TecnoLógicas

Del trabajo interdisciplinar

Design and Digital Control of an Interleaved Boost Converter for Battery Charge/Discharge

Resumen Este trabajo presenta la metodología de diseño de un control digital para reducir el rizado en la corriente que se inyecta a la batería por medio de los convertidores que procesan la energía de carga y descarga, el cual es uno de los parámetros indicados en la literatura que disminuyen el tiempo de vida de las baterías. Este trabajo tiene como alcance mostrar el procedimiento de diseño e implementación de la estrategia propuesta sobre un convertidor entrelazado. La metodología implementada se presenta por medio de cuatro etapas (i) modelado del sistema batería-convertidor-carga, (ii) diseño de control digital basado en el modelo, (iii) diseño de la plataforma práctica donde se presenta la etapa de instrumentación e implementación utilizando un dispositivo embebido y (iv) la validación práctica del funcionamiento de la estrategia presentada y la disminución del rizado inyectado en la batería. Por medio de la metodología presentada se logra evidenciar el correcto desempeño del control digital cumpliendo los parámetros de diseño para diferentes modos de operación de carga de la batería y reduciendo el rizado de corriente en la batería entre un 50 % a 65 %. Esta reducción protege la vida útil de la batería y de las fuentes o cargas conectadas al sistema. Adicionalmente, permite que los algoritmos de estimación de estado de carga y estado de salud incrementen su precisión, lo que conlleva a una mejora en los protocolos de mantenimiento y planificación de reemplazo de los elementos.

Abstract According to the literature, battery ripple current is one of the phenomena that most significantly affect the state of health of batteries. Therefore, this paper presents a methodology to design a digital control in order to reduce such ripple current, which is injected by means of converters that process the charge and discharge energy. The strategy was designed for and implemented in an interlaced converter. The implemented methodology is presented in four stages: (i) modelling the battery-converter-charge system; (ii) designing the digital control based on the model; (iii) designing the practical implementation, where the instrumentation and implementation stage is presented using an embedded device; and (iv) practical validation of the operation of the strategy and the reduction of battery ripple current. The methodology presented here produced a correct performance of the digital control, fulfilling the design parameters of different operation modes and reducing the ripple current in the battery between 50 and 65%. This reduction protects the battery’s useful life and the sources or loads connected to the system. Additionally, it allows the state-of-charge and health estimation algorithms to increase their accuracy, which leads to an improvement in maintenance protocols and the planning of element replacement.

Analysis of Environmental Pollution Using Remote Sensing Techniques and Principal Component Analysis

Resumen En los últimos años, uno de los principales problemas en Colombia es la contaminación ambiental debido al crecimiento de la población y la industrialización. La contaminación afecta a las grandes ciudades, perjudicando el medio ambiente y la salud humana. Es por ello que se presenta una metodología para el análisis de la contaminación ambiental en Medellín, usando técnicas de percepción remota, imágenes Landsat 7 y 8 y variables de calidad del aire. La metodología está compuesta por cuatro etapas: i. Preprocesamiento de imágenes, ii. Procesamiento de imágenes, cálculo de los índices de temperatura de la superficie (TS), índice de vegetación normalizado (NDVI), índice de vegetación ajustado al suelo transformado (TSAVI), índice de diferencia normalizada del agua (NDWI) y el índice normalizado del suelo (NSI), iii. Interpolación de variables de calidad del aire, Material Particulado (PM 10 ), Material Particulado (PM 2.5 ), Dióxido de Nitrógeno (NO 2 ) y Ozono (O 3 ); y, iv. Análisis de componentes principales. A partir de las técnicas aplicadas combinadas con la estimación del primer componente principal, el cual contenía el 90 % de variación de la información, se obtuvo un mapa de calidad ambiental que permitió identificar que los focos de contaminación se presentan en sectores con poca cobertura de vegetación, gran cantidad de construcciones y gran flujo vehicular. Por otro lado, las zonas con calidad de aire bueno son sectores que presentan una mayor cobertura de vegetación, por lo general ubicados en los extremos de la ciudad y de estrato socioeconómico 4, 5 y 6. Este mapa puede ser insumo en la oportuna toma de decisiones en cuanto a la planificación urbana, ya que permite la pronta intervención en las zonas donde la calidad ambiental es deficiente.

Abstract Due to population growth and industrialization, air pollution has become one of Colombia’s major issues in recent years. It affects large cities, harming the environment and human health. Therefore, in this paper, we propose a methodology to analyze air pollution in Medellín, Colombia using remote sensing techniques, Landsat-7 and Landsat-8 images, and air quality variables. The proposed methodology consists of four stages: (i) image preprocessing; (ii) image processing and calculation of the Surface Temperature (TS), Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Transformed Soil Adjusted Vegetation Index (TSAVI), Normalized Difference Water Index (NDWI), and Normalized Difference Soil Index (NSI); (iii) interpolation of air quality variables, Particulate Matter (PM 10 and PM 2.5 ), Nitrogen Dioxide (NO 2 ), and Ozone (O 3 ); and (iv) principal component analysis. Based on the applied techniques, together with the estimation of the first major component (which contains 90% of information variation), an air quality map is obtained. According to this map, the sources of pollution are found in sectors with little vegetation cover, a great number of buildings, and high traffic flow. Conversely, areas with good air quality include sectors with greater vegetation cover, which are usually found in the limits of the city and in socioeconomic strata 4, 5, and 6. This map could be used as input for timely decision-making regarding urban planning because it allows for an early intervention in areas with poor air quality.

