormente en el MM-tree. Por último, el nivel superior emergente del MM-tree integra coherentemente la información disponible en los mapas de profundidad y apariencia. Los experimentos se realizaron con el conjunto de imágenes RGB-D del NYU-Depth V2, evidenciando resultados competitivos, con respecto a los métodos de segmentación del estado del arte. Específicamente, en las imágenes de prueba, se obtuvieron puntajes promedio de 0.56 en la medida de Segmentation Covering y 2.13 en Variation of Information.

Reliability Analysis of Bored-pile Wall Stability Considering Parameter Uncertainties

Abstract In geotechnical engineering, bored-pile wall stability is evaluated using deterministic design methods based on safety factors to establish a margin against failure. In recent years, reliability-based design methods have been adopted to include uncertainty in the assessment of bored-pile wall stability as well as in the calculation of the feasible embedment depth of the walls. In this study, an expanded reliability-based design approach, along with finite element analysis, was applied to conduct parametric analyses of bored-pile wall stability. In serviceability limit state design framework, the results indicate that cohesion and groundwater level are factors that significantly affect bored-pile wall stability. Moreover, high variability in the cohesion range causes great uncertainty to determine the embedment depth of bored-pile wall. The feasible embedment depth can reach 4 times the free height considering the maximum coefficient of variation (50 %) of the cohesion. In turn, when the groundwater level is located at the retained ground surface, the horizontal displacement of the upper end of the wall reaches 15.2 mm, i.e., 0.0038 times the free height of the wall, for which the soil mobilizes active earth pressures. It was also found that the resolution of probabilistic results is highly influenced by the number of iterations in Monte Carlo simulations.

Resumen En ingeniería geotécnica, la estabilidad de muros de pilas excavadas es evaluada mediante métodos de diseño determinísticos que se basan en el uso de factores de seguridad para establecer un margen para la falla. En los últimos años, se han adoptado métodos de diseño basados en la confiabilidad para involucrar la incertidumbre en la evaluación de la estabilidad de los muros, así como para el cálculo de la profundidad de empotramiento factible para los muros. En este estudio, se aplica un enfoque de diseño basado en la confiabilidad ampliada para desarrollar análisis paramétricos de la estabilidad de un muro de pilas excavadas, junto con un análisis de elementos finitos. En el marco del diseño por estado límite de servicio, los resultados indican que la cohesión del suelo y el nivel freático son factores que afectan significativamente la estabilidad del muro. Una alta variabilidad en el rango de cohesión causa una gran variabilidad en la incertidumbre para determinar la profundidad de empotramiento del muro. La profundidad de empotramiento factible puede alcanzar 4 veces la altura libre considerando el coeficiente de variación máximo (50 %) de la cohesión del suelo. Por otro lado, cuando el nivel freático se ubica en la superficie del terreno retenido, el desplazamiento horizontal del extremo superior del muro alcanza 15.2 mm, equivalente a 0.0038 veces la altura libre del muro, para el cual el suelo alcanza a movilizar los empujes activos. También se encontró que la resolución de los resultados probabilísticos está altamente influenciada por el número de iteraciones en las simulaciones de Monte Carlo.

Sensitivity Dependence in a Dimensional Photonic Crystal with the Angle of Incidence of the Radiation for Cancer Cell Detection

Resumen En este trabajo calculamos la dependencia de la sensibilidad de cinco células cancerígenas con el ángulo incidente de la radiación en un cristal fotónico unidimensional. El estudio se realizó para dos tipos de polarización: Transversal Eléctrica (TE) y Transversal Magnética (TM). Las muestras de las células se infiltran mediante biopsia líquida dentro de una nano cavidad que funciona como recipiente, y es revestida por nanocompuestos formados por la mezcla de la sílice con nano partículas de plata de tal forma que rompe la periodicidad del cristal fotónico compuesto por capas de SiO2 y aire. Encontramos picos de resonancia en el espectro de transmisión que caracteriza a cada célula infiltrada, por ende, este mecanismo de detección permite que el cristal fotónico funcione como un biosensor. Mediante el método de la matriz de trasferencia, para la polarización TE se observó un incremento de la sensibilidad al aumentar el ángulo incidente. Sin embargo, en la polarización TM no existieron aumentos significativos. Adicionalmente, se varía el espesor de la nano cavidad y el factor de relleno para obtener una mayor optimización. Los resultados revelan un incremento en la sensibilidad al aumentar el espesor de la nanocavidad, mientras que al aumentar el factor de relleno la sensibilidad decrece.

