Revista Facultad de Ingeniería

Orientation System Using Augmented Reality for Universities

Abstract Augmented reality has been applied to different fields including navigation, gaming, and education. This technology allows users to superimpose computer generated images on top of the real-world environment. This article explores the potential of augmented reality to improve the orientation experience for people unfamiliar with their surroundings. It describes how technology could be used to provide information and indications in the form of visual signals through the smartphone camera in the facilities of the Colegio Mayor del Cauca University Institution. In this way, first-year students are provided with a tool to increase the adaptability and, in general, to promote compliance with the academic calendar at the beginning of the semester. To develop this idea, an experimental methodology is used to create and test a prototype with potential users. The results show that the use of augmented reality can help people to find their way more easily without incurring interruptions of academic activities.

Resumen La realidad aumentada se ha utilizado en una variedad de aplicaciones tales como la navegación, los juegos y la educación. Esta tecnología permite a los usuarios superponer imágenes generadas por computadora sobre el entorno del mundo real. En este artículo se analiza el potencial que tiene la realidad aumentada para mejorar la experiencia de orientación de las personas que no están familiarizadas con su entorno. Se describe cómo se podría usar la tecnología para brindar información e indicaciones en forma de señales visuales mediante la cámara del teléfono inteligente en las instalaciones de la Institución Universitaria Colegio Mayor del Cauca. De esta manera, se brinda a los estudiantes una herramienta para promover el cumplimiento adecuado del calendario académico al inicio de semestre y aumentar la adaptabilidad de los estudiantes de primer año. Para desarrollar esta idea, se utiliza una metodología experimental para crear y probar un prototipo con usuarios potenciales. Los resultados muestran que el uso de la realidad aumentada puede ayudar a las personas a encontrar su camino más fácilmente sin incurrir en interrupciones de las actividades académicas.

Resumo A realidade aumentada tem sido usada em uma variedade de aplicações, como navegação, jogos e educação. Esta tecnologia permite aos usuários sobrepor imagens geradas por computador sobre o ambiente do mundo real. Este artigo explora o potencial da realidade aumentada para melhorar a experiência de orientação para pessoas não familiarizadas com o ambiente. Descreve como a tecnologia pode ser usada para fornecer informações e indicações na forma de sinais visuais através da câmera do smartphone nas instalações da Instituição Universitária Colegio Mayor del Cauca. Desta forma, os alunos dispõem de uma ferramenta para promover o cumprimento adequado do calendário letivo no início do semestre e aumentar a capacidade de adaptação dos alunos do primeiro ano. Para desenvolver essa ideia, uma metodologia experimental é usada para criar e testar um protótipo com usuários em potencial. Os resultados mostram que o uso da realidade aumentada pode ajudar as pessoas a se orientarem com mais facilidade, sem incorrer em interrupções nas atividades acadêmicas.

BiolCol: Technological Platform for the Dissemination of the Biological Reference Collection of Aquatic Macroinvertebrates

Abstract UNISANGIL has one of Colombia's five collections of aquatic macroinvertebrates, being the only one in the Department of Santander. The bioinformatics platform "Biological Collection - BiolCol" seeks to digitize the biological reference collection of macroinvertebrates of UNISANGIL-CBMUS. The design of BioCol was led by three students and the coordinator of the GIBD-SI of the UNISANGIL Systems Engineering Program. The work methodology applied in the development process was Scrum. Additionally, we followed the method Sampieri proposed to identify the needs, establish the objectives, define the scope, formulate the projected activities over time, and define the deliverables for developing the application. Based on the Darwin Core standard used by the Colombian biodiversity information system (SiB Colombia), we designed the system architecture, built models, and designed the database. To develop the interface, we used Laravel for the back end and NodeJS for the front end, and we integrated the images and 3D models of those specimens with available information. The platform allows the online registration, storage, and visualization of information CBMUS collection specimens. It also generates a label with a QR code for each individual, which enables queries of the data stored for each specimen. Overall, this platform aims to facilitate the registration, administration, and dissemination of biological collection information for researchers and the community in general.

