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Implementación de un Método de Programación Semidefinida Usando Computación Paralela

En el presente trabajo se estudió y rediseñó una implementación existente del algoritmo Filter-SDP, el cual resuelve problemas de programación semidefinida no lineal de la forma: donde f : Rn → R, h : Rn → Rp y G : Rn → Sm son funciones de clase C2 y Sm denota el espacio lineal de las matrices simétricas de m×m dotado del producto interno A·B = . El algoritmo resuelve en cada iteración una aproximación local representada por un problema de programación semidefinida lineal, y adicionalmente se utiliza un esquema de penalización multi-objetivo, en el cual se minimiza la función objetivo y una función de mérito utilizando un filtro. Se estudió la introducción de cálculo paralelo en partes específicas del algoritmo, con el objetivo de disminuir el tiempo de ejecución. Se reimplementó el algoritmo utilizando el lenguaje C y la librería de cálculo paralelo MPI. Esa nueva implementación se comparó con un desarrollo ya existente, realizado sobre la plataforma MATLAB, y se midió su speedup en los problemas más pesados de una batería de tests escogida. Como apoyo al desarrollo del algoritmo, se diseñaron nuevas fases de restauración sobre la plataforma MATLAB, con el objetivo de mejorar la calidad de las soluciones obtenidas. Se diseñaron 4 nuevos métodos para la fase de restauración del algoritmo, cuyas principales áreas de influencia son la restauración inexacta, el diseño de controladores retroalimentados de salida estática y el posicionamiento de polos. Dentro de los resultados obtenidos, se logró visualizar las ventajas de la nueva implementación con respecto al desarrollo ya existente, así como demostrar el beneficio que se obtiene en el speedup para problemas pesados. También se realizó una comparación entre los métodos diseñados para la fase de restauración, con la cual se llegó a conclusiones que pueden abrir nuevas áreas de investigación y trabajo a futuro. Finalmente, se aprendió a utilizar una herramienta de álgebra lineal que funciona sobre ambientes de cálculo paralelo, ScaLAPACK, y se perfeccionó el proceso de desarrollo de software que ya se tenía sobre este tipo de plataformas.
Implementación de Codificación de Canal para Sistemas de Comunicaciones Digitales

Los sistemas de comunicaciones digitales, y en particular, los moduladores y demoduladores han sido históricamente implementados mediante circuitos analógicos. El propósito de este trabajo es estudiar la factibilidad de realizar esta implementación en forma digital y resolver las posibles dificultades que se puedan presentar durante este proceso de migración. El trabajo de memoria presenta los resultados de la implementación de un modulador y demodulador digital sobre plataformas FPGA (Field Programmable Gate Array ) Spartan3E y Spartan3AN. La investigación conecta los campos de telecomunicaciones y la electrónica. Mientras que el primero aporta la teoría de comunicaciones digitales, el segundo provee los fundamentos de la lógica digital a través de compuertas. Por ello, el reporte comienza por los fundamentos de modulación y demodulación digital, medidas de desempeño y el manejo de interferencia intersimbólica y continúa luego con una introducción al tratamiento digital de señales, la teoría y el diseño de filtros digitales, y la aritmética binaria empleada para efectuar ambas implementaciones. Los resultados de este trabajo comprenden la programación, pruebas de funcionamiento y manejo de errores de un sistema de modulación PAM binario antipodal usando pulsos raíz cuadrada de coseno alzado como forma de onda principal. La primera etapa, programación, se realizó mediante lenguaje Verilog y esquemáticos a través del software ISE, de la empresa Xilinx. La segunda etapa, pruebas de desempeño, se concentró en la transmisión y recepción de secuencias binarias aleatorias de hasta 128 Kbits de longitud. El funcionamiento correcto del sistema da cuenta de una exitosa etapa de programación de los diversos bloques funcionales mientras que la ausencia de errores, en las pruebas realizadas, da cuenta de la minimización del efecto producido por la interferencia intersimbólica. Algunos desafíos derivados de este trabajo corresponden a la optimización de recursos lógicos ocupados por los diferentes bloques del sistema, optimización del rendimiento de los bloques y, por ende, a la mejora de la tasa de transferencia de símbolos, la implementación de tipos de modulación de mayor complejidad y a la prueba de este sistema en ambientes de comunicación inalámbrica.
Propuestas Metodológicas para el Desarrollo de Competencias Genéricas en la Formación de Pregrado. Caso: Plan de Estudio de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile

