Extending the Battery Life of Lot Devices Through Energy Harvesting and Smart Power Management

Smart Internet-of-Things (IoT) devices suffer of limited operation life time because they are powered by batteries with limited energy storage capability. Therefore, the design of IoT devices requires the judicious application of different battery-life extension techniques, which include both energy harvesting and energy conservation approaches. In this presentation, several battery-life extension methods are discussed, which can be applied on the perception and network layers of the IoT architecture. The first part of the presentation will give an overview of basic principles and of the different energy harvesting devices available (photovoltaic, piezoelectric, thermoelectric, electromagnetic, solar-thermoelectric and fuel cell). Then, the concept of Power Management is introduced and the design of single-input and multiple-input energy harvesting circuits is presented. The last part of the presentation will focus on data driven, duty-cycling, Dynamic Power Management (DPM) energy conservation techniques that can be implemented at the system level. Examples from both the speaker’s research work and from the state-of-the-art literature will be discussed in the presentation.

Materiales y Radiación Ionizante

El estudio de la radiación es un campo de la ciencia poco reconocido a nivel nacional, en especial la radiación ionizante; este tipo de radiación posee una alta capacidad energética la cual interactúa de manera directa o indirecta con ADN. Debido a lo anterior, es de vital importancia que se estudien diferentes materiales con el objeto de bloquear este tipo de radiación tan dañina para los seres vivos.

En esta conferencia se abordará un material muy utilizado en las construcciones actuales, el bloque de concreto, pero hasta el día de hoy no había sido caracterizado en sus capacidades de blindaje ante las radiaciones ionizantes.

También se abordarán algunos puntos importantes para la culminación de un doctorado y consejos para poder realizar publicaciones a nivel internacional, con el objetivo de que vayan cumpliendo con los requisitos necesarios para ingresar al SNI.

Análisis de Imágenes de Retina en la Detección de Diabetes tipo 2

La población mexicana posee un problema de salud pública grave como es la diabetes, debido a que cada vez más personas son diagnosticadas con dicha enfermedad. El realizar un informe oportuno que permita identificar factores de dicha enfermedad puede mejorar las condiciones de vida de las personas, así como disminuir el gasto per cápita en salud pública. El papel de la angiografía de retina por tomografía de coherencia óptica (OCT-A) en la evaluación y el manejo de la retina se ha vuelto importante en la comprensión de la arquitectura interna de la estructura retiniana. Una de las afecciones de la diabetes se puede ver en la microvascularización, la cual es la primera en alterarse al presentar niveles anormales en la glucosa, por lo que mediante el análisis de patrones y mediciones de la vascularización en retina utilizando imágenes hiperespectrales se podría alertar al paciente de la presencia de diabetes.

Estrategia de Calibración Reducida de Cámaras RGB-D Usando un Balón de Basketball

Las cámaras de tipo RGB-D producen dos capas de información, una capa de profundidad y una capa de color, esta información usualmente se utiliza en reconstrucción 3D y en visión por computadora. Cámaras de la misma marca y modelo producen imágenes con errores de calibración diferentes. Las capas de color y profundidad requieren de una calibración para minimizar errores de alineación, ajustar la precisión y mejorar la calidad de los datos en general. Diversos protocolos de calibración para cámaras RGB-D requieren de un ambiente controlado que permita a los operadores recolectar múltiples muestras como entrada al proceso de calibración, esto dificulta el proceso de calibración requiriendo en su mayoría de un operador experto. Se propone una estrategia novedosa que simplifica el protocolo de calibración requiriendo una menor cantidad de imágenes comparada con otros métodos. La estrategia propuesta utiliza un objeto ordinario, un balón de basketball, como geometría patrón durante la calibración para la alineación de las capas de color y profundidad. 