Resumen UNISANGIL posee una de las 5 colecciones de macroinvertebrados acuáticos del país y es la única en el departamento de Santander, a continuación, se describe el proceso de desarrollo de una plataforma bioinformática llamada "Biological Collection - BiolCol" por parte de tres estudiantes y la coordinadora del semillero GIBD-SI del programa de Ingeniería de Sistemas de UNISANGIL, con el objetivo de digitalizar la colección biológica de referencia de macroinvertebrados de UNISANGIL-CBMUS. La metodología de trabajo aplicada en el proceso de desarrollo fue SCRUM, adicionalmente se utilizó la metodología propuesta por el Sampieri para identificar la necesidad, establecer los objetivos, definir el alcance, formular las actividades proyectadas en el tiempo y definir los entregables del proyecto. Se diseñó la arquitectura del sistema, se construyeron modelos y se diseñó la base de datos tomando como referente el estándar Darwin Core utilizado por el sistema de información de biodiversidad de Colombia (SiB Colombia). Para el desarrollo de la interfaz de usuario se utilizaron las herramientas Laravel para el backend y NodeJS para el frontend, se integraron las imágenes y los modelos 3D de los especímenes que tenían la información disponible. La plataforma permite el registro, almacenamiento y visualización de información de los especímenes de la colección CBMUS a través de Internet y genera una etiqueta con código QR para cada individuo que permite la consulta de la información almacenada sobre cada macroinvertebrado registrado. Esta plataforma tiene como objetivo facilitar el registro, la administración y la divulgación de la información de la colección biológica, siendo muy importante para investigadores y la comunidad en general.

Resumo A UNISANGIL possui uma das 5 coleções de macroinvertebrados aquáticos do país e é a única no departamento de Santander. O processo de desenvolvimento de uma plataforma de bioinformática denominada "Coleção Biológica - BiolCol" por três alunos e o coordenador é descrito a seguir. Sementeira GIBD-SI do programa de Engenharia de Sistemas UNISANGIL, com o objetivo de digitalizar a coleção de referências biológicas de macroinvertebrados UNISANGIL-CBMUS. A metodologia de trabalho aplicada no processo de desenvolvimento foi SCRUM, adicionalmente foi utilizada a metodologia proposta por Sampieri para identificar a necessidade, estabelecer os objetivos, definir o escopo, formular as atividades projetadas ao longo do tempo e definir as entregas do projeto. Desenhou-se a arquitetura do sistema, construíram-se os modelos e desenhou-se a base de dados tomando como referência o padrão Darwin Core utilizado pelo sistema de informação da biodiversidade colombiano (SiB Colombia). Para o desenvolvimento da interface do usuário, foram utilizadas as ferramentas Laravel para o backend e NodeJS para o frontend, foram integradas as imagens e modelos 3D dos espécimes que continham as informações disponíveis. A plataforma permite o registo, armazenamento e visualização da informação dos espécimes do acervo do CBMUS através da Internet e gera uma etiqueta com um QR code para cada indivíduo que permite a consulta da informação armazenada sobre cada macroinvertebrado registado. O objetivo desta plataforma é facilitar o registro, administração e divulgação de informações de coleções biológicas, sendo muito importante para pesquisadores e comunidade em geral.

Methodological Proposal to Determine Technology Maturity Levels TRL 4 to TRL 7 for Mobile Applications

Abstract Industries undergoing transformation strategies for improvement can use mobile applications (Apps) to enhance production efficiency, ensure greater coverage, and optimize costs and times. These crucial aspects are imperative to foster confidence among stakeholders. To satisfy this need, maturity assessment models such as the Technology Readiness Levels (TRL) have been developed. This article proposes a methodology to ease the determination of mobile app maturity by mapping them to TRL levels 4 to 7. A review of TRL's application to software products, including mobile applications, indicates that research on it has been conducted but confirmed the absence of a methodology to evaluate their development maturity. With this input in mind, we reviewed different methodologies employed for technological assessment in Apps, selected the most suitable, and designed a set of activities and artifacts that constitute the tool. The methodology was validated through the evaluation of a technological product, and its ability to assess technological maturity at TRL levels 4 to 7 was confirmed. Consequently, we conclude that having tools such as the one presented here is of paramount importance to support research and innovation processes, ensure technological product quality, and comply with the TRL model.

