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El proyecto Kineage,de DeustoTech Life, finalista europeo

13 proyectos europeos fueron presentados como ejemplos de  buenas prácticas y por iniciativa de 8 fundaciones europeas. El programa del evento, que se celebró en Bruselas, incluyó una sesión para la discusión sobre «Envejecimiento y Demencia. El papel de las  innovaciones sociales en la construcción de comunidades inclusivas». El proyecto Kineage de DeustoTech-Life fue uno de los finalistas.

XploreBilbao: Desarrollo de un aplicativo HTML5 híbrido urbano y plataforma de soporte para la recomendación de rutas de ocio y turismo en Bilbao

Mejor Proyecto Fin de Grado en Ingeniería Informática

ARITZ BILBAO JAYO   @AritzBi      aritzbilbao@deusto.es
DIEGO LÓPEZ DE IPIÑA    Director

Figura 1: Una ruta visualiazada en un móvil
Figura 1: Una ruta visualiazada en un móvil

Cuando mi tutor Diego López de Ipiña, me ofreció desarrollar XploreBilbao, una aplicación web y móvil cuyo principal objetivo era diseñar e implementar un asistente capaz de recomendar rutas personalizadas por Bilbao, me pareció algo imposible de hacer en el
poco tiempo del que disponía, 5 meses. Tenía que crear desde la nada una aplicación que necesitaba obtener datos turísticos de Bilbao (restaurantes, bares, eventos, monumentos, etc.), para así, una vez recolectados, ser capaz de crear rutas personalizadas
teniendo en cuenta tanto las preferencias del usuario, como otros factores externos, tales como el clima. Por tanto, lo primero que hice fue empezar a buscar formas de poder recopilar información turística sobre Bilbao para así poder tratarla, almacenarla, utilizarla
para la creación de rutas personalizadas y por último, publicarla para que pudiera ser utilizada por aplicaciones de terceros.
Tras ver que no existían fuentes de datos públicas y fácilmente accesibles sobre los datos turísticos de Bilbao, opté por una técnica llamada «web scraping» que se basa básicamente en analizar el
código fuente (HTML) de las páginas web e ir obteniendo los datos que te interesan de unas páginas webs previamente seleccionadas. Para ello, se usan técnicas como las expresiones «XPath» que permiten especificar en qué zona del código está el dato a recuperar o expresiones regulares para especificar de una forma más precisa el formato del dato que se quiere obtener.
Una vez tenía encaminada la obtención de datos, inicié el desarrollo de la aplicación web, algo en lo que tenía muy poca experiencia previa y no me sentía con los conocimientos suficientes para llevarlo a cabo. Como impedimento, debía tener en cuenta una restricción, y era que debía usar una plataforma
totalmente desconocida para mí llamada NodeJS, con el fin de poder emplearla en futuros proyectos, al tratarse de una plataforma que está en auge y cada día se utiliza más.

Entre algunas de las características de NodeJS se encuentra
la de poder ejercer de servidor. Por tanto, lo primero que hice fue dedicar un par de semanas exclusivamente a aprender cómo funcionaba NodeJS mediante tutoriales para, finalmente, terminar haciendo la estructura básica del servidor.
Tras dejar encaminado el servidor, comencé con la parte web. Elegí una librería llamada AngularJS para creación de páginas webs. Se trata de una herramienta relativamente nueva y que cada vez se emplea más en la creación de páginas webs. Afortunadamente, muchos de los conceptos de AngularJS se basan en herramientas dadas durante la carrera, lo que facilitó el aprendizaje del mismo.
Por tanto, tenía las 3 columnas básicas del proyecto relativamente controladas, pero faltaban 2 elementos más: el sistema de recomendaciones personalizado y el cálculo de rutas óptimas desde un punto a otro.

Figura 2: Lista de eventos en la página web
Figura 2: Lista de eventos en la página web

Por un lado, para el sistema de recomendaciones personalizado, decidí usar uno de los conocimientos adquiridos durante la carrera, impartido en la asignatura de inteligencia artificial: un sistema basado en reglas el cual, a pesar de que en sus primeras versiones es algo simple, es fácilmente extensible. Algunas de las reglas que están actualmente implementadas son: si el usuario va solo o acompañado, se tiene en cuenta el clima que hace y si el usuario está interesado en una ruta turística o de ocio.
Por otro lado, para el cálculo de rutas óptimas, tuve la suerte de que uno de los diversos cursos que imparten los investigadores de DeustoTech fuese sobre eso y me pude basar en él para el desarrollo de mi sistema.
En conclusión, un proyecto que en un principio veía que iba a ser incapaz de realizar en tan poco tiempo se convirtió en una excelente manera de adentrarme en el mundo del desarrollo web con algunas de las herramientas más innovadoras del mercado. Actualmente,
XploreBilbao está en proceso de despliegue y se puede visitar en la siguiente dirección:
http://apps.morelab.deusto.es/xplorebilbao/.

