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Clasificación de emociones en niños mediante electroencefalograma y transfer learning.
(Universidad de Concepción, 2026) Valderrama Hickmann, Alonso; Pino Quiroga, Esteban Javier; Urrutia Martínez, Mabel Alejandra
El desarrollo de habilidades socioemocionales desde la infancia es fundamental para la toma de decisiones, la resiliencia frente al estrés y el aprendizaje en general. En este contexto, la comunidad científica ha impulsado la creación de herramientas computacionales orientadas a la salud mental y la educación emocional, utilizando señales fisiológicas como el electroencefalograma (EEG), debido a su capacidad para capturar estados internos que no siempre son observables externamente. Sin embargo, uno de los principales obstáculos en este campo es la escasez de bases de datos emocionales de alta calidad en población infantil. Esta investigación surge precisamente para abordar esta limitación, proponiendo como hipótesis que el uso de transfer learning desde bases de datos de adultos, que son más abundantes, hacia datos de niños, puede mejorar el desempeño de los clasificadores en comparación con modelos entrenados únicamente con datos infantiles. Para validar esta propuesta, el estudio se estructuró en las siguientes etapas metodológicas. En primer lugar, se llevó a cabo la creación de una base de datos en el marco del proyecto FONDECYT 13220040, en la que se recolectaron señales EEG de 50 escolares de entre 12 y 13 años expuestos a estímulos audiovisuales emocionales validados por expertos. Posteriormente, se seleccionó la base de datos de adultos SEED como dominio fuente para la aplicación de transfer learning, fundamentando esta elección en evidencia reportada en la literatura. Tanto esta base de datos de escolares como la base de adultos (SEED) fueron sometidas a un proceso de preprocesamiento para eliminar ruido no relacionado con señales cerebrales. Luego, se identificaron 3 clases emocionales en base a la dimension emocional de valence. En la etapa de modelado y validación, se implementaron tres arquitecturas de clasificación: un multilayer perceptron (MLP), deep graph convolutional neural (DGCNN) y channel-fused dense convolutional network (CDCN), evaluadas bajo esquemas sujeto dependiente, sujeto independiente y leave-one-subject-out (LOSO). Finalmente, se aplicó una estrategia de transfer learning basada en parámetros fine-tuning, utilizando la base de datos SEED como dominio fuente y la base de escolares como dominio objetivo. Los resultados experimentales evidenciaron una brecha significativa de rendimiento entre las poblaciones adulta e infantil. En la base de datos de escolares, el desempeño de los modelos fue considerablemente inferior, acercándose a niveles cercanos al azar (aproximadamente 33.3%para tres clases). El mejor resultado en niños se obtuvo con el modelo DGCNN bajo el esquema sujeto dependiente, alcanzando un F1-score de 39.2 %. En cuanto al impacto del transfer learning, los resultados fueron heterogéneos dependiendo de la arquitectura. El modelo CDCN fue el único que presentó una mejora significativa al utilizar transfer learning en el esquema sujeto dependiente, incrementando su desempeño desde un 30.7%hasta un 36.0 %, lo que representa una mejora del 5.3 %. En contraste, el modelo DGCNN experimentó una leve degradación en su rendimiento tras la aplicación de transfer learning, lo que sugiere que la efectividad de la transferencia depende fuertemente de las características y la capacidad de convergencia de cada arquitectura. En conclusión, esta investigación demuestra que el transfer learning desde bases de datos de adultos constituye una alternativa viable para la clasificación de emociones en niños, aunque aún requiere mayor estudio debido a sus limitaciones. La hipótesis se validó de forma parcial, ya que solo se confirmó para la arquitectura CDCN en un esquema de validación sujeto dependiente. Los resultados indican que, si bien el transfer learning facilita el ajuste de parámetros en redes profundas, no es suficiente para compensar la baja separabilidad intrínseca de los datos infantiles ni la alta variabilidad entre sujetos observada en la base de datos recolectada. En consecuencia, se evidencia la necesidad de contar con mayores volúmenes de datos en población infantil y de seguir investigando estrategias de estimulación emocional adecuadas para este grupo. En particular, resulta relevante explorar alternativas que permitan representar valence negativa sin recurrir a contenidos no éticos, como la violencia, apostando por enfoques más inmersivos que faciliten respuestas emocionales consistentes en contextos controlados.
Atlas de conexiones del cerebelo a partir de regiones de interés sobre base de datos HCP.
