Doctorado en Ingeniería - Sistemas
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Ítem Modelo de ambiente virtual de enseñanza - aprendizaje mediado por la Televisión Digital Interactiva orientado a la extensión social universitaria(Universidad Nacional de Colombia, 2024-07-16) Ceballos Guerra, Juan Carlos; Jiménez Builes, Jovani Alberto; Caro Caro, Edgar Orlando; Ceballos, Juan Carlos; Ceballos Guerra, Juan Carlos [000000030402765X}; Inteligencia Artificial en EducaciónLas Instituciones de Educación Superior (IES) avanzan en la consolidación de procesos de trabajo con las comunidades más vulnerables. Esto conlleva la necesidad de fortalecer las estrategias de información, comunicación y educación dirigida a usuarios de la Extensión Social Universitaria. A su vez, requiere el diseño de metodologías y pedagogías participativas que contribuyan a que los Ambientes Virtuales de Aprendizaje (AVA) generen una interacción entre los usuarios aprovechando para tal fin las posibilidades de e – learning y las tecnologías relacionadas con el medio televisivo (t – learning). El Proyecto Experimental Hábitat –TICs (En su doble acepción de Tecnologías de Información y Comunicación, así como Territorios, identidades y Culturas) se concibió como una estrategia de Investigación-acción-creación en la cual participaron diferentes usuarios de la Extensión Social Universitaria: Estudiantes y docentes universitarios; pobladores, actores institucionales y organizaciones comunitarias. El estudio de caso aplicado se llevó a cabo en la Comuna 2 de la ciudad de Quibdó, Chocó. El modelo de AVA propuesto en esta investigación se construye de manera participativa con estos usuarios de la ESU. Cada uno de los productos elaborados en estos ambientes de aula y territorio fue diseñado como Objetos Virtuales de Aprendizaje (OVA) usando la imagen, el sonido y el video en un curso prototipo. Esta colección producida en el Proyecto Experimental Hábitat – TICs fue almacenada en Repositorios de Objetos de Aprendizaje (ROA) que pueden ser utilizados para actividades de extensión social universitaria a través de Sistemas de Gestión del Aprendizaje (LMS).Ítem Intention prediction of cyclist based on their orientation angles as vulnerable road users in autonomous driving environments(Universidad Nacional de Colombia, 2024-05-16) Arias Correa, Alberto Mauricio; Ballesteros Parra, John Robert; Branch Bedoya, John William; Madrigal González, Carlos Andrés; https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000268046; https://scholar.google.com/citations?user=0XMAvosAAAAJ&hl=es&oi=ao; Arias Correa, Alberto Mauricio [0000-0003-0619-235X]; https://www.researchgate.net/profile/Mauricio-Correa-8; Gidia: Grupo de Investigación YyDesarrollo en Inteligencia ArtificialTraffic accidents are currently the eighth leading cause of death, according to the World Health Organization (WHO). Of these deaths, 71% are vulnerable road users (VRUs), with cyclists accounting for 3%. In an environment where autonomous vehicles (AVs) are the most prominent non-vulnerable road actors, VRUS must be effectively and swiftly detected by these AVs. This task remains an open challenge, as cyclists exhibit highly complex movement patterns, and occlusions and lighting issues in urban roads hinder their detection. In this doctoral thesis, we propose predicting the intentions of cyclists on urban roads by estimating both their orientation and inclination during movement near AVs. Due to the lack of hardware and software for the data acquisition systems, containing images associated with cyclists' orientation angles, a system was designed, and a dataset called Cyclops was compiled. This dataset was then used to train an effective cyclist detector using the YOLOv8 architecture. A refined subset of the dataset enabled the training of a model based on modified VGG16 for angular regression and another with similar features based on EfficientNetV2-s. Both models showed better cyclist orientation estimation results than those currently found in the state-of-the-art. Finally, we trained an LSTM network to predict two subsequent periods of angular change (for orientation and inclination) from six previous states, maintaining a prediction sequence and achieving the proposed objective. (Tomado de la fuente)Ítem Sparse In-loop Video Coding Restoration Method(Universidad Nacional de Colombia, 2023-07-09) Salazar Herrera, Carlos Alberto; Branch Bedoya, John Willian (Thesis advisor); Trujillo Uribe, Maria Patricia; SALAZAR HERRERA, CARLOS ALBERTO; Salazar Herrera, arlos Alberto [0000000194098229]; Gidia: Grupo de Investigación YyDesarrollo en Inteligencia Artificial; Trujillo Uribe, Maria PatriciaVideo in-loop restoration methods have traction much attention across the standardization groups for future video codecs AV2 1 and VVC 2. Primarily, because of potential benefits to compensate the artifacts generated during super-resolution scenarios and the effect of quan- tization process. Thus, new sophisticated learned-based algorithms have been proposed, in recent years, surpassing the classical switchable filter implementation in objective quality rate. However, CNN-based approaches requirements on computational cost and decoder complexity are still challenging. Therefore, we propose a low-complex learned-based method that leverages the solid and consistent sparse representation theory to exploit the spatial redundancy of frames. Our approach models the decoding residual, the distance between each reference and the respec- tive decoded frame. Furthermore, the proposed methods shrink the support of the sparse vector to two in order to control the restoration signal information. In addition, our method uses the Discrete Cosine Transform (DCT) orthogonal basis as a dictionary to exploit the statistical correlation between nonzero coefficients and the quantization level. Finally, we leverage the official and public available AV2 raw video dataset to compare our performance against the anchor AV2 codec through three objective visual quality metrics. The validation protocol includes benchmark data sets for the anchor and the restoration-enabled configurations. Our experimental results show a consistent restoration using sparse representation as well as an effective mechanism for sharing nonzero coefficients leveraging a Gaussian correlation. The experimental evaluation showed that our method has a 1%-2% gain regarding AV2, using SSIM and VMAF under similar bitrate conditions.