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Análisis energético del frenado regenerativo en vehículos híbridos y eléctricos operados en velocidad de crucero

Mejor Proyecto en Doble grado en ADE + Ingeniería en Tecnologías Industriales

GUILLERMO JÖNAS RUBÍ       wim.jonas@gmail.com

JOSÉ IGNACIO GARCÍA QUINTANILLA     Director del proyecto

Figura 1. Modelo completo del accionamiento del vehículo eléctrico

 

La industria del automóvil avanza a pasos agigantados en el desarrollo de nuevos sistemas que faciliten la conducción y que hagan del vehículo un sistema más eficiente y cómodo. En este  sentido, se han desarrollado diversas funcionalidades que se van introduciendo en los vehículos comerciales, como la velocidad de crucero y los sistemas de recuperación energética, entre otros.
En línea con estos desarrollos, el proyecto se enmarca en un vehículo eléctrico que incorpora un sistema de velocidad de crucero, encargado de regular la velocidad del vehículo «hacia arriba», lo que quiere decir que acelera el vehículo cuando éste viaja a una
velocidad por debajo de la velocidad de consigna establecida por el conductor. Se propone integrarlo con un sistema de frenado regenerativo, que actúe sobre el vehículo cuando la velocidad del mismo alcance un valor superior al de consigna, permitiendo
así una regulación de la velocidad «hacia abajo».
Se ha realizado un análisis energético del sistema propuesto.
Para un vehículo eléctrico operado en velocidad de crucero, con el objetivo de analizar la energía liberada en un salto de velocidad descendente, se ha realizado una simulación del accionamiento eléctrico integrando la herramienta Simulink y SimDriveline del
paquete Matlab. En la figura 1 se muestra el modelo completo de ese accionamiento.

Figura 2. Banco de pruebas en laboratorio

 

Dicha simulación es configurable a través de una interfaz GUIDE desarrollada para tal efecto, que permite parametrizar las  principales variables del entorno y del vehículo. La interfaz facilita también el análisis de resultados, mostrando así la velocidad del vehículo, el comportamiento del motor y una estimación de la energía disponible para el salto de velocidades deseado.
Por último, cabe destacar la posibilidad de comunicar los resultados de la simulación con el equipamiento del laboratorio de Electrónica de Potencia y Máquinas Eléctricas de la Facultad de Ingeniería,
comandando así un motor asíncrono accionado por variador de velocidad (figura 2).
De esta forma, se ha realizado una experimentación con equipos reales para demostrar la existencia de una energía recuperable con un salto de velocidades establecido por el usuario. Además de un motor asíncrono y su variador de velocidad, se ha empleado un generador, un volante de inercia y un vatímetro digital como elementos principales.
Demostrada la existencia de esa energía, que aumenta la eficiencia del vehículo, se propone mejorar el desarrollo de la simulación, haciéndola más realista, introduciendo un elemento de frenado activo en el modelo, regulando el motor para eliminar oscilaciones
que se producen en simulación y avanzando hacia un modelo más ágil que reduzca el tiempo de simulación considerablemente. Además, se plantea analizar el comportamiento que tienen las  variables externas del vehículo sobre la recuperación energética,
que aunque están ya introducidas en el modelo, su influencia no ha sido estudiada.

Con estos avances, se propone realizar un análisis económico-ambiental del sistema, permitiendo así a la industria entender, además del beneficio ambiental, qué impacto económico tendría su desarrollo para introducirlo en los vehículos. Si dicho estudio resultara favorable, se pasaría a continuación a realizar el diseño mecánico y electrónico del sistema, a diseñar la lógica de funcionamiento y estudiar la integración e interactuación del sistema con los sistemas electrónicos ya existentes.
Por tanto, demostrada la existencia de una energía recuperable, tanto experimentalmente como en la simulación, el proyecto representa un primer paso en el desarrollo de un sistema de frenado activo que permita la recuperación de energía liberada en el frenado,
mejorando así la eficiencia energética del vehículo y aportando mayor comodidad al conductor.

Predecir atascos mediante Inteligencia Artificial

ENRIQUE ONIEVA CARACUEL. Investigador Post-Doctoral en DeustoTech Mobility. Profesor de Inteligencia Artificial en el Máster  en Ingeniería Informática

Imagen de un atasco en una vía urbana
Imagen de un atasco en una vía urbana

Hoy en día, la congestión en las autovías es un problema global, de hecho, casi todas las naciones lo sufren en mayor o menor grado. Entre otras incidencias, ésta causa pérdidas comerciales debido al
aumento de tiempo de viaje y pone en peligro la calidad del medio ambiente debido a las mayores emisiones de CO2 resultantes del atasco. Se estima que los gastos ocasionados por la congestión aumentarán en aproximadamente un 50% para 2050. Por estas razones, el control del tráfico para aliviar la congestión de la carretera es un problema importante a tratar por los Sistemas de Transporte Inteligentes.

