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Aceleración en hardware y del análisis multifractal del genoma humano [recurso electrónico]

Moreno Tovar, Pedro Antonio; Velasco Medina, Jaime; Duarte Sánchez, Jorge; Loaiza, Cris (2018-08-24)

El análisis multifractal ha permitido estudiar el genoma humano desde una perspectiva diferente proporcionando una manera de medir la variabilidad y estabilidad genética a lo largo del genoma. Estos resultados han sido ...
Design of an image codec based on bandelet transform using NIOS II

Arteaga, Jaime Andres (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAMAESTRÍA EN INGENIERÍA-ÉNFASIS EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA, 2011)

This document presents the design of an image codec for grayscale images based on Bandelet Transform. Bandelet bases are obtained with a set of geometric-flow vectors that indicates the directions in which gray levels have ...
Diseño de un criptoprocesador RSA de 8192 bits usando un arreglo sistólico

Renteria Mejia, Claudia Patricia (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAMAESTRÍA EN INGENIERÍA-ÉNFASIS EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA, 2012)

La seguridad de la información es un campo de investigación y desarrollo tecnológico orientado principalmente hacia aplicaciones militares y comerciales. Por ejemplo, el intercambio de información confidencial a través de ...
Diseño e implementación de un respirómetro para analizar la fisiología post-cosecha de frutas y vegetales [recurso electrónico]

Velez Pasos, Carlos Antonio; Velasco Medina, Jaime; Gómez Garcia, Carlos Andres; Ortega, Karen Johana (2019-10-17)

En este proyecto se diseñó e implementó un Respirómetro de medición directa para analizar la fisiología post-cosecha de frutas y vegetales. El Respirómetro posee una cámara hermética, cuya atmósfera interior es monitoreada ...
Dispositivos Lógicos Programables.

Velasco Medina, Jaime; Pérez Uribe, Andrés (2011-10-13)

El siguiente artículo presenta con preguntas y respuestas, la evolución, descripción general y una posible clasificación de las principales arquitecturas de los Dispositivos Lógicos Programables (PLDs), junto con las ...
Hardware implementation of non-bonded forces in molecular dynamics simulations

Caicedo Beltrán, Álvaro José (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA ELECTRÓNICA, 2011)

Molecular Dynamics is a computational method based on classical mechanics to describe the behavior of a molecular system. This method is used in biomolecular simulations, which are intended to contribute to the study and ...
Implementación de un sistema multiagente para solucionar el problema del agente viajero

Charry Caicedo, Camilo (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAINGENIERIA ELECTRÓNICA, 2012)

Dentro del ámbito académico, se debe procurar permanecer siempre a la vanguardia con respecto a los avances tecnológicos y con ellos explorar las diferentes alternativas de uso de las mismas, para abrir así nuevas posibilidades ...
Implementación Hardware de un algoritmo Needleman-Wunsch modificado para el alineamiento de secuencias de ADN

Arias López, Mauricio (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍAMAESTRÍA EN INGENIERÍA-ÉNFASIS EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA, 2017)

El proceso de alineamiento está basado en algoritmos de programación dinámica o heurísticos cuyo objetivo es el de encontrar áreas iguales y diferentes a lo largo de cadenas de moléculas (ADN, ARN). Según el tipo de ...
Mecánica molecular estructural para el cálculo del módulo de Young y los modos de vibración de nanotubos de carbono.

Padilla Espinosa, Ingrid M.; Espinosa Duran, John M.; Velasco Medina, Jaime (2013-09-19)

Los nanotubos de carbono son una de las nanoestructuras más usadas para el desarrollo de nuevos nanodispositivos debido a sus excepcionales propiedades mecánicas, ópticas, químicas y eléctricas. En este trabajo, el ...
Physical principles of memory and logic devices based on nanostructured Dirac materials

Marmolejo Tejada, Juan Manuel (Universidad del ValleColombiaFACULTAD DE INGENIERÍADOCTORADO EN INGENIERÍA-ÉNFASIS EN INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA, 2017)

During the las decades, the silicon-based semiconductor industry has enabled higher performance per cost of integrated circuits due to the ability of nearly doubling the amount of transistors per chip every two years, ...