Ítem Essentia Curriculum : curriculum design from a software engineering approach based on the SEMAT essence kernel(Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín, 2024) Insuasti, Jesus; Zapata-Jaramillo, Carlos Mario; Insuasti, Jesus [0000276618]; Insuasti, Jesus [https://scholar.google.com/citations?user=Li9GsrgAAAAJ&hl=en]; Insuasti, Jesus [0000-0002-3233-3577]; Insuasti, Jesus [https://www.researchgate.net/profile/Jesus-Insuasti]; Lenguajes Computacionales; Insuasti, Jesus [56880402700]Some curriculum design methods are found by considering a literature review of a century of curriculum design theory; however, documented experiences worldwide indicate curriculum design is done without considering curriculum design methods based on theory. In this vein, this Ph.D. Thesis starts by observing the practices described in curriculum design theory differ from empirical practices, an observation leading to many ways of working. Further, experiences in curriculum design lack documentation, and observable and reliable verification about curriculum design practices from an engineering perspective is lacking. Dealing with such gaps, this Ph.D. Thesis is focused on creating a theoretical foundation for curriculum design—initially focused on computing-related academic programs—from a software engineering approach by using the Software Engineering Method and Theory (SEMAT) Essence kernel. Thus, we establish ESSENTIA CURRICULUM in this work. To this end, a linguistic corpus is constructed based on a literature review and contributions from a community of 226 professors with experience in curriculum design worldwide. First, the work focuses on eliciting common practices. Second, the terminology is unified. Third, we propose modifications to the SEMAT Essence kernel for establishing EC-Nucleus as the core of ESSENTIA CURRICULUM, which is the basis of a language specification easy to understand, and context-free. Thus, EC-Nucleus can be applied beyond computing-related academic programs. ESSENTIA CURRICULUM is based on computational linguistics analysis of the linguistic corpus, which allows for the identification of common practices and, consequently, the unification of the terminology to support curriculum design endeavors. Ten common practices are represented in ESSENTIA CURRICULUM. Such practices and some curriculum design representations proposed by the community constitute a growing library of practices called EC-Bibliotheca, which is available online. Finally, the proposal is validated in an academic scenario with favorable results by following the IEEE 1012-2016 standard. The ESSENTIA CURRICULUM has the basis for creating specialized computing solutions working on natural language processing in future scenarios due to its definition as a system, theory, method, and model. (Tomado de la fuente)Ítem A method for obtaining formal software specifications from knowledge representation languages(Universidad Nacional de Colombia, 2023) Manjarrés Betancur, Roberto Antonio; Zapata Jaramillo, Carlos Mario; Manrique Losada, Bell; Lenguajes ComputacionalesSoftware analysts use knowledge representation languages for characterizing the knowledge from stakeholders in the requirements engineering phase. Such languages encompass software models based on the unified modeling language and structured methods, including entity-relationship diagrams, class diagrams, cause-and-effect diagrams, and conceptual graphs. While such models are used for effectively representing the basic features of a software system, they still fail on including the behavior and components coming from complex software systems. Formal specifications comprise texts, math, and logic-based notations for representing the knowledge of a given domain. Software analysts use formal specifications for mitigating the impact of the ambiguity coming from traditional knowledge representation languages, easing computational processes, inference, and unambiguous validation of knowledge. However, the generation and validation of formal specifications require expertise in mathematics and logic from both software analysts and stakeholders, thereby impeding effective communication and validation of the software domain. In this Ph.D. Thesis, we propose a novel approach for bridging the gap between formal languages and knowledge representation languages. Our approach contributes to the fields of knowledge representation and formal languages by allowing software analysts for generating precise and comprehensive formal specifications from any knowledge representation language, regardless of their mathematical and logical proficiency. This approach eases the validation of resulting specifications by stakeholders. The proposed method is validated by developing three case studies. Our approach is a new work product for unambiguous knowledge representation. Also, our method is designed for