Por otra parte, el adelantarse a las congestiones es un componente clave de los Sistemas de Transporte Inteligentes, dado que las predicciones dadas pueden ser utilizadas tanto por los conductores, con el fin de replanificar sus rutas, como por los gestores de tráfico y autoridades, para mejorar el tráfico vehicular.

Hay una serie de circunstancias específicas que causan o agravan la congestión, la mayoría de ellas reducen la capacidad de una   carretera en un tramo determinado, o durante un determinado periodo de tiempo. En muchas ciudades altamente pobladas la congestión vehicular es recurrente, y se atribuye a la gran demanda del tráfico. La mayoría del resto se atribuye a incidentes de tránsito, obras viales y eventos climáticos. Es difícil predecir en qué  condiciones un atasco sucede, pues puede ocurrir de repente. Se ha constatado que los incidentes pueden causar repercusiones, que luego se difunden y crean un atasco.
Gracias a la alta sensorización de la que disponen las vías en la actualidad, es posible conocer el estado de la vía (número de vehículos, velocidad promedio, y un largo etcétera) en multitud de sus puntos, y con una frecuencia lo suficientemente alta como para que los datos obtenidos sean prácticamente intratables por operadores humanos. Es ahí donde las técnicas de inteligencia artificial y de minería de datos entran en juego para, a partir de grandes cantidades de datos, extraer conocimiento que pueda resultar de interés tanto para los operadores de tráfico (con el fin de actuar en consecuencia) como para los propios conductores (para, llegado el caso, tomar rutas alternativas).
DeustoTech Mobility promueve una movilidad más eficiente, sostenible, segura y confortable a través del uso de las tecnologías de la información y comunicación.
Como unidad de investigación viene desarrollando sistemas basados en inteligencia artificial capaces de predecir la congestión en un determinado punto de la carretera, en función de los datos recogidos por el sensor situado en un punto de interés de la vía, así como por lo sensores situados antes y después de éste.
Gracias a las técnicas utilizadas, se obtiene, de una manera automática, un conocimiento estructurado en forma de reglas, de manera que sea comprensible por cualquier persona. Así, estas técnicas permiten generar mensajes de la forma:

«Es muy posible que, si el flujo de vehículos actual se mantiene durante aproximadamente una hora, ocurra una retención en las inmediaciones del punto kilométrico 56»

Experimentos realizados con datos de tráfico de carreteras californianas, en colaboración con la Universidad de Hong Kong, han demostrado que se puede predecir la aparición de un atasco con 30 minutos de antelación con un acierto superior al 95%. Gracias a estas investigaciones, se abre campo para el desarrollo de nuevos navegadores que consideren éstas predicciones, y sean capaces, aparte de darnos la ruta más rápida, o más corta, darnos rutas que eviten que nos encontremos con atascos en el momento de recorrerlas.

Impresión 3D: ¿tercera revolución industrial?

SZILARD A. KADOS  szilard.kados@deusto.es

JONATHAN RUIZ DE GARIBAY jonathan.garibay@deusto.es
Investigadores de DeustoTech Telecom

Impresión en 3 dimensiones con la tecnología FDM
Impresión en 3 dimensiones con la tecnología FDM

La fabricación aditiva o impresión 3D, como se conoce popularmente, es una tecnología que permite la fabricación rápida de objetos físicos tridimensionales, partiendo de un modelo virtual
creado con un programa informático de tipo CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing). La impresión 3D es un proceso aditivo porque los objetos tridimensionales se realizan por
medio de la deposición y consolidación de múltiples capas de  material, una encima de otra, hasta la creación completa del objeto.

La rápida proliferación de equipos de impresión 3D de bajo coste ha provocado que esta tecnología llegue a los hogares de hobistas y no se vea como un equipo caro e inaccesible. La tecnología de impresión 3D no es nueva. En 1984, Chuck Hull desarrolló la primera impresora 3D con tecnología estereolitográfica y la describió como «un sistema de generación de objetos físicos mediante la adición de capas sucesivas en secciones transversales del objeto». No ha sido hasta el año 2010 cuando esta tecnología ha sido accesible para todo el mundo, bajo diferentes tecnologías de adición e incluso con la aparición de impresoras 3D a color.
La tecnología de impresión 3D se utiliza principalmente para el prototipado rápido y para la fabricación distribuida, destacando su uso en ingeniería, diseño industrial, educación, industria dental, arquitectura, arte, automoción, industria aeroespacial y últimamente incluso en medicina.

¿Cómo se crean los objetos?