(Universidad de Concepción, 2026) Carrasco Guerrero, Daniela Analy; Guevara Álvez, Pamela Beatriz; Hernández Rivas, Cecilia Paola
El cerebelo es una estructura que, junto al cerebro y el tronco espinal, forma parte del encéfalo y que se ha estudiado para descubrir su participación en funciones motoras, autónomas y recientemente cognitivas, también en la comunicación con nuevas estructuras anatómicas. En sus comienzos, se utilizaban encéfalos post-mortem a través de técnicas de disección con el propósito de descubrir nuevas vías de conexión o conocer el recorrido de sus fibras. Por otro lado, el avance en el procesamiento de imágenes ha permitido estudiar el cerebelo a través de distintas técnicas aplicadas a imágenes de resonancia magnética por difusión. Entre estas, la tractografía cerebral nos permite observar el recorrido, dirección y orientación en 3D de las fibras cerebelares y analizar la conectividad del cerebelo con otras estructuras. Actualmente, con esta técnica se ha investigado las fibras de las vías de conexión del cerebelo con estructuras específicas, como lo son las ponto-cerebelares o talámo corticales. Sin embargo, este procesamiento es realizado cada vez que se necesite estudiar los tractos del cerebelo, ya que no existe un atlas de fibras que permita segmentar la gran mayoría de conexiones rápidamente. En esta investigación se propone crear un atlas de fibras de las conexiones del cerebelo a través de la segmentación de estructuras seleccionadas como regiones de interés (ROIs) utilizando los datos de 20 sujetos de la base de datos S1200 del Proyecto del Conectoma Humano. Se seleccionaron las conexiones principales, como las ponto-cerebelares para incluir en el atlas y se definieron sus ROIs, utilizando las principales estructuras involucradas, luego se realizó la segmentación automática y manual de las ROIs utilizando el software DSI Studio, las cuales fueron validadas por un experto en neuroanatomía. Se calcularon los tractos de cada vía de conexión definida a través de tractografía determinista utilizando las regiones segmentadas y parámetros adaptables. Finalmente se fusionaron los fascículos de cada sujeto por vía de conexión para generar el atlas de fibras del cerebelo. Como resultado se obtuvieron 20 fascículos de las vías de conexión del cerebelo y al realizar un análisis visual de cada tracto es posible validar que estos cumplen con la anatomía estudiada en la literatura. Finalmente, se evalúa el desempeño del atlas a través del coeficiente dice, donde se comparan los volúmenes de las segmentaciones manuales y automáticas de los 20 fascículos del atlas para 10 sujetos de prueba. Y como resultado se obtuvo que es necesario realizar una revisión visual de los tractos automáticos debido a la cantidad de fibras ruidosas presentes en las segmentaciones.
Evaluación del uso de la cámara de un teléfono inteligente en la medición de vibraciones.
(Universidad de Concepción, 2026) Hernández Fuentes, Juan Pablo; Vicuña Molina, Cristián Javier
En esta investigación se evalúa el uso de la cámara de un teléfono inteligente como herramienta para la medición de vibraciones, analizando sus principales limitaciones asociadas a la frecuencia de muestreo, la distorsión óptica producida por el lente de la cámara y la precisión en la estimación de amplitudes. Se presenta el desarrollo teórico del método de medición empleado, basado en la identificación de bordes, la detección y el seguimiento de objetivos circulares en secuencias de imágenes. La validación experimental se llevó a cabo utilizando diversos bancos de ensayo, incluyendo un shaker electrodinámico, un harnero vibratorio de laboratorio, un harnero vibratorio de la industria minera, un conjunto moto-compresor y un generador diésel. Se evalúa la implementación de la corrección de la distorsión óptica y de la amplificación de movimiento como parte del procesamiento del video. Los resultados mostraron que la corrección de la distorsión óptica permite disminuir el nivel de ruido en los puntos de medición más afectados por los efectos ópticos, mientras que la amplificación de movimiento, debido al aumento del nivel de ruido asociado a su implementación, se presenta como una herramienta útil dependiendo de la aplicación y de las condiciones especificas de medición; además, constituye un apoyo visual complementario al análisis vibratorio. Asimismo, se implementa una metodología para la generación de animaciones tridimensionales de estructuras, a partir de la sincronización de señales obtenidas desde distintas vistas del objeto, lo que permite una mejor visualización e interpretación del comportamiento dinámico. Se realizaron mediciones con diferentes frecuencias de captura de fotogramas. En el caso del shaker electrodinámico, fue posible identificar correctamente la frecuencia del movimiento bajo dos configuraciones distintas, incluso en presencia de aliasing, mediante la realización de múltiples mediciones sucesivas en condiciones de movimiento estacionario, alcanzando errores inferiores al 1 %. Las mediciones realizadas sobre el harnero vibratorio en operación fueron comparadas con mediciones de referencia obtenidas mediante acelerómetros, obteniéndose un error promedio máximo del 4.14% en amplitud y del 0.162% en frecuencia. Asimismo, se analizó la influencia conjunta de la frecuencia de muestreo y la resolución espacial del video en la precisión de los resultados. Adicionalmente, se determinan las tres primeras frecuencias naturales del sistema mediante ensayos de partida y de golpe, considerando dos configuraciones distintas de resortes, con un error máximo en frecuencia del 2.8 %. También se obtuvieron las ´orbitas de vibración del harnero en distintos puntos del equipo y bajo diferentes configuraciones de FPS. Finalmente, se realizaron mediciones sobre un harnero vibratorio industrial durante su operación, obteniendo un error variable entre 1.5% y 15.4% en la estimación del stroke de las ´orbitas, y entre 1.2% y 13.1% en el ángulo de la orbita.
Representación geométrica y combinatorial de espacios Robinson.
(Universidad de Concepción, 2026) Arrepol Pérez, Francisco Ignacio; Thraves Caro, Christopher; Soto Gómez, Mauricio
Multiobjective metaheuristics for the support vector machine with feature selection.
(Universidad de Concepción, 2026) Badilla Salamanca, Mathias Felipe; Contreras Bolton, Carlos Emilio; Medina Durán, Rosa Daniela
Modelo de margen de seguridad probabilístico para curvas horizontales de carreteras bidireccionales.
