Boletín IPTC No. 4

Octubre 2018

Fuente: pixabay

Destacado del mes

European Microwave Week

Por Javier Gismero

La Semana Europea de las Microondas (EuMW 2018) en su vigesimoprimera edición se ha desarrollado del 23 al 28 de septiembre en IFEMA-Feria de Madrid. Es la primera vez que este evento se celebra en nuestra ciudad. Académicos e industria se han reunido alrededor de las tres conferencias que conforman la EuMW, los diferentes workshops y la gran exposición en la que han participado los actores líderes a nivel global en el campo de la radiofrecuencia y sus aplicaciones.

La Semana ha incluido la edición 48 de la Conferencia Europea de Microondas (EuMC), la edición l3 de la Conferencia de Circuitos Integrados de Microondas (EuMIC) y la edición 15 de la Conferencia Europea de Radar (EuRAD). Entre al amplio abanico de temas cubiertos se incluyen:

  • Sistemas de microondas. ondas milimétricas y submilimétricas.
  • Antenas y propagación.
  • Tecnologías inalámbricas.
  • Telecomunicaciones (RF, microondas y óptica).
  • IC's, materiales semiconductores y encapsulados.
  • Arquitecturas radar. sistemas y subsistemas.
  • Sensores y sistemas remotos.
  • Test y medida.

La EuMC ha recogido las últimas tendencias en las tecnologías inalámbricas y de alta frecuencia (hasta los THz) a través de 355 ponencias agrupadas en 51 sesiones técnicas y foros interactivos, 9 sesiones de apertura por parte de la industria, 28 seminarios y 8 cursos breves. 3 sesiones han sido conjuntas con EuMIC y 9 con EuRAD. Adicionalmente han tenido lugar 5 sesiones especiales: "20 Aniversario de la EuMW", "Investigación en Microondas en América Latina", "Tecnología 5G en Asia-Pacífico", "Fabricación Aditiva" y "Electrónica de Alta Frecuencia Flexible y Conformable para Sistemas de Comunicación Inalámbricos". La conferencia de apertura corrió a cargo de Enrique Blanco, CTIO de Telefónica, con el título de "Evolving to 5G", presentando la visión de la compañía sobre esta tecnología. La conferencia de clausura fue presentada por Giuliano Gatti, director del segmento espacial de Galileo (ESA) y versó sobre el estado actual del sistema Galileo.

La EuMIC ha recogido 62 ponencias en 12 sesiones técnicas abarcando aspectos desde el nivel dispositivo al nivel sistema. Las tecnologías de ondas milimétricas han cobrado una relevancia especial en esta edición como facilitadoras del 5G. El modelado de dispositivos, tanto en pequeña como en gran señal, también ha tenido una amplia cobertura así como el diseño de amplificadores, especialmente usando dispositivos 111-V. La sesión de apertura contó con la presencia de Charles F. Campbell, ISF de la División de Productos para Infraestructuras y Defensa de QORVO, EE.UU., que disertó sobre los retos de la tecnología monolítica de GaN, y con J. Sebastián Gómez, profesor en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Computadores de la Universidad de California, Davis, EE.UU. que habló sobre el uso del grafeno y otros materiales 20 para la fabricación de dispositivos en las bandas de THz. En la conferencia de clausura, William R. Deal, ingeniero senior de Northrop Grumman, EE.UU., abordó el estado de la electrónica basada en transistores operando por encima de los 100 GHz.

En la EuRAD se han presentado los últimos desarrollos e investigaciones en Radar. así como las tendencias futuras en el desarrollo de componentes, diseño de sistemas y prestaciones, elementos radiantes, propagación y modelado de blancos, técnicas avanzadas de procesado de señal y arquitecturas innovadoras, como por ejemplo el uso de MIMO-Radar para automoción. Se han presentado un total de 93 ponencias, organizadas en 22 sesiones técnicas. En la sesión de apertura, M. Carmen Barbero de lndra Sistemas, presentó el concepto de radar global para la nueva generación de fragatas de la Armada española, las F110, con conceptos avanzados como el uso de implementaciones totalmente digitales y tecnologías de radio definida por software. En esta misma sesión. Stefano Pirandola, de la Universidad de York, exploró las capacidades del concepto de quantum-radar. En la sesión de clausura, Domingo Castro, R. Casado y J. Martínez-Villa, de lndra Sistemas, presentaron un nuevo sistema radar, el S3TSR. para la detección y vigilancia de basura espacial en órbitas LEO.