Envíos recientes

Aceleración en hardware y del análisis multifractal del genoma humano [recurso electrónico]

Moreno Tovar, Pedro Antonio | 2018-08-24

El análisis multifractal ha permitido estudiar el genoma humano desde una perspectiva diferente proporcionando una manera de medir la variabilidad y estabilidad genética a lo largo del genoma. Estos resultados han sido usados para explicar algunas anormalidades genéticas y otras particularidades genéticas con importantes implicaciones en estudios de enfermedades genéticas, diversidad humana entre otros.

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Design of an image codec based on bandelet transform using NIOS II

Velasco Medina, Jaime | 2011

This document presents the design of an image codec for grayscale images based on Bandelet Transform. Bandelet bases are obtained with a set of geometric-flow vectors that indicates the directions in which gray levels have regular variations inside an image region. These regions are associated with high 2D Wavelet coefficients with geometric information redundancy, which could be eliminated in order to reduce the number of non-zero coefficients and to increase the compression rate of the image. The codec was designed in C language using a NIOS II processor inside a SoPC with a touch-panel and a SD-Card. Some of the functions were synthesized in hardware with NIOS II C2H Compiler obtaining an acceleration percentage of 8.8%. Numerical tests show that a Bandelet compression has an improvement of up to 2 dB over a Wavelet compression. Este documento presenta el diseño de un codec de imágenes en escalas de gris basado en la Transformada Bandelet. Las funciones base Bandelet se construyen a partir de vectores de flujo geométrico que indican la dirección en la que una región tiene variaciones regulares de los niveles de gris. Estas regiones están asociadas a coeficientes Wavelet 2D de gran magnitud con redundancia de información geométrica, la cual se puede eliminar para reducir el número de coeficientes diferentes de cero y así aumentar la compresión de la imagen. El codec se diseñó en lenguaje C para un procesador embebido NIOS II dentro de un sistema SoPC con pantalla táctil y SD-Card. Algunas de las funciones fueron sintetizadas en hardware con NIOS II C2H Compiler logrando una aceleración del 8.8%. Las pruebas realizadas muestran que la compresión con funciones Bandelet llega a ser hasta 2 dB superior a la compresión realizada con funciones Wavelet 2D

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Diseño de un criptoprocesador RSA de 8192 bits usando un arreglo sistólico

Velasco Medina, Jaime | 2012

La seguridad de la información es un campo de investigación y desarrollo tecnológico orientado principalmente hacia aplicaciones militares y comerciales. Por ejemplo, el intercambio de información confidencial a través de Internet, tales como las transacciones bancarias y los servicios de telecomunicaciones son de gran impacto a través de una amplia gama de aplicaciones comerciales e industriales. Entonces, con el propósito de proteger los datos confidenciales en equipos informáticos y de comunicaciones, se deben usar criptosistemas, los cuales se pueden implementar en software y/o hardware. En este contexto, RSA es uno de los criptosistemas de clave pública más utilizados y tiene un buen nivel de seguridad si el tamaño de la clave es mayor o igual a 1024 bits. Sin embargo, RSA de 1024 bits se puede romper con la actual tecnología informática. Por lo tanto, es necesario aumentar el nivel de seguridad de los criptosistemas RSA usando claves de 2048, 4096 ó 8192 bits. Desde el punto de vista matemático, RSA se basa en la exponenciación modular y ésta se lleva a cabo usando la multiplicación modular de Montgomery, la cual determina el desempeño de RSA debido a que esta multiplicación utiliza la adición de tres datos muy grandes. Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores para realizar una implementación en hardware de un criptoprocesador RSA de 8192 bits, es necesario usar el multiplicador de Montgomery basado en un arreglo sistólico usando sumadores "carry-save". Entonces, en este trabajo se presenta el diseño de dos criptoprocesadores RSA de 8192-bits, los cuales son diseñados usando el algoritmo de exponenciación binaria y los algoritmos de Montgomery para base-2 xxi y base-4. En este caso, los multiplicadores diseñados realizan simultáneamente dos multiplicaciones, lo que permite aumentar el "throughput"de los criptoprocesadores