Estimation and Modeling of Black Carbon in Aburrá Valley, Colombia

Resumen A partir del inventario de emisiones del Valle de Aburrá (año 2015), ubicado en el departamento de Antioquia - Colombia, en este estudio se presenta la estimación de emisiones de Black Carbón (BC) de la región, así como la dispersión de este contaminante y la evaluación del Modelo de Calidad del Aire Comprehensivo con Extensiones (CAMx) y el modelo BRAMS, en la zona de estudio. Las emisiones totales estimadas de BC fueron de 850 toneladas donde el 97 % de éstas se deben al sector transporte, donde la categoría camiones seguido de la categoría volquetas son los mayores emisores de este contaminante, aportando el 43 % y 37 %, respectivamente. El combustible diésel es el principal responsable por las emisiones de BC con el 95 % del total de las emisiones. La concentración máxima de BC para el 9 de noviembre de 2016 en el punto estudiado, fue de 8.47 µg/m3 a las 7 horas, donde el área de mayor impacto se encuentra localizada en el centro de Medellín y el norte de este municipio. El desempeño del modelo CAMx (inferencia difusa) para predecir las concentraciones de BC para el día de estudio, se encuentra en el 66 %. El modelo BRAMS se ajusta a los datos reales de las variables meteorológicas estudiadas (temperatura y humedad relativa), con errores MAPE menores al 3 %, para el día en que el modelo fue evaluado.

Abstract Based on an inventory of atmospheric emissions in Aburrá Valley (Antioquia, Colombia) completed in 2015, this study presents an estimate of Black Carbon (BC) emissions in this region and the dispersion of this pollutant for November 9, 2016, as well as an evaluation of the CAMx and BRAMS models in the area under study. The estimated total emissions of BC were 850 tons, 97 % of which were due to the transport sector. In the latter, trucks, followed by dump trucks, were the largest emitters of this pollutant, contributing 43 % and 37 %, respectively. Diesel fuel was the main cause of BC emissions, with 95% of the total emissions. The maximum concentration of BC estimated for November 9, 2016, was 8.47 µg/m3 at 7:00 hours, and the area of greater impact was located downtown Medellín and north of the city. The performance of the CAMx model (fuzzy inference) in terms of the prediction of BC concentrations for the day under study was 66 %. The BRAMS model fit the real data of the meteorological variables investigated here (temperature and relative humidity), with MAPE errors under 3 % for the day on which the model was evaluated.

Damage Evaluation in Flexible Pavement Using Terrestrial Photogrammetry and Neural Networks

Resumen La evaluación del deterioro de las vías en Colombia se realiza por medio de inventarios manuales e inspecciones visuales. Los métodos de evaluación del estado de las vías adoptados por el INVIAS (Instituto Nacional de Vías) son VIZIR (Visión Inspection de Zones et Itinéraires Á Risque) y PCI (Paviment Condition Index). Estos determinan la gravedad de daño en pavimento flexible y rígido; sin embargo, pueden ser tediosos, subjetivos y requieren de la experiencia de un evaluador, lo que evidencia la necesidad de desarrollar metodologías de evaluación del estado de las vías. Este documento presenta una metodología para la evaluación de los deterioros presentes en pavimento flexible usando técnicas de fotogrametría terrestre y redes neuronales que está compuesta por seis etapas: i. Captura de las imágenes, ii. Preprocesamiento de las imágenes, iii. Segmentación mediante técnicas de detección de bordes, iv. Extracción de las características, v. Clasificación utilizando redes neuronales, y vi. Evaluación del área de afectación del deterioro. La metodología se evaluó con imágenes reales de pavimento con tres tipos de deterioro: grieta longitudinal, piel de cocodrilo y bache. Como clasificador se utilizó una red neuronal multicapa con configuración (12 12 3), entrenada utilizando el algoritmo Levenberg Marquardt de retropropagación. Se obtuvo una exactitud del 96 % en el clasificador, una sensibilidad de 93.33 % y una índice kappa de 0.936. Esta metodología es la base para la creación de un sistema automatizado de evaluación del deterioro presente en las vías, el cual puede contribuir en la reducción en tiempo y costo en los planes de gestión de mantenimiento de la infraestructura vial.

Abstract In Colombia, road deterioration is assessed by means of road inventories and visual inspections. For this assessment, the Instituto Nacional de Vías (Colombia's National Road Institute) (abbreviated INVIAS in Spanish) uses the Vision Inspection de Zones et Itinéraires Á Risque (VIZIR) and Pavement Index Condition (PCI) methods. These two methods serve to determine the severity of damages in flexible and rigid pavements. However, they can be tedious and subjective and require an experienced evaluator, hence the need to develop new methods for road condition assessment. In this paper, we present a methodology to evaluate flexible pavement deterioration using terrestrial photogrammetry techniques and neural networks. The proposed methodology consists of six stages: (i) image capture, (ii) image preprocessing, (iii) segmentation via edge detection techniques, (iv) characteristic extraction, (v) classification using neural networks, and (vi) assessment of deteriorated areas. It is verified using real images of three different pavement distresses: longitudinal cracking, crocodile cracking, and pothole. As classifier, we use a multilayer neural network with a (12 12 3) configuration and trained using the Levenberg-Marquardt algorithm for backpropagation. The results show a classifier’s accuracy of 96 %, a sensitivity of 93.33 %, and a Cohen's Kappa coefficient of 93.67 %. Thus, our proposed methodology could pave the way for the development of an automated system to assess road deterioration, which may, in turn, reduce time and costs when designing road infrastructure maintenance plans.