La industria del prototipado rápido ha aumentado considerablemente a lo largo del siglo XXI y gracias a ello disponemos de un gran número de procesos aditivos disponibles, una importante diversidad de materiales y diferentes impresoras 3D a nuestro alcance.
Si nos fijamos en los procesos aditivos, se diferencian entre sí por los materiales que utilizan y por los procesos de fabricación de los objetos. Algunos métodos fusionan el material para crear las capas como SLM (Selective Laser Melting), DMLS (Direct Metal Laser
Sintering), SLS (Selective Laser Sintering) o FDM (Fused Deposition Modeling); y otros solidifican el material líquido mediante diferentes técnicas como por ejemplo SLA (Stereolithography). Hay también tecnologías de inyección de pegamento en el compuesto de material
(Ink-Jet Printing), inyección de material curable con UV (PolyJet) o incluso fabricación de objetos laminados como LOM (Laminated Object Manufacturing).

Cada método tiene sus ventajas e inconvenientes y por ello,  dependiendo del prototipo a crear, se deben tener en consideración diferentes aspectos a la hora de elegir una impresora 3D u otra. La velocidad de impresión, el coste de la impresora y los consumibles,
las opciones de materiales y la capacidad de imprimir en color son algunos de las características más importantes.

Repasando las funcionalidades de la impresora profesional
Repasando las funcionalidades de la impresora profesional

Impresoras 3D en educación e investigación

La introducción de esta tecnología en el ámbito de la educación es inevitable y se están dando pasos en este sentido en el área de la ciencia y la ingeniería. Proporcionar a los estudiantes la posibilidad de fabricar las piezas que están diseñando es un salto cualitativo
en el mercado laboral.

La unidad de investigación DeustoTech-Telecom cuenta con dos impresoras de prototipado  3D, una que crea objetos a color y otra open source de bajo coste. A nivel técnico, la impresora profesional
trabaja con colores y funciona con tecnología «Ink-Jet Printing», tiene una precisión de 100μm (0,1mm) y una capacidad de volumen de impresión de 35×25×20cm. En cuanto a la impresora open source, es monocroma y funciona con tecnología «Fused Deposition Modelling», tiene una precisión de 300μm (0,3mm) y una capacidad de volumen de impresión de 20×20×25cm.

Futuro de la impresión 3D

Henry Ford, fundador de la compañía Ford Motor Company y padre de las cadenas de producción moderna, dijo «el verdadero progreso es el que pone la tecnología al alcance todos». Podemos pensar en
impresoras 3D creando objetos sencillos u otros inimaginables, desde piezas de repuesto para un coche hasta órganos humanos. La tecnología ya está inventada y desarrollada y resulta increíble cómo grupos de trabajo de todo el mundo ya están desarrollando impresoras 3D para crear comida, ropa, medicinas o prótesis médicas personalizadas.
Es cierto que aún nos encontramos en una primera fase de adopción de la tecnología de impresión 3D, pero la gran aceptación que está teniendo en las comunidades DIY (Do It Yourself) o en la investigación, es un buen augurio de la importancia que puede llegar
a tener en la sociedad del futuro.

 

Bioinformática: cuando los datos revelan tu salud

BORJA SANZ borja.sanz@deusto.es.  JAVIER NIEVES jnieves@deusto.es

Investigadores en DeustoTech Computing

La revolución que ha supuesto la informática en el ámbito de la salud es indiscutible. Y esta revolución no sólo está empujando el ámbito de la investigación, sino que en los últimos tiempos, con el desarrollo de los wearables y las bandas para medir la salud, es más cada vez más común que los la salud esté se beneficie del ámbito de la computación.
Pero donde más provecho se está sacando de esta poderosa herramienta que es la informática es el ámbito de la investigación. La capacidad de procesar el genoma humano y de realizar investigaciones sobre él es sólo una pequeña muestra de sus capacidades.
Y desde DeustoTech Computing tenemos varios proyectos para  apoyar este tipo de investigaciones. Uno de ellos es Lipo Universal. Este proyecto ha sido financiado por el Ministerio de Economía y
Competitividad. La labor de coordinación ha sido llevada a cabo por Progenika Biopharma, y se ha desarrollado en colaboración con la Universidad del País Vasco y la Universidad de Zaragoza, desarrollar
una nueva plataforma para el diagnóstico genético de la Hipercolesterolemia Familiar (HF) aplicable a cualquier individuo. Esta herramienta tiene un importante valor aportando información útil para la elección de un tratamiento adecuado para cada uno de los pacientes, desde el punto de vista clínico.

