CC
”El área de Ciencias de la Computación del CIMAT está formada por un grupo de investigadores líderes a nivel nacional e internacional en sus trabajos orientados hacia la investigación, la enseñanza, la capacitación y el desarrollo tecnológico. El área realiza investigación en los siguientes temas principales:
Procesamiento de señales, imágenes y visión por computadora
La línea de investigación Procesamiento de Señales y Visión por Computadora cuenta con cuatro áreas de investigación: Procesamiento y Análisis de Señales e Imágenes, Procesamiento de Imágenes Médicas, Visión por Computadora y Transmisión Multimedia.
En el área de Procesamiento y Análisis de Señales e Imágenes, se hace investigación en: A) Restauración de imágenes (eliminación del ruido, del desenfoque, aumento de la resolución,...) y análisis de imágenes (segmentación, clasificación de ejemplos adversarios) usando técnicas de optimización y aprendizaje profundo, B) Detección de incendios forestales mediante la determinación de fuego y humo, utilizando técnicas de procesamiento de imágenes y aprendizaje máquina, C) Procesamiento de imágenes satelitales (registro de imágenes, reconstrucción morfológica para el monitoreo de ciudades urbanas), D) Compresión de imágenes para transmisión y resguardo de información eficiente.
En el área de Procesamiento de Imágenes Médicas se tienen colaboraciones en: A) el ajuste de modelos de difusión de hidrógeno a datos de resonancia magnética para caracterizar conectividad neuronal y microestructura cerebral, B) estimación cuantitativa de volumen de mielina para detección de enfermedades y caracterización de microestructura de tejido cerebral, C) algoritmos de autoenfoque para aplicaciones de microscopía, como el análisis de tuberculosis micobacteriana.
En el área de Visión por Computadora, las investigaciones recientes del grupo cubren temas relacionados al desarrollo de algoritmos para el análisis de imágenes de escenas urbanas: detección de objetos/irregularidades en carretera, rastreo visual, conteo, predicción de trayectorias; se realizan también investigaciones en visión 3D (reconstrucción de escenas, SLAM…) con técnicas recientes de representación implícitas o explícitas (Nerfs, Gaussian splatting).
En el área de Transmisión Multimedia, las investigaciones se enfocan en el desarrollo de esquemas robustos y seguros para la comunicación de audio, imagen y video en tiempo real sobre el Internet. En particular, los esfuerzos van dirigidos a la optimización de recursos del Internet (ancho de banda limitado) para mantener una buena calidad en el servicio, con la participación de los mismos usuarios para la distribución del contenido. Bajo este esquema, se han desarrollado sistemas o estrategias de comunicación basadas principalmente en dos tecnologías: A) Multicast Virtual (MV) y B) Peer-to-Peer (P2P). Como investigación fundamental para la optimización de estas tecnologías (MV y P2P), se están desarrollando esquemas novedosos para la estimación en tiempo real del retardo entre participantes y ancho de banda disponible. En la línea de protección de la información, se han desarrollado esquemas criptográficos de alta seguridad y velocidad usando sistemas dinámicos caóticos.
Los miembros de este grupo realizan colaboraciones con diversos grupos de investigación de numerosas instituciones tanto nacionales como internacionales. Algunas de las instituciones con las que se han colaborado son las siguientes: La Università degli Studi di Verona (Italia), la EPFL (Suiza), el Institut National de Recherches en Informatique et en Automatique (INRIA, Francia), la University of California Riverside, el Instituto de Óptica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (España), el Centro de Modelización Matemática (ModeMat) de la Universidad Politécnica Nacional (Ecuador), El Instituto de Neurobiología de la UNAM, el Laboratorio de Aprendizaje Computacional e Investigación de Imágenes (CLIR) de la Facultad de Matemáticas de la UADY, Instituto Tecnológico de Mérida (ITM), Centro de Investigación en Ciencias de Información Geoespacial (CentroGeo), Laboratorio Urbano de la Universidad Modelo (LU-UM), Centro Regional de Investigación en Salud Pública (CRISP) del Instituto Nacional de Salud Pública (INSP).
