Como resultado de esta última convocatoria, los trabajos estarán a cargo de académicos de los cinco departamentos que conforman tanto la Sede Arica como Iquique.
Durante el presente año, ocho académicos de la Facultad de Ingeniería UTA, tanto de la Sede Iquique como Arica, se adjudicaron diferentes proyectos de Investigación Científica y Tecnológica UTA MAYOR 2024.
Las investigaciones abordarán diversas temáticas, tales como nudos geométricos, cromodinámica cuántica; resonancias en circuitos eléctricos no lineales; desarrollo sostenible; acceso a energías limpias, y modelos de lenguaje basados en aprendizaje profundo.
Los proyectos fueron adjudicados por los equipos conformados por los siguientes académicos, respectivamente: Dr. José Ayala Hoffmann (Depto. de Ingeniería y Tecnologías/Sede Iquique); Dr. César Ayala (Depto. de Ingeniería y Tecnologías/Sede Iquique); Dres. Kristopher Chandía y Mauro Bologna (Depto. de Ingeniería Eléctrica y Electrónica/Sede Arica); Dr. Amir Karbassi (Depto. de Ingeniería Industrial y Sistemas/Sede Arica); Dr. Atul Sagade (Depto. de Ingeniería Mecánica), y Dres. Pedro Sánchez y Roberto Espinosa (Depto. Ingeniería en Computación e Informática).
Los proyectos
“Critical Ribbon Knots” (Investigador responsable: Dr. José Ayala Hoffmann)
De acuerdo con el académico, esta investigación se enmarca en la teoría geométrica de nudos, área de la topología en dimensión baja; esta estudia configuraciones óptimas de nudos en el espacio de dimensión 2 y 3. En este trabajo se espera encontrar puntos críticos para infinitas familias de estos objetos, lo cual es un paso importante para establecer un censo geométrico de estos objetos.
“Es una teoría con una comunidad considerable, muchos matemáticos notables han trabajado en ella, pero de la cual aún sabemos muy poco. Mi idea es poder caracterizar nudos geométricos vía sus minimizadores del largo en cada clase de isotopía”, comentó el Dr. Ayala Hoffmann.
“Acoplamiento perturbatorio y no perturbativo de la cromodinámica cuántica” (Investigador responsable: Dr. César Ayala)
Uno de los primeros objetivos de esta investigación consiste en reproducir con alta precisión los modelos de la física de partículas a alta y baja energía, y a su vez dar indicios analíticos de dicho comportamiento.
“Una vez validado el formalismo, podemos definir un nuevo acoplamiento (que da cuenta de la intensidad de la fuerza fuerte entre partículas subatómicas llamadas quarks), que al contrastarlo con el experimento, nos va a decir qué tan correctas fueron nuestras suposiciones. Si se ajusta bien a los datos experimentales, podemos entonces, obtener estimación de parámetros físicos”, explicó el Dr. Ayala.
En esta misma línea, la contribución de dicha formulación entregará conocimiento general, el cual, podría eventualmente incorporar estudiantes (como apoyo técnico) en tareas de manejo de software y ajuste de curvas a datos experimentales.
“Los desafíos son principalmente numéricos (con uso de software especializado y análisis de datos) y de estadías de investigación, pues este proyecto en particular es llevado a cabo con el Dr. Gorazd Cvetic de la USM en Valparaíso”, explicó el Dr. Ayala.
“Analysis of secondary resonances in nonlinear electrical circuits” (Investigador responsable: Dr. Kristopher Chandía)
Esta investigación se enfoca en la dinámica del memristor, considerado el cuarto elemento fundamental en el ámbito de los circuitos eléctricos, y en cuanto a sus objetivos, busca entender y demostrar cómo los elementos no lineales en los circuitos pueden generar fenómenos de resonancia secundaria, un aspecto poco explorado pero de gran relevancia en la ingeniería eléctrica y sus aplicaciones.
Al respecto, el Dr. Chandía comenta que aunque su clasificación ha sido motivo de debate y cuestionamientos, el memristor presenta características objetivas que son importantes de estudiar, como por ejemplo su aplicación a memorias no volátiles. Se trata de un dispositivo esencialmente no lineal, lo que dificulta el análisis debido a su comportamiento complejo. Además, al estar un circuito compuesto por varios componentes, es crucial contar con herramientas analíticas y numéricas (simulación computacional) para su estudio.
En esta oportunidad, la investigación se centrará en analizar las frecuencias de resonancias secundarias que pueden presentarse en un sistema no lineal. La resonancia puede resultar en aumentos significativos en la amplitud de variables del circuito, como voltajes y corrientes.
