Maestría en Ingeniería de Sistemas y Computación

LA INVESTIGACIÓN DEL PROGRAMA

Aspectos generales

Las Facultades de Ingenierías: Eléctrica, Electrónica, Física y Ciencias de la Computación, en las características asociadas a los procesos académicos, con respecto a la investigación formativa, tienen como objetivo el promover la capacidad de indagación y búsqueda, y la formación de un espíritu investigativo que favorezca en el estudiante una aproximación crítica y permanente al estado del arte en el área de conocimiento y a potenciar un pensamiento autónomo que le permita la formulación de problemas y de alternativas de solución. La Maestría en Ingeniería de Sistemas y Computación se adhiera a estos objetivos, promoviendo la investigación científica y las capacidades de indagación y desarrollo de soluciones cercanas al estado del arte. En línea con lo anterior la maestría introduce cursos orientados a la comprensión de las bases de la investigación científica y al desarrollo de documentos de investigación.

Dentro de los aspectos que se deben evaluar en investigación se tienen los siguientes:

•  Estrategias que promuevan la capacidad de indagación y búsqueda, y la formación de un espíritu investigativo en el estudiante.
•  Aproximaciones críticas y permanentes del estudiante al estado del arte en el área de conocimiento del programa.
• Mecanismos para potenciar el pensamiento autónomo que permitan al estudiante la formulación de problemas y de alternativas de solución.
• Actividades académicas dentro del programa en las que se analicen las diferentes tendencias internacionales de la investigación en sentido estricto.
• Incorporación de la formación investigativa en el plan de estudios del programa.

1. Línea de investigación en Inteligencia Artificial

Esta área en los últimos años se ha venido potencializando debido a las múltiples aplicaciones en todos los ámbitos y quehaceres de la sociedad y la industria principalmente. Aplicaciones como chatbots, creación de sistemas expertos en áreas tan disímiles como la medicina y las finanzas, control de robots, tratamiento del lenguaje natural, traducción automática, tratamiento e interpretación automática de imágenes diagnósticas y hasta videojuegos inteligentes, se han vuelto casi actividades de rutina.

Los sistemas en la vida real tienen una alta complejidad debido a su tamaño, interrelación entre sus diferentes elementos y su misma naturaleza dinámica; por lo tanto, su estudio abarca una amplia gama de temas que van desde el modelamiento matemático, el análisis de la dinámica de sistemas, planeación, optimización, operación y regulación. Todo lo anterior debe ser abordado ya no desde la mirada tradicional de la informática, sino bajo este nuevo concepto de la Inteligencia Artificial.

Problemas tradicionales como el del transporte con todas sus variantes, planeación (scheduling) o empaquetamiento (problemas tipo mochila) exigen una mirada desde nuevas técnicas de la Inteligencia Artificial que produzcan resultados de excelente calidad. A lo anterior hay que sumarle los Sistemas Basados en el Conocimiento como Sistemas Expertos, Sistemas Borrosos, y todo lo referente al tratamiento del lenguaje natural y las Ontologías.

Por otra parte el mundo actual está sufriendo un cambio de paradigma en el que el factor predominante es el manejo y análisis de datos. La cantidad de datos que se generan en muchos campos como la medicina, la biología y diversas ciencias aplicadas, hace necesario el desarrollo de técnicas y metodologías de análisis, que permitan extraer conocimiento e información sobre los fenómenos que esos datos representan.  

Las áreas de investigación específicas de esta área incluyen:

1. Técnicas y conceptos Avanzados de Inteligencia Artificial

2. Aprendizaje de Máquina (Machine Learning)

3. Inferencia Estadística 

4. Tratamiento del Lenguaje Natural

5. Redes Neuronales

6. Aprendizaje Profundo (Deep Learning)

7. Línea de investigación en Ingeniería del Software

2. Línea de investigación en Ingeniería de Software 

El gobierno nacional dentro de sus respectivas políticas ha declarado  el software como un sector de alta relevancia en el contexto nacional y hacia un impacto internacional, por lo tanto, es compromiso de las Universidades, la industria y en general de las organizaciones públicas y privadas y en sí  del talento humano que lo componen aportar al desarrollo y fortalecimiento de este sector. La Maestría en Ingeniería de Sistemas y Computación de la Universidad se ha enfocado desde esta línea al desarrollo de la industria de software aportando talento de altas capacidades investigativas y experticia en esta disciplina como también con grupos de investigación.

La Ingeniería de Software es una de las ramas de las ciencias de la computación en la cual se planifican, diseñan, desarrollan, mantienen y optimizan productos de software , con aspectos que abarcan  la Arquitectura de los mismos, pasando por el análisis de requisitos, diseño, implementación, pruebas, calidad  hasta impactar perspectivas como la computación en la nube entre muchos otros.

La generación de software ya no se hace como hasta hace algunos años, como un proceso de manera artesanal, sino como un proceso de ingeniería, completamente sistémico y sobre todo con una fuerte base formal. 

Esta área ha venido tomando un gran auge, sobre todo en nuestra región (eje cafetero) con la llegada de grandes fábricas de software(en casos, con posicionamiento mundial) que han hecho que se demanden profesionales con un perfil bastante marcado hacia esta área. Hoy en día las necesidades del país en esta área hacen que la demanda supere la oferta.