A través de estas colaboraciones se consigue ampliar el conjunto de problemáticas y técnicas con las que se cuenta en el equipo, así como desarrollar equipos multidisciplinarios para abordar los problemas.
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Organización desde hace 25 años de la Reunión de Neuroimágenes y Visión Computacional NeuroVisión junto con el Instituto de Neurobiología de la UNAM. Esta reunión es la más importante en el país, ya que conjunta métodos de visión computacional y aplicaciones en imágenes médicas.
Pat-Chan, A. E., Hernandez-Lopez, F. J., & Moreno-Sabido, M. R. (2023). Seguimiento de objetos en video mediante el método de emparejamiento de bloques. Research in Computing Science, 152(8), pp. 21-33. ISSN: 1870-4069 Latindex. 1er lugar en el premio al mejor poster del COMIA-2023.
Martínez-López, J. A., De-la-Torre-Gutierrez, H., & Hernandez-Lopez, F. J. (2023). Detección de antiespacios urbanos usando YOLO: caso de estudio Mexicali. Research in Computing Science, 152(9), pp. 21-33. ISSN: 1870-4069 Latindex. 3er lugar en los premios a los mejores artículos del COMIA-2023.
Se organiza el Seminario de Matemáticas Aplicadas y Computación (SMAC) de forma conjunta con Facultad de Matemáticas de la UADY, el cual sesiona cada 15 días invitando a estudiantes e investigadores a compartir sus conocimientos con el fin de dar a conocer sus respectivos trabajos de investigación y crear nuevas colaboraciones.
El equipo liderado por investigadors de CIMAT (Alonso Ramírez-Manzanares, José L. Marroquín, Mariano Rivera et. al.) ganó el primer lugar en modelación computacional en el workshop White Matter Modelling Challenge dentro del International Symposium of Biomedical Imaging 2015 llevado a cabo en la ciudad de NY, EU. El título del trabajo es “Empirical Diffusion-and-Direction Distributions (ED^3) to Estimate White Matter Microstructure”.
PRONACES: 321075 “Movilidad urbana rural integrada e innovación en electromovilidad en Yucatán” de la convocatoria 2021-2024 Proyectos nacionales de investigación e incidencia para transitar a un sistema energético social y ambientalmente sustentable. Universidad Modelo. 2022-Actualmente. Participación como colaborador con el Laboratorio Urbano de la Universidad Modelo. Responsable del proyecto: Dr. Alfredo Arias Trinidad de la Escuela de Ingeniería de la Universidad Modelo. Logros: Dos tesis de maestría en proceso, una de la maestría en Cómputo Estadístico del CIMAT-Monterrey y otra de la maestría en Ciencias de la Computación y Matemáticas Industriales del CIMAT-Guanajuato.
Análisis de sistemas de flujo urbano para el diseño de ciudades inteligentes de la convocatoria de apoyo a la investigación científica y tecnológica 2019 de Institutos Tecnológicos Federales y Centros. Modalidad Posgrado PNPC. Instituto Tecnológico de Mérida. Ene-Dic/2019. Participación como colaborador. Logros: Codirector de tesis de dos alumnos de maestría del ITM, “Estimación de tráfico vehicular en capturas de video aéreo” y “Reconocimiento de señales de tránsito utilizando redes neuronales artificiales y realidad aumentada”.
Participación institucional en el subproyecto “Detección satelital de Sargazo en Imágenes de Radar de Apertura Sintética”, dentro del proyecto denominado “Sistemas de Observación y Alerta Temprana del Sargazo (Proyecto Piloto)”, apoyado por los Programas Nacionales Estratégicos de Ciencia, Tecnología y Vinculación con los sectores Social, Público y Privado del CONACyT, No. Proyecto 321367, 2022.
Aprendizaje máquina y análisis de datos
Se abarca aprendizaje basado en métodos variacionales y bayesianos, aprendizaje estadístico, aprendizaje profundo, procesamiento de lenguaje natural, aprendizaje multimodal y aplicaciones de lo anterior a visión computacional, robótica e ingeniería en general.
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En progreso...