DeustoTech Computing ha participado activamente en la labor del procesado de los datos y en el desarrollo de algunos de los  algoritmos necesarios para el desarrollo de la herramienta. Además, ha sido el encargado del desarrollo tecnológico del producto final, aprovechando el conocimiento de los miembros del consorcio.
Este proyecto ha sido sumamente satisfactorio para DeustoTech Computing por varios motivos. Por un lado, ha supuesto una importante aproximación a un sector estratégico de la economía como es el de la bioinformática. El know-how adquirido por el equipo que lo ha desarrollado en este ámbito es sumamente importante. Además, ha supuesto un acercamiento a los problemas reales a los que, desde el punto de vista de la computación de datos se refiere, se enfrentan en este sector. Esta aproximación ha permitido al equipo identificar una serie de carencias y limitaciones que suponen un reto para los investigadores de DeustoTech Computing. Y ha supuesto la semilla para futuros proyecto en este ámbito que ya se están desarrollando.
Los resultados obtenidos no pueden ser más satisfactorios. Por un lado, ya existe una primera versión de la plataforma. Además esta plataforma es independiente del sistema operativo en el que se lance, pudiendo realizar análisis tanto sobre Windows como
sobre Linux y Mac. Además, esta plataforma ha obtenido la marca CE, que da testimonio por parte del fabricante de que su producto cumple con los mínimos requisitos legales y técnicos en materia de seguridad de los Estados miembros de la Unión Europea, por lo que es posible su comercialización. Esta marca se obtuvo tras la revisión de la detallada y extensa documentación entregada, y atestiguan la posibilidad de su comercialización en todos los países miembros de la unión europea.
Desde el punto de vista científico, ha supuesto la publicación de un artículo en una revista de alto impacto, titulado «Validation of a ce marked tool (seqpro lipo rs) based on next generation sequencing
for diagnosis of familial hypercholesterolemia», que ha sido publicado en el número 235 de Atherosclerosis.
Este proyecto ha supuesto un punto de partida importante para la investigación en un sector que tan importante como el de bioinformática. Gracias a él, el equipo se encuentra en disposición de afrontar este tipo de proyecto con aún más garantías. La salud de todos lo agradecerá.

TELETEST: monitorización in-situ de parámetros críticos de salud

IBON OLEAGORDIA. Investigador en DeustoTech y profesor del Departamento de Telecomunicaciones

Se ha constatado que la población ha prolongado notablemente su esperanza de vida en las últimas décadas y ha experimentado un cambio notable en los estilos de vida. Una consecuencia de este hecho es que la prevalencia de personas que padecen enfermedades crónicas va en aumento, siendo la gran mayoría de los pacientes en nuestro sistema sanitario pacientes crónicos, afectados por una o
más patologías. A su vez, el incremento de la incidencia de muchos tumores malignos y la mejor supervivencia de los enfermos de cáncer debido a los avances diagnósticos y terapéuticos, han supuesto un aumento significativo del número de pacientes de cáncer y por lo tanto de pacientes que se van a comportar como enfermos crónicos.

Entre las consecuencias que trae aparejada este aumento de los enfermos crónicos, es la necesidad de realizar un seguimiento de los parámetros críticos para su patología. Esto obliga a los pacientes a desplazarse con una determinada frecuencia hasta su centro hospitalario o ambulatorio para realizar los análisis
necesarios. Y en los casos más graves, a ser hospitalizados para mantener un control de sus parámetros críticos.

«La nueva herramienta de diagnóstico se basa en técnicas
inmunocromatográficas de detección»

El proyecto TELETEST «Desarrollo de un dispositivo de análisis  telemático para biomarcadores de salud» pretende desarrollar un  nuevo dispositivo portátil para monitorizar in-situ parámetros  críticos de salud.

Dispositivo hardware que realiza el envío de la medida de PCT del paciente
Dispositivo hardware que realiza el envío de la medida de PCT del paciente

El usuario puede realizar una medición en sangre u orina en su  omicilio y los clínicos podrán disponer, al instante, por vía telemática del resultado del análisis. El dispositivo de telemedicina que se desarrollará supondrá un especial beneficio para los  enfermos crónicos que requieren de un seguimiento rutinario de parámetros.
Los métodos tradicionales de diagnostico se realizan  en las instalaciones especializadas (laboratorios) del centro sanitario. Por lo que, en muchos casos, no son tecnologías viables para desarrollar nuevos métodos de análisis para aplicación en telemedicina.

La nueva herramienta de diagnóstico se basa en técnicas inmunocromatográficas de detección. La mayoría de las tiras inmunocromatográficas actualmente disponibles en el mercado solo permiten obtener resultados cualitativos (positivo/negativo, ausencia/presencia). Pero el mercado del diagnostico in-vitro necesita cada vez más de resultados cuantitativos para determinados parámetros de salud. Unos de los principales objetivos tecnológicos del proyecto hasido desarrollar una nueva clase de test inmunocromatográficos cuantitativos basados en microesferas fluorescentes.