(Universidad de Concepción, 2026) Muñoz Matamala, Felipe Andrés; Echaveguren Navarro, Tomás Benjamín
El factor de fricción lateral es un parámetro crítico en el diseño geométrico de curvas horizontales, ya que influye en la estabilidad dinámica de los vehículos y en la comodidad de los conductores y ocupantes que transitan por trayectorias curvas. Las normativas actuales de ingeniería vial evalúan la seguridad mediante modelos determinísticos, como el Modelo de Masa Puntual, los cuales asumen velocidades constantes y umbrales de fricción fijos. Sin embargo, este enfoque tradicional no considera la naturaleza estocástica del comportamiento del conductor ni la degradación temporal y espacial de las propiedades superficiales del pavimento. En consecuencia, existe una brecha científica significativa en la cuantificación del riesgo real de deslizamiento bajo condiciones operacionales reales, donde la demanda frecuentemente supera los supuestos de diseño. Este estudio propone expresiones analíticas para estimar la probabilidad de deslizamiento de vehículos livianos en curvas horizontales de caminos rurales bidireccionales, incorporando la variabilidad inherente tanto de la demanda como de la oferta de fricción, materializada en un margen de seguridad probabilístico usando principios de confiabilidad. Se detalla la calibración de modelos de demanda de fricción, junto con la integración del Índice Internacional de Fricción para representar la oferta del pavimento y la formulación de un modelo logístico parametrizado para la estimación del margen de seguridad probabilístico. Los resultados demuestran que la resistencia al deslizamiento es el principal determinante de la seguridad, mientras que la velocidad de operación actúa como un catalizador decisivo en el incremento del riesgo. Al reemplazar las evaluaciones binarias de seguridad por un enfoque basado en la confiabilidad, esta investigación proporciona una herramienta práctica para la gestión del riesgo de deslizamiento a lo largo del ciclo de vida de la infraestructura vial, considerando diversos contextos de conducción.
Reconstrucción de imágenes a partir de mediciones de tomografía por impedancia eléctrica usando algoritmos de Deep Learning.
(Universidad de Concepción, 2026) Fernández Arroyo, Bruno Alonso; Pino Quiroga, Esteban Javier
Las enfermedades respiratorias representan una carga crítica de salud pública mundial, lo que motiva la búsqueda de herramientas de monitoreo que superen las limitaciones de costo y accesibilidad de los estándares clínicos actuales. En este contexto, la Tomografía por Impedancia Eléctrica (TIE) surge como una alternativa funcional y no ionizante; sin embargo, los sistemas comerciales existentes suelen ser voluminosos y de alto costo. Por ello, existe una necesidad de desarrollar soluciones portátiles y económicas capaces de resolver con precisión el problema inverso de la TIE, el cual es intrínsecamente no lineal, mal condicionado y sensible al ruido. El presente trabajo de tesis aborda este desafío mediante la reconstrucción de imágenes con algoritmos de deep learning aplicados a un dispositivo portátil diseñado en laboratorio, utilizando un fantoma pulmonar para su validación experimental. La metodología se inició con el diseño y construcción de un fantoma físico equipado con 16 electrodos de cobre para un sistema de adquisición TIE portátil y de bajo costo. Dada la alta demanda temporal que implica la toma de muestras experimentales masivas para el entrenamiento de modelos de inteligencia artificial, se implementó un gemelo digital en COMSOL Multiphysics. Este permitió generar un dataset sintético robusto de 7.992 configuraciones distintas, proporcionando la base necesaria para que las redes aprendieran la física del problema. Posteriormente, se evaluaron tres arquitecturas de deep learning: una Red Neuronal Convolucional (CNN), una U-Net y un modelo KAN-ViT. Para cerrar la brecha entre la simulación y la realidad, se aplicó una estrategia de fine-tuning utilizando 7.115 datos experimentales recolectados en el fantoma físico a partir de 150 configuraciones distintas, adaptando así los modelos al ruido electrónico y las no-idealidades del hardware real. Los resultados obtenidos validan la hipótesis de investigación al demostrar que es posible realizar reconstrucciones precisas y de alta calidad estructural en tiempo real. La arquitectura U-Net destacó como la más robusta, alcanzando un índice de similitud estructural (SSIM) de 0.9453 y un coeficiente de correlación de 0.8785 en datos reales, resultados que superan a los métodos clásicos. El sistema integrado logró una tasa de procesamiento de 1.94 cuadros por segundo, con una latencia de inferencia de apenas 15 ms. Este trabajo no solo aporta una metodología rigurosa para compensar las limitaciones del hardware portátil mediante inteligencia artificial, sino que demuestra que la combinación de un fantoma físico y un gemelo digital permite obtener imágenes de alta fidelidad a través de estrategias de transfer learning. Estos hallazgos sientan las bases tecnológicas para el futuro desarrollo de herramientas de monitoreo clínico que sean verdaderamente portátiles, seguras y accesibles.
Dynamically equivalent linear networks.
(Universidad de Concepción, 2026) Schleef Sepúlveda, Benjamín Rodrigo; Salinas Ayala, Lilian
Modelo de planificación para la asignación multiperiodo y multiproducto en trenes de carga con restriciones de inventario.