supporting the requirements engineering phase as a new tool for software analysts. (Tomado de la fuente)Ítem Modeling social-ecological systems : influence of governance structure on land cover and land use trajectories(Universidad Nacional de Colombia, 2024-03-20) Díez Echavarría, Luisa Fernanda; Villegas Palacio, Clara Inés; Arango Aramburo, Santiago; https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000010115; https://scholar.google.es/citations?user=PD0aaXEAAAAJ&hl=es; Díez Echavarría, Luisa Fernanda [0000-0001-6022-6595]; https://www.researchgate.net/profile/Luisa-Diez-Echavarria; Ciencias de la Decision; https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56495602600En esta tesis se muestra una ruta metodológica para analizar el efecto de la gobernanza multinivel en la trayectoria espacio-temporal de los usos y coberturas del suelo (LUC). Para esto se utilizó un caso de estudio en una zona de una cuenca hidrográfica estratégica en los Andes Colombianos: cuenca de los ríos Grande y Chico. El primer estudio subraya la importancia de considerar diversas extensiones espaciales y características de gobernanza a la hora de analizar los patrones de cambio LUC en la cuenca. Allí se desafía el enfoque convencional de utilizar unidades de análisis genéricas como una cuenca, destacando el atractivo de la ganadería lechera en una zona que se convierte en el centro de la tesis. A partir de este punto, el análisis se basa en la estructura del modelo de causas de cambio de LUC: fuerza subyacente, agente mediador y causa inmediata. La fuerza subyacente de los cambios de LUC se describe en el segundo estudio, donde se definen la estructura de gobernanza según tres funciones, y se analiza su coherencia para lograr objetivos. Mediante el análisis de redes sociales geo-localizadas, se revelan ciclos de realimentación inconexos con objetivos de producción y conservación, y aboga por una gobernanza impulsada por la comunidad para fomentar la participación activa y mitigar los conflictos. El agente mediador de los cambios de LUC es el centro del tercer estudio, que explora el impacto de la estructura de gobernanza en las decisiones de los campesinos sobre el LUC. Se definen las variables de cada función de gobernanza y se evalúa su efecto en la decisión mediante la estimación de un modelo de Regresión Aparentemente No Relacionada. En el estudio se encuentra que los actores que promueven proyectos de producción los que ejercen un mayor impacto en el campesino, y se propone explorar diversas configuraciones de gobernanza para comprender sus implicaciones en las trayectorias de LUC. El cuarto estudio se enfoca en la causa inmediata de los cambios de LUC, introduciendo un modelo de simulación del sistema socio-ecológico (SSE) a nivel de finca con el lenguaje y ambiente de simulación Ocelet, y haciendo hincapié en la necesidad de una medición robusta y la integración de variables sociales. Los resultados revelan el reto que supone romper la dinámica de equilibrio en el SES en términos de los LUC y el control de la erosión hídrica, haciendo énfasis en la importancia de adaptar las políticas en función de los tipos de campesinos y sus fincas para abordar la sensibilidad a los cambios en la gobernanza. Esta tesis, mediante la aplicación de diversas metodologías, disminuye brechas de conceptualización y operacionalización del SES. Las contribuciones desde el punto de vista académico y de planeación territorial, mejoran la comprensión de estos sistemas altamente complejos y aportan en el diseño de políticas más efectivas para un territorio sostenible. (Tomado de la fuente)Ítem Monitoring urban air pollution using low-cost sensor devices(Universidad Nacional de Colombia, 2023-02-13) Rios Martinez, Jenny Rocio; Yris, Olaya Morales; Ciencias de la DecisionThe study of urban air pollution holds paramount significance within the realms of environmental science and public health. Urban areas are epicenters of diverse human activities, industrial operations, and vehicular traffic, collectively contributing to elevated concentrations of air pollutants. As the use of LCS devices becomes more prevalent in citizen science initiatives, educational purposes, rise of information and awareness, it is crucial to establish their performance characteristics and evaluation metrics for air pollution monitoring. This thesis focuses on evaluating the performance of Low-cost sensors (LCS) in the monitoring of PM2.5 concentrations in outdoor urban environments in Colombia using data mining and machine learning models. The results show that the polynomial regression and Artificial Neural Networks models present a better enhancing in the accuracy and precision of the measurements of the different models of LCS used in this study compared with simple linear regression and other machine learning models. Lastly, the project endeavors to demonstrate the applicability of LCS devices for monitoring PM2.5 concentration in various transportation modes within the city of Medellin. This research contributes to the broader understanding of LCS devices' potential in enhancing air quality monitoring and their suitability for citizen-driven initiatives in regions lacking regulatory-grade instruments.