Métodos numéricos, cómputo paralelo y optimización
En el grupo de Métodos numéricos, Optimización y Cómputo paralelo nos centramos en desarrollar métodos computacionales aplicables a la resolución de problemas en ámbitos de ingeniería, física, logística y planificación, entre otros. Somos especialistas en las diferentes metodologías involucradas en este tipo de problemas, incluyendo la modelación de sistemas, generalmente a través de ecuaciones diferenciales, así como los métodos de optimización, incluyendo tanto métodos clásicos como métodos heurísticos.
En la actualidad muchos de los problemas que se modelan y optimizan requieren el uso de grandes cantidades de datos y cómputo, por lo que en muchas ocasiones recurrimos al uso de cómputo paralelo a través de los laboratorios de cómputo de alto rendimiento con los que se cuentan en CIMAT. Somos expertos en el desarrollo de algoritmos paralelos incluyendo sistemas de memoria compartida y distribuida, así como GPU.
Una característica importante de este grupo de investigación en CIMAT es que no nos limitamos a utilizar librerías existentes para el desarrollo de aplicaciones, sino que innovamos en el desarrollo de técnicas para simulación y optimización, lo que lleva en la mayor parte de los casos a desarrollar software propio, prestando especial atención al desarrollo de algoritmos eficientes y efectivos. Por ello también se trabaja en el desarrollo de algoritmos y estructuras de datos que permitan implementar los algoritmos en forma eficiente y que puedan aprovechar el hardware reciente.
En la línea de Optimización se realiza investigación tanto en las áreas mono-objetivo como multi-objetivo, utilizando técnicas estocásticas de optimización como los algoritmos evolutivos, los algoritmos meméticos o los de estimación de distribución, entre otros. También se desarrollan técnicas de programación matemática y métodos de gradiente. Se aplican a problemas de diseño y optimización global y restringida que surgen en diversos ámbitos como logística, criptografía o ingeniería civil. A través de la formación de equipos de trabajo con los estudiantes interesados en estos temas, tenemos tradición de participar en concursos de optimización con el fin de validar y mostrar las ventajas de las innovaciones realizadas en esta área. Esto ha dado visibilidad al grupo, consiguiendo diversos premios internacionales.
En Métodos numéricos se estudian y desarrollan modelos de solución numérica de ecuaciones diferenciales parciales usando Elemento Finito, Volumen Finito, Diferencias Finitas, y recientemente Cálculo Exterior Discreto (DEC). Estas técnicas son utilizadas para resolver problemas en aplicaciones de ingeniería como en diseño de celdas de combustible, modelado térmico en sólidos, modelado de fluidos en sistemas físicos, diseño de estructuras complejas en ingeniería civil, desarrollo de nuevos materiales, aplicaciones en materiales biológicos y modelado numérico de aguas subterráneas e inundaciones, entre otros.
En Cómputo paralelo se trabaja en diferentes tecnologías y paradigmas de paralelización como OpenMP, MPI y CUDA, aplicando estas herramientas a la paralelización de algoritmos de modelación y optimización. Somos especialistas en el uso eficiente de este tipo de hardware, ofreciendo servicios de consultoría y capacitación.
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Post-Doctorantes
Líderes actuales en la obtención de los mejores resultados conocidos en diversos problemas de optimización combinatoria: problema de asignación de frecuencias, problemas de particionado de grafos, ordenación lineal o Job-Shop Scheduling, entre otros.
Ganadores o obtención de primeras posiciones en diversos concursos de optimización y modelación: PACE Challenge 2024, ICPC Huawei Challenge 2023, Wind Farm Layout Optimization Competition, PACE Challenge 2018.
Co-organización en varios de los congresos más importantes del área, como IEEE Congress On Evolutionary Computation, Genetic and Evolutionary Computation Conference.
Organizadores por más de 20 años de la Escuela de Modelación y Métodos Numéricos, donde se han presentado aplicaciones en diversas áreas: ecuación de advección-difusión-reacción en problemas hidrológicos; supercómputo y aplicaciones; problemas de gran escala en geofísica y análisis numérico; modelación computacional de sistemas biológicos; modelado para ciencias de materiales y aplicaciones industriales; modelación y simulación computacional de riesgos y desastres naturales.