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Diseño e implementación de un respirómetro para analizar la fisiología post-cosecha de frutas y vegetales [recurso electrónico]

Velez Pasos, Carlos Antonio | 2019-10-17

En este proyecto se diseñó e implementó un Respirómetro de medición directa para analizar la fisiología post-cosecha de frutas y vegetales. El Respirómetro posee una cámara hermética, cuya atmósfera interior es monitoreada mediante sensores de O2, CO2, temperatura y humedad relativa. El aire de la cámara se renueva periódicamente mediante una bomba para mantener los niveles normales de O2, CO2. El equipo posee una interfaz de usuario que establece la comunicación entre el computador y la unidad hardware de control y medición, permitiendo adquirir los datos para su visualización y almacenamiento. La unidad hardware tiene como elemento central el microcontrolador reprogramable PSoC, con el cual se realiza la adquisición y adecuación de las señales entregadas por los sensores, además del control de la bomba de aire y las válvulas de entrada y salida usadas en la renovación de atmosfera. La precisión del sistema es determinada por la precisión de los sensores, y las mediciones pueden realizarse en pocos minutos o durante semanas. Con el propósito de verificar el funcionamiento del equipo, los cambios en las tasas de respiración de bananos y raíces de yuca fueron monitoreados durante diez días. Los resultados mostraron bajos niveles de varianza entre repeticiones y fueron comparables con datos publicados en la literatura

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Dispositivos Lógicos Programables.

Velasco Medina, Jaime | 2011-10-13

El siguiente artículo presenta con preguntas y respuestas, la evolución, descripción general y una posible clasificación de las principales arquitecturas de los Dispositivos Lógicos Programables (PLDs), junto con las diferentes tecnologías de programación y algúnas características particulares de estos dispositivos. Debido a su importancia, los PLDs más modernos llamados Gate Arrays Programables (FPGAs es visto con especial interés.

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Hardware implementation of non-bonded forces in molecular dynamics simulations

Velasco Medina, Jaime | 2011

Molecular Dynamics is a computational method based on classical mechanics to describe the behavior of a molecular system. This method is used in biomolecular simulations, which are intended to contribute to the study and advance of nanotechnology, medicine, chemistry and biology. Software implementations of Molecular Dynamics simulations can spend most of time computing the non-bonded interactions. This work presents the design and implementation of an FPGA-based coprocessor that accelerates MD simulations by computing in parallel the non-bonded interactions, specifically, the van der Waals and the electrostatic interactions. These interactions are modeled as the Lennard-Jones 6-12 potential and the direct-space Ewald summation, respectively. In addition, this work introduces a novel variable transformation of the potential energy functions, and a novel interpolation method with pseudo-floating-point representation to compute the short-range forces. Also, it uses a combination of fixed-point and floating-point arithmetic to obtain the best of both representations. The FPGA coprocessor is a memory-mapped system connected to a host by PCI Express, and is provided with interruption capabilities to improve parallelization. Its main block is based on a single functional pipeline, and is connected via Avalon Bus to other peripherals such as the PCIe Hard-IP and the SG-DMA. It is implemented on an Altera¿s EP2AGX125EF35C4 device, can process 16k particles, and is configured to store up to 16 different types of particles. Simulations in a custom C-application for MD that only computes non-bonded forces become up to 12.5x faster using the FPGA coprocessor when considering 12500 atoms.

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Implementación de un sistema multiagente para solucionar el problema del agente viajero

Velasco Medina, Jaime | 2012

Dentro del ámbito académico, se debe procurar permanecer siempre a la vanguardia con respecto a los avances tecnológicos y con ellos explorar las diferentes alternativas de uso de las mismas, para abrir así nuevas posibilidades de investigación y desarrollo a las generaciones futuras. Algunas de estas tecnologías corresponden a ramas diferentes del conocimiento como la computación y la electrónica, encontrando así, de un lado los agentes inteligentes como una nueva y prometedora forma de solución a problemas complejos y de otro lado, se tiene los dispositivos de hardware reconfigurable FPGAs (Field Programable Gate Array) que cada día evolucionan e innovan, procurando dar soluciones efectivas a problemas reales y complejos que requieren de gran capacidad de procesamiento en forma paralela. Dadas las características y ventajas de los desarrollos a nivel de hardware, en este trabajo se plantea la implementación de un sistema multiagente (SMA), para solucionar el problema del agente viajero y evaluar por medio de la comparación con una implementación software, la eficiencia del diseño.