Human-Computer Interface Based on Facial Gestures Oriented to WhatsApp for Persons with Upper-Limb Motor Impairments

Resumen En el caso de personas con limitación motriz de miembros superiores, los gestos faciales son la principal forma de comunicarse con el mundo. Sin embargo, las interfaces actuales basadas en gestos no tienen en cuenta la reducción de movilidad que la mayoría de las personas con limitación motriz experimentan durante sus periodos de recuperación. Como alternativa para superar esta limitación, se presenta una interfaz humana-computador basada en técnicas de visión por computador sobre dos tipos de imagen: la imagen del rostro capturada mediante webcam y la captura de pantalla de una aplicación de escritorio en primer plano. La primera imagen es utilizada para detectar, seguir y estimar la pose del rostro con el fin de desplazar y ejecutar comandos con el cursor; la segunda imagen es utilizada para lograr que los desplazamientos del cursor sean realizados a zonas específicas de interacción de la aplicación de escritorio. La interfaz es programada totalmente en Python 3.6 utilizando bibliotecas de código abierto y se ejecuta en segundo plano dentro del sistema operativo Windows. El desempeño de la interfaz se evalúa con videos de personas utilizando cuatro comandos de interacción con la aplicación WhatsApp versión de escritorio. Se encontró que la interfaz puede operar con varios tipos de iluminación, fondos, distancias a la cámara, posturas y velocidades de movimiento; la ubicación y el tamaño de la ventana de WhatsApp no afecta la efectividad de la interfaz. La interfaz opera a una velocidad de 1 Hz y utiliza el 35 % de la capacidad de un procesador Intel Core i5 y 1,5 GB de RAM para su ejecución lo que permite concebir esta solución en equipos de cómputo personales.

Abstract People with reduced upper-limb mobility depend mainly on facial gestures to communicate with the world; nonetheless, current facial gesture-based interfaces do not take into account the reduction in mobility that most people with motor limitations experience during recovery periods. This study presents an alternative to overcome this limitation, a human-computer interface based on computer vision techniques over two types of images: images of the user’s face captured by a webcam and screenshots of a desktop application running on the foreground. The first type is used to detect, track, and estimate gestures, facial patterns in order to move and execute commands with the cursor, while the second one is used to ensure that the cursor moves to specific interaction areas of the desktop application. The interface was fully programmed in Python 3.6 using open source libraries and runs in the background in Windows operating systems. The performance of the interface was evaluated with videos of people using four interaction commands in WhatsApp Desktop. We conclude that the interface can operate with various types of lighting, backgrounds, camera distances, body postures, and movement speeds; and the location and size of the WhatsApp window does not affect its effectiveness. The interface operates at a speed of 1 Hz and uses 35 % of the capacity a desktop computer with an Intel Core i5 processor and 1.5 GB of RAM for its execution; therefore, this solution can be implemented in ordinary, low-end personal computers.

Convolutional Neural Network for the Classification of Independent Components of rs-fMRI

Resumen La resonancia magnética funcional en estado de reposo (rs-fMRI) es una de las técnicas más relevantes en exploración cerebral. No obstante, la misma es susceptible a muchos factores externos que pueden ocluir la señal de interés. En este orden de ideas, las imágenes rs-fMRI han sido estudiadas desde diferentes enfoques, existiendo un especial interés en las técnicas de eliminación de artefactos a través del Análisis de Componentes Independientes (ICA por sus siglas en inglés). El enfoque es una herramienta poderosa para la separación ciega de fuentes donde es posible eliminar los elementos asociados a ruido. Sin embargo, dicha eliminación está sujeta a la identificación o clasificación de las componentes entregadas por ICA. En ese sentido, esta investigación se centró en encontrar una estrategia alternativa para la clasificación de las componentes independientes. El problema se abordó en dos etapas. En la primera de ellas, se redujeron las componentes (volúmenes 3D) a imágenes mediante el Análisis de Componentes Principales (PCA por sus siglas en inglés) y con la obtención de los planos medios. Los métodos lograron una reducción de hasta dos órdenes de magnitud en peso de los datos y, además, demostraron conservar las características espaciales de las componentes independientes. En la segunda etapa, se usaron las reducciones para entrenar seis modelos de redes neuronales convolucionales. Las redes analizadas alcanzaron precisiones alrededor de 98 % en la clasificación e incluso se encontró una red con una precisión del 98.82 %, lo cual refleja la alta capacidad de discriminación de las redes neuronales convolucionales.

