Sistemas informáticos

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Descripción

Históricamente, el interés por el área de la informática en la CSP comenzó en los años 70 con el desarrollo de métodos numéricos para analizar estructuras. Con problemas cada vez más complejos que implicaban, por ejemplo, interacciones suelo-fluido-estructura, y las incertidumbres inherentes a los fenómenos naturales, la investigación en el campo de las estructuras amplió su alcance, lo que alimentó la necesidad de otros recursos computacionales. En la década de 1980, la aparición de los ordenadores paralelos y vectoriales permitió resolver problemas más complejos que implicaban un gran número de variables. Los métodos computacionales, antes restringidos a soluciones deterministas, empezaron a tratar con incertidumbres. A partir de los años 90, la evolución de los algoritmos y el aumento de la capacidad informática permitieron desarrollar modelos robustos a partir de grandes bases de datos. En los últimos años, la investigación se ha centrado en la extracción de conocimientos a partir de grandes colecciones de documentos.

La investigación en el área de Sistemas Computacionales se centra en el desarrollo de modelos computacionales, utilizando recursos computacionales en entornos paralelos y distribuidos, bases de datos, visualizaciones gráficas, etc. La investigación se ha centrado principalmente en el desarrollo de técnicas de Inteligencia Computacional y Minería de Datos para modelar sistemas complejos. El trabajo implica el desarrollo de algoritmos basados en lógica difusa, redes neuronales, máquinas de vectores de soporte, algoritmos genéticos y técnicas de optimización inspiradas en la naturaleza. Estas técnicas tienen diversas aplicaciones en prácticamente todas las áreas del conocimiento, lo que permite el desarrollo de proyectos en conjunción con otras áreas de concentración del PEC y otros programas del COPPE.

El trabajo se ha llevado a cabo en proyectos de investigación institucionales y tecnológicos, centrados en el desarrollo de modelos de sistemas complejos en diversas aplicaciones de la industria petrolera, el medio ambiente, la energía, la empresa y otras. Las aplicaciones no se limitan al campo de la ingeniería y el área también trabaja en problemas de bioinformática, teledetección, ecología, entre otros, siempre en cooperación con especialistas en estas áreas.

El impacto de Internet en el desarrollo humano se ha comparado con la invención de la imprenta en cuanto a las profundas transformaciones tecnológicas, económicas y sociales provocadas por la difusión de información en la "gran red". En este contexto, el desarrollo de la investigación científica en el ámbito de los sistemas informáticos se ha orientado hacia la extracción de conocimientos a partir de colecciones de documentos y metodologías para impulsar la generación de conocimientos y la creación de redes cooperativas.

Varios proyectos de investigación se llevan a cabo en colaboración con otros programas del COPPE. El Centro de Transferencia de Tecnología (NTT) es el laboratorio del PEC que trabaja específicamente en este ámbito, y tiene una fuerte interacción con el Laboratorio de Métodos Computacionales en Ingeniería (LAMCE) y el Centro de Computación de Altas Prestaciones del COPPE (NACAD).

La figura anterior muestra el análisis de las tesis y tesinas del Programa de Ingeniería Civil, con 7 áreas diferentes. En el gráfico, cada nodo representa un trabajo y la longitud de la arista entre dos trabajos es proporcional a la similitud.

Líneas de investigación

Esta línea de investigación estudia los diversos aspectos de la complejidad en los sistemas tecnológicos, biológicos y sociales. Aborda los procesos cognitivos para aprender determinados sistemas y resolver problemas. Utiliza los fractales en los fenómenos físicos, sin limitarse a las representaciones geométricas. Desarrolla modelos de transferencia de conocimientos. Los proyectos de investigación pretenden integrar diversas tecnologías.

Desarrollo de algoritmos de optimización inspirados en la naturaleza, como algoritmos genéticos, inteligencia de enjambre, sistemas inmunitarios artificiales, evolución diferencial, entre otros. Los proyectos de investigación en esta línea tienen como objetivo mejorar los algoritmos y las aplicaciones en diversos ámbitos, entre los que se incluyen no sólo problemas complejos de ingeniería (como los sistemas para la producción de petróleo en alta mar), sino también aplicaciones interdisciplinares que incluyen, por ejemplo, problemas de biología computacional (como el plegamiento de proteínas, el acoplamiento molecular computacional y la secuenciación de péptidos a partir de la espectrometría de masas).

Desarrollo de nuevos algoritmos de inteligencia computacional para la minería de datos en diversas aplicaciones. Esta línea de investigación se ocupa principalmente de los modelos de datos que pueden ser útiles para extraer conocimientos en aplicaciones complejas de ingeniería, bioinformática y empresariales, entre otras.

Desarrollo de algoritmos y sistemas para la minería de textos y web. Los proyectos de investigación de esta línea abordan todas las etapas del proceso de minería de textos: preprocesamiento, adaptación de algoritmos de minería de datos para aplicaciones de minería de textos, visualización, descubrimiento de conocimientos en Internet (minería web: navegación, análisis de contenidos y enlaces), entre otros.

Esta línea de investigación pretende agregar y procesar grandes masas de datos obtenidos en tiempo real de diversos repositorios y sensores conectados a la red que capturan información estructurada y no estructurada de forma continua, con el fin de generar conocimiento y cumplir los criterios de eficacia y privacidad. Le interesan diversos campos y actividades que necesitan analizar grandes volúmenes de datos, como el petróleo y el gas, la biología, el medio ambiente, la meteorología, las imágenes por satélite, las redes sociales, la inteligencia competitiva, la seguridad, el mercado financiero, el comercio electrónico, etc.

Esta línea de investigación estudia métodos para analizar incertidumbres y riesgos en diversas aplicaciones. Los proyectos de investigación en esta línea tienen como objetivo desarrollar nuevas metodologías para analizar las incertidumbres en aplicaciones del sector financiero, el petróleo y la ecología y los procesos de toma de decisiones.

Trata la teoría de redes complejas y el formalismo matemático de la teoría de grafos. Desarrollo de nuevos algoritmos de inteligencia computacional para diversas aplicaciones. Los proyectos de investigación pretenden integrar tecnologías de modelización de sistemas complejos.

Esta línea de investigación utiliza datos de telefonía móvil en los que el registro de cada llamada se asocia a las coordenadas geográficas de la antena que procesó la llamada. Los estudios demuestran que el desplazamiento humano tiene un alto grado de regularidad temporal y espacial. Tras corregir las diferencias de distancia y la anisotropía inherente a cada trayectoria, los patrones de desplazamiento convergen en la misma distribución de probabilidad, lo que indica que, a pesar de la gran diversidad de trayectorias, la movilidad humana sigue patrones reproducibles. De este modo, se pueden construir modelos eficaces de dinámica urbana para ámbitos como el transporte, la propagación de virus, las epidemias, el uso del suelo, etc.

Desarrollo de sistemas de visualización de los resultados de los procesos de modelización numérica y minería de datos.