En el año 2002, la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) decidió modificar su plan de estudios. En Marzo del año 2007, se finalizó el diseño de la nueva malla para todas las especialidades mientras que todos los departamentos de la Facultad se sometieron voluntariamente a un proceso de acreditación. El proceso de acreditación fue implementado por la Comisión de Acreditación de Pregrado, quienes concluyeron que el 57% de las carreras de la FCFM fueron acreditadas por siete años y un 43% por seis años. Para todas las especialidades se sugirió mejorar el desarrollo de habilidades genéricas. En la actualidad, la FCFM no cuenta con instrumentos que permitan evaluar el desarrollo de competencias relacionadas con liderazgo, así como el trabajo en equipo; por otra parte, no existe una claridad respecto a qué y cómo se debe trabajar estas competencias con los alumnos durante plan común, licenciatura y especialidad. El objetivo general de esta memoria, fue generar una propuesta metodológica para la evaluación y seguimiento de las competencias de liderazgo y trabajo en equipo en la formación de pregrado de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. Por medio de grupos focales y encuestas a ex alumnos, empleadores y expertos en liderazgo y trabajo en equipo, se determinó qué habilidades, actitudes y conocimientos eran relevantes para la formación de ingenieros en las competencias de liderazgo y trabajo en equipo. A partir de encuestas y actividades en sala, se hizo un análisis comparado entre alumnos pertenecientes al plan de estudio reformulado y alumnos en el régimen antiguo. Se encontró una diferencia estadísticamente significativa entre alumnos de ambos planes y se pudo observar que el alumno del plan actual obtuvo mejores resultados en el desarrollo de competencias de liderazgo y trabajo en equipo. No existe claridad que la mejora en resultados se deba a la reforma curricular, abriendo espacio para futuras investigaciones al respecto. Esta memoria registró cada uno de los pasos con el que se determinaron las competencias de liderazgo y trabajo en equipo contribuyendo al fundamento teórico y metodológico del proceso formativo, sentando las bases para próximas investigaciones relacionadas con competencias en la Facultad. Por último, con apoyo del Área de Desarrollo Docente (ADD) de la FCFM, se determinaron propuestas metodológicas para la evaluación y seguimiento del alumno en las competencias de liderazgo y trabajo en equipo. Conjuntamente, se determinaron niveles de logro para las tres etapas del proceso formativo y se presentó una propuesta metodológica para el sistema de evaluación que debe ser validado por la FCFM.
Scheduling para la Fuerza de Ventas de un Retailer Especialista

El presente trabajo de título tiene como objetivo generar un método que permita optimizar la asignación de la dotación en un retailer especialista. Éste a pesar de contar con más de 40 tiendas, un contingente promedio de 1.500 trabajadores y alrededor de 200 turnos factibles, no posee un procedimiento que considere explícitamente la demanda y que permita automatizar el proceso. La ausencia de esta sistematización, se traduce en inconstancias en el nivel de servicio y en una pérdida de tiempo para los encargados de esta tarea. Como solución se planteó un modelo de optimización que minimiza las carencias de personal al menor costo posible, mediante la generación de mallas de turno que satisfacen las restricciones tanto de la demanda, como legales y contractuales. Junto con lo anterior, se propusieron dos variaciones que buscan entregar un enfoque alternativo al de costos. Mientras la primera incluye a la experiencia de los trabajadores y procura que la gente con menor antigüedad esté acompañada del personal senior, la segunda pretende respetar los gustos de los trabajadores por determinados turnos. Los resultados obtenidos en cuestión de minutos o un par de horas, dependiendo de la instancia, muestran cómo el modelo de optimización permite reducir las carencias de personal producidas por el sistema manual utilizado hoy en día. En particular para las 2 tiendas estudiadas, se estima que esta baja en las carencias posibilitaría aumentar las ventas en una cifra cercana al 2,5%. Por su parte, los dos modelos que contienen variables cualitativas de RR.HH, produjeron asignaciones que minimizan las carencias en igual magnitud que el enfoque de costos, logrando a su vez que los criterios de distribución planteados fueran cumplidos. Para los ejemplos mostrados en el modelo de experiencia, la brecha entre dotación senior y novata no supera las 2 personas, y en el de preferencias la desviación promedio con respecto al inicio ideal escogido por cada trabajador, es de 2 horas. Se espera que de ser implementado el sistema se obtendrían dos beneficios principales: la liberación de las 2 horas promedio que invierten los encargados del actual sistema manual, y la opción de entregar un mejor nivel de servicio dada la minimización de las carencias de personal. Además, el hecho de haber obtenido resultados similares en cuanto a reducción de carencias, independiente del modelo utilizado, muestra la importancia del enfoque que tenga el administrador a cargo de los trabajadores, considerando que puede ser capaz de ofrecer un mismo nivel de servicio de cara al cliente, pero con criterios que agrupan a la dotación de maneras distintas. En esta misma línea y a modo de investigación futura, sería interesante estudiar en qué momentos del día conviene tener presentes a los mejores vendedores, pudiendo generar así una organización de la dotación que permita maximizar los ingresos de las tiendas.
Caracterización y Distribución de Minerales Oxidados de Cobre y Alteración en el Yacimiento Cuprífero Mantos de la Luna, II Región de Antofagasta, Chile