Abstract: Resting state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) is one of the most relevant techniques in brain exploration. However, it is susceptible to many external factors that can occlude the signal of interest. In this order of ideas, rs-fMRI images have been studied adopting different approaches, with a particular interest in artifact removal techniques through Independent Component Analysis (ICA). Such an approach is a powerful tool for blind source separation, where elements associated with noise can be eliminated. Nevertheless, such removal is subject to the identification or classification of the components provided by the ICA. In that sense, this study focuses on finding an alternative strategy to classify the independent components. The problem was addressed in two stages. In the first one, the components (3D volumes) were reduced to images by Principal Component Analysis (PCA) and by obtaining the median planes. The methods achieved a reduction of up to two orders of magnitude in the weight of the data size, and they were shown to preserve the spatial characteristics of the independent components. In the second stage, the reductions were used to train six models of convolutional neural networks. The networks analyzed in this study reached accuracies around 98 % in classification, one of them even up to 98.82 %, which reflects the high discrimination capacity of convolutional neural networks.

Bioethanol Production from Yam (Dioscorea Rotundata) Using Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF)

Abstract Yam is a starchy tuber mainly used in food preparation but with high potential applications in other fields such as pharmaceutical and bioplastic production. Colombia is among the top twelve yam producing countries worldwide and ranked first in terms of yield of tons per hectare planted. Yam production has specifically been concentrated in the Caribbean region, which is why this tuber is very little known in the inland regions. In this study, we evaluated Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) for bioethanol production from yam (Dioscorea rotundata) using Saccharomyces bayanus. Ethanol production technologies involve the fermentation and hydrolysis of consumable raw materials (i.e., sugar cane and corn) which are quite mature around the world. For this reason, the process under analysis combined three phases: 60 min of gelatinization, enzymatic hydrolysis (divided into 40 min of liquefaction with α-amylase and 20 min of saccharification with glucoamylase), and 27 h of fermentation with no enzyme recovery. We used different yam concentrations (10, 12.5, 15, and 18 % w/w) in a wet basis. SSF was monitored along time, and total reducing sugars and ethanol concentration were quantified. The hydrolysis yield, was calculated based on the theoretical starch available in the tuber, was 90 % of starch mass for samples with a yam concentration of 10 and 15 % w/w. Regarding ethanol, the best result (a productivity of 0.19 g/Lh-1) was obtained with the sample with a yam concentration of 10 % w/w. Therefore, yam is a starchy material suitable to produce bioethanol via SSF.

Resumen El ñame es un tubérculo de almidón utilizado principalmente en alimentos, pero con un alto potencial de aplicaciones en otros campos, como la farmacéutica y la producción de bioplásticos. Colombia se encuentra entre los 12 países con la mayor producción mundial de ñame, ocupando el primer lugar en rendimiento de toneladas por hectárea plantada. La producción de ñame se ha ubicado explícitamente en la región del Caribe, y es muy poco conocida en el interior del país. Este estudio evaluó el proceso simultáneo de sacarificación y fermentación (SSF) para la producción de bioetanol a partir de ñame (Dioscorea rotundata) como materia prima utilizando la cepa de levadura Saccharomyces bayanus. Las tecnologías de producción de etanol hacen referencia a procesos de fermentación e hidrólisis de materias primas comestibles (caña de azúcar y maíz), las cuales, a nivel mundial, están bastante maduras. Por esta razón, el proceso evaluado implicó la combinación de tres pasos 60 min de gelatinización, hidrólisis enzimática (dividida en 40 min de licuefacción con α-amilasa y 20 min de sacarificación con glucoamilasa) y 27 h de fermentación sin recuperar las enzimas añadidas. Se usaron concentraciones de 10 %, 12.5 %, 15 % y 18 % p/p de ñame en base húmeda y el monitoreo de la SSF se realizó a lo largo del tiempo de fermentación, cuantificando la concentración de azúcares reductores totales y etanol. El rendimiento de hidrólisis fue del 90 % de la masa de almidón para las concentraciones de solidos de 10 % y 15 % p/p, basado en el almidón teórico disponible en el tubérculo. Para el etanol, el mejor resultado fue de 0.19 g/Lh-1 de productividad para el ensayo de 10 % p/p de concentración de sólidos. Por lo tanto, el ñame es un material amiláceo adecuado para producir bioetanol mediante un proceso de SSF.

In Silico Evaluation of Bioactive Peptides Derived from the Digestion of Cow (B. taurus), Sheep (O. aries), Goat (C. hircus), and Buffalo (B. bubalis) Milk Proteins

