Deterministic Brownian-like Motion: Electronic Approach

JOSE LUIS ECHENAUSIA MONROY Eric Campos Cantón Rider Jaimes Reátegui JUAN HUGO GARCIA LOPEZ GUILLERMO HUERTA CUELLAR (2022, [Artículo])

"Brownian motion is a dynamic behavior with random changes over time (stochastic) that occurs in many vital functions related to fluid environments, stock behavior, or even renewable energy generation. In this paper, we present a circuit implementation that reproduces Brownian motion based on a fully deterministic set of differential equations. The dynamics of the electronic circuit are characterized using four well-known metrics of Brownian motion, namely: (i) Detrended Fluctuation Analysis (DFA), (ii) power law in the power spectrum, (iii) normal probability distribution, and (iv) Mean Square Displacement (MSD); where traditional Brownian motion exhibits linear time growth of the MSD, a Gaussian distribution, a −2 power law of the frequency spectrum, and DFA values close to 1.5. The obtained results show that for a certain combination of values in the deterministic model, the dynamics in the electronic circuit are consistent with the expectations for a stochastic Brownian behavior. The presented electronic circuit improves the study of Brownian behavior by eliminating the stochastic component, allowing reproducibility of the results through fully deterministic equations, and enabling the generation of physical signals (analog electronic signals) with Brownian-like properties with potential applications in fields such as medicine, economics, genetics, and communications, to name a few."

Brownian motion Deterministic Brownian motion DFA analysis Statistical analysis Electronic circuit Electronic implementation CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA

Study of modal coupling in tapered optical fibers

LUIS ALEJANDRO HERRERA PIAD (2019, [Tesis de doctorado])

La comunicación por fibra óptica es una forma de transmitir información mediante el envío de pulsos de luz a través de una fibra óptica. Desarrollados por primera vez en la década de los 70s, los sistemas de comunicación de fibra óptica han revolucionado la industria debido a sus ventajas sobre la transmisión eléctrica. Las tecnologías de telecomunicaciones y láseres se han relacionado recientemente con fibras de pocos modos, de área modal grande y multimodo. Más específicamente, se han propuesto linternas fotónicas, combinadores de fuentes y fibras multimodo para láseres de alta potencia y comunicaciones. Otro dispositivo que se usa frecuentemente en los láseres, sensores y otras sistemas de comunicaciones es la fibra óptica cónica o estrechada. Fue necesario maximizar la potencia óptica recolectada en una guía de onda desde el campo de difracción de un láser semiconductor; por lo tanto, la técnica de mapeo permitió la remodelación del campo capturado en el modo fundamental de la guía de onda de salida. Además, los sensores de fibra estrechada son capaces de medir diversas variables como índice de refracción, tensión, campo magnético, temperatura y señales acústicas. En comparación con las estructuras de fibra convencionales, las fibras ópticas estrechadas pueden proporcionar una serie de características útiles como un gran campo evanescente, capacidad de confinamiento, diámetro a pequeña escala y generación de supercontinuo, entre muchas otras. En este trabajo se propone una investigación sobre la interacción modal en fibras ópticas estrechadas para observar este dispositivo bajo diversos cambios físicos con el objetivo de proponer la geometría óptima que se implementará en las aplicaciones de detección y láseres de nuestro laboratorio.

CIS- Doctorado en Ingeniería Eléctrica INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA Fibra óptica Óptica Física Tapered optical fibers Modal coupling

Stability of FeVO4-II under Pressure: A First-Principles Study

PRICILA BETBIRAI ROMERO VAZQUEZ SINHUE LOPEZ MORENO Daniel Errandonea (2022, [Artículo])

"In this work, we report first-principles calculations to study FeVO4 in the CrVO4-type (phase II) structure under pressure. Total-energy calculations were performed in order to analyze the structural parameters, the electronic, elastic, mechanical, and vibrational properties of FeVO4-II up to 9.6 GPa for the first time. We found a good agreement in the structural parameters with the experimental results available in the literature. The electronic structure analysis was complemented with results obtained from the Laplacian of the charge density at the bond critical points within the Quantum Theory of Atoms in Molecules methodology. Our findings from the elastic, mechanic, and vibrational properties were correlated to determine the elastic and dynamic stability of FeVO4-II under pressure. Calculations suggest that beyond the maximum pressure covered by our study, this phase could undergo a phase transition to a wolframite-type structure, such as in CrVO4 and InVO4."