Ítem Incorporating emotion transition pattern graph in metaphor-based game design related to software engineering(Universidad Nacional de Colombia, 2023-10-23) Maturana Gonzalez, Grissa Vianney; Zapata Jaramillo, Carlos Mario; https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001524059; https://orcid.org/0000-0001-7719-2010; Lenguajes ComputacionalesSoftware engineering games are usually designed for teaching practical experiences to the students (e.g., video games, board games, and card games). Metaphor-based game design is a process for creating games by using elements from other games. Emotion transition pattern graph (ETPG) is a visualization model of the player emotions. ETPG is only used in video games for evaluating emotions and showing the frequency of emotional changes. Game design models are developed for helping game designers to achieve well-done games. Some authors use methods, frameworks, and models and, include emotional design. Emotion, emotion types, and emotional changes in video games are defined for evaluating user experience. Some metaphor-based games in software engineering are similar to Monopoly®, The Sims®, and others. However, some software engineering game designers rarely report the design method used for creating the game and such games lack an emotional design. The method for including player emotions in emotional design is scarcely reported in game design models. ETPGs are only defined for video games with a linear narrative structure. Metaphor-based game design is unclear on how to incorporate emotional design and a metaphor related to software engineering. Also, software engineering players respond with low values in studies for evaluating games. We propose a method for incorporating emotion transition pattern graph in metaphor-based game design related to software engineering.We select the discrete emotional theories, adding relief, satisfaction, and happiness after a literature review for incorporating emotional design into the method. In addition, we elicit emotions by using facial expressions provided for Noldus®, and analyzing body posture, gesture, and speech. Such emotions are related to story events in two categories: story events from events and mechanics. We propose a structure for such story events and use examples from software engineering point of view. ETPG is created by using emotions and story events. We analyze the emotion before and after the story event and report results by story event for identifying the emotion evoked into the players. Finally, we propose six practices by using the Quintessence kernel for representing the method. We use the validation square method for validating this Ph.D. Thesis. Such a method is applied by considering whether the proposed method is systematic and effective related to incorporating emotions into metaphor-based game design. Also, the method should facilitate the visualization of the emotion transitions, detection of story events, and corresponding emotions, frequency of emotions transition, and emotion types thanks to the incorporation of the EPTG. Game designers can use such a method for increasing game potential success. The graphical representation of the method by using Quintessence kernel allows game designer to replicate the method. Such a method is systematic and effective relative to incorporating game design emotions into metaphor-based game design.Ítem Modelo de diseño instruccional accesible en sistemas e-learning para personas con discapacidad auditiva(Universidad Nacional de Colombia, 2023-12-11) Duque Vaca, Miguel Angel; Jiménez Builes, Jovani Alberto; Pastor Ramírez, Danilo Mauricio; Miguel Duque-Vaca; Duque Vaca, Miguel Angel [0000-0001-9442-2420]; Gidia: Grupo de Investigación YyDesarrollo en Inteligencia ArtificialLa tecnología ha permitido que las personas puedan acceder de forma masiva a varios servicios entre los que destacan la educación, sin embargo, millones de usuarios no pueden utilizar de forma satisfactoria estos recursos porque no cumplen con los criterios mínimos de inclusión. Frente a esta realidad, la presente Tesis Doctoral propone un modelo de diseño instruccional accesible que consta de cinco fases. El estudio se realizó en la Unidad Educativa Especializada Sordos de Chimborazo, utilizando encuestas, observación y entrevistas como técnicas para recoger datos, se determinaron y caracterizaron los problemas que presentan los estudiantes al utilizar tecnología. Aplicando la metodología de creación del modelo ADDIE se genera el Modelo de Diseño Instruccional Accesible MDIA y se implementa en Moodle un prototipo de la asignatura de matemática considerando tres modelos de diseño WCAG 2.1, DUA y PACIE, la accesibilidad del prototipo utilizando herramientas especializadas es 79,25% con OAW y 81% con Nibbler equivalente a Satisfactorio. La evaluación de los OA y del aula virtual se realiza utilizando cuestionarios con un nivel de confiabilidad muy bueno, los OA son evaluados por los docentes y obtienen una calificación cualitativa de Excelente, por su parte el aula virtual es validada por los estudiantes en donde el 42,86% de evaluadores consideran que la usabilidad del aula virtual es muy buena y el 57,14% la consideran excelente. En conclusión, el modelo de diseño instruccional cumple los objetivos planteados y permite que los recursos digitales que utilizarán estudiantes con discapacidad auditiva sean accesibles y de uso satisfactorio. (Texto tomado de la fuente)Ítem Método de clasificación de imágenes, empleando técnicas de inteligencia artificial, integrado a una plataforma IoT de agricultura inteligente(Universidad Nacional de Colombia, 2023) Restrepo-Arias, Juan F.; Branch Bedoya, John Willian; Awad Aubad, Gabriel; Restrepo. Felipe [https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000487007]; Restrepo Arias, Juan Felipe [0000-0002-9689-1017]; Branch Bedoya, John Willian [0000-0002-0378-028X]; Gidia: Grupo de Investigación YyDesarrollo en Inteligencia ArtificialLa mayor parte de las variables que se miden en un cultivo agrícola solo pueden ser detectadas de manera visual, por ejemplo, el inventario de plantas y frutos, el