Con relación a la Ingeniería de Software esta línea abarca temáticas como: 

1. Conceptos y técnicas avanzadas de Ingeniería de software

2. Arquitecturas de Software

3. Control de la Calidad del Software.

4. Ingeniería de Requerimientos.

5. Computación en la Nube

6. Ingeniería de Software para Sistemas IOT

7. Seguridad en el Software

8. Planeación de Proyectos de Software

3. Línea de investigación en Computación de Alto Rendimiento

3. Línea de investigación en Computación de Alto Rendimiento

Esta línea de énfasis tiene como objetivo investigar y enseñar sobre procesos, técnicas y

estrategias requeridas para la aceleración de procesos computacionales, con el fin de disminuir el tiempo de ejecución de los algoritmos. 

En esta línea se estudian los siguientes conceptos:

1. Programación en paralelo usando OpenMP para tomar ventaja de las arquitecturas de procesadores actuales con múltiples hilos para ser ejecutados en varios núcleos y usando instrucciones vectoriales.

2. Programación en paralelo usando MPI para ejecutar algoritmos en clústeres de computadores a través de protocolo de paso de mensajes.

3. Aceleración de algoritmos usando GPUs con lenguajes de programación heterogénea como OpenCL y CUDA.

4. Aceleración de algoritmos usando FPGAs con lenguajes de descripción de hardware como VHDL y SystemVerilog.

Como punto innovador en esta línea, se ha venido introduciendo el tema de computación

cuántica. La computación cuántica tiene el potencial de resolver problemas computacionales que son intratables con computadores convencionales. Las aplicaciones de la computación cuántica van desde la seguridad informática en comunicaciones que en principio son invulnerables hasta el descubrimiento de nuevos medicamentes en donde se puede predecir con mayor precisión las propiedades de las moléculas. En esta línea en la maestría se han desarrollado proyectos en donde se ha creado simuladores que permiten realizar circuitos cuánticos en altas dimensiones que permiten procesar información cuántica de una forma más eficiente.

4. Línea de investigación en Comunicaciones

En la actualidad las organizaciones de todos los sectores buscan la implementación de

procesos eficientes que les permitan la permanencia en el mercado. Para ello, cada vez más se ajustan a modelos de operación basados en tecnologías digitales emergentes como son IoT, Block Chain, Servicios en la Nube e Inteligencia Artificial. Los servicios de telecomunicación y los servicios asociados que viabilizan las comunicaciones confiables, seguras y eficientes deben ser considerados pues son un componente indispensable para la integración de dichas capacidades, permitiendo lograr la implementación de infraestructuras interoperables al interior de las organizaciones y externamente con sus aliados dentro de la cadena de valor.

En tal sentido la línea de investigación en telecomunicaciones tiene como propósito la investigación sobre los servicios de telecomunicación y servicios asociados en conjunto con la aplicación de tecnologías emergentes como IoT, Block Chain, Computación en la Nube, computación en la niebla, redes definidas por software SDN e Inteligencia Artificial. Como un propósito adicional de investigación se tiene la generación de nuevos modelos de aplicación de las tecnologías emergentes en la solución de problemas de contexto a nivel del agro y de la medicina a nivel de diagnóstico de enfermedades con la ayuda de la tecnología.

Dentro de los proyectos de investigación que se han desarrollado se encuentran:

• Aplicaciones soporte para la seguridad de la información en el sector financiero. Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico UTP.

• Mejoramiento en los procesos de Seguridad de la Información de la Empresa Aguas y Aguas de Pereira, bajo el estándar ISO 27001. – Convocatoria Nodos de Innovación en la Línea Ciberseguridad. Colciencias – Mintic

• Capacitación de Funcionarios Estatales en Aspectos de Seguridad de Gobierno en Línea, Ley de transparencia y Reporte de Bases de Datos. – Convocatoria Nodos de Innovación en la Línea Ciberseguridad. Colciencias – Mintic

• Propuesta De Optimización Del Algoritmo Del Cifrador En Flujo Trivium Para Aplicaciones En Tiempo Real Sobre La Plataforma Netfpga 1g – Maestría

• Protocolo piloto para la caracterización de señales electrocardiográficas para identificación de enfermedades cardiovasculares.

• Validación del Nuevo Paradigma para Redes de Datos SDN Aplicado a Redes Núcleo de Operadores de Servicio de Internet y Datos. (Convocatoria Interna) y proyecto de Maestría desarrollado.

• Plataforma de emulación de servicios sobre redes inteligentes. Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico UTP.

 En ejecución:

• Audio guía turístico basado en inteligencia artificial para el paisaje cultural cafetero, en alianza entre los grupos de investigación Nyquist y Girops de la Facultad de Ingenierías.

• Codiseño de un modelo de gestión comunitario, apoyado en tecnologías de la información para turismo científico. Convocatoria Regional de Innovación Minciencias, en alianza entre los grupos de investigación Gritus, Nyquist, y las entidades Carder, Fecomar y Alcaldía de Pereira, con recursos aprobados y pendiente de legalización e inicio de ejecución.