Resumen Las industrias dentro de sus estrategias de transformación para la mejora, pueden apoyarse en el uso de aplicaciones móviles (Apps), cuya calidad, es fundamental para la disminución de errores en producción, garantizar mayor cobertura y optimización de costos y tiempos; aspectos importantes para la generación de confianza en los involucrados; a partir de esta necesidad, surgen modelos de evaluación de la madurez, como, por ejemplo, Technology Readiness Levels (TRL), que ha sido acogido por entidades como el Ministerio de Ciencias, Tecnología e Innovación en Colombia, con el fin de identificar el alcance de las actividades asociadas a la investigación, el desarrollo tecnológico y la Innovación (I+D+i) de los proyectos que le son presentados. Cada desarrollo tecnológico tiene sus particularidades y las aplicaciones móviles no son la excepción, razón por la cual es deseable, contar con elementos que permitan la evaluación de madurez de las Apps, basadas en el modelo TRL. Por esta razón se plantea la construcción de una metodología que busca facilitar la determinación de la madurez de una App, mediante el mapeo en los Niveles de Madurez Tecnológica (TRL4 al TRL7). Para lograr esta meta, se realizó una revisión sistemática de la adopción de TRL a los productos de software incluyendo las aplicaciones móviles, encontrando algunas investigaciones que se tomaron de base, pero reafirmando la ausencia de una metodología, que abordara de forma amplia el uso de aplicaciones móviles; una vez se contó con estos insumos, se procedió a revisar los diferentes métodos, técnicas y herramientas usadas en la evaluación tecnológica de software aplicables a móviles, seleccionando las más apropiadas, para luego diseñar una serie de actividades y artefactos que componen la herramienta que se validó a través de la evaluación de un producto tecnológico dentro de un proyecto de convocatoria de Minciencias, dando como resultado el poder realizar la valoración de la madurez tecnológica en los niveles del 4 al 7 dentro del modelo TRL, y presentando a la comunidad académica y científica un producto replicable, aplicable y adaptable a productos tecnológicos similares. Finalmente se puede concluir que es muy importante contar con herramientas como la presentada aquí, para apoyar los procesos de investigación e innovación, asegurando la calidad de los productos tecnológicos y cumplir lo planteado en el modelo TRL.

Resumo As indústrias dentro de suas estratégias de transformação para a melhor, podem apoyarse no uso de aplicativos móveis (Apps), cuja qualidade, é fundamental para a diminuição de erros na produção, garantir maior cobertura e otimização de custos e tempos; aspectos importantes para a geração de confiança nos envolvidos; a partir desta necessidade, surgiram modelos de avaliação da madurez, como, por exemplo, Technology Readiness Levels (TRL), que foi aprovado por entidades como o Ministério de Ciências, Tecnologia e Inovação da Colômbia, com o objetivo de identificar o alcance das atividades associadas à investigação, ao desenvolvimento tecnológico e à Inovação (I+D+i) dos projetos que são apresentados. Cada desenvolvimento tecnológico tem suas particularidades e os aplicativos móveis não são a exceção, razão pela qual é desejável, contar com elementos que permitem a avaliação de madurez dos aplicativos, baseados no modelo TRL. Por esta razão se planeja a construção de uma metodologia que busca facilitar a determinação da maturidade de um App, mediante o mapa nos Níveis de Madurez Tecnológica (TRL4 a TRL7). Para lograr esta meta, realiza-se uma revisão sistemática da adoção de TRL aos produtos de software incluindo os aplicativos móveis, encontrando algumas investigações que se tomam de base, mas reafirmando a ausência de uma metodologia, que aborda de forma amplia o uso de aplicativos móveis; uma vez que se contó com esses insumos, procede-se a revisar os diferentes métodos, técnicas e ferramentas usadas na avaliação tecnológica de software aplicável a dispositivos móveis, selecionando os mais apropriados, para depois projetar uma série de atividades e artefatos que compõem a ferramenta que se validou a través da avaliação de um produto tecnológico dentro de um projeto de convocatória de Minciências, dando como resultado o poder realizar a valorização da madurez tecnológica nos níveis de 4 a 7 dentro do modelo TRL, e apresentando à comunidade acadêmica e um produto científico replicável, aplicável e adaptável a produtos tecnológicos semelhantes. Finalmente se pode concluir que é muito importante contar com herramientas como a apresentada aqui, para apoyar los processos de investigação e inovação, assegurando a qualidade dos produtos tecnológicos e cumplir lo plantado no modelo TRL.