El yacimiento estratoligado de cobre Mantos de la Luna pertenece a la Franja Metalogénica de la Cordillera de la Costa del Norte de Chile. Su mineralización se caracteriza por presentar principalmente, los minerales oxidados de cobre crisocola y atacamita. El objetivo de este trabajo es caracterizar macroscópica y microscópicamente la mineralización de mena de cobre y alteración asociada, y determinar la distribución de los minerales oxidados de cobre presentes en tres sectores del yacimiento Mantos de la Luna, los cuales son: Bloque Norte, Central y Sur. Para identificar y caracterizar los minerales oxidados de cobre, se realizaron descripciones macroscópicas y microscópicas de estos y se analizaron muestras por la técnica de difracción de rayos X en distintos sectores estudiados. La distribución de la mineralización se estudió a través de la confección de perfiles y en base a información de mapeo de sondajes y de bancos. Los minerales oxidados de cobre se distribuyen formando cuerpos mantiformes, vetiformes y bolsonadas. El principal control en la distribución de los cuerpos vetiformes es de carácter estructural, por medio de arreglos de diaclasas de orientación en rumbo NNW-SSE y manteos de 80°E. Los cuerpos mantiformes y las bolsonadas están controlados esencialmente por la permeabilidad de la roca, hospedándose preferencialmente en las secciones más vesiculares de coladas de lavas. Finalmente existe desplazamiento de los cuerpos de mena definidos a escala local mediante fallas de rumbo aproximado EW, los cuales definen desplazamientos tipo sinistral de los cuerpos mineralizados. Las especies minerales reconocidas son, en orden de abundancia: crisocola (y/o dioptasa), atacamita (y/o paratacamita), calcosina, y menores cantidades de tenorita, malaquita, melanotalita y nantokita. Asimismo se reconoce mineralización acotada y aislada de minerales sulfurados entre los cuales se cuenta pirita, calcopirita y bornita. Estos minerales se encuentran principalmente en vetillas, amígdalas, pátinas y diseminaciones. Los minerales de ganga asociados corresponden a alteración hipógena caracterizada principalmente por cuarzo, albita, calcita y hematita y alteración supérgena caracterizada principalmente por yeso, limonitas y arcillas. Por medio de la observación de las relaciones de corte en las ocurrencias de minerales oxidados de cobre, se han distinguido dos eventos de mineralización supérgena en el yacimiento. El primer evento fue responsable de formar atacamita y crisocola en asociación con calcosina, y un segundo evento fue responsable de formar crisocola, atacamita y yeso. Para el primer evento se propone mecanismos de transporte por aguas meteóricas percolantes. Para el último evento, se proponen mecanismos de bombeo tectónico en aguas de formación profunda y agua subterránea diluída. El bombeo tectónico es un proceso recurrente y activo hasta el presente, responsable de formar atacamita y crisocola en condiciones hiperáridas.
Reconocimiento Robusto y en Tiempo Real de Gestos