«Con este sistema se evita que los pacientes tengan que acudir
necesariamente al laboratorio»

En concreto, el dispositivo desarrollado se aplicará a la  cuantificación en sangre de la procalcitonina (PCT). El contenido de procalcitonina en sangre se correlaciona con la severidad del proceso inflamatorio y proporciona información sobre la posibilidad de progresión o regresión de una infección. Una causa frecuente de complicación en los pacientes es la aparición de fiebre y es fundamental averiguar que la produce. Se trata de que pacientes en tratamiento oncológico permanezcan hospitalizados el menor tiempo posible. La hospitalización conlleva una serie de perjuicios al paciente que se deben tratar, dentro de unos límites, de minimizar. El paciente dentro de un hospital está expuesto a una serie de inconvenientes o complicaciones como son la desnutrición o las infecciones nosocomiales, por lo que disponer de una herramienta que nos ayude a disminuir los días de estancia no sólo redunda en la calidad de vida del paciente sino en las arcas hospitalarias.
Los resultados del test se envían de forma telemática al sistema sanitario sin que el paciente conozca el resultado, para evitar el autodiagnostico del paciente. Estos resultados son recibidos vía web y son almacenados en las bases de datos de los centros sanitarios, reduciendo los tiempos para la toma de decisiones y permitiendo una actuación médica más rápida. De esta manera, el nuevo dispositivo optimiza la monitorización de pacientes. A su vez, mejora
la calidad de vida de los pacientes, reduciendo la necesidad de acudir a centros hospitalarios o ambulatorios. TELETEST cuenta con financiación del Gobierno Vasco dentro del programa GAITEK, para el bienio 2012-2014. Las entidades participantes en dicho proyecto son: Onkologikoa, IKERLAT Polymers, Kernet, Enkoa, Gaiker-IK4 y el equipo Deustotech-Life.

Laboratorios Remotos de mañana, hoy: el proyecto Go-Lab

PABLO ORDUÑA. Investigador de DeustoTech Internet
IRATXE MENTXAKA. Investigadora de DeustoTech Learning

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Go Lab (Global Online Science Labs for Inquiry Learning at School) es un ambicioso proyecto europeo que tiene por objetivo motivar a  estudiantes de colegios a estudiar carreras científico tecnológicas mediante el uso de laboratorios remotos y virtuales.

Un laboratorio remoto es un sistema software y hardware en el que un estudiante puede acceder a un laboratorio real, físico, con equipamiento existente, que está situado en alguna universidad o centro remoto, y puede interactuar con él como si estuviese delante.
Un laboratorio virtual es esencialmente un simulador.
En el proyecto participan 19 socios, incluyendo entre otros a la Agencia Espacial Europea o el CERN, con una financiación total de 10 millones de euros, y debe para el año 2016 tener una experiencia con más de 1.000 colegios en la Unión Europea.

Live.Proys.GoLab.Foto2
En DeustoTech, el proyecto lo llevan a cabo las unidades Internet (para la parte tecnológica, Pablo Orduña —director de Go-Lab en DeustoTech Internet— y Luis Rodríguez) y Learning (para las partes de comunidad y pedagógica, Olga Dziabenko —directora de Go-Lab en DeustoTech Learning—, Javier García Zubia e Iratxe Mentxaka).
En la parte tecnológica, DeustoTech lidera el desarrollo de dos herramientas clave en el proyecto:

  • El Smart Gateway, que permite que laboratorios internos y externos al proyecto puedan ser utilizados en el marco del proyecto a través del Go-Lab Portal. Para ello, se está utilizando una herramienta open source liderada por DeustoTech – Internet, gateway4labs, en cuyo desarrollo han participado investigadores del Massachusetts Intitute of Technology (EE.UU.), EAFIT (Colombia), así como socios del proyecto (UNED, Madrid, CUAS, Austria), y se está trabajando con universidades de diferentes puntos del planeta (Brasil, República Checa, Australia) para integrar laboratorios existentes en el proyecto.
  • El App Composer, que permite a profesores de colegios traducir aplicaciones utilizadas en el marco del proyecto a los diferentes idiomas, así como adaptar algunas aplicaciones a campos concretos (física, medio ambiente, etc). De esta manera, los proveedores de aplicaciones, siguiendo las guías estándar de internacionalización de la tecnología que se usa en el proyecto (OpenSocial, la misma que se utilizaba en iGoogle), hará que su aplicación sea automáticamente traducible por los profesores para cada idioma. Y los desarrolladores de aplicaciones podrán seguir otras guías propias del proyecto para que su aplicación pueda ser configurada de forma diferente por los profesores de cada colegio para dar la clase adaptada a sus necesidades.