(Universidad de Concepción, 2026) Cartes Verdejo, Fernanda Andrea; Astroza Tagle, Sebastián; Salazar Hornig, Eduardo Javier
El transporte ferroviario de carga constituye un componente estratégico en la logística de industrias intensivas en volumen, donde las decisiones de planificación influyen directamente en los costos operativos, la utilización de recursos y el nivel de servicio. En estos contextos, la coordinación entre producción, inventario y transporte adquiere una relevancia central, especialmente cuando las operaciones se desarrollan en horizontes multiperíodo y con múltiples productos. No obstante, la mayoría de los enfoques tradicionales aborda estos elementos de forma fragmentada, lo que limita su aplicabilidad en entornos reales. Esta tesis propone un modelo integrado de planificación ferroviaria multiperíodo y multiproducto, que incorpora explícitamente la dinámica de inventarios en origen y destino, las tasas de producción, las capacidades operativas de los trenes y el cumplimiento de la demanda. El modelo se formula como un problema de optimización matemática de gran escala y se implementa utilizando un solver exacto. Dado el carácter NP-hard del problema y las limitaciones prácticas de los métodos exactos en instancias de tamaño realista, se desarrolla además una metaheurística basada en Multi-Start Iterated Local Search (MS-ILS), diseñada para generar soluciones factibles y de alta calidad en tiempos computacionales razonables. La metodología considera la evaluación del enfoque propuesto mediante instancias reales proporcionadas por la industria y un conjunto amplio de instancias generadas de forma controlada. Los resultados computacionales muestran que, mientras el modelo exacto es efectivo en instancias de menor escala, la metaheurística MS-ILS logra mantener la viabilidad y una calidad competitiva de las soluciones en escenarios de mayor complejidad, superando las restricciones de tiempo de los métodos exactos. En conjunto, la investigación aporta un marco metodológico robusto y adaptable para la planificación ferroviaria, integrando rigor analítico y aplicabilidad práctica en contextos industriales reales.
Impacto de la incertidumbre en la estimación de la calidad en una línea de transmisión óptica.
(Universidad de Concepción, 2026) Muñoz Rosel, Leonardo Gonzalo; Saavedra Mondaca, Gabriel Alejandro; Leiva López, Ariel
Esta tesis investiga el impacto de la incertidumbre operacional en el comportamiento espectral de amplificadores de fibra dopada con erbio (EDFA) y sus implicancias en la estimación de la calidad de transmisión en enlaces ópticos multitramos. Mediante un estudio paramétrico basado en un modelo de machine learning (MAE = 0.04), se observó que la potencia óptica de entrada modifica el espectro de salida del EDFA, determinando si el perfil de ganancia tiende a exceder o a quedar por debajo del perfil objetivo. Resultados experimentales en un enlace de 200 km muestran que variaciones en la potencia de entrada producen cambios de hasta 2.25 dB en el gain ripple y errores de hasta 1 dB en la estimación de OSNR cuando se utilizan estimadores basados en ganancia promedio. En un sistema multitramos de cuatro EDFAs se observaron efectos acumulativos donde la ganancia promedio disminuye aproximadamente 1.3 dB y el gain ripple aumenta entre 1.5 y 2 dB, provocando degradaciones de OSNR entre 1 y 3 dB dependiendo del régimen de operación. Finalmente, se evaluó la robustez de modelos de machine learning entrenados en escenarios de single span (MAE <0.2 dB). En el régimen crítico de baja potencia, el modelo base acumuló errores de hasta 8.69 dB en el sistema multitramos, mientras que el uso de transfer learning (TL) redujo el error total a 2.4 dB; bajo condiciones de incertidumbre, los errores alcanzaron 9.39 dB y 5.11 dB respectivamente. Los modelos especialistas basados en TL mostraron mejoras adicionales, reduciendo el error de predicción entre un 33% en condiciones nominales y hasta un 55% en presencia de incertidumbre. Estos resultados evidencian que la incertidumbre en la potencia de entrada modifica la dinámica espectral de los EDFAs y demuestran que modelos entrenados bajo condiciones controladas pueden no generalizar adecuadamente en sistemas multitramos cuando la incertidumbre operacional altera el régimen espectral del amplificador.
Detección, clasificación y localización de soft-failures en enlace óptico.
(Universidad de Concepción, 2026) San Martín Ayala, Efraín Andrés; Saavedra Mondaca, Gabriel Alejandro
La presente tesis aborda la detección, clasificación y localización de soft-failures en enlaces ópticos coherentes, con foco en un esquema de operación que permita pasar desde una alerta temprana a un diagnóstico accionable. Para ello, se desarrolla y valida experimentalmente un pipeline en cascada sobre un enlace de 200 km (dos spans de 100 km) con tres etapas de amplificación. En este contexto se consideran tres formatos de modulación (DP-QPSK, DP- 8QAM y DP-16QAM) y un conjunto de datos balanceado por formato compuesto por 2000 ventanas, incluyendo operación normal y escenarios representativos de degradación: reducción de ganancia en amplificación, pérdidas adicionales por span e interferencia no lineal. En la primera etapa, la detección se formula como un problema operacional de una clase, entrenando el modelo únicamente con datos de operación normal a partir de indicadores de QoT medidos en el receptor. Se comparan distintos enfoques de detección y se selecciona un Autoencoder por su desempeño superior. Con entrenamiento base en DP-QPSK, el detector alcanza una precisión del 100% en el formato de referencia y mantiene resultados consistentes al transferir hacia DP-8QAM (99 %) y DP-16QAM (100 %), evidenciando robustez frente a cambios de formato de modulación bajo el criterio de recalibración por formato utilizado. En la segunda etapa, activada una vez detectada la condición anómala, el diagnóstico se aborda como un problema supervisado de clasificación multiclase utilizando telemetría de potencia transversal al formato de modulación. Se construye un conjunto de características físicas basado en desviaciones respecto de una línea base normal: deltas de ganancias de amplificación y deltas de pérdidas por span, lo que permite asociar patrones anómalos a componentes o segmentos físicos del enlace. Con este diseño, la clasificación entrega directamente la localización mediante el mapeo clase–componente. En la evaluación de modelos, Random Forest logra desempeño perfecto en el conjunto de prueba (precisión del 100 %, recall y F1 equivalentes a 1.0), mostrando separación prácticamente perfecta entre los tipos de degradación evaluados. En conjunto, la tesis entrega una metodología experimental reproducible y un pipeline en cascada alineado con requerimientos operacionales: detección robusta usando únicamente QoT disponibles en el receptor y diagnóstico mediante variables interpretables asociadas a la cadena de amplificación y spans, habilitando clasificación y localización para apoyar decisiones de operación y mantenimiento en redes ópticas.