Introducción al Diseño de Observadores en Sistemas Dinámicos Fraccionarios

El estado x(t*) de un sistema dinámico en el tiempo t* consiste en la información en t* que, junto con la entrada u(t), para todo t>t* determina de manera única la salida y(t) del sistema. En muchos casos, la investigación en teoría de control se realiza bajo la suposición de que todas las variables de estado están disponibles para ser medidas mediante algún tipo de sensor. Para cualquier entrada u(t) y cualquier condición inicial x(0), ¿es posible determinar algún algoritmo que sea capaz de estimar las variables de estado del sistema dinámico? Para resolver este problema se utiliza un sistema dinámico llamado observador (o estimador), es decir, un algoritmo que permite estimar el estado interno de un sistema dinámico a partir de las mediciones de la entrada y la salida disponibles de dicho sistema. El problema se vuelve más interesante si los sistemas dinámicos están representados mediante derivadas más generales, por ejemplo, Caputo, de manera que la dinámica ya no es de orden 1, si no de orden arbitrario, por ejemplo 1/2. En esta charla se dará una introducción a las ecuaciones diferenciales fraccionarias, así como el análisis de estabilidad de Lyapunov para entonces estudiar el problema de la estimación de estados en una clase de sistemas dinámicos fraccionarios mediante la familia de observadores con convergencia tipo Mittag-Leffler. 

Obtención de Nanoestructuras de Hidroxiapatita Dopadas con Tierras Raras para su Aplicación Potencial de Nanomedicina 

Se sintetizaron nanoestructuras de hidroxiapatita (HAp) dopadas con iones de Eu3+ y Gd3+ por separado y en conjunto, con el propósito de mejorar sus propiedades teranósticas y aplicarlas posteriormente en Nanomedicina. El ingreso de estos iones a la estructura cristalina de la HAp mejoró su capacidad para acarrear fármacos, pudiéndose liberar más gradualmente; además, estos iones también le aportaron propiedades fotoluminiscentes a la HAp, para su uso potencial en imagenología aplicada en medicina.

Las nanoestructuras de HAp se sintetizarán a través del método hidrotermal asistido por microondas. La caracterización de las nanoestructuras se hizo por medio de difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido, microscopia electrónica de transmisión y espectroscopia infrarroja. La modificación de la estructura cristalina de la HAp por el ingreso de los iones dopantes se analizó a través de refinamiento Rietveld. La capacidad para acarrear fármacos se determinó utilizando Quercetina como fármaco de prueba y se llevaron a cabo determinaciones de fotoluminiscencia en la HAp dopada a través de espectroscopia de fluorescencia a temperatura ambiente. Se excitaron a las nanoestructuras con longitudes de onda de 390 y 628 nm por separado y se midió la cantidad de luz emitida por las mismas después de la excitación. Se evaluó la posible influencia de la concentración del dopante en la capacidad de emisión de luz, relacionando esta propiedad con la estructura cristalina. 

Nanotoxicología: La Importancia de Evaluar el Efecto de los Nanomateriales y su Seguridad Biológica

La nanotecnología está impactando diversas áreas de la investigación, fomentando el desarrollo de trabajos multidisciplinarios, pero incrementando desmesuradamente la síntesis de nanomateriales, con lo cual se ha superado por mucho, la capacidad de su caracterización fisicoquímica completa y el garantizar la seguridad biológica de estos materiales. Es por ello que desde el año 2006, surge la Nanotoxicología como una ciencia emergente encargada de evaluar y determinar los diferentes efectos tóxicos de los nanomateriales en varios sistemas biológicos modelo. Sin embargo, uno de los principales obstáculos en la Nanotoxicología, es la falta de protocolos estandarizados que ayuden en la evaluación internacional de los nanomateriales. Esto se debe a que muchos de los métodos son modificados de los ensayos típicos de la toxicología, que tienen que ser adaptados para trabajar con nanomateriales debido a las características fisicoquímicas únicas que éstos presentan. En esta plática abordaremos algunos ejemplos de los efectos de la exposición de células animales cultivadas in vitro en presencia de diferentes nanomateriales. Estas evaluaciones de citotoxicidad, genotoxicidad e inflamación, constituyen el primer conjunto de evaluaciones preclínicas que se requieren para garantizar la bioseguridad de un nanomaterial determinado.