FeVO4 under pressure CrVO4-type structure First-principles Mechanical properties Vibrational properties Electronic properties CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA FÍSICA DEL ESTADO SÓLIDO CRISTALOGRAFÍA CRISTALOGRAFÍA

Monitoreo con drones en gráficas con viento dinámico

Jovanni Manuel López Elisea (2024, [Tesis de maestría])

108 páginas. Maestría en Optimización.

Dada una gráfica completa no dirigida, se desea recorrer un subconjunto de sus aristas usando una flotilla de drones. Los drones tienen baterías limitadas que pueden recargarse al regresar a la base y, en principio, el tiempo para recorrer una arista está en función de la distancia entre sus vértices. Sin embargo, ante la presencia de viento el tiempo de recorrer una arista puede depender del sentido en el que se haga. La dificultad del problema aumenta si además la intensidad del viento puede variar de un instante a otro. En esta tesis se aborda el problema anteriormente descrito para el caso particular en el que los vértices son puntos en el plano, el impacto del viento en los tiempos de recorrido de las aristas está relativamente acotado y el subconjunto de las aristas a recorrer inducen un árbol que abarca todos los vértices excepto la base de los drones. Dado que los drones operan simultáneamente y pueden recorrer distintas partes de la gráfica de manera independiente, se desea minimizar el tiempo que emplea el dron con el recorrido más tardado. Esta tesis presenta un modelo matemático para resolver el problema de manera exacta, así como tres heurísticas diferentes para obtener buenas soluciones factibles. La primera de estas heurísticas transforma una solución sin viento y sin batería en una solución con viento y batería. La segunda heurística es un algoritmo glotón sin comunicación entre los drones y la última heurística también es un algoritmo glotón, pero con comunicación entre los drones. Aunque el problema abordado resulta ser lo suficientemente difícil como para que su resolución exacta sea inviable en la práctica, las heurísticas diseñadas son fáciles de implementar y obtuvieron resultados razonables en un tiempo corto de cómputo.

Drone aircraft--Control systems. Drone aircraft--Mathematical models. Mathematical optimization. Heuristic programming. Dynamical systems. Graph theory. Micro vehículos aéreos. Optimización matemática. Programación heurística. Teoría de grafos. TL589.4 CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA MATEMÁTICAS INVESTIGACIÓN OPERATIVA DISTRIBUCIÓN Y TRANSPORTE

Modeling the growth, yield and N dynamics of wheat for decoding the tillage and nitrogen nexus in 8-years long-term conservation agriculture based maize-wheat system

C.M. Parihar Dipaka Ranjan Sena Prakash Chand Ghasal Shankar Lal Jat Yashpal Singh Saharawat Mahesh Gathala Upendra Singh Hari Sankar Nayak (2024, [Artículo])