Análisis y estimación de concentración de NaCl en solución acuosa mediante el uso de espectroscopía Raman.
(Universidad de Concepción, 2026) Pérez Foix, Edgardo Andrés; Sbárbaro Hofer, Daniel Gerónimo
La cuantificación de la salinidad en soluciones acuosas es un problema relevante en múltiples áreas de la ingeniería y la ciencia aplicada, debido a su impacto sobre propiedades fisicoquímicas y a la necesidad de monitoreo rápido y no destructivo en diversas condiciones operacionales. En particular, la determinación de la concentración de cloruro de sodio (NaCl) mediante espectroscopía Raman presenta un desafío fundamental: al separarse en átomos individuales que han ganado o perdido uno o más electrones, el NaCl no exhibe bandas Raman intensas en el rango espectral habitual, por lo que la estimación debe realizarse de manera indirecta a partir de la respuesta vibracional del solvente. En este contexto, la banda de estiramiento O–H del agua constituye una región espectral de alta sensibilidad, cuya forma varía sistemáticamente con la concentración salina y con la temperatura. Sin embargo, la marcada dependencia térmica de dicha banda introduce un confusor dominante que debe ser considerado explícitamente para lograr estimaciones robustas. Esta tesis desarrolla y valida una metodología cuantitativa basada en espectroscopía Raman para estimar la concentración de NaCl en soluciones acuosas a partir de descriptores efectivos extraídos de la banda O–H, incorporando la temperatura como variable del modelo. Se prepararon soluciones estándar de NaCl en el rango de 0 a 5 g/100 mL y se adquirieron espectros Raman a distintas temperaturas controladas entre 10 y 50 ◦C, conformando una base de datos de entrenamiento y un conjunto independiente de validación externa. Los espectros fueron recortados en la región 3150– 3550 cm−1 y se parametrizaron mediante una descomposición en un número reducido de funciones Gaussianas, empleada como herramienta matemática para capturar redistribuciones sistemáticas de intensidad sin atribuir necesariamente poblaciones moleculares discretas a cada componente. A partir de las amplitudes obtenidas se formuló un modelo de regresión que relaciona cada descriptor con la concentración C, la temperatura T y un término de interacción C · T. Esta formulación permite derivar un esquema para estimar C desde un espectro observado bajo una temperatura conocida, favoreciendo la interpretabilidad y la trazabilidad del proceso de estimación. El desempeño de la metodología se evaluó mediante validación interna y externa, cuantificando la exactitud a través de métricas estándar, tales como el error absoluto medio (MAE) y la raíz del error cuadrático medio (RMSE). Adicionalmente, se comparó el método propuesto con un enfoque de referencia basado en regresión por mínimos cuadrados parciales (PLS), analizando ventajas y limitaciones en términos de precisión, estabilidad frente a variaciones térmicas e interpretabilidad. En conjunto, los resultados muestran que la banda O–H del agua contiene información cuantitativa suficiente para estimar la concentración de NaCl dentro del dominio experimental estudiado, siempre que se incorpore explícitamente la temperatura. La estrategia propuesta contribuye con un marco metodológico robusto para la cuantificación indirecta de salinidad mediante Raman, estableciendo bases para futuras extensiones hacia rangos más amplios de concentración, mezclas multicomponente y aplicaciones en condiciones operacionales más complejas.
Desarrollo de estrategias de cuantificación del equilibrio estático utilizando algoritmos basados en sensores inerciales.