Information Retrieval Model with Query Expansion and User Preference Profile

Abstract Understanding the user's search intention enables identifying and extracting the most relevant and personalized search results from the available information, according to the user's needs. This paper proposes an algorithm for relevant information retrieval that combines user preferences profile and query expansion to get relevant and personalized search results. The information retrieval process is validated using Precision, Recall and Mean Average Precision (MAP) metrics applied to a dataset that contains the standardized documents and preferences profiles. The results allowed us to demonstrate that the algorithm improves the information retrieval process by finding documents with better quality and greater relevance to the users' needs.

Resumen Comprender la intención de búsqueda del usuario permite identificar y extraer los resultados de búsqueda más relevantes y personalizados de la información disponible según sus necesidades. En el presente artículo se plantea un algoritmo para la recuperación de información relevante que combina las preferencias del perfil del usuario y la expansión de consulta para obtener resultados de búsqueda relevantes y personalizados. El proceso de recuperación de información se valida mediante las métricas de Precision, Recall y Mean Average Precision (MAP) aplicadas a un conjunto de datos que contiene los documentos estandarizados y los perfiles de preferencias. Los resultados permitieron demostrar que el algoritmo mejora el proceso de recuperación de información al arrojar documentos con mejor calidad y relevancia según las necesidades de los usuarios.

Resumo Compreender a intenção de pesquisa do usuário permite identificar e extrair os resultados de pesquisa mais relevantes e personalizados das informações disponíveis de acordo com suas necessidades. Neste artigo, é proposto um algoritmo para a recuperação de informações relevantes que combina as preferências do perfil do usuário e a expansão da consulta para obter resultados de pesquisa relevantes e personalizados. O processo de recuperação da informação é validado por meio de métricas Precision, Recall e Mean Average Precision (MAP) aplicadas a um conjunto de dados contendo documentos padronizados e perfis de preferência. Os resultados permitiram demonstrar que o algoritmo aprimorou o processo de recuperação da informação ao produzir documentos com melhor qualidade e relevância de acordo com as necessidades dos usuários.

Machine Learning Applied to Gender Violence: A Systematic Mapping Study

Abstract Machine Learning (ML) has positioned itself as one of the best tools to address different problems thanks to its data processing capabilities, as well as the different models, algorithms, and predictive factors that help to solve defined problems. Therefore, this article presents a systematic mapping from 2018 to 2023 focused on the application of ML to gender-based violence. The methodology followed for this study is based on the definition of elements such as research questions, search strings, bibliographic sources, and inclusion and exclusion criteria. The research results allow us to understand the benefits and challenges of using artificial intelligence, precisely one of its branches, ML, to help combat problems in different areas of society, such as education, health, and violence, among others. It also identifies the countries where ML is being researched and the contexts it is applied to. The study discusses the application of ML to combat gender-based violence. After conducting a literature review, beneficial results were found in the application of artificial intelligence and ML. The results obtained in the different articles showed a predictive capacity and improvements compared to currently used systems. However, despite the positive results, no evidence of the development of an ML model or algorithm applied to gender-based violence in Colombia was found in the review.