desarrollo y las etapas fenológicas de un cultivo o la presencia de plagas y enfermedades. La llegada de las tecnologías de la Industria 4.0 a la agricultura, le ha dado la posibilidad a este dominio de resolver muchos de sus problemas. Una de las herramientas que actualmente vienen siendo implementadas son las plataformas basadas en el Internet de las Cosas (IoT por sus siglas en inglés), mejor conocidas como plataformas de Agricultura Inteligente. Sin embargo, muchas veces las explotaciones agrícolas cubren áreas muy grandes y/o remotas, en las cuales no es fácil acceder a recursos de energía o conectividad. Por lo tanto, implementar tecnologías como las ofrecidas por la Industria 4.0 algunas veces se convierte en un desafío. Este trabajo de investigación tiene como objetivo principal aportar en la solución de este tipo de problemas, al proponer un método de clasificación de imágenes integrado a una plataforma de agricultura inteligente, que busca reducir el costo computacional del proceso de clasificación de imágenes digitales, aplicado en un contexto rural con dispositivos que tienen limitaciones en su capacidad de cómputo local. La primera parte de esta investigación se enfoca en la revisión de trabajos previos, con el fin de reconocer cuales son las estrategias arquitectónicas que otros investigadores han propuesto para resolver esta problemática, y en qué tipo de aplicaciones se han enfocado. Con base en esta revisión se seleccionó una arquitectura IoT de referencia, que posteriormente fue usada en la implementación de la solución. Esta arquitectura se basó en el uso de la tecnología de comunicación LoRa (Long Range), especialmente creada para trabajar en contextos con limitaciones de conectividad y energía. Luego se seleccionó el caso de aplicación de la clasificación de enfermedades en plantas, por ser uno de los que más impacto tiene en la economía y productividad de los agricultores, para lo cual se generó un conjunto de datos de imágenes digitales, basado en el conjunto de datos (dataset). PlantVillage, uno de los más usados en investigaciones de este tipo. Posteriormente, con base en los resultados que otros investigadores han obtenido en el entrenamiento de algoritmos de Inteligencia Artificial con el conjunto de datos seleccionado, se hizo una preselección de métodos basados en redes neuronales convolucionales que combinan dos características: (1) un desempeño con exactitud en la clasificación por encima del 90 % y (2) un numero de parámetros de entrenamiento menor de cinco millones. El método seleccionado fue MobileNet, con los siguientes resultados de desempeño: exactitud (Accuracy) del 96,31 %, precisión (Precision) del 95,55 %, sensibilidad (Recall) del 95,93 %, F1—score del 95,72 %, con 3.762.056 de parámetros y un tamaño de 28,7 MB. Finalmente, el método seleccionado fue evaluado en tres escenarios de reducción de su arquitectura, para conocer su robustez al tener que adaptarse a condiciones con limitadas capacidades de cómputo. Para la evaluación se implementó una plataforma de agricultura inteligente en condiciones reales de trabajo, en dos unidades productivas de cultivo de tomate bajo invernadero, obteniendo métricas por encima del 90 % en todos los casos. (Texto tomado de la fuente)Ítem Modelo de asignación de rutas en sistemas de transporte urbano considerando el comportamiento de los usuarios desde la perspectiva de toma de decisiones(Universidad Nacional de Colombia, 2021-12-16) Álvarez Valle, William Albeiro; Jaramillo Alvarez, Gloria Patricia; Sarmiento Ordosgoitia, Ivan Reinaldo; Álvarez Valle, William Albeiro {https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001458142]; Álvarez Valle, William Albeiro [https://scholar.google.com/citations?user=PH8T5P4AAAAJ&hl=es&oi=ao]; Álvarez-Valle, William [0000-0001-9618-3902]; Jaramillo Álvarez, Gloria Patricia [0000-0001-9007-4326]; Sarmiento Ordosgoitia, Ivan Reinaldo [0000-0001-7287-4573]; Ciencias de la DecisionEn cualquier ciudad del mundo, los recorridos de los taxis constituyen una gran fuente de datos para los estudios urbanos, dada su capacidad para captar una gran proporción de viajes entre diferentes orígenes y destinos. Esta tesis propone una metodología de recolección de datos de comportamiento en tiempo real in situ de los conductores de servicio público (Taxis). Se diseñó un cuestionario con dos componentes: i) Encuesta de preferencias reveladas y aspectos de la personalidad a través de la observación directa de los conductores y ii) información de la ruta a través de dispositivos GPS que miden la distancia y el tiempo durante el viaje. La recolección de datos se centró en la reacción a la información sobre el viaje y durante el mismo, la disposición de los conductores a recibir información sobre la red, su comportamiento al conducir y su influencia en la elección de una ruta. Adicionalmente se proponen y estiman; un modelo híbrido de elección discreta que integra la variable latente en relación a la forma de conducir; modelos prospectivos y modelos de arrepentimiento de elección de ruta que capturan el comportamiento de elección de los conductores en condiciones de tráfico real. Los modelos de elección de ruta utilizados son el MNL, C-Logit, PSL y PSCL. La estimación de los modelos se realiza con la muestra de datos de comportamiento en tiempo real in situ de los conductores de servicio público (Taxis) de la ciudad de Medellín, Colombia, donde se comparan sus desempeños en términos de calidad de resultados, de predicción y análisis conceptual. (Texto tomado de la fuente)Ítem A Question answering model for requirements elicitation in the context of software development(Universidad Nacional de Colombia, 