Context: Agricultural field experiments are costly and time-consuming, and their site-specific nature limits their ability to capture spatial and temporal variability. This hinders the transfer of crop management information across different locations, impeding effective agricultural decision-making. Further, accurate estimates of the benefits and risks of alternative crop and nutrient management options are crucial for effective decision-making in agriculture. Objective: The objective of this study was to utilize the Crop Environment Resource Synthesis CERES-Wheat model to simulate crop growth, yield, and nitrogen dynamics in a long-term conservation agriculture (CA) based wheat system. The study aimed to calibrate the model using data from a field experiment conducted during the 2019-20-2020-21 growing seasons and evaluation it with independent data from the year 2021–22. Method: Crop simulation models, such as the Crop Environment Resource Synthesis CERES-Wheat (DSSAT v 4.8), may provide valuable insights into crop growth and nitrogen dynamics, enabling decision makers to understand and manage production risk more effectively. Therefore, the present study employed the CERES-Wheat (DSSAT v 4.8) model and calibrated it using field data, including plant phenological phases, leaf area index, aboveground biomass, and grain yield from the 2019-20-2020-21 growing seasons. An independent dataset from the year 2021–22 was used for model evaluation. The model was used to investigate the relationship between growing degree days (GDD), temperature, nitrate and ammonical concentration in soil, and nitrogen uptake by the crop. Additionally, the study explored the impact of contrasting tillage practices and fertilizer nitrogen management options on wheat yields. The experimental site is situated at ICAR-Indian Agricultural Research Institute (IARI), New Delhi, representing Indian Trans-Gangetic Plains Zone (28o 40’N latitude, 77o 11’E longitude and an altitude of 228 m above sea level). The treatments consist of four nitrogen management options, viz., N0 (zero nitrogen), N150 (150 kg N ha−1 through urea), GS (Green seeker based urea application) and USG (urea super granules @150 kg N ha−1) in two contrasting tillage systems, i.e., CA-based zero tillage (ZT) and conventional tillage (CT). Result: The outcomes exhibited favorable agreement between the model’s simulations and the observed data for crop phenology (With less than 2 days variation in 50% onset of flowering), grain and biomass yield (Root mean square error; RMSE 336 kg ha−1 and 649 kg ha−1, respectively), and leaf area index (LAI) (RMSE 0.28 & normalized RMSE; nRMSE 6.69%). The model effectively captured the nitrate-N (NO3−-N) dynamics in the soil profile, exhibiting a remarkable concordance with observed data, as evident from its low RMSE = 12.39 kg ha−1 and nRMSE = 13.69%. Moreover, as it successfully simulated the N balance in the production system, the nitrate leaching and ammonia volatilization pattern as described by the model are highly useful to understand these critical phenomena under both conventional tillage (CT) and CA-based Zero Tillage (ZT) treatments. Conclusion: The study concludes that the DSSAT-CERES-Wheat model has significant potential to assess the impacts of tillage and nitrogen management practices on crop growth, yield, and soil nitrogen dynamics in the western Indo-Gangetic Plains (IGP) region. By providing reliable forecasts within the growing season, this modeling approach can facilitate better planning and more efficient resource management. Future implications: The successful implementation of the DSSAT-CERES-Wheat model in this study highlights its applicability in assessing crop performance and soil dynamics. Future research should focus on expanding the model’s capabilities by reducing its sensitivity to initial soil nitrogen levels to refine its predictions further. Moreover, the model’s integration with decision support systems and real-time data can enhance its usefulness in aiding agricultural decision-making and supporting sustainable crop management practices.

Nitrogen Dynamics Mechanistic Crop Growth Models Crop Simulation CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA NITROGEN CONSERVATION AGRICULTURE WHEAT MAIZE CROP GROWTH RATE SIMULATION MODELS

Mapas de densidad electrónica y cálculos de esféricos armónicos microestructurales en cerámicos de BaTiO3 obtenidos por spark plasma sintering

JESUS SALVADOR URIBE CHAVIRA (2023, [Tesis de doctorado])

Se realizaron moliendas de alta energía sobre polvos comerciales de BaTiO3 con una inicial coexistencia de fases ferroeléctricas (tetragonal, ortorrómbica y romboédrica). En los polvos sometidos al proceso de molienda, por medio de la microscopía electrónica de barrido y transmisión, se estudiaron los cambios en la composición química de los polvos por espectroscopía de rayos X de energía dispersiva, así como el estudio de la morfología de las partículas. A partir del patrón de difracción de rayos X, se realizó el refinamiento Rietveld para el estudio de los cambios estructurales y microestructurales producidos por la molienda como lo son: la densidad electrónica por el método de máxima entropía, la proporción de fases, cambios en los parámetros de red, variaciones en las coordenadas fraccionales de los átomos, el tamaño y forma promedio de cristalita y microtensiones por el método de esféricos armónicos manejado en la función Thompson-Cox-Hastings-pseudo-Voigt.

En los polvos se observó que no hubo un cambio sustancial en la composición química y que el tamaño de partícula se redujo. De igual manera, la fase tetragonal comenzó a predominar por encima de la fase ortorrómbica hasta alcanzar una proporción de fases de 9:1, los parámetros de red de ambas fases se incrementaron gradualmente, así como las microtensiones lo que indico que el tamaño de cristal se redujo y tendió a tomar una forma esférica. El incremento en los parámetros de red (variación de las coordenadas fraccionales atómicas) dio como resultado una disminución gradual de la densidad electrónica para todos los átomos. Los cambios antes mencionados sucedieron en función al tiempo de molienda.