Resumen Machine Learning (ML) se ha posicionado como una de las mejores herramientas para abordar diferentes problemáticas gracias a su capacidad de procesamiento de datos y a los diferentes modelos, algoritmos y factor predictivo para ayudar a dar solución a los problemas definidos. Es por ello, que este artículo presenta un mapeo sistemático de los años 2018 a 2023, el cual se orienta en la aplicación de ML enfocado en la violencia de género. La metodología seguida para la realización del estudio parte de la definición de elementos, como preguntas de investigación, cadenas de búsqueda, fuentes bibliográficas y criterios de inclusión y exclusión. Los resultados de la investigación permiten comprender los beneficios y retos que presenta el uso de inteligencia artificial, desde específicamente una de sus ramas, el ML, para ayudar a combatir problemas en diferentes ámbitos de la sociedad, como educación, salud, violencia, entre otros. Además de constatar en qué países se está investigando el ML y en qué contextos es aplicado. El trabajo discute la aplicación de ML para combatir la violencia de género. Tras realizar el estudio de revisión de la literatura, se encontraron resultados beneficiosos de la aplicación de inteligencia artificial y ML, ya que los resultados obtenidos en los diferentes artículos presentaban capacidad predictiva y mejoras en comparación con los sistemas actualmente usados. Sin embargo, pese a los resultados positivos, no se encontró en la revisión evidencia de desarrollo de un modelo o algoritmo de ML aplicado a la violencia de género en Colombia.

Resumo O Machine Learning (ML) se posicionou como uma das melhores ferramentas para resolver diferentes problemas, graças à sua capacidade de processamento de dados e aos diferentes modelos, algoritmos e fator preditivo para ajudar a resolver problemas definidos. É por isso que este artigo apresenta um mapeamento sistemático dos anos de 2018 a 2023, que é orientado para a aplicação do ML com foco na violência de gênero. A metodologia seguida para a realização do estudo parte da definição de elementos, como questões de pesquisa, strings de busca, fontes bibliográficas e critérios de inclusão e exclusão. Os resultados da pesquisa permitem compreender os benefícios e desafios apresentados pelo uso da inteligência artificial, especificamente de um de seus ramos, o ML, para auxiliar no combate a problemas em diversas áreas da sociedade, como educação, saúde, violência, entre outros. Além de verificar em quais países o ML está sendo investigado e em quais contextos é aplicado. O trabalho discute a aplicação do ML no combate à violência de gênero. Após a realização do estudo de revisão da literatura, foram encontrados resultados benéficos da aplicação de inteligência artificial e ML, uma vez que os resultados obtidos nos diferentes artigos apresentaram capacidade preditiva e melhorias em comparação com os sistemas utilizados atualmente. No entanto, apesar dos resultados positivos, nenhuma evidência do desenvolvimento de um modelo ou algoritmo de ML aplicado à violência de gênero na Colômbia foi encontrada na revisão.

Software Integration of an IMU Sensor to a CubeSat Platform Based on CSP (CubeSat Space Protocol)

Abstract The development and use of nanosatellites have increased in recent years. Space programs were exclusive to governments with significant capital. Now, nanosatellites have changed the orbital ecosystem and have allowed new regions and a wide range of industries to position themselves in the so-called new space, a growing sector that democratizes the commercialization of space thanks to a smaller, more agile, and affordable technology. Nanosatellites have similar capabilities to their conventional counterparts but are commonly used for highly specific missions such as Earth observation, telecommunications, and meteorology. The complex development of a nanosatellite requires solving different engineering problems to assembly and integrate all hardware and software components into a small space. It requires the monitoring, control, and operation of the satellite’s features from the ground segment. One major challenge is the development of satellite mission control software for both space and ground segments in limited-time scheduled missions. This article describes the integration process of an EPSON M-G364PDCA Inertial Measurement Unit (IMU) to a CubeSat platform nanosatellite based on the Danish company GomSpace devices and a CSP protocol. The result is a hardware implementation and software development by the Colombian Air Force (FAC) team as part of the FACSAT-2 program. The integration of these components into the space and ground segment contributes to solve one challenge in the development of control software for space missions, as described above, and becomes the first approach for Colombian space nanosatellites software development. In addition, this research presents the Colombian Air Force configuration for space mission subsystems on the CSP network, the software development for the main on-board computer based on a NanoMind A3200 to setup the IMU -controlled and monitored from the ground segment through a CSP terminal on a Linux server-, and setup telemetry data from space to be sent periodically to the ground segment and stored locally in a MongoDB database for its subsequent visualization and analysis.