El presente trabajo tiene como ﬁn el desarrollo de un sistema de reconocimiento de gestos dinámicos aplicable a interfaces humano-computador. El reconocimiento es puramente visual, con imágenes obtenidas de una cámara web convencional. Un sistema de visión computacional previamente desarrollado permite extraer la posición de la cara y las manos. El trabajo se desglosa en dos objetivos. El primer objetivo es revisar y mejorar dicho sistema de visión computacional para alcanzar una mayor robustez en el tracking (seguimiento) de los movimientos corporales del usuario. El segundo objetivo consiste en proponer y estudiar un método de reconocimiento de gestos dinámicos caracterizados por la trayectoria de la mano. Para abordar el primer objetivo, se ponen a prueba varias modiﬁcaciones del sistema de tracking actual: restricción de la zona de tracking a la zona con piel y movimiento, extracción de nuevas características del objeto seguido, actualización en línea de dichas características, y búsqueda del objeto seguido a partir de múltiples puntos iniciales en la imagen. En cuanto al segundo objetivo, se observa que el reconocimiento de gestos dinámicos es un problema de reconocimiento de patrones espacio-temporales. Como tal, está sujeto a las variaciones de velocidad y geometría con que los usuarios realizan los gestos, lo cual hace necesario el uso de métodos estadísticos que den cuenta de tales variaciones. En este trabajo, se propone un método novedoso que evita el análisis temporal explícito, al reducir la secuencia de manos detectadas a estadísticas puramente geométricas. Estas estadísticas son suministradas continuamente a un conjunto de clasiﬁcadores Naïve Bayes, que entregan probabilidades de ejecución de cada gesto conocido por el sistema; al encontrarse un máximo local en dicha probabilidad, se declara la posible presencia de un gesto, el cual es validado mediante la comparación con plantillas. Se usan algunas reglas sencillas para abordar el problema de subgestos (reconocimiento errado de un gesto en vez de otro que lo contiene) y se aplican heurísticas como examinar la velocidad de la mano para determinar si el usuario desea dar por terminado el gesto o no. Los resultados de los experimentos muestran una mejoría pequeña del rendimiento del tracking gracias a los cambios introducidos. En tanto, el sistema obtiene una tasa de reconocimiento del 81,7% al reconocer dígitos dibujados con el puño en el aire, desempeño que podría ser mejorado desarrollando un mejor sistema de tracking de la mano y usando métodos geométricos más soﬁsticados que los propuestos en este trabajo. La velocidad de funcionamiento es de 6 a 7 cuadros por segundo, suﬁciente para su uso en tiempo real. El sistema también ha sido puesto a prueba con el robot de servicio Bender, con gestos diseñados especialmente para controlarlo, obteniendo una tasa de reconocimiento de 78,5%.
Estudio Sísmico de Operabilidad de Grandes Válvulas de Seguridad

Durante un evento sísmico las masas de los componentes de una válvula y su sistema de accionamiento producen solicitaciones (inducidas por la oscilación sísmica) que pueden afectar el correcto funcionamiento de esta, estas solicitaciones se ven acrecentadas para el caso de válvulas de gran tamaño, debido a las grandes masas excéntricas involucradas. La sismicidad en Chile tiene la particularidad de poseer sismos de gran duración en su manifestación de mayor intensidad, con lo que válvulas fabricadas bajo estándares y normas extranjeras podrían funcionar incorrectamente durante una situación de emergencia. El principal objetivo de este trabajo es generar una metodología para diseñar y calificar grandes válvulas de seguridad, considerando las solicitaciones sísmicas y de trabajo (presión, peso propio y dilatación térmica) de estas. Se tomaran como base los procedimientos aplicados en la norma ASME QME-1-2007 (para calificación de equipos mecánicos activos utilizados en plantas nucleares), desarrollándose estos con mayor detalle, complementándolos y aplicándolos al caso de la sismicidad nacional. Para ejemplificar la metodología se estudió una válvula de mariposa de 36 pulgadas de diámetro, calculándose el campo de deformaciones de esta sometida a cargas de trabajo y luego a cargas sísmicas. El análisis se centra en el sistema de accionamiento y sellado, considerando las deformaciones y esfuerzos en el eje, disco, sello y bujes de la válvula. Los resultados obtenidos indican que los esfuerzos en los distintos elementos analizados (tanto para carga de trabajo como para carga sísmica) están bajo los máximos admisibles para los distintos materiales empleados, además las fuerzas de contacto generadas producen fuerzas de roce que están por debajo de la fuerza generada por la motorización especificada con la válvula. Se concluye que la válvula analizada es capaz de mantener su integridad física y operabilidad bajo su carga normal de trabajo y durante un evento sísmico. La metodología de calificación generada permite incorporar cargas de trabajo y sísmicas, analizando la incidencia de las deformaciones producidas sobre el sistema de accionamiento y sellado de la válvula.
Caracterización de Patrones de Consumo de Cobre por Sector de Uso Final para Economías de China y Estados Unidos