Partiendo del polvo con 4 horas de molienda se sinterizaron pastillas por la técnica de sinterización asistida por plasma con una rampa de calentamiento de 100°C/min hasta una temperatura máxima de 1100°C con un esfuerzo axial aplicado durante todo el proceso de sinterización de 50 MPa y un vacío ≈ 2x100 Pa. La variable que se manipuló fueron los tiempos que se mantuvo la sinterización a temperatura máxima, los cuales, consistieron en 1, 3, 5 y 7 minutos. Una vez transcurrido el tiempo a temperatura máxima, se retiró de inmediato el esfuerzo axial y se apagó el suministro de energía. Las pastillas fueron sometidas a dos tratamientos térmicos: el primero de 1000°C durante 16 horas para la extracción del grafito difundido en el proceso de sinterización y el segundo de 1200°C durante 4 horas para inducir el cr

Densidad Electrónica Microestructuras BaTiO3 CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA QUÍMICA FÍSICA OTRAS OTRAS

Recomendaciones en la creación de un portal en línea para comercializar monederos electrónicos de vales de despensa a prospectos privados

ERIK VAZQUEZ PEDROZA (2023, [Otro, Trabajo de grado, maestría])

Muchas empresas otorgan como prestación social a sus empleados monederos electrónicos de vales de despensa. La

contratación de este servicio en la mayoría de los casos se hace por medios físicos, pero la realidad es que dicha

contratación puede generarse de forma electrónica. Las empresas están cambiando su forma de contratación al medio digital, e incluso los clientes en algunos casos buscan empresas que les ahorren tiempo en procesos. Da un valor el facilitarle procesos a clientes, empleados, disminuyendo tiempos de contratación e incluso gastos en mensajería,

gasolina de ejecutivos y tiempo e incluso mitigar riesgos respecto a pérdida de contratos originales o daño en ellos. la realidad es que las empresas poco a poco migrarán sus procesos a nuevas tecnologías o a tecnologías disruptivas y en

muchos casos por solicitud de sus clientes quienes buscan disminuir procesos. Por medio del presente trabajo se darán

recomendaciones para poder implementar la contratación de forma electrónica analizando temas de datos personales, electrónica, derecho de los consumidores, marcas, nombres de dominio, entre otros.

Contratos Protección de datos Firma electrónica Marcas INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES

Low thermal conductivity solar domestic water heater

MIGUEL ANGEL PORTA GANDARA JOSE LUIS FERNANDEZ ZAYAS JUAN FRANCISCO VILLA MEDINA NORBERTO CHARGOY DEL VALLE (2022, [Artículo])

"Solar domestic water heaters (SWH) with thermosyphon circulation are the most common commercial applications of solar energy in Mexico. They are also becoming popular in the rest of the world, given their simplicity, good economic returns, and sustainability. Traditionally the solar collector, the piping, and the storage tank are built of copper and steel. However, wáter quality in many parts of the Mexican Northwest has high mineral contents and, when heated, results in early metal pitting corrosion of SWH parts. Short-lived water heaters are bad promoters of the technology. In this work, a SWH thermoplastic Chlorinated Polyvinyl Chloride (CPVC) is built and tested under real operating conditions in La Paz, BCS, Mexico. The optimal design is detected with the aid of a suitable numerical model. Results reveal that a full SWH-CPVC can be technically and economically convenient for the weather conditions of the Northwestern states of Mexico."

Low thermal conductivity solar water heater CPVC solar water heater Solar water heater cooper pitting corrosion Thermosiphon circulation INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA DISPOSITIVOS TERMOELÉCTRICOS DISPOSITIVOS TERMOELÉCTRICOS

Arreglos de antenas para radiación tipo Isoflux en satélites LEO con diferentes alturas orbitales

Antenna arrays for Isoflux radiation in LEO satellites at various orbital altitudes

Paulina Díaz De la Paz (2023, [Tesis de maestría])