2022-04-04) Calle Gallego, Johnathan Mauricio; Zapata Jaramillo, Carlos Mario; Lenguajes ComputacionalesRequirements Elicitation (RE) is focused on identifying and characterizing the stakeholders and their requirements. Such an activity may be challenging as the scope of the software product domain grows, generating errors and delays. Natural Language Processing (NLP) deals with automatically analyzing, understanding, and generating natural language. Software analysts use NLP-based approaches for improving RE, making it more efficient and reliable. However, domain scope and limitation for understanding the writing styles of requirements documents generate significant drawbacks for such approaches. In this Ph.D. Thesis we propose SQUARE (Scalable QUestion Answering for Requirements Elicitation), a novel approach for improving the NLP-based approaches for RE based on Question Answering Systems (QASs), comprising a meta-restricted domain for RE and a rule-based approach for generating RE-related questions and answers. QASs are used for extracting precise and concise answers to natural language questions. The SQUARE model represents a contribution for the NLP-based approaches for RE, allowing software analysts for identifying, extracting, and structuring key abstractions from requirements documents such as actors, actions, and concepts in a more natural way due to its proximity to a real-life RE domain. We validate our proposal by using an experimental process. The SQUARE model is included as a new work product for eliciting requirements. Therefore, the SQUARE model is intended to be an NLP-based approach to RE for software analysts.Ítem A representation based on the Quintessence about best practices of business process improvement(Universidad Nacional de Colombia, 2022-09-28) Vera Delgado, Antonio Fernando; Zapata-Jaramillo, Carlos Mario; Espinosa Bedoya, Albeiro; Zapata Jaramillo, Carlos Mario [0000-0002-0628-4097]; Espinosa Bedoya, Albeiro [0000-0001-7292-987X]Enterprise leaders implement diverse management philosophies in order to ensure compliance with organizational objectives. Consequently, the industry recognizes project management as a key for achieving its business operations. The project management process involves the re-engineering of the business and its processes, including a combination of methods used to analyze, model, optimize, automate, and measure business processes. Classical project management includes business process management (BPM), combining knowledge from information technology and management sciences. Therefore, organizations running BPM models are increasingly reliant on implementing business process improvement (BPI) for enhancing key business capabilities. Practitioners in industry and academia have intended to define best practices of BPI by creating methods, frameworks, techniques, and models. However, previous proposals are discipline-dependent and lack formal representations of the elements identified as BPI best practices. Likewise, even with the effort invested in BPI, between 60 to 90 percent of initiatives are unsuccessful, leading to an existing need to identify, formalize, validate, and represent best common BPI practices among disciplines based on a multidisciplinary project management theoretical kernel. In this Ph.D. Thesis we propose a representation called BPI10 based on the Quintessence about best practices of business process improvement. Besides, we conduct a focus group in order to validate the approach. Finally, we advance towards the development of a unique domain structure for implementing BPI by recognizing common patterns between disciplines, identifying the best practices of BPI among the patterns, and representing such practices in a multidisciplinary project management theoretical kernel.Ítem Automatic generation of GIS vector Layers from orthomosaics using deep learning(Universidad Nacional de Colombia, 2022-10-12) Ballesteros Parra, John Robert; Sanchez Torres, German; Branch Bedoya, John Willian; Gidia: Grupo de Investigación y Desarrollo en Inteligencia ArtificialThis thesis presents a three methods pipeline for extraction of point, line, and polygon vector objects from orthomosaics using a deep generative model as an alternative to the default semantic segmentation approach. The first method consists of two workflows, the vector ground truth is acquired by manual digitalization of certain objects or from Open Street Maps. Raster layers input are spectral and geometrically augmented, both inputs are then tessellated and paired into image-masks that pass through an imbalance checking step. Balanced dataset is then random split into a final dataset. Conditional and unpaired generative models are compared and pix2pix is chosen by its better results on image to mask translation. Results of the chosen model on different datasets and configurations are reported on the mIoU metric. A batch size of 10 and datasets of 1000 image-masks pairs of 512x512 pixels, with overlapping augmentation showed the best quantitative results. Height of objects from the DSM, and VARI index contribute to decrease variance of discriminator and generator losses. Producing synthetic data is the horsepower of generative models, so a double image to mask translation is used to improve resultant masks in terms of continuity and uniform width. Double image to mask translation model is trained with a dataset of equal size masks of 1 meter called primitive masks, that are obtained by a buffer distance parameter. This cleaning procedure showed to improve resultant masks, that are then converted to vector and measured by quantity, length, or area against vector ground truth, using a proposed metric for map creation called “The average geometry similarity (AGS)”.