(Universidad de Concepción, 2026) Inostroza Paillalef, Paula Bellanira; Aqueveque Navarro, Pablo Esteban
El equilibrio postural permite a las personas mantener la estabilidad al realizar actividades diarias, como caminar, estar de pie o girar. Su deterioro, ya sea por el envejecimiento o por afecciones neuromusculares, aumenta el riesgo de caídas, lo que representa una preocupación significativa a nivel mundial, debido al aumento de la población mayor de 60 años. Esto evidencia la necesidad de métodos precisos y accesibles para evaluar el equilibrio y diseñar intervenciones preventivas. Actualmente, las evaluaciones tradicionales del equilibrio se basan en pruebas clínicas y en sistemas de medición de movimiento, los cuales pueden ser costosos y requieren equipamiento especializado, lo que limita su uso en entornos clínicos y de investigación. Como alternativa, las unidades de medición inercial (IMU) han surgido como una solución más accesible y portátil para evaluar la estabilidad postural mediante métricas cuantitativas. Sin embargo, aunque su uso está en expansión, su implementación aún no se ha generalizado, ya que su validez y fiabilidad frente a los sistemas tradicionales no se encuentran completamente establecidas. En este trabajo se desarrolló, implementó y validó un sistema completo para la evaluación cuantitativa del equilibrio estático, basado en el uso de dos sensores inerciales ubicados en la región lumbar y en el tronco. El sistema integra adquisición de señales, procesamiento, extracción automática de métricas cinemáticas, dinámicas y espaciales, selección de variables relevantes mediante un ranking multicriterio y una interfaz gráfica orientada al despliegue de resultados. La validación del sistema se realizó mediante la comparación con un sistema de captura de movimiento (OptiTrack®), utilizando el protocolo m-CTSIB como marco experimental. Los resultados obtenidos demostraron que las métricas espaciales de oscilación postural calculadas son sensibles a los cambios en la demanda sensorial y presentan una alta concordancia entre sistemas de medición, especialmente para las componentes lineales. Estos hallazgos respaldan el uso del sistema como una herramienta válida y funcional para la evaluación objetiva del equilibrio postural. Esta investigación tiene el potencial de contribuir significativamente a la mejora del diagnóstico y tratamiento de trastornos del equilibrio, permitiendo intervenciones más efectivas y accesibles tanto en Chile como internacionalmente.
Ubicando pares de vértices en ciclos hamiltonianos.
(Universidad de Concepción, 2026) Zúñiga Cavieres, Daniel; Sanhueza Matamala, Nicolás
En esta tesis daremos una demostración a la conjetura de Enomoto para grafos de tamaño lo suficientemente grande. Enomoto conjeturó que si un grafo con n vértices tiene grado mínimo al menos n/2 + 1, entonces para todo par de vértices x, y existe un ciclo hamiltoniano C tal que la distancia de x a y en el ciclo C es exactamente ⌊n/2⌋. Nuestra demostración no utiliza el Lema de Regularidad de Szemerédi, por lo que el valor mínimo de n para el cual nuestro resultado es cierto es considerablemente menor al conocido hasta la fecha. Nuestra principal herramienta es la Tricotomía de los grafos de Dirac, además de distintos resultados que aseguran la existencia de caminos hamiltonianos entre cualquier par de vértices, y resultados relacionados a grafos expansores robustos.
Desarrollo de sistema para medir y ajustar la presión de las telas sobre la piel en personas que han sufrido quemaduras.
(Universidad de Concepción, 2026) Moraga Ramírez, Valeria Constanza; Aqueveque Navarro, Pablo Esteban
Las quemaduras graves representan un desafío significativo para la salud a nivel mundial, en términos de discapacidad motora y además estético, por lo que prevenir la aparición de cicatrices hipertróficas y favorecer una cicatrización adecuada es primordial. Hoy en día existen diversos tratamientos que tienen esto como objetivo, donde se destaca la terapia de compresión por sus beneficios tanto en la mejora de las características fisiológicas y estéticas de las cicatrices, como en el manejo del dolor. No obstante, la presión ejercida por las prendas no suele medirse directamente, sino que se estima un valor ideal de acuerdo con lo visual y sensación del paciente, esto principalmente por la falta de sistemas de medición para este propósito. Por esto, se plantea el desarrollo de un sistema usando sensores, que permita medir con precisión la presión ejercida por las telas sobre la piel, facilitando así al personal médico la evaluación de la efectividad del tratamiento. Dado que este trabajo se enfoca en el tratamiento con cicatrices, se realiza una búsqueda de sensores que posean alta sensibilidad y adaptabilidad, especialmente en condiciones húmedas, y que puedan ser utilizados en esta área delicada. En primera instancia se diseña un prototipo usando sensores capacitivos para monitorear la presión, donde los se concluye que la relación capacitancia vs. presión difiere de lo esperado, presentando valores superiores a los en la literatura. Esto se atribuye al diseño y configuración de los sensores, y a la conductividad de la piel en contacto directo con este. Por esto, y a partir de la revisión bibliográfica, se reformula el sistema de monitoreo utilizando medición de presión neumática mediante una compresa de aire. Esto también permite explorar la condición de ajuste manual de presión, como una propuesta de aumento de compresión provisoria en el tratamiento. La calibración muestra una relación lineal entre la presión teórica y la medida, junto con una adecuada precisión y estabilidad temporal. Las pruebas realizadas evidencian que la anatomía de la mano influye en la variabilidad de las mediciones, siendo mayor en zonas palmares complejas y menor en superficies más planas. Del mismo modo, el ajuste de presión entre 20 a 25 mmHg también se consiguió, donde en las 4 zonas medidas las pendientes registradas en el minuto de medición post intervención no son significativas, y según el análisis estadístico presenta características asociadas a una distribución normal. En conjunto, los resultados confirman que la medición neumática y ajuste constituye una alternativa viable y confiable para cuantificar objetivamente la presión ejercida por prendas compresivas.
Segmentación automática del test Timed Up and Go mediante BiLSTM con datos de una IMU: extracción de biomarcadores cinemáticos.