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DeustoTech Learning, el grupo de investigación en tecnología educativa de la Facultad de Ingeniería de Deusto está participando también en este ambicioso proyecto. Desde DeustoTech Learning se colabora en el diseño de las ILS o Inquiry Learning Space, que se trata fundamentalmente de los escenarios de aprendizaje o unidades didácticas que utilizan los profesores para integrar los laboratorios y las aplicaciones de apoyo en el aula (Todos estos recursos están disponibles en www.golabz.eu ). Algunos de los ILS diseñados por DeustoTech Learning son «Conexiones de resistencias en serie o en paralelo», «Ley de Ohm», «Código binario»,… entre otras. Además han conformado una comunidad de hasta 70 centros educativos
de toda España que están comprometidos con el proyecto y que van a experimentar con sus grupos de alumnos la utilización de estos ILS.
Dentro de esta fase de pilotaje ya se han llevado a cabo una serie de talleres en los cuales se han dado a conocer algunos de los laboratorios, como por ejemplo el del Principio de Arquímedes que se encuentra en la Universidad de Deusto. También se ha iniciado
la formación para que los profesores creen sus propias ILS con los laboratorios disponibles e incluso con otros externos a GoLab. En definitiva, GoLab ofrece al profesorado el acceso a una red inacabable de laboratorios virtuales y remotos, la propuesta pedagógica adecuada para su integración en el aula y todo el asesoramiento necesario para garantizar el aprendizaje de los alumnos a través de la experimentación y la indagación.
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BIOTRANS: inteligencia computacional para transformar biomasa

GORKA SORROSAL     CRUZ E. BORGES     AINHOA ALONSO
Investigadores de DeustoTech Energy

Ejemplo de ajuste para un experimento del proceso BTO. Data: datos experimentales, Mech: modelo de conocimiento, NN: modelo neuronal
Ejemplo de ajuste para un experimento del proceso BTO. Data: datos experimentales, Mech: modelo de conocimiento, NN: modelo neuronal

DeustoTech Energy, a través del proyecto BIOTRANS, persigue desarrollar herramientas para la intensificación de procesos de transformación de biomasa, siendo su objetivo último la búsqueda de alternativas a la petroquímica actual y la valorización de materias primas alternativas al petróleo. El proyecto ha obtenido financiación del Gobierno Vasco a través de su convocatoria para proyectos de Investigación Básica y Aplicada, por su notable interés científico.

Hoy día cada vez somos más conscientes de que el petróleo es una  materia prima agotable cuyas reservas disminuyen año a año. Por ello, tanto la industria como los gobiernos de los países  desarrollados están impulsando la transición hacia una «Refinería sostenible» fomentando la producción de biocombustibles así como otros procesos ligados al procesamiento de los combustibles fósiles.

BIOTRANS pretende realizar un modelado del proceso de transformación catalítica de Bioetanol a Olefinas (BTO) mediante Redes Neuronales Artificiales. El uso de estas técnicas permite simplificar la construcción de los modelos al no basarse en principios físicos. Además, los tiempos de ajuste y estimación son  sustancialmente inferiores a los de complejos modelos matemáticos usuales, lo cual facilita su integración y cooperación con las técnicas de control. Nótese que el uso de las técnicas de Inteligencia  Computacional no constituyen una simplificación del modelo pues son capaces de «aprender» cualquier función.
En particular, en este proyecto se han probado diferentes arquitecturas de red y modelos estructurales con el fin de buscar la Red Neuronal que mejor se ajuste a los datos experimentales. Los resultados obtenidos permiten afirmar que estas técnicas son capaces de aprender correctamente las dinámicas del sistema y las relaciones existentes entre las diferentes variables que actúan sobre el proceso.

Arquitectura de una Red Neuronal Artificial
Arquitectura de una Red Neuronal Artificial

En la actualidad a partir del modelo desarrollado se está trabajando en la optimización y control inteligente multivariable del proceso  con el doble objetivo de maximizar el producto de reacción a la salida del reactor a la vez que se alarga la vida útil del catalizador.
Dentro de las estrategias de optimización se emplean técnicas evolutivas para determinar las condiciones de operación más adecuadas en cada momento y estado de la reacción, dotando de inteligencia al controlador con el fin de maximizar la producción global.
Con este proyecto se persiguen, por tanto, dos grandes objetivos simultáneamente. Por un lado, mejorar los beneficios medio  mbientales y económicos por el uso de materias primas renovables alternativas al petróleo, y por otro, la integración de la inteligencia
computacional en el desarrollo y optimización de estos procesos reduciendo el tiempo y costes necesarios para su futura implantación en el mercado.

Presentación de resultados en una conferencia internacional
Gorka Sorrosal, durante la presentación de resultados en una conferencia

Inteligencia cumputacional aplicada a la energía

La inteligencia computacional es una rama de la inteligencia artificial que combina elementos de aprendizaje, adaptación y evolución para crear programas con ciertas características «inteligentes» donde por
«inteligentes» se entienden programas con capacidad para de actuar  correctamente ante nuevas situaciones.
Algunas de las técnicas inteligentes se basan en el propio funcionamiento de la naturaleza. Por ejemplo,  las Redes Neuronales Artificiales tratan de emular el comportamiento de los cerebros biológicos a la hora de aprender relaciones o las Técnicas Evolutivas, que pretenden imitar el proceso evolutivo de las especies a la hora de optimizar un proceso.
Sus aplicaciones son muy variadas y en ámbitos de aplicación tan dispares como la Ingeniería Industrial, la Medicina, la Economía o la Climatología. Desde la construcción de algoritmos de visión  artificial, a la optimización y control inteligente de procesos industriales, pasando por el modelado de todo tipo de procesos industriales, modelos meteorológicos, económicos, ayudas al diagnóstico médico, etc.