Resumen La creciente demanda de alimentos de alto valor nutricional ha inclinado el consumo de lácteos de leche bovina por leche proveniente de otras especies de rumiantes; no obstante, la fracción proteica de la leche es relativamente constante y se compone de caseínas: αS1-caseína, β-caseína, κ-caseína, y seroproteínas; α-lactoalbúmina y β-lactoglobulina. En la actualidad, los estudios de péptidos bioactivos derivados de la leche se centran en proteínas obtenidas de una única especie y se efectúan empleando enzimas ajenas al sistema digestivo humano. La presente investigación realizó una comparación cuantitativa de los péptidos bioactivos obtenidos de las caseínas y seroproteínas presentes en la leche de bovino (Bos taurus), oveja (Ovis aries), cabra (Capra hircus) y búfalo (Bubalus bubalis) a partir de procesos de digestión in silico catalizados por proteasas presentes en el sistema digestivo humano: pepsina (EC 3.4.23.1), tripsina (EC 3.4.21.4) y quimotripsina (EC 3.4.21.1). La caracterización de péptidos bioactivos y la digestión in silico fue realizada mediante BIOPEP-UMW. La evaluación cuantitativa se efectuó a partir del cálculo de frecuencias de liberación. Los resultados mostraron once clases de péptidos con acción biológica: estimulantes, inhibidores de Renina, inhibidores de DPP4, antioxidantes, inhibidores de ACE, inhibidores de DPP3, hipocolesterolémicos, inhibidores de CaMPDE, reguladores, anticancerígenos e inmunomoduladores. Los péptidos inhibidores de DPP4 presentaron la mayor frecuencia de liberación, lo que sitúa a la leche como una potencial fuente de metabolitos supresores de la acción proteolítica de DPP4 en la degradación de incretinas. Pese a los distintos valores de frecuencias de liberación, los cuatro perfiles totales de péptidos bioactivos correspondientes a la leche de cada especie no mostraron una diferencia estadísticamente significativa (p>0.05).

Abstract The growing demand for food with high nutritional value has led to the replacement of bovine milk with milk from other ruminants. The protein fraction in milk is relatively constant among species and includes caseins (αS1-casein, β-casein, and 𝜅-casein) and whey proteins (α-lactalbumin and β-lactoglobulin). Current studies into milk derived bioactive peptides focus on proteins obtained from a single species and are conducted using non-human proteases. In this paper, we make a quantitative comparison of the bioactive peptides obtained from the caseins and whey proteins present in bovine (Bos taurus), sheep (Ovis aries), goat (Capra hircus), and buffalo (Bubalus bubalis) milk. The study is carried out by in silico digestion with the following proteolytic enzymes found in the human digestive system: pepsin (EC 3.4.23.1), trypsin (EC 3.4.21.4), and chymotrypsin (EC 3.4.21.1). In silico digestion and bioactive peptides were characterized using the BIOPEP-UMW database. Quantitative evaluation was carried out by calculating the bioactive peptides release frequencies. As a result, we found eleven types of biologically active peptides (stimulants, renin inhibitors, DPP4 inhibitors, antioxidants, ACE inhibitors, DPP3 inhibitors, hypocholesterolemic agents, CaMPDE inhibitors, regulators, anticarcinogenic agents, and immunomodulators). According to the findings, DPP4 inhibitors had the highest frequency of release, turning milk into a potential source of metabolites that suppress DPP4 activity, which, in turn, could lead to a reduced degradation of incretin hormones. Despite the different values in their frequency of release, the total number of bioactive peptides did not show a statistically significant difference (p> 0.05) among the milk proteins from each of the four species under study.

Model for Writing Scientific Articles Remotely Through Collaborative Tasks

Resumen Para mejorar el proceso de escritura científica de forma colaborativa se han realizado múltiples investigaciones, como la elaboración de indicadores para medir el éxito de estas actividades y el desarrollo de herramientas informáticas que faciliten la ejecución de dicho ejercicio. Estos trabajos de investigación han tomado relevancia y pertinencia por las condiciones actuales de pandemia (COVID-19), debido a que las medidas de aislamiento general que se han establecido imposibilitan el encuentro y la interacción con otras personas, lo cual son valores importantes para tener éxito en cualquier actividad colaborativa. Por esta razón, en tiempos recientes, el proceso de investigación y escritura científica se ha dificultado, identificándose la falta de un proceso estructurado para organizar y sistematizar la investigación científica a distancia mediante medios virtuales. Teniendo en cuenta la problemática mencionada, se presenta un modelo basado en los aportes de la ingeniería de la colaboración que permite diseñar tareas conjuntas desde la virtualidad, añadiendo elementos del modelo Socialización, Externalización, Combinación e Internalización (SECI), el cual busca gestionar el conocimiento y hacerlo uniforme entre los autores. Para esto, se realizó una encuesta que permitió la abstracción de tareas comunes al escribir artículos científicos y se planteó un modelo para mejorar este proceso. Su validación se realizó mediante un caso de estudio donde un grupo de investigadores utilizan la propuesta y desarrollan la escritura de un documento de investigación. Posteriormente, se obtuvieron resultados prometedores acerca del modelo propuesto, con niveles altos de satisfacción entre los participantes. Finalmente, se constató que es un área de investigación en la que se pueden hacer aportes significativos al proceso de escritura científica en épocas de aislamiento a causa de la pandemia, donde el desarrollo de herramientas específicas para evaluar actividades colaborativas es una necesidad latente.

Abstract There has been a lot of research on improving the process of scientific writing collaboratively, for example, indicators have been elaborated to measure the success of this type of activities, also, computer tools have been developed to facilitate this exercise, among other proposals. These research works have become relevant and pertinent due to the current conditions of pandemic (COVID-19), because, general isolation measures have been established that make it impossible to meet and interact with other people, which are important values to succeed in any collaborative activity. For this reason, the process of scientific research and writing has become extremely difficult in recent times; specifically, the lack of a structured process to organize and systematize scientific research at a distance through virtual means has been identified. Considering the above-mentioned problems, a model based on the contributions of collaborative engineering is presented, which allows the design of joint tasks from virtuality, adding elements of the SECI model, which seeks to manage knowledge and make it uniform among authors. To this end, the abstraction of common tasks when writing scientific articles was carried out and a model was proposed to improve this process. The validation of this was done through a case study where a group of researchers use the proposal and develop the writing of a research paper. Subsequently, promising results were obtained about the proposed model, with high levels of satisfaction among participants. Finally, it was found that this is an area of research in which contributions can be made, where the development of specific tools to evaluate collaborative activities is a latent need.