El Foro de Defensa, Seguridad y Espacio, organizado por la Asociación Europea de Microondas (EuMA) y el Microwave Journal, complementa anualmente la EuMW y este año el tema central ha versado sobre la Integración de Vehículos Aéreos no Tripulados (UAVs) en Escenarios de Defensa y Seguridad. En el foro han participado los diferentes sectores implicados: Gobiernos y Defensa, empresas del sector y académicos de la UPM. Se estima que existan actualmente unos pocos millones de UAV, con un crecimiento exponencial para los próximos años. Desde el punto de vista de la seguridad y la defensa, es necesario dotar a los UA V de tecnologías innovadoras que mejoren sus prestaciones y los sistemas que los rodean y también el desarrollo de sistemas para la defensa en caso de que los UAV sean utilizados con fines terroristas, p. ej. tecnologías de microondas son esenciales para conseguir estos retos, dotando a los UAV de sensores avanzados y equipamiento de comunicaciones, aunque nuevas tecnologías como el big data y la inteligencia artificial proporcionarán la capacidad de aprender del entorno y de los propios errores facilitando la autonomía de los UAV.

En la exposición se han presentado los últimos avances en tecnologías de alta frecuencia y radar por parte de más de 300 compañías líderes en sus campos respectivos. El número total de visitantes ha sido de 1883. La implicación de investigadores del IPTC en la EuMW ha sido notable tanto en aspectos organizativos como en las sesiones científicas. Cuatro profesores del Centro han formado parte del comité organizador: Co-Chair General, Chair de la Oficina de Operaciones, Chair y Co-Chair de EuRAD. Se ha participado además con un total de 10 ponencias y una ponencia de mesa redonda. Por otro lado, más de 20 estudiantes de postgrado pertenecientes al Centro han colaborado en tareas de apoyo.

Stand e investigadores IPTC en EuMW 2018. Fuente: IPTC

Además, el Centro IPTC ha participado con un stand durante los días de la exposición, en el que cuatro de los grupos de investigación del Centro han mostrado sus trabajos recientes en este campo.

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Premio en 2018 Intl. Conference on Pure and Applied Mathematics

Al mejor artículo "Characterizing the spatial distribution of geolocated categorical values", para Pedro J. Zufiria y Miguel Á. Hernández-Medina.

II Premio en 2018 IEEE Intl. Conference on Radar

Al artículo "Drone Detection and RCS Measurements with Ubiquitous Radar", para Álvaro Duque de Quevedo y otros miembros del IPTC.


New cooperation with company

Indra-IPTC Collaboration on Unmanned Aircraft System Traffic Management

Indra and the IPTC have recently signed an ambitious 2-year R&D project to jointly develop an advanced prototype of the future traffic management systems to enable drone operations in all kinds of airspace (including the urban one) and operation, and specially far Very Low Level (below 150 m above ground). This prototype will closely fallow the future European drone management approach, summarized in the so-called U-Space concept being developed under the framework of SESAR2020 program. The main functions of this prototype cover the whole U-Space, therefore encompassing:

  • Enabling drone, pilot and operators' registry.
  • Providing operators and pilots information about flight regulations in different areas, needs to ask for permission or coordination, etc.
  • Flight Authorization, considering potential risk to other aircraft and to people and assets in the ground.
  • Strategic Flight Plan Coordination to enable safe and efficient airspace use.
  • Real Time Drone tracking, using both cooperative and non-cooperative sensors.
  • Alerting to pilots, operators, and public services about contingencies due to lack of confarmance to flight plan, to reduced separation with respect to other drones, communication or navigation contingency situations...

Modern microservices-oriented architectures will be used for the implementation of the project's prototype, as well as web-based and mobile interface to all systems users (pilots, operators, public services, etc.). With respect to current concepts of Air Traffic Management, much more automated system, making use of a number of Artificial lntelligence and Big Data techniques. The resulting prototype aims at providing an initial technology layer to build future lndra developments in this new market, leveraging its current worldwide leadership in Air Traffic Management. IPTC participates in this project through the GPDS research group.

Eurostars Programme Project

Development of a Rad-Hard Mixed-Signal Library for Commercialization of Space Qualified lcs LIBRA

Among the natural phenomena occurring in space, the ionizing radiation is the one that has a higher impact on the semiconductor devices. lt may lead to extremely harsh operating conditions far the electronic equipment, which cannot be appropriately shielded by the hard mass constraints of space systems. For this reason, radiation hardened electronics plays a key role in the development of these systems. LIBRA project was conceived to achieve the necessary microelectronics technology for the competitive development and commercialization of radiation hardened (rad-hard) mixed-signal components (analogue and digital) for their application in space. Therefore, the project has delivered