Valorización de Residuos: Una oportunidad de Economía Circular Mediante la Aplicación de Diseños Experimentales

Procesamiento de Biopotenciales y Detección de Deterioro Usando la Información de EEG

De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, el número de casos de enfermedades neurodegenerativas se duplicará para el 2030 y se triplicará para el 2050, convirtiéndose en un problema alarmante para los sistemas de salud. El deterioro cognitivo (DC) es uno de los primeros síntomas en las enfermedades neurodegenerativas, por lo que su detección contribuye a la identificación temprana de estas enfermedades. Por otro lado, el electroencefalograma (EEG) es una prueba no invasiva que registra la actividad eléctrica del cerebro y tiene un amplio campo de aplicaciones en el campo médico, una de las cuales es la detección de DC. La combinación de herramientas de procesamiento de señales, extracción de características e inteligencia artificial aplicada a la información de EEG permite la creación de herramientas eficientes para la detección automática de DC. Se propone el uso de procesamiento de señales EEG a través de Wavelets y la clasificación automática de DC usando redes neuronales.

Topografía Corneal por Pantallas Nulas Dinámicas en Dispositivos Electrónicos OLED

Tradicionalmente la topografía corneal se ha estudiado mediante topógrafos comerciales los cuales funcionan basados en el disco de Plácido. Una posible limitación de este sistema es la ambigüedad de los datos en la dirección acimutal, por esta razón, recientemente se han desarrollado nuevas generaciones de topógrafos que utilizan un principio diferente. Algunos autores han desarrollado topógrafos de puntos independientes en forma de tablero de ajedrez. También se han propuesto iluminadores impresos en una pantalla nula cilíndrica, cónica, o arreglos en forma de prisma triangular o cuadrangular. Todas estas geometrías tienen una ventaja sobre los topógrafos clásicos que funcionan mediante el disco de Plácido, ya que superan el denominado problema del rayo oblicuo. Por lo tanto, el objetivo de esta plática es presentar un instrumento basado en el método de pantallas nulas mediante dispositivos electrónicos OLED, el cual nos permita evaluar cuantitativamente corneas humanas con una técnica no invasiva y que sea más económico que los instrumentos comerciales usados en las clínicas oculares.

Detección y Segmentación de Lesiones en la Retina Mediante Aprendizaje Profundo

Hemos diseñado un método para ayudar a los modelos a generalizar tareas como la segmentación de la retina porque la mayoría de los conjuntos de datos de segmentación de la retina libres tienen pocas instancias. En este trabajo segmentamos lesiones como exudados, hemorragias y microaneurismas basándonos en el conocimiento de una clasificación binaria previa con un conjunto de datos más amplio que ayuda a que los parámetros no partan de cero y aceleren la convergencia.

Discriminación de Fuentes de Luz a través de la Distribución Estadística de Fotones Usando Redes Neuronales

El desarrollo y la aplicación de algoritmos de inteligencia artificial en diversas áreas del conocimiento han permitido resolver exitosamente problemas de alta complejidad. La clasificación y el reconocimiento de patrones son ejemplos destacados en los que estos algoritmos constituyen una poderosa herramienta. En este seminario se discutirá cómo se pueden explotar las características de autoaprendizaje de las redes neuronales artificiales para reducir drásticamente el número de mediciones necesarias para discriminar fuentes de luz. A partir de esta estrategia es posible hacer una identificación robusta de luz con solo algunas decenas de mediciones en el régimen de flujo bajo de fotones, en contraste con las técnicas convencionales donde se requiere una gran cantidad de mediciones para revelar las fluctuaciones estadísticas, características y las propiedades de correlación de la luz.

Una Vista Retrospectiva y Estado Actual del Seminario Doctoral de la Facultad de Ingeniería

En esta breve charla se hablará acerca de cómo se han desarrollado las actividades del Seminario Doctoral de la Facultad de Ingeniería en los últimos seis años, así como su condición actual y pertinencia en la formación académica de la comunidad universitaria y en particular de los estudiantes del doctorado en ingeniería.