Ítem Aproximación metodológica para el análisis y el diseño de cursos en educación superior basados en Blended Teaching(Universidad Nacional de Colombia, 2022-04) Ibarra Vargas, Sara Beatriz; Awad Aubad, Gabriel; Velásquez Henao, Juan DavidLa educación superior enfrenta actualmente el desafío de responder a las necesidades de un educando que debe poder formarse en cualquier lugar, en cualquier momento. La literatura científica lleva años presentando al aprendizaje híbrido como alternativa para enfrentar este desafío. Esta tesis representa un esfuerzo por concretar dicha oportunidad. El objetivo general propuesto es una metodología para el diseño de cursos híbridos en educación superior, con aplicación al área de ciencias de la computación, que considere elementos para la evaluación y permitan el contraste con otras estructuras de enseñanza Este objetivo se cumplió a través de cuatro aportes: (i) una revisión sistemática de literatura científica que analiza la evolución del Blended Learning en los últimos 10 años, (ii) el planteamiento conceptual de un modelo de Blended Learning desde la perspectiva docente (Blended Teaching), (iii) la formulación de un modelo para el diseño de un curso de la modalidad Blended Teaching en educación superior y (iv) una matriz para valorar la configuración instruccional de un curso de esquema híbrido. Para su desarrollo se utilizó un estudio de caso único que permitió evaluar y mejorar en la práctica el trabajo desarrollado. Los resultados de este ejercicio permitieron confirmar la importancia de las Comunidades de Investigación (CoI) en la configuración de estrategias de enseñanza híbrida, así como parámetros asociados a la calidad educativa: motivar la construcción colectiva del conocimiento, el trabajo entre pares, la investigación y el sentido de presencialidad docente a través de la realimentación constante del proceso formativo. (texto tomado de la fuente)Ítem Incorporación de metodologías ágiles y gamificación en cursos de desarrollo de proyectos de software mediante ambientes virtuales de aprendizaje(Universidad Nacional de Colombia, 2019) Gómez Jaramillo, Sebastián; Moreno-Cadavid, Julián; Zapata-Jaramillo, Carlos Mario; Grupo de Investigación en Informática Educativa GuiameDebido al crecimiento en el uso de los métodos ágiles dentro de la industria del software, surge como interrogante la viabilidad de su uso, no solo para procesos de producción, sino también de formación mediante una integración curricular. Esto se debe que aunque las empresas cada vez están requiriendo un mayor número de personal cualificado, es menor el número de estudiantes que ingresan a carreras del área informática. Considerando este panorama, en esta tesis de doctorado se propone una relación entre los métodos ágiles y el aprendizaje basado en proyectos, mediante la enseñanza de los métodos ágiles aplicados en el desarrollo de un proyecto real de software. Sumado a lo anterior, se utilizan estrategias de ludificación para ayudar a la motivación y compromiso de parte de los estudiantes. Se desarrollaron dos casos de estudio para validar el modelo, el primero aplicando la metodología basada en proyectos ágiles, y el segundo en un curso masivo en línea incluyendo elementos de ludificación en un ambiente virtual de aprendizaje. Los resultados de ambas validaciones fueron positivas, tanto desde la percepción favorable de los estudiantes, en la calidad de los proyectos entregados y en la alta interacción con el ambiente virtual y los elementos de ludificación. Esta Tesis genera un aporte de nuevo conocimiento al relacionar métodos ágiles como estrategia para la enseñanza de un lenguaje de desarrollo, fomentando el aprendizaje de ambos a través de un entorno que simula un ambiente de desarrollo real. Asimismo, genera una estrategia de formación masiva ludificada que permite la generación de talento humano cualificado en nuevas tecnologías según la demanda de la industria. (Texto tomado de la fuente)Ítem Definición de un metamodelo basado en usabilidad y conocimiento pedagógico para el diseño de aplicaciones de software educativo(Universidad Nacional de Colombia, 2022-06-10) Estrada Perea, Betsy Mary; Zapata-Jaramillo, Carlos MarioEn el proceso de diseño de las aplicaciones de software educativo se deben considerar criterios de usabilidad y conocimiento pedagógico para obtener herramientas de enseñanza fáciles de usar. Sin embargo, la mayoría de las aplicaciones de software educativo diseñadas carecen de tales criterios. Algunos autores proponen modelos y metamodelos para prevenir dichas carencias. Desafortunadamente, tales carencias se siguen presentando, ya que no se cumplen algunos criterios, como la presencia de elementos para respaldar el trabajo colaborativo y los sistemas de ayuda para capacitar a usuarios sin experiencia. Por esta razón, en esta Tesis Doctoral se propone la definición de un metamodelo para diseñar aplicaciones de software educativo que incluyen criterios de usabilidad y conocimiento pedagógico. Para tal definición se describe conceptualmente cada elemento relevante en el diseño de una aplicación de software educativo; luego, se seleccionan los esquemas pre-conceptuales como sintaxis para representar los elementos y las relaciones identificadas, ya que estos esquemas se pueden ejemplificar fácilmente mediante el uso de instancias, son legibles computacionalmente (son ejecutables) y son fáciles de entender; finalmente, se diseña y valida el metamodelo. El metamodelo contiene conceptos, atributos de conceptos, relaciones estructurales y dinámicas y restricciones sobre algunos atributos, identificados