En los últimos años, las constelaciones de satélites en órbita baja han ganado popularidad como infraestructura para ofrecer el servicio de Internet satelital, y se espera que su presencia siga en aumento. Para minimizar la latencia en la transmisión de datos, estos satélites suelen situarse en el rango inferior y medio de la órbita baja terrestre. Comúnmente, los satélites de estas constelaciones emiten una radiación que consiste en un único haz que concentra la potencia en una sola dirección. Sin embargo, debido a la curvatura de la Tierra, las ondas electromagnéticas radiadas por el arreglo de antenas abordo del satélite viajan distancias diferentes. Las ondas que se desplazan en dirección del nadir del satélite hacen un recorrido más corto en comparación con las que se propagan en las direcciones más distantes a este. Este fenómeno ocasiona pérdidas de potencia en los bordes del área de cobertura. Para compensar estas pérdidas, se propone el uso de arreglos de antenas de radiación tipo Isoflux. Estos arreglos distribuyen la densidad de potencia de manera uniforme en el área de cobertura, aumentando la ganancia en direcciones donde el trayecto es más largo. Lograr este tipo de radiación para satélites en órbita baja se vuelve más desafiante. Debido a la proximidad del satélite a la Tierra, es necesario que la radiación se extienda sobre una gran parte del plano de elevación, requiriendo un haz Isoflux que sobrepasa los 100 grados. Esta tesis presenta 18 diseños de arreglos de antenas para satélites en las alturas orbitales de 340 km, 550 km y 1150 km. Para el diseño de estos arreglos, se emplean las geometrías lineales, planares y anillos concéntricos, tanto periódicas como aperiódicas. La distribución de excitaciones de amplitud y la separación entre elementos de antena se optimizan utilizando algoritmos genéticos. La presente tesis incluye un análisis comparativo de las prestaciones de radiación y cantidad de elementos de los diseños presentados, categorizados por altura orbital.

In recent years, the utilization of low-Earth orbit satellite constellations as infrastructure for providing satellite Internet services has experienced substantial growth. The rise of this trend is likely to continue. These satellites are typically placed in the lower to mid-range of low-Earth orbit in order to reduce latency in data transmission. It is common for the antenna arrays on these satellites to emit a single radiation beam that concentrates power in a singular direction. Due to the curvature of the Earth, the electromagnetic waves radiated by the antenna array travel different distances. Waves traveling in the satellite’s nadir direction cover a shorter distance compared to those propagating in more distant directions. This phenomenon causes power losses at the edges of the coverage area. To compensate for these losses, the use of Isoflux radiation antenna arrays is proposed. These arrays distribute the power density evenly across the coverage area, increasing gain in directions where the path is longer. Achieving such radiation characteristics becomes more difficult for low-Earth orbit satellites. Due to the satellite’s proximity to Earth, radiation needs to extend over a large portion of the elevation plane, requiring an Isoflux beam that exceeds 100 degrees. This thesis presents 18 antenna array designs for satellites at the orbital altitudes of 340 km, 550 km, and 1150 km. Linear, planar, and concentric ring geometries are employed, with both periodic and aperiodic antenna element distributions. The distribution of amplitude excitations and the spacing between antenna elements are optimized using genetic algorithms. This thesis includes a comparative analysis of the radiation performance and the number of elements of the presented designs, categorized by orbital altitude.

arreglos de antenas, radiación Isoflux, satélites LEO, algoritmos genéticos antenna arrays, Isoflux radiation, LEO satellites, genetic algorithms INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA ANTENAS ANTENAS

REAL TIME EMBBEDED RGB-D SLAM USING CNNS FOR DEPTH ESTIMATION AND FEATURE EXTRACTION

Marcos Renato Rocha Hernández (2023, [Tesis de maestría])

"A robust and efficient Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) system is essential for intelligent mobile robots to work in unknown environments. For visual SLAM algorithms, though the theoretical framework has been well established for most aspects, feature extraction and association is still empirically de signed in most cases, and can be vulnerable in complex environments. Also, most of the most robust SLAM algorithms rely on special devices like a stereo camera or depth sensors, which can be expensive and give more complexity to the system, that is why monocular depth estimation is an essential task in the computer vision community. This work shows that feature extraction and depth estimation using a monocular camera with deep convolutional neural networks (CNNs) can be incorporated into a modern SLAM framework. The proposed SLAM system utilizes two CNNs, one to detect keypoints in each im age frame, and to give not only keypoint descriptors, but also a global descriptor of the whole image and the second one to make depth estimations from a single image frame, all using only a monocular camera."

SLAM Inteligencia Artificial CNN Sistemas embebidos Redes neuronales Cámara monocular INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LOS ORDENADORES INTELIGENCIA ARTIFICIAL INTELIGENCIA ARTIFICIAL