(Universidad de Concepción, 2025) Rojas Sandoval, Loreto Valentina; Aqueveque Navarro, Pablo Esteban
El Timed Up and Go (TUG) es una prueba funcional ampliamente utilizada para evaluar la movilidad, el equilibrio y el riesgo de caídas, especialmente en adultos mayores y personas con patologías neurológicas. Sin embargo, su enfoque tradicional basado en el tiempo total presenta limitaciones significativas al no considerar aspectos cualitativos del movimiento, como la estabilidad durante los giros y la coordinación al levantarse. Para abordar estas limitaciones, la integración de unidades de medición inercial (IMU) y algoritmos, ha permitido segmentar el TUG en subetapas específicas, mejorando la precisión en la detección de deficiencias motoras. Este trabajo propone un método automatizado para la segmentación de las seis subetapas del TUG utilizando una única unidad de medición inercial (IMU) ubicada en la región lumbar y un modelo de aprendizaje profundo basado en arquitecturas BiLSTM. Se recopilaron 315 ensayos de TUG provenientes de participantes de distintos rangos etarios y niveles funcionales, incluyendo sujetos sanos y personas con disfunción. Las señales inerciales fueron preprocesadas y etiquetadas manualmente en Label Studio para generar el dataset de entrenamiento. El modelo BiLSTM, compuesto por dos capas bidireccionales apiladas y una capa fully connected final, fue entrenado con un split 80/20 utilizando Adam, una tasa de aprendizaje de 0.0005 y 150 épocas. El modelo alcanzó un desempeño robusto, con precisiones y F1-scores superiores al 90% en la mayoría de las subetapas, y errores temporales (MAE) entre 0.28 y 0.40 segundos. La comparación con evaluadores clínicos demostró una alta concordancia, con ICC de hasta 0.98 para el tiempo total del TUG y valores de MAE similares a los observados entre los propios clínicos. Además, la segmentación automática permitió la extracción de 60 biomarcadores cinemáticos y temporales seleccionados mediante Recursive Feature Elimination (RFE), los cuales presentaron una alta capacidad discriminativa entre grupos etarios y funcionales (AUC de hasta 0.98 en la etapa de segundo giro). Finalmente, se establecieron rangos de referencia estratificados por edad para los biomarcadores derivados, y se observaron correlaciones significativas con la edad en varios de ellos, lo que confirma su relevancia clínica. Los resultados sugieren que este enfoque basado en una única IMU y un modelo BiLSTM constituye una herramienta precisa, reproducible y clínicamente útil para la segmentación automática del TUG y la caracterización del movimiento humano.
Estudio mecanístico mediante espectroscopía infrarroja in situ de la oxidación selectiva de metanol sobre catalizadores de molibdeno y vanadio.
(Universidad de Concepción, 2025) Fuentes Soto, Bastián Alexis; Karelovic Burotto, Alejandro Iván
Methanol oxidative dehydrogenation on titania supported metal oxide catalysts was studied to clarify different mechanistic proposals reported in the literature. Operando spectroscopic and isotopic transient experiments under controlled reaction conditions, combined with correlations between catalyst structure and product distribution, revealed how the nature of redox sites governs the methyl formate formation and integrates the reaction pathways into a coherent framework. Sub-monolayer MoO3/TiO2 and V2O5/TiO2 catalysts, dominated by highly dispersed interfacial M–O–Ti linkages (M = Mo, V), stabilize formate-type intermediates which favor methyl formate production through the formate–mediated route. In contrast, catalysts featuring crystalline M–O–M domains promote the hemiacetal intermediate, where less stabilized intermediates lead directly to methyl formate and dimethoxymethane formation. These results indicate a common mechanistic framework for both Mo– and V–based systems, in which the dominant pathway is selectively expressed depending on the nature and distribution of redox sites rather than on the metal identity itself. Isotopic labeling and transient experiments rule out extensive methoxy exchange and the Tishchenko pathway for methyl formate formation, under the studied conditions. Differences in intermediates stabilization, active sites distribution, and kinetic isotope effects account for the observed variations in reaction orders and selectivity. Overall, the study demonstrates that the formation of oxygenates in methanol oxidative dehydrogenation critically depends on the type of redox site involved, establishing a structural – mechanistic framework that rationalizes the behavior of MoO3/TiO2 and V2O5/TiO2 catalysts and can be extended to other reducible oxide systems engaged in selective oxidation reactions.
Multiplicación de matrices booleanas comprimidas mediante bicliques.
(Universidad de Concepción, 2025) Araya Durán, Nicolás Enrique; Hernández Rivas, Cecilia Paola
La multiplicación booleana de matrices es una operación fundamental en numerosas aplicaciones basadas en grafos, como el análisis de redes web y sociales, la recuperación de información y la evaluación de consultas sobre grafos. No obstante, las representaciones dispersas convencionales, como CSR y CSC, siguen implicando cos tos significativos de espacio y tiempo cuando se aplican a grafos de gran escala. En este trabajo, hemos desarrollado una representación basada en bicliques que comprime matrices booleanas mediante su descomposición en subgrafos bipartitos densos, capturando así grandes conjuntos de aristas de manera implícita. En primer lugar, mejoramos el algoritmo iterativo de extracción de bicliques de Hernández y Navarro mediante la incorporación de una adaptación de parámetros basada en percentiles, la cual ajusta dinámicamente dichos parámetros según la distribución de grados, reduciendo el tiempo de cómputo de extracción y aumentando la tasa de compresión. Luego, extendemos el algoritmo de multiplicación de Schoor para operar directamente sobre matrices codificadas con bicliques, permitiendo una forma composicional de multiplicación en la que la salida también puede representarse como una colección de bicliques. Nuestros resultados experimentales demuestran que nuestro enfoque logra reducciones en espacio y tiempo de cómputo, alcanzando aceleraciones de hasta 200× en comparación con implementaciones basadas en CSR/CSC, y una competitiva cantidad de bits por arista comparado con el k2-tree. Estos resultados demuestran que la compresión basada en bicliques ofrece un equilibrio efectivo entre compresión y operatividad algebraica para el procesamiento de matrices booleanas a gran escala.