Diseño de los apéndices aerodinámicos y optimización de la respuesta dinámica de un vehículo Formula Student

Mejor Proyecto Fin de Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales

OIER FRANCO DOBARAN    oier.franco@gmail.com
IconoLinkedin http://lnkd.in/dw73sZh

JON GARCÍA BARRUETABEÑA
Director

Figura 1. Comparativa de la evolución del coeficiente de sustentación en función del ángulo de ataque para una velocidad de 60 km/h

Figura 1. Comparativa de la evolución del coeficiente de sustentación en función del ángulo de ataque para una velocidad de 60 km/h

El proyecto fin de grado tiene como objetivo principal el diseño y  optimización de los elementos aerodinámicos así como la respuesta dinámica de un vehículo Formula Student.
La Formula Student es una competición internacional entre universidades de todo el mundo que se celebra anualmente en distintos circuitos de carreras, a destacar, Silverstone (Inglaterra), Hockenheim (Alemania) o Montmelo (España).
El evento está organizado por la Institution of Mechanical Engineers (IMechE) con el objetivo de promover la formación de los estudiantes a través de un proyecto práctico que engloba la mayoría de los ámbitos de la ingeniería. A través de un ejercicio real consistente en diseñar y fabricar un monoplaza, unido al trabajo de marketing, logística y gestión de costes, se pretende que los estudiantes desarrollen el trabajo en equipo con una limitación temporal y formarlos así de manera cualificada. Durante el evento, los equipos son juzgados por especialistas del sector, debiendo superar diversas pruebas (estáticas y dinámicas) que demuestren el correcto funcionamiento del vehículo diseñado.
La carga aerodinámica en automovilismo ha sido uno de los parámetros clave para determinar el rendimiento óptimo del vehículo desde hace más de cuatro décadas. Junto con la potencia de los motores, el peso y los neumáticos es uno de los cuatro parámetros más importantes a optimizar para automóviles de competición.
Los paquetes aerodinámicos se dividen en dos grupos. El primer grupo se caracteriza por la función de distribuir los flujos de aire como por ejemplo el carenado de los brazos de suspensión de un Formula 1… El segundo grupo se define por el simple objetivo de generar carga aerodinámica, que variará en función de los criterios del equipo, diseñador… Dentro de este segundo grupo se incluyen los elementos a diseñar y optimizar en el presente proyecto.
El diseño del paquete aerodinámico comienza realizando un estudio de los diferentes perfiles alares existentes con el fin de seleccionar el perfil a emplear y conocer su comportamiento, dado que los requisitos y condiciones de trabajo que demanda el sector automovilístico son muy diversos. Tras realizar una comparación a los perfiles seleccionados, se llega a la conclusión de que el perfil a emplear es el mismo que la temporada anterior.
Una vez seleccionado el perfil, se optimiza la geometría del alerón trasero bajo el criterio de obtener la máxima eficiencia aerodinámica, es decir, generar la mayor carga aerodinámica con la mínima resistencia al avance. Para ello, se realizan diferentes análisis variando el valor del Slot Gap, la posición relativa entre
perfiles, llegando a la conclusión de que el valor óptimo es de 4cm.

Figura 2. Líneas de trayectoria del aire a través de la geometría diseñada
Figura 2. Líneas de trayectoria del aire a través de la geometría diseñada

A continuación, se diseña el fondo plano y difusor con el fin de  obtener la máxima carga posible. Se realizan diferentes análisis para obtener la geometría y pendientes idóneos.
Una vez analizados y seleccionados los elementos del paquete aerodinámico se prosigue a diseñar el alerón delantero en función de los perfiles de fuerza de los restantes elementos y la posición del centro del presiones del vehículo, dado que, una de las principales funciones del alerón delantero es equilibrar el vehículo garantizando una mayor maniobrabilidad. Siguiendo una metodología de diseño inversa, se genera la geometría que equilibra los momentos generados por el alerón trasero y fondo plano.

Para poder obtener la mejor configuración de la suspensión posible y así optimizar la respuesta dinámica del vehículo, se realiza un modelo dinámico del monoplaza Formula Student. Con dicho modelo, introduciendo las fuerzas  erodinámicas y la rugosidad del asfalto se obtienen valores y velocidades de desplazamiento de cualquier punto del vehículo. Con el objetivo de minimizar dichos desplazamientos, se llega a la configuración de suspensión apropiada entre las disponibles.