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Implementación Hardware de un algoritmo Needleman-Wunsch modificado para el alineamiento de secuencias de ADN

Velasco Medina, Jaime | 2017

El proceso de alineamiento está basado en algoritmos de programación dinámica o heurísticos cuyo objetivo es el de encontrar áreas iguales y diferentes a lo largo de cadenas de moléculas (ADN, ARN). Según el tipo de comparación, los algoritmos son clasificados en locales y globales. Cada tipo genera distintas variables de costo-beneficio sobre el tiempo de computación y memoria usada; sin embargo, las secuencias poseen una gran cantidad de bases o aminoácidos variables entre sectores, lo cual implica un mayor consumo de tiempo y recursos computacionales. Este trabajo presenta la implementación en hardware de un algoritmo de alineamiento basado en programación dinámica: el algoritmo K-band, el cual es una modificación del algoritmo de alineamiento global propuesto por primera vez en 1970 por Saul Needleman y Christian Wunsch. Dicho algoritmo permite el cálculo de la solución óptima para un proceso de alineamiento según una parametrización dada, reduciendo drásticamente a su vez la cantidad de información a procesar y el almacenamiento necesario. La arquitectura hardware del sistema es basada en un arreglo paralelo y es descrita por medio de lenguaje VHDL

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Mecánica molecular estructural para el cálculo del módulo de Young y los modos de vibración de nanotubos de carbono.

Padilla Espinosa, Ingrid M. | 2013-09-19

Los nanotubos de carbono son una de las nanoestructuras más usadas para el desarrollo de nuevos nanodispositivos debido a sus excepcionales propiedades mecánicas, ópticas, químicas y eléctricas. En este trabajo, el método multiescala llamado mecánica molecular estructural se usó para estimar el módulo de Young y las frecuencias naturales de nanotubos de carbono de diferentes quiralidades y tamaños. Este método establece un enlace entre la mecánica molecular con la mecánica clásica por medio de balances de energía y permite reducir el tiempo de procesamiento en comparación con otros métodos. Los resultados de simulación obtenidos son acordes a los reportados en la literatura, en este caso, el módulo de Young varía entre 1.02 y 1.05 TPa, y las frecuencias naturales son del orden de GHz y son altamente dependientes de la quiralidad y de la relación longitud/radio. Teniendo en cuenta lo anterior, el método multiescala proporciona resultados de forma rápida y confiable, y es muy apropiado para el diseño de nanodispositivos, nanosensores y nanomáquinas.

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Physical principles of memory and logic devices based on nanostructured Dirac materials

Velasco Medina, Jaime | 2017

During the las decades, the silicon-based semiconductor industry has enabled higher performance per cost of integrated circuits due to the ability of nearly doubling the amount of transistors per chip every two years, however, this has resulted in overheating issues and fundamental manufacturing problems that are very di¿cult to solve. Therefore, Dirac materials (DMs), such as graphene and topological insulators (TIs), are being extensively investigated as possible candidates for replacing silicon-channel devices in the next-generation integrated circuits, due to their attractive ultrahigh carrier mobility and possibility of quantum e¿ects that may be useful for electronic applications. This requires to study the physical principles of such nanostructures to e¿ectivelypredictthequantumtransportbehaviorofpossibledevices. Theaimofthis work is to explore the physical properties of Dirac material-based nanostructures that could be used for novel memory and logic devices, by using tight-binding (TB) and density function theory (DFT) methods combined with the non-equilibrium function (NEGF) formulation

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Aceleración en hardware y del análisis multifractal del genoma humano [recurso electrónico]

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