“La idea de esta investigación surge debido a la complejidad que presentan los circuitos no lineales en comparación con los lineales, para los cuales existen numerosos métodos de análisis bien establecidos. Este proyecto se enfoca en circuitos memristivo-capacitivos-inductivos (MLC) y la forma en que su comportamiento no lineal puede producir resonancias secundarias. Para ello, se analizarán distintos tipos de no linealidades”, explicó el Dr. Chandía.
“La economía reciclada en elementos urbanos basada en el enfoque de desarrollo sostenible utilizando toma de decisiones de múltiples criterios” (Investigador responsable: Dr. Amir Karbassi)
Esta investigación abordará interrogantes como: las características naturales y sociales de Chile que hacen necesario identificar la basura reciclable; si es esencial clasificar las 16 regiones de Chile según su participación en la generación de residuos reciclables, y por último, cómo pueden aplicarse las experiencias de naciones desarrolladas en el reciclaje de materiales en Chile, considerando las condiciones ambientales y sociales únicas del país.
“Hoy en día, la basura se considera un tema muy importante entre las sociedades, y con el aumento de la población y el crecimiento de las ciudades, su disposición se ha convertido en uno de los problemas importantes y necesarios de atender. La generación de residuos aumenta diariamente como resultado de la riqueza urbana, el crecimiento de la población y especialmente el crecimiento de las instalaciones de fabricación de comida rápida, alimentos y cosméticos”, explicó el Dr. Karbassi.
Como resultado de lo anterior, la gestión de residuos y el reciclaje son esenciales ante el impacto negativo de la basura en la salud y el medioambiente. De acuerdo con el académico, la acumulación de desechos no solo deteriora la naturaleza, sino que crea condiciones propicias para plagas que transmiten enfermedades y contaminan el agua subterránea. Además, materiales como plásticos y componentes electrónicos tardan mucho en descomponerse, prolongando su daño ambiental, como por ejemplo, las placas de circuito electrónico que se descomponen lentamente; en consecuencia, podría tomar hasta mil años que una tarjeta de débito se descomponga.
“Enhancing clean energy access in decentralized communities through innovative solar thermal system” (Investigador responsable: Dr. Atul Sagade)
Los objetivos de esta investigación consisten en desarrollar un nuevo prototipo de colector y sistema solar térmico (STC) para múltiples aplicaciones, evaluar el rendimiento térmico del nuevo STC, utilizando la metodología adecuada y por último, demostrar la utilidad del STC para aplicaciones energéticas descentralizadas.
De acuerdo con el académico, sin lugar a dudas, los avances en colectores y sistemas solares térmicos (STC) han desempeñado un papel vital en la consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) en la última década. Muchos ODS, como los ODS 13, 15 y 17, se pueden cumplir con una mejor propagación de las STCS, y fundamentalmente en el ODS 7, centrado en el acceso a energía limpia y moderna para todos.
En consecuencia, las tecnologías solares térmicas ofrecen una amplia gama de combinaciones de energía y un inmenso potencial para su incorporación en soluciones energéticas descentralizadas, que necesitan rangos de temperatura bajos a intermedios de 120 a 250 °C para cocinar, calentar fluidos y secar. Por lo tanto, desarrollar nuevos diseños de colectores solares térmicos (STC) es una de las principales preocupaciones para mejorar el acceso a la energía limpia en el sector energético descentralizado y reducir la pobreza energética.
Respecto de los desafíos, el Dr. Sagade comentó que “muchos de estos diseños existentes de STC pueden no ser adecuados para soluciones energéticas descentralizadas, debido a limitaciones específicas del diseño (área, diseño específico, portabilidad, potencial de reducción de escala, etc.)”.
“Potenciando la comprensión lectora a través de modelos de lenguaje basados en aprendizaje profundo” (Investigador responsable: Dr. Pedro Sánchez)
Este proyecto tiene como fin contribuir a la comprensión lectora a través de herramientas que incorporen el aprendizaje profundo, como la inteligencia artificial.
“La idea es potenciar la comprensión lectora mediante una herramienta que permita a los estudiantes hacerse una especie de autoevaluación. Básicamente que los estudiantes aporten al sistema materiales que han tenido que estudiar para una evaluación o algún tipo de trabajo, que el sistema automáticamente revise sus documentos y a partir del contenido de esos documentos genere preguntas con sus respuestas. El estudiante podría hacer una especie de autoevaluación para verificar que ha comprendido lo leído, respondiendo las preguntas del sistema. Esa es la herramienta final se espera con la investigación”, explicó el Dr. Sánchez.
En cuanto a los desafíos, estos radican en el propio avance de la inteligencia artificial que cada año se acelera, lo cual implicaría “llegar tarde” a las necesidades planteadas en la investigación.
“Imagino que no pasará mucho tiempo para herramientas de ese estilo estén disponibles, porque este proyecto lo propuse hace un año y medio. Ahora salió GPT-4 y van a seguir saliendo modelos que a lo mejor ya lo tienen medio resuelto”, comentó el académico.