Jardines del Edén en redes dinámicas finitas.
(Universidad de Concepción, 2025) Jara Cádiz, Nikolas Fernando; Aracena Lucero, Julio Bernardo
Las redes dinámicas finitas constituyen una base esencial para modelar sistemas complejos en diversas áreas del conocimiento, como la biología, la informática y la física. Estas redes, representadas mediante funciones de transición sobre espacios finitos, permiten estudiar la evolución de configuraciones discretas a lo largo del tiempo. Su flexibilidad ha favorecido su uso en la modelación de redes de regulación génica, teoría de redes sociales, autómatas celulares y sistemas distribuidos.
Análisis de la asimetría estructural y funcional del cerebro a lo largo de la vida usando base de datos del HCP de envejecimiento.
(Universidad de Concepción, 2025) Vergara Donoso, Catalina Antonia; Guevara Álvez, Pamela Beatriz; Hernández Rivas, Cecilia Paola
El envejecimiento cerebral conlleva cambios graduales en la estructura y funcionalidad del cerebro, afectando las capacidades cognitivas y los patrones de comportamiento. En este contexto, la asimetría cerebral, entendida como la diferencia entre los hemisferios, ofrece información valiosa sobre la organización cerebral y puede contribuir a la detección temprana de alteraciones estructurales asociadas a enfermedades neurodegenerativas. El presente estudio analizó cómo el envejecimiento influye en la asimetría cerebral, mediante el análisis de métricas estructurales (materia gris y blanca) y funcionales del cerebro. El objetivo principal fue caracterizar las asimetrías de la conectividad estructural y funcional en individuos sanos. Para ello, se utilizó la base de datos del Human Connectome Project– Aging, que incluye datos de 725 sujetos con edades comprendidas entre los 36 y 100 años. Mediante la aplicación de modelos estadísticos, se identificaron patrones específicos de asimetría asociados al envejecimiento. Los resultados evidenciaron tanto tendencias lineales como no lineales, observadas en métricas estructurales y funcionales. Además, se evaluó la relación entre estructura y función, identificándose un componente significativo que vincula una métrica de la materia gris con una de conectividad funcional, sugiriendo una correspondencia entre la organización anatómica y la dinámica funcional del cerebro. En la materia gris, se encontró un componente principal significativo para el área superficial, compuesto por 2 regiones, para el espesor cortical medio, 3 componentes principales que en conjunto incluyen 21 regiones corticales, y para el volumen, 2 componentes principales que abarcan 4 regiones subcorticales en total. Se destaca que, para la métrica de volumen, el cambio de los componentes principales se explicaba en un 7.13% por la edad, siendo este el valor más alto entre las métricas de materia gris, mientras que el área superficial presentó el valor más bajo, con un 2.64%. En la materia blanca se observó, en general, una mayor variabilidad asociada con la edad en comparación con la materia gris, coincidiendo con lo reportado en la literatura. De manera más específica, las fibras cortas, a diferencia de las largas, muestran una mayor variabilidad con la edad. Esto podría estar relacionado con el hecho, descrito en la literatura, de que las fibras cortas poseen menor cantidad de mielina que las fibras largas, lo que las puede hacer más susceptibles a procesos de desmielinización vinculados al envejecimiento y reflejarse en una mayor vulnerabilidad estructural. Dentro de las fibras cortas, se destaca la métrica promedio de anisotropía fraccional (FA), donde el cambio de los componentes principales se explicaba en un 26.96% por la edad, siendo este el valor más alto entre las métricas de materia blanca y gris. La métrica promedio de difusividad media (MD) presentó el valor más bajo, con un 7.56%. En las fibras largas, el mayor valor correspondió a la métrica promedio de difusividad axial (AD) con un 5.16%, mientras que la menor fue la anisotropía cuantitativa (QA) con un 3.5%. Respecto a los componentes principales en fibras cortas, se identificaron un total de 7 componentes significativos en la métrica de FA, compuestos por 22 fascículos. En QA se obtuvieron 4 componentes principales, que en conjunto incluyen 15 fascículos. Para AD se identificó un componente con 4 fascículos, para RDuncomponentecon3fascículosyparaMDuncomponentecon3fascículos.Enfibraslargas, para la métrica promedio de FA, un componente principal significativo compuesto por 2 fascículos, en QA, un componente compuesto por 2 fascículos, en AD, un componente compuesto por 4 fascículos, en RD, un componente compuesto con 3 fascículos, y en MD, 2 componentes que abarcan un total de 6 fascículos. En la conectividad funcional, se observó que la métrica de longitud del camino más corto presentó el mayor porcentaje de variación asociado a la edad, con un 56.07%, superando al resto de las métricas funcionales y estructurales. Esto sugiere que los cambios en la eficiencia de integración funcional del cerebro son particularmente sensibles al envejecimiento y podrían reflejar procesos de reorganización de la red funcional. Estos hallazgos, pueden servir como referencia para futuras investigaciones, facilitando la compa ración con poblaciones que presentan alguna patología neurológica y contribuyendo a una evaluación más precisa de cómo estas condiciones afectan la asimetría cerebral en contraste con el envejecimiento normal.

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