Computational Model for Sign Language Recognition in a Colombian Context

Resumen Este documento presenta la implementación de un software de reconocimiento de lenguaje de señas colombiano para personas sordas. Para este propósito, el Aprendizaje de Máquina será usado como base del sistema específico. Hoy en día no existe un repositorio público de imágenes o video que contenga estas señas ni la información necesaria para alcanzar esta meta, siendo uno de los principales impedimentos para iniciar la tarea. Por esta razón, se comenzó con la construcción de un repositorio. Pese a las dificultades de tiempo de los participantes, cinco personas realizaron las señas ante una cámara de video, de donde se obtuvieron las imágenes que compondrían el repositorio. Una vez hecho esto, las imágenes se usaron como datos de entrenamiento de un modelo computacional óptimo que puede predecir el significado de una nueva imagen presentada. Evaluamos el rendimiento del método utilizando medidas de clasificación y comparando diferentes modelos. La medición conocida como Accuracy fue un factor importante para medir los diferentes modelos obtenidos y así elegir el más adecuado. Los resultados muestran que es posible proporcionar nuevas herramientas a las personas sordas para mejorar la comunicación con otras personas que no conocen el lenguaje de señas. Una vez que se han elegido los mejores modelos, se prueban con nuevas imágenes, similares a las del entrenamiento, donde se puede ver que el mejor modelo logra una tasa de éxito de alrededor del 68 % de las 22 clases utilizadas en el sistema.

Abstract This document presents the implementation of a Colombian sign language recognition software for deaf people. For this purpose, Machine Learning will be used as the basis of the specific system. Today there is no public repository of images or video that contains these signs or the information necessary to achieve this goal, being one of the main obstacles to undertake the task. For this reason, the construction of a repository was started. Despite the time constraints of the participants, five people carried out the signs in front of a video camera, from which the images that would make up the repository were obtained. Once this was done, the images were used as training data for an optimal computer model that can predict the meaning of a new image presented. We evaluated the performance of the method using classification measures and comparing different models. The measurement known as Accuracy was an important factor in measuring the different models obtained and thus choosing the one most suitable. Results show that it is possible to provide new tools to deaf people to improve communication with others who do not know sign language. Once the best models have been chosen, they are tested with new images, similar to those in the training, where it can be seen that the best model achieves a success rate of around 68 % of the 22 classes used in the system.

In-Situ Characterization OF 1-Hexene Concentration with a Helium-Neon Laser in the presence of a Solid Catalyst