Classification of Cocoa Beans Based on their Level of Fermentation using Spectral Information

Abstract Cocoa beans are the most important raw material for the chocolate industry and an essential product for the economy of tropical countries such as Colombia. Their price mainly depends on their quality, which is determined by various aspects, such as good agricultural practices, their harvest point, and level of fermentation. The entities that regulate the international marketing of cocoa beans have been encouraging the development of new classification methods that, compared to current techniques, could save time, reduce waste, and increase the number of evaluated beans. In particular, hyperspectral images are a novel tool for food quality control. However, studies that have examined some quality parameters of cocoa using spectroscopy also involve the chemical evaluation of cocoa powder and liquor and the interior of the beans, which implies an invasive analysis, longer times, and waste generation. Therefore, in this paper, we assess the quality of cocoa beans based on their level of fermentation using a noninvasive system to obtain hyperspectral information, as well as fast image processing and spectral classification techniques. We obtained hyperspectral images of 90 cocoa beans in the range between 350 and 950 nm in an optical laboratory. In addition, each cocoa bean was classified according to its fermentation level: slightly fermented (SF), correctly fermented (CF), and highly fermented (HF). We compared this classification with that carried out by experts from the Colombia National Federation of Cocoa Growers and reported in the Colombian technical standard No. 1252. The results show that the level of fermentation of dried cocoa beans can be estimated using noninvasive hyperspectral image acquisition and processing techniques.

Resumen Los granos de cacao son la materia prima de la industria del chocolate y un producto esencial para la economía de países tropicales como Colombia. El precio del grano depende principalmente de su calidad, determinada por diversos aspectos, tales como, buenas prácticas agrícolas, el punto de cosecha del fruto y la fermentación. Entidades que regulan el comercio internacional de granos de cacao promueven la creación de nuevas metodologías de clasificación que, en comparación con los métodos actuales, disminuyan el tiempo y los residuos y aumenten la cobertura de granos evaluados. Las imágenes hiperespectrales se han venido posicionando como una herramienta novedosa para el control de calidad de alimentos. Sin embargo, trabajos que analizan ciertos parámetros de la calidad del cacao mediante espectroscopía, también involucran etapas de estudio químico del polvo, el licor y el interior de los granos, lo que implica un análisis invasivo, así como un tiempo extenso y producción de residuos. Por lo tanto, este artículo analiza la calidad de granos de cacao a partir del parámetro estado de fermentación, usando un sistema no-invasivo de captura de información hiperespectral y técnicas rápidas de procesamiento de imágenes y clasificación espectral. Imágenes hiperespectrales de 90 granos de cacao en un rango de 350 a 950 nanómetros fueron adquiridos y se asignó una etiqueta a cada grano de cacao según su nivel de fermentación: poco, correcta y altamente fermentado. Esta clasificación se comparó con la realizada por profesionales de la federación nacional de cacaoteros a través de la norma técnica colombiana número 1252. Los resultados obtenidos muestran que es posible estimar el nivel de fermentación de granos secos de cacao usando técnicas no-invasivas de adquisición de y procesamiento de imágenes hiperespectrales.

Evaluation of the Effect of the Presence of Pathogenic Fungi and Secondary Metabolites on the Germination of Three Leaf Vegetables

Resumen Las semillas de hortalizas de hoja son más sensibles al ataque de patógenos, por lo que es necesario estudiar el potencial fisiológico de las mismas. Para ello, se evaluó la calidad fisiológica de semilla de acelga (Fordhook Giant), ajo porro (Large American Flag y American Flag) y espinaca (New Zealand y Viroflay). Para ello se determinó el porcentaje de germinación, porcentaje de emergencia, velocidad de emergencia, índice de velocidad de emergencia, microbiota y metabolitos secundarios por cromatografía de capa fina. Para las evaluaciones de germinación, emergencia e identificación de patógenos se realizaron 4 repeticiones usando 100 semillas por repetición. Los resultados muestran un bajo desempeño fisiológico en semillas de espinaca New Zealand y Ajo porro (Large American Flag y American Flag), lo que se vio reflejado en las variables debido a la presencia de hongos de los géneros Rhizopus, Fusarium, Penicillium, y las bacterias, que redujeron el vigor de las plántulas, así como un número importante de plántulas anormales, mientras que las semillas de espinaca Viroflay y Acelga Fordhook Giant presentaron una mejor germinación al primer conteo, sin embargo, los problemas relacionados con el vigor se reflejaron en las variables porcentaje de emergencia, velocidad de emergencia, índice de velocidad de emergencia, y con alto desarrollo de plántulas anormales, adicionalmente se detectó la presencia de los flavonoides el cual se asoció a una menor incidencia de Penicillium sp., en la semilla de espinaca viroflay aumentando la germinación en el primer conteo y la germinación total.