Diseño del primer algoritmo de aproximación para dos problemas de optimización combinatoria: el problema del conjunto independiente fuerte, y el problema del cubrimiento de hubs mínimo.
Avances teóricos, destacando la demostración de que el problema del cubrimiento de hubs mínimo es NP-difícil para gráficas arbitrarias.
IRSES-TCAINMAND otorgado por la Comunidad Económica Europea (2014-2017). Este proyecto ganó el premio de CONAHCYT al proyecto de mayor proyección internacional de los CPI en los 25 años del CONAHCYT. El proyecto Tri Continental Alliance in Numerical Methods applied to Natural Disasters (TCAINMAND) se desarrolló en colaboración entre el CIMNE, Swansea University, Tsinghua University y CIMAT. Plantea la cooperación entre regiones de Asia, Latinoamérica y la Comunidad Económica Europea, para mitigar los daños producidos por desastres naturales.
Simulación Numérica y Optimización de Celdas de Combustible. Este proyecto se realiza con la participación del Centro GEO y el CICY, que también forman parte del Sistema de Centros Públicos del CONACYT. Este proyecto se inició en el 2020, y ha permitido realizar desarrollos interesantes en el modelado numérico de sistemas de generación de energía renovable, acelerando los rendimientos de producción a un bajo costo. Se ha realizado optimización de materiales utilizados en la manufactura de los sistemas manteniendo un alto grado de eficiencia en su funcionalidad.
Robótica y sistemas inteligentes
El grupo de Robótica y Sistemas Inteligentes (RSI) en CIMAT cuenta con una trayectoria de más de 15 años realizando investigación en robótica móvil. Su enfoque teórico, que trasciende a lo práctico, ha hecho que el grupo de RSI de CIMAT se haya posicionado como un referente dentro de la comunidad de robótica en México. Los trabajos de investigación de sus integrantes constantemente se publican en los foros más importantes del área, tal como lo son el IEEE Transactions on Robotics (IEEE TRO), International Journal of Robotics Research (IJRR), IEEE Robotics and automation Letters (IEEE RAL), Robotics and Autonomous Systems (RAS), Autonomous Robots (AURO), Automatica, ISA Transactions, IEEE Transactions on Control Systems Technology, Journal of the Franklin Institute, Control Engineering Practice, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, IEEE Transactions on Affective Computing, Virtual Reality, IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), International Workshop on the Algorithmic Foundations of Robotics (WAFR), International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), entre otros.
El grupo está integrado por doce miembros permanentes, todos ellos en el Sistema Nacional de Investigadoras e Investigadores (SNII) – un investigador con nivel 3, cuatro con nivel 2, cinco con nivel 1, y dos con nivel candidato. Las líneas de investigación del área se concentran globalmente en la planificación de movimientos, la teoría de control, la percepción, la modelación de incertidumbre, y la integración de estos diferentes niveles de estimación y decisión a través de esquemas de retroalimentación coherentes y eficaces. Más específicamente, las más recientes líneas de investigación del área han abordado problemas a través de técnicas como control óptimo, control no lineal con retroalimentación sensorial, control predictivo basado en modelo, control distribuido basado en consenso, control visual, procesos de decisión de Markov parcialmente observables, modelos generativos de predicción, filtrado Bayesiano y combinatorio, geometría computacional, métodos de planificación basados en muestreo, entre otros. El rango de aplicaciones de la investigación cubre robots terrestres y aéreos, por ejemplo búsqueda y reconstrucción de objetos, exploración de ambientes desconocidos, formaciones de múltiples robots, persecución/evasión, locomoción humanoide, coches autónomos y realidad virtual.
Investigadoras e Investigadores Titulares
Investigadoras e Investigadores Asociados
Investigadoras e Investigadores por México
Post-Doctorantes
Dr. Oscar Susano Dalmau Cedeño
Coordinador del Área de Ciencias de la Computación
E-mail: dalmau@cimat.mx
Dr. Ramírez Manzanares Alonso
Coordinador de Posgrado Área de Ciencias de la Computación
E-mail: alram@cimat.mx