a partir de la revisión de literatura y de la inclusión de nuevos elementos necesarios para dar cumplimiento a los criterios de usabilidad y conocimiento pedagógico. Dicho metamodelo pretende contribuir a la formalización del diseño de aplicaciones de software educativo, al garantizar la inclusión de criterios relacionados con la usabilidad y el conocimiento pedagógico. (Texto tomado de la fuente)Ítem Metodología para la gestión de la calidad de los datos empleando un enfoque data driven para implementar procesos de evaluación y mejoramiento de la calidad de los datos en iniciativas de gestión de datos maestros(Universidad Nacional de Colombia, 2022) Marín Benjumea, Yubar Daniel; Branch Bedoya, John Willian; Iral Palomino, RenéEn los últimos años, el aumento de toma de decisiones basadas en datos ha sufrido un aumento vertiginoso. Esto ha debelado un sin número de problemas relacionados con la calidad de los datos, dejando claro la importancia de contar con estrategias para mejorar y garantizar la calidad de los conjuntos de datos a la hora de implementar iniciativas de datos maestros. Esta investigación se centra en platear una metodología que permita evaluar y solucionar los problemas de calidad de datos directamente sobre los datos, dando en primer lugar una revisión y evaluación de los esfuerzos y metodología encontradas en la literatura, seguido por la presentación de la metodología propuesta y detallando los procesos para su implementación de manera inmediata y por último, realizando la implementación de la metodología en un conjunto de datos y presentando los resultados obtenidos en cada etapa. (Texto tomado de la fuente)Ítem Metodología para predecir el desempeño estudiantil en cursos universitarios virtuales a distancia(Universidad Nacional de Colombia, 2021-11) Gil Vera, Victor Daniel; Velásquez-Henao, Juan David; Franco Cardona, Carlos Jaime; Big Data y Data AnalyticsEl incremento masivo de cursos universitarios virtuales a distancia en universidades e Instituciones de Educación Superior a nivel mundial, ha llevado al incremento en la generación de información relacionada con el rendimiento académico estudiantil; esta información puede ser aprovechada para predecir el desempeño académico y prevenir la mortalidad académica y la deserción. A partir de los resultados de la revisión sistemática de literatura se identificó que no existe una metodología que permita a los docentes de cursos universitarios virtuales a distancia predecir el rendimiento académico estudiantil; algunas investigaciones presentan ejercicios de clasificación sobre el desempeño de los estudiantes; pero no establecen un procedimiento formal que pueda ser empleado por docentes de cualquier área de conocimiento que dicten este tipo de cursos. El principal aporte de esta investigación doctoral es la creación de una metodología para predecir el desempeño académico (Aprueba/Reprueba) en cursos universitarios virtuales a distancia. En resumen, la metodología está conformada por los siguientes pasos; determinación de las variables a analizar, construcción de la base de datos, construcción de los modelos de predicción, evaluación de los modelos y visualización de la predicción. La metodología va más allá del Machine Learning dado que esta considera aspectos relevantes del contexto educativo que deben ser considerados para que las predicciones tengan sentido. Se concluye que la metodología formulada tiene una alta precisión e involucra diferentes aspectos relacionados con la vida académica y personal de los estudiantes, ya que el rendimiento académico estudiantil en este tipo de cursos depende de diversos factores. (Texto tomado de la fuente)Ítem Modelo de evaluación formativa en cursos virtuales de Matemáticas y su aplicación en analítica de aprendizaje(Universidad Nacional de Colombia, 2021) Pineda Corcho, Andrés Felipe; Moreno Cadavid, Julian; GUIAME - Grupo de Investigación en Informática EducativaEl presente documento presenta un modelo para la puesta en marcha de cursos virtuales de matemáticas, el cual está basado en un proceso de evaluación formativa e integrado con analíticas de aprendizaje, este sigue las cinco fases del diseño instruccional ADDIE. Para su definición, se parte de un marco conceptual en el cual se exploran los diferentes conceptos en los que se basa este trabajo, seguidamente se realiza una revisión sistemática de la literatura con el fin de identificar los últimos avances en cuanto a metodologías, herramientas, así como otros modelos aplicados en esta área. A partir de los resultados previamente obtenidos, se plantean el problema y las preguntas de investigación con el fin de diseñar e implementar el modelo de evaluación formativa y como este se puede integrar con analítica de aprendizaje buscando así tener un mayor impacto en el rendimiento de los estudiantes. Finalmente, el modelo es instanciado en un ambiente virtual de aprendizaje con el fin de realizar una validación a través de un caso de estudio. Los estudiantes son divididos en tres grupos, cada uno sometido a una metodología diferente de enseñanza. El primero a través de una metodología virtual tradicional, el segundo contando además con herramientas de evaluación formativa, y el tercero igual que el segundo, pero además con la integración a analíticas de aprendizaje. Para la validación se realiza un análisis cualitativo y cuantitativo del rendimiento de los grupos a través de la misma interacción con la plataforma y una encuesta de percepción. Los resultados demuestran que la evaluación formativa y las analíticas de aprendizaje si tienen un impacto estadísticamente significativo en relación al rendimiento en el curso. (Texto tomado de la fuente)