Abstract Leaf vegetables are more sensitive to pathogen attack, so it is necessary to study the physiological potential of it. For this purpose, the physiological seed quality of chard (Fordhook Giant), garlic (Large American Flag and American Flag) and spinach (New Zealand and Viroflay) was evaluated. The germination rate, emergence rate, emergence velocity, emergence velocity index, microbiota and secondary metabolites were determined by thin layer chromatography. For the evaluations of germination, emergence and pathogen identification, 4 replicates were performed using 100 seeds per replicate. The results show a low physiological performance in seeds of New Zealand spinach and garlic pot (Large American Flag and American Flag), which was reflected in the variables due to the presence of fungi of the genera Rhizopus, Fusarium, Penicillium, and bacteria, which reduced the vigor of the seedlings, as well as a significant number of abnormal seedlings, while Viroflay and Fordhook Giant Chard spinach seeds presented a better germination at the first count, however, the problems related to vigor were reflected in the variables emergence rate, emergence velocity, emergence velocity index, and with high development of abnormal seedlings, additionally the presence of flavonoids was detected which was associated with a lower incidence of Penicillium sp., in Viroflay spinach seed increasing the germination at the first count and total germination.

Evaluating the Throughput of Real time Distance Education Services Supported by a Mobile Ad Hoc Network

Abstract Tele education went from being an option to becoming a necessity given the current public health problems. Due to this, the educational sector has included blended courses as part of its training offer. Mobile Ad Hoc Networks (MANETs) will therefore, become an important resource to work, under this class format, with students outside the classroom, in accordance with the standards recommended inside a university campus. MANETs require certain parameters that ensure the quality of communications and identify the factors that influence Quality of Service (QoS). The purpose of this study is to determine the factors that affect the quality of communications in a tele-education environment. For this purpose, the QoS of a MANET supporting a real-time video streaming is evaluated based on throughput. As a result, the main factors that directly or indirectly affect the operation of the network could be identified, which may help in making decisions regarding aspects such as the number of nodes and the node mobility speed. Moreover, the versatility and scalability of the MANET was proven, as when the number of nodes went from 5 to 10, throughput increased by 14%. This also occurred with the transmission rate factor when the video was streamed in a channel with a variable bitrate (64-4096 kbps).

Resumen Hoy en día, la teleeducación pasó de ser una opción a una necesidad provocada por problemas de salud pública. Por ello, el sector educativo ha adoptado, como parte de su oferta formativa, el formato de cursos semipresenciales. Por tanto, la red móvil ad hoc network (MANET) debe ser un recurso importante para trabajar bajo este formato con estudiantes fuera del aula según las normas recomendadas dentro del campus universitario. Esta red requiere parámetros que aseguren la calidad de la comunicación e identifiquen los factores que inciden en la calidad del servicio (QoS). Este trabajo tiene como objetivo determinar los factores que afectan la calidad de la comunicación en un entorno educativo mediante la evaluación de la QoS de la red a través del parámetro throughput con la transmisión de un servicio de teleeducación en tiempo real como el video streaming soportado en una MANET. Como resultado se pudo identificar los principales factores que afectan de forma directa o indirecta el funcionamiento de la red para poder tomar decisiones con respecto al número de nodos y a la velocidad de movilidad de estos, entre otros. De esta forma, fue posible demostrar la versatilidad y escalabilidad de la MANET que, al aumentar la red de 5 a 10 nodos, incremento el throughput en un 14 %. Igualmente sucedió con el factor de tasa de transmisión con la emisión de un video compartiendo un canal con una velocidad de bits variable de 64 - 4096 kbps.

Reference Framework for Measuring the Level of Technological Acceptance by the Elderly: A Case Study of Virtual Assistants

Abstract Elderly people often have problems to use technology. As a result, the existing diversity of systems and applications adapted to this kind of users is expanding, thus facilitating the communication with their social environment, and supporting their daily activities. The aim of this study was to identify the intention of a group of older adults in Pasto, Colombia, to use smart virtual assistants and the activities in which they think these devices would be useful. Considering the participants’ characteristics and in order to capture their feelings, thoughts, and experiences, we held focus groups to gather precise, clear, and simple information. The results obtained indicate that older adults can potentially use virtual assistants for their daily personal, work-related, and recreational activities. Nevertheless, motivation and technology acceptance are key aspects to ensure the usability of technological systems by this population group, and user requirements should be well defined in order to identify the characteristics and functionalities that they expect to find in such technology products. Therefore, technology developed for the elderly must meet their essential expectations in order for them to accept and adopt it in their daily lives.