Resumen El desarrollo y uso de nanosatélites ha incrementado en los últimos años. Los programas espaciales eran territorio exclusivo de un puñado de gobiernos con un importante capital. Ahora los nanosatélites han cambiado el ecosistema orbital y han permitido que nuevas regiones y una amplia gama de industrias se posicionen en el llamado nuevo espacio, un sector en crecimiento que democratiza la comercialización del espacio gracias a una tecnología más pequeña, ágil y asequible. Los nanosatélites tienen capacidades similares a sus contrapartes convencionales, pero generalmente se usan para misiones muy específicas, como la observación de la Tierra, las telecomunicaciones y la meteorología. El complejo desarrollo de un nanosatélite demanda resolver diferentes problemas de ingeniería para ensamblar e integrar todos los componentes en un pequeño espacio a nivel de hardware y software, que permita el monitoreo, control y operación de las características del satélite desde el segmento tierra. Un reto importante es el desarrollo de software de control de misiones satelitales para los segmentos espacial y terrestre en misiones programadas con tiempo limitado. Este artículo describe el proceso de integración de la Unidad de Medición Inercial (IMU) EPSON M-G364PDCA en un nanosatélite de plataforma CubeSat basado en los dispositivos de la compañía danesa GomSpace y el protocolo CSP. El equipo de la Fuerza Aérea Colombiana presenta una implementación de hardware y desarrollo de software como parte del desarrollo del programa FACSAT-2. La integración de estos componentes en el segmento espacial y terrestre contribuye a resolver uno de los retos importantes en el desarrollo del software de control de misión para misiones espaciales descrito anteriormente, y se convierte en el primer enfoque para el desarrollo de software propio para nanosatélites espaciales. Además, la presente investigación en la Fuerza Aérea Colombiana garantiza una perspectiva diferente a partir de la configuración de los subsistemas que forman parte de la misión espacial en la red CSP, el desarrollo del software para la computadora principal a bordo -basado en un NanoMind A3200 que permite configurar, controlar y monitorear la IMU desde el segmento terrestre a través de un terminal CSP en un servidor Linux- y configurar los datos de telemetría desde el espacio para enviarlos periódicamente al segmento terrestre y almacenarlos localmente en una base de datos MongoDB para su posterior visualización y análisis.

Resumo O desenvolvimento e uso de nanossatélites tem aumentado nos últimos anos. Os programas espaciais eram território exclusivo de um punhado de governos com capital significativo. Agora os nanossatélites mudaram o ecossistema orbital e permitiram que novas regiões e uma ampla gama de indústrias se posicionassem no chamado novo espaço, um setor em crescimento que democratiza a comercialização do espaço graças a uma tecnologia menor, mais ágil e acessível. Os nanossatélites têm capacidades semelhantes às suas contrapartes convencionais, mas geralmente são usados para missões muito específicas, como observação da Terra, telecomunicações e meteorologia. O complexo desenvolvimento de um nanossatélite exige a resolução de diferentes problemas de engenharia para montar e integrar todos os componentes num pequeno espaço ao nível do hardware e do software, que permita a monitorização, controlo e operação das características do satélite a partir do segmento terrestre. Um desafio importante é o desenvolvimento de software de controle de missão de satélite para os segmentos espacial e terrestre em missões programadas com tempo limitado. Este artigo descreve o processo de integração da Unidade de Medição Inercial EPSON M-G364PDCA (IMU) em um nanossatélite da plataforma CubeSat baseado nos dispositivos da empresa dinamarquesa GomSpace e no protocolo CSP. A equipe da Força Aérea Colombiana apresenta uma implementação de hardware e desenvolvimento de software como parte do desenvolvimento do programa FACSAT-2. A integração desses componentes no segmento espacial e terrestre contribui para resolver um dos importantes desafios no desenvolvimento de software de controle de missão para missões espaciais descritas acima e se torna a primeira abordagem para o desenvolvimento de software proprietário para nanossatélites espaciais. Além disso, a presente investigação na Força Aérea Colombiana garante uma perspectiva diferente desde a configuração dos subsistemas que fazem parte da missão espacial na rede CSP, o desenvolvimento do software para o computador de bordo principal -baseado em um NanoMind A3200 que permite configurar, controlar e monitorar a IMU do segmento terrestre através de um terminal CSP em um servidor Linux - e configurar os dados de telemetria do espaço para serem enviados periodicamente ao segmento terrestre e armazenados localmente em um banco de dados MongoDB para sua posterior visualização e análise.