El presente estudio caracteriza el consumo de cobre total de China y Estados Unidos mediante el tratamiento de modelos lineales propuestos por Vial y Valdés (1991). Se estudian las ecuaciones de consumo de cobre total y las ecuaciones por sector. Las variables explicativas usadas para determinar el consumo de cobre son la actividad económica, producción de bienes finales los precios del cobre, aluminio, plásticos y combustibles fósiles. El cálculo de las elasticidades de las variables explicativas, más un análisis del contexto de la industria del cobre, permiten generar una caracterización de los países en estudio. En los modelos propuestos se comprobó la existencia de cambios estructurales en el consumo y se verificó la significancia de las elasticidades en el largo plazo. Los resultados demuestran que Estados Unidos tiene una tendencia a disminuir su consumo de cobre en los sectores eléctrico, maquinaria industrial y transporte. Esto valida que la disminución en la intensidad de uso estaría siendo provocada por cambios estructurales. Por otra parte, China muestra una ausencia de tendencias negativas, lo que no evidencia una disminución en la intensidad de uso en todos sus sectores. El precio del cobre tiene gran relación con el consumo, mostrando significancia estadística. Mientras que el aluminio, como sustituto, muestra una débil relación. Los precios de los plásticos y combustibles presentan relaciones distintas en cada sector, aumentando o contrayendo el consumo. Finalmente se obtiene un poll de bienes finales con los cuales es posible generar escenarios de consumo utilizando las elasticidades calculadas. En particular edificios construidos; producción eléctrica; motores de combustión interna; vehículos comerciales y de pasajeros y bienes de consumo doméstico, son bienes drivers del consumo.
Construcción de Equipos de Trabajo Mediante Análisis de Redes Sociales e Identificación de Atributos Personales

El objetivo general de esta memoria es diseñar y construir un sistema de información que apoye la creación de equipos de trabajo mediante análisis de redes sociales e identificación de atributos personales. En la actualidad, diversas instituciones de educación superior cuentan con plataformas virtuales que registran calificaciones, almacenan archivos y proveen de foros a los alumnos. Sin embargo, estos sistemas no permiten apreciar la capacidad real de los estudiantes, ya que su foco se centra principalmente en optimizar labores administrativas y no en recoger y procesar otro tipo de información (como intereses y experiencias profesionales de los alumnos), con la cual se podría mejorar significativamente la base de conocimiento disponible para tomar decisiones orientadas a la gestión del desarrollo personal y profesional del estudiantado. Considerando lo anterior, este trabajo sugiere la construcción de un sistema de información capaz de almacenar una serie de datos específicos de los alumnos, con la finalidad de procesarlos y generar valor mediante la creación de grupos de estudiantes, cuyas habilidades e intereses se complementen entre sí. Para comenzar, se investigaron los conceptos genéricos del trabajo en equipo y del análisis de redes sociales. Luego, se realizó un estudio que determinó los factores que influyen en el desempeño de los grupos de trabajo existentes en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile, identificándose cuatro variables principales relacionadas con los integrantes: el alineamiento de intereses, las redes sociales, el nivel de experiencia en los temas abordados y la definición de roles. A continuación, se construyó una plataforma capaz de recolectar y procesar, vía web, los datos señalados anteriormente. Por último, se realizó un experimento con alumnos del Departamento de Ingeniería Industrial de la FCFM y se determinó una serie de posibles mejoras al sistema. Se concluyó que el sistema de información es eficaz en la búsqueda de grupos de N individuos que se complementen entre sí, demorándose 0,003*N segundos aprox. en analizar cada grupo. Por otro lado, el alineamiento de intereses fue la variable de mayor relevancia dentro del modelo utilizado, siendo esto una consecuencia del estudio realizado en la FCFM, donde está presente en el 82% de los grupos exitosos. Finalmente, se definieron diversas líneas de investigación que permitirían mejorar el modelo matemático para analizar grupos y la eficacia de la página web utilizada para recoger los datos del alumnado.