Abstract This study provides evidence that a helium-neon (He-Ne) laser operating in the Mid-infrared (MIR) at a wavelength of 3.39 µm can detect variations in 1-hexene concentration in the presence of a solid catalyst. The in-situ and online characterization of the concentration of 1-hexene, as an example of a hydrocarbon, is relevant to enhance the current understanding of the interaction between hydrodynamics and chemistry in different heterogeneous catalytic processes. We designed and built a laboratory-scale downer unit that enabled us to analyze heterogeneous catalytic reactions and provided optical access. The lab-scale reactor was 180-cm long, had an internal diameter of 1.3 cm, and was made of fused quartz to allow the passage of the laser beam. 1-hexene was carefully measured, vaporized, and fed into the reactor through two inlets located at an angle of 45 degrees from the vertical descendent flow and 70 cm below the input of a solid catalyst and a purge flow entraining N2. A system of five heaters, which can be moved in the vertical direction to allow the passage of the laser beam, guaranteed temperatures up to 823 K. Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations of the hydrodynamics of the system indicated that a uniform temperature profile in the reaction section was reached after the catalyst and the feed mixed. The estimated catalyst to oil ratio and time on stream in the experiments were, respectively, 0.4 to 1.3 and 2 s. After a correction for laser power drift, the experimental results showed a linear response of the fractional transmission to the 1-hexene concentration that was independent of temperature in the 373 K-673 K range. Even in the presence of a catalyst, the absorption of 1-hexene at the MIR frequency of the laser was high enough to enable the detection of 1-hexene since the fractional absorption of the absorbing path length in these experiments was close to zero (0.013 m) and the 1-hexene concentrations were higher than 1.254 × 10-5 mol/cm3. This result demonstrated the ability of the laser system to measure the concentration of 1-hexene in the presence of a catalyst and indicates that it can be used to better decouple hydrodynamics from kinetics in heterogeneous catalytic processes.

Resumen Se presenta evidencia de que un láser de helio-neón (He-Ne), que opera en el infrarrojo medio (MIR) a una longitud de onda de 3.39 µm, puede detectar variaciones de la concentración de 1-hexeno en presencia de catalizador sólido. La caracterización in situ y en línea de la concentración de 1-hexeno, un ejemplo de hidrocarburo, es importante para mejorar el entendimiento de la interacción entre la química y la hidrodinámica en procesos de reacción heterogénea. En esta investigación, se diseñó y construyó una unidad downer a escala de laboratorio. El reactor tiene una longitud de 180 cm, un diámetro interno de 1.3 cm y fue fabricado en cuarzo fundido para permitir el paso del rayo láser. El 1-hexeno se dosificó, se vaporizó y se introdujo en el reactor a través de dos entradas ubicadas en un ángulo de 45 grados desde el flujo descendente vertical y 70 cm por debajo de la entrada de un catalizador (0.5 g / s) y un flujo de 0.55 lpm de purga de N2 de arrastre. Un sistema de cinco calentadores, que se puede desplazar en dirección vertical para permitir el paso del rayo láser, garantiza temperaturas de hasta 823 K. Simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) de la hidrodinámica del sistema muestra que se alcanza un perfil de temperatura uniforme en la sección de reacción luego de la mezcla del catalizador con la alimentación. La relación estimada de catalizador a aceite y el tiempo en la corriente en los experimentos fueron de 0.4 a 1.3 y 2 s, respectivamente. Después de la corrección de la variación de potencia del láser, los resultados experimentales mostraron una respuesta lineal de la transmisión fraccional con la concentración de 1-hexeno que era independiente de la temperatura en el rango de 373 K a 673 K. Incluso en presencia de catalizador, la absorción de 1-hexeno en la frecuencia del MIR del láser utilizado en los experimentos es lo suficientemente alta como para permitir la detección de 1-hexeno ya que la absorción fraccional es cercana a cero para la longitud del camino de absorción (0.013 m) de estos experimentos y concentraciones de 1-hexeno superiores a 1.254 × 10-5 mol/cm3. La configuración experimental permitió demostrar la capacidad del sistema láser para medir la concentración de 1-hexeno incluso en presencia de un catalizador. Esto indica que es posible su uso para distinguir mejor el efecto de la hidrodinámica de la cinética en procesos de catálisis heterogénea.