Resumen Los adultos mayores suelen presentar inconvenientes con el uso de la tecnología. Como resultado, la diversidad existente de sistemas y aplicaciones adaptadas a este tipo de usuarios se está ampliando, facilitándoles así la comunicación con su entorno social, y apoyando sus actividades diarias. Este artículo presenta los resultados de una investigación realizada para identificar la intención de un grupo de adultos mayores de utilizar asistentes virtuales inteligentes, y las actividades en las que consideran que estos dispositivos serían útiles. Para el desarrollo del estudio se trabajó con adultos mayores de la ciudad de Pasto (sur de Colombia). Teniendo en cuenta las características de los participantes y pensando en capturar sus sentimientos, pensamientos y vivencias, se utilizaron grupos focales como método para obtener información precisa, clara y sencilla. Los resultados obtenidos indican que los asistentes virtuales tienen un gran potencial para ser utilizados en las actividades personales, laborales y recreativas que diariamente realizan los adultos mayores. La motivación y la aceptación tecnológica son aspectos clave para asegurar la usabilidad de los sistemas tecnológicos por parte de los adultos mayores. Por lo tanto, es importante una buena definición de requerimientos de usuario, que permita identificar cuáles son las verdaderas características y funcionalidades que los adultos mayores esperan encontrar en estos productos. La tecnología desarrollada para adultos mayores debe cumplir con sus expectativas esenciales, para que la acepten y adopten en su vida diaria.

Challenges and Opportunities for the Mining Industry as a Potential Driver of Development in Colombia

Resumen Colombia ha incluido la minería en su plan estratégico de desarrollo como principal motor productivo. Surgen intereses y apuestas de inversión internacional que potencian la expansión de la minería a gran escala. El oro sigue incrementando su valor en plena tormenta bursátil por la expansión del coronavirus, donde alcanza un precio de 1940 dólares-onza, se ubica en valores máximos durante los últimos años, demuestra ser el mecanismo en la huida del riesgo de inversores, se potencia la industria minera y, a su vez, la expansión de los procesos de minería artesanal y en pequeña-escala. Las consecuencias por la expansión de las actividades de extracción mineral pueden conducir a un estado de calamidad ambiental, no sólo social, sino a ecosistemas y salud de las comunidades aledañas. En este artículo, se hace una revisión de la literatura asociada a la industria minera, destacando los principales desafíos del sector a partir de la presentación de una mirada integral y multidisciplinar del entorno, resaltando algunos indicadores ambientales y su impacto en el ámbito local. Esto permite sugerir, desde la perspectiva académica, las bases mínimas para implementar mejores prácticas de política ambiental para desarrollar una producción minera sostenible. Para esto, se establecen los puntos críticos para la gestión normativa y la evaluación de la sostenibilidad, estrategia fundamental para la toma de decisiones en el sector. Estos puntos críticos permiten priorizar el desarrollo de métricas de eficiencia en el proceso de transformación mineral y, de esta manera, aportar a la construcción de indicadores comunes de protección de la biodiversidad. Desde el punto de vista social, la gestión integral permitirá fortalecer mejores prácticas y apelará por la responsabilidad social-corporativa, otorgándoles a las comunidades locales los mecanismos de participación necesarios para intervenir en los conflictos por las áreas mineras.

Abstract Mining has been included as the main driver of productive development in Colombia’s strategic development plan. In particular, the expansion of large-scale mining has been driven by emerging foreign investment interests and projects. The price of gold continues to rise, amidst the stock market crash caused by the coronavirus outbreak, reaching 1940 USD per ounce. In fact, gold has reached its highest values in recent years, thus proving to be the mechanism for investors to avoid risk. Also, it has boosted the mining industry, as well as artisanal and small-scale mining. However, the consequences of the expansion of mineral extraction activities could lead to a state of environmental emergency, affecting not only the social sphere but also the ecosystems and the health of the surrounding communities. In this paper, we provide a literature review on the mining industry. In addition, we highlight its main challenges from a comprehensive and multidisciplinary contextual perspective that involves outlining some environmental indicators and their impact at the local level. This allows us to suggest, from an academic standpoint, the minimum bases required to implement best practices in environmental policy and, thus, achieve a more sustainable mining production. For this purpose, we define the critical factors for regulatory management and sustainability assessment-a fundamental strategy for decision-making in the sector. These critical points make it possible to prioritize the development of efficiency metrics in mineral transformation and contribute to the construction of common indicators for the protection of biodiversity. From a social point of view, a comprehensive management will strengthen best practices and call for corporate social responsibility to provide local communities with the necessary participation mechanisms to intervene in conflicts over mining areas.

Morphological characterization of SARS-CoV-2 through electronic microscopy

Resumen En este trabajo se realizó una revisión sobre la caracterización morfológica del virus SARS-CoV-2 mediante microscopía electrónica. Se presenta una revisión sobre los aspectos técnicos más relevantes para la preparación de las muestras usadas por varios autores en la literatura. En los detalles finos de la preparación radica el éxito en la obtención de las imágenes. Además, se presentan los detalles relacionados con la bioseguridad. Finalmente, se realiza una descripción de las principales características morfológicas del virus a partir de las imágenes disponibles en la literatura. La morfología del virus se caracteriza por la forma tipo corona en su superficie. La corona está formada por espigas y otras proteínas que forman una capa en la superficie, la cuales se utilizan para unir y penetrar sus células huésped a través de la membrana celular.

Abstract This paper reviews the available literature on the morphological characterization of the SARS-CoV-2 virus by electron microscopy. It presents the most relevant technical aspects for the preparation of samples used by various authors in the field because the details related to said preparation are decisive to obtain the images. In addition, it addresses biosecurity-related factors. Finally, the main morphological characteristics of the virus are described based on the images found in the literature. The morphology of the virus is characterized by a crown-like shape on its surface. Such crowns are composed of spikes and other proteins, forming layers on the surface that are used to penetrate and bind to host cells through the cell membrane.