Predicting Cyber-Attacks in Industrial SCADA Systems Through The Kalman Filter Implementation

Resumen En los sistemas industriales SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), conocer el estado de cada dispositivo permite obtener información de su comportamiento. De esta forma se pueden deducir acciones y conformar estrategias diferentes que ayuden a reducir el riesgo cibernético. En este artículo de investigación aplicada, se presenta un modelo de predicción de posibles ciberataques en un sistema SCADA. Dicha predicción se hace con un filtro Kalman. Un filtro Kalman procesa los eventos de ciberseguridad capturados a través de un sistema de detección de intrusos (aplicado en un sistema de simulación de SCADA) y genera una proyección futura de la probabilidad de que se consolide un ataque. Con esta información, los administradores de sistemas podrán tomar alguna decisión sobre cómo actuar frente a inminentes ataques informáticos. Se realizó una instalación de diferentes componentes tecnológicos y se ejecutaron 3 ataques informáticos al SCADA: (i) posibles escaneos, (ii) robo de información y (iii) sobrescritura de comandos y datos generando Denial of Service o DoS. los eventos de seguridad fueron detectados por un sistema de detección de intrusos y enviados a un software configurado con las características del filtro Kalmanpara entregar como salida las posibles predicciones de ataques. Como resultado, se puede ver cómo a partir de las entradas es posible conocer la probabilidad de que un ataque informático sea exitoso con base en los eventos históricos y las fórmulas aplicadas del filtro.

Abstract In industrial SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) systems, knowing the status of each device allows information to be collected on its behavior. In this way, actions can be deduced, and different strategies can be formed to help reduce cyber risk. In this article of applied research, a model of prediction of possible cyber-attacks in a SCADA system is presented. This prediction is made with a Kalman filter. A Kalman filter processes cyber security events captured through an intrusion detection system (applied in a SCADA simulation system) and generates a future projection of the probability of an attack being carried out. With this information, system administrators will be able to make some decisions about how to act against imminent cyber-attacks. An installation of different technological components was carried out and 3 cyberattacks to the SCADA were executed: (i) possible scans, (ii) theft of information and (iii) command and data overwriting generating Denial of Service or DoS. The security events were detected by an intrusion detection system and sent to a software, setup with Kalman filter features to deliver as output the possible predictions of attacks. As a result, the probability of a successful computer attack can be seen from the entries based on the historical events and the applied filter formulas.

A review of algorithms, methods, and techniques for detecting UAVs and UAS using audio, radiofrequency, and video applications

Abstract Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), also known as drones, have had an exponential evolution in recent times due in large part to the development of technologies that enhance the development of these devices. This has resulted in increasingly affordable and better-equipped artifacts, which implies their application in new fields such as agriculture, transport, monitoring, and aerial photography. However, drones have also been used in terrorist acts, privacy violations, and espionage, in addition to involuntary accidents in high-risk zones such as airports. In response to these events, multiple technologies have been introduced to control and monitor the airspace in order to ensure protection in risk areas. This paper is a review of the state of the art of the techniques, methods, and algorithms used in video, radiofrequency, and audio-based applications to detect UAVs and Unmanned Aircraft Systems (UAS). This study can serve as a starting point to develop future drone detection systems with the most convenient technologies that meet certain requirements of optimal scalability, portability, reliability, and availability.

Resumen Los vehículos aéreos no tripulados, conocidos también como drones, han tenido una evolución exponencial en los últimos tiempos, debido en gran parte al desarrollo de las tecnologías que potencian su desarrollo, lo cual ha desencadenado en artefactos cada vez más asequibles y con mejores prestaciones, lo que implica el desarrollo de nuevas aplicaciones como agricultura, transporte, monitoreo, fotografía aérea, entre otras. No obstante, los drones se han utilizado también en actos terroristas, violaciones a la privacidad y espionaje, además de haber producido accidentes involuntarios en zonas de alto riesgo de operación como aeropuertos. En respuesta a dichos eventos, aparecen tecnologías que permiten controlar y monitorear el espacio aéreo, con el fin de garantizar la protección en zonas de riesgo. En este artículo se realiza un estudio del estado del arte de la técnicas, métodos y algoritmos basados en video, en análisis de sonido y en radio frecuencia, para tener un punto de partida que permita el desarrollo en el futuro de un sistema de detección de drones, con las tecnologías más propicias, según los requerimientos que puedan ser planteados con las características de escalabilidad, portabilidad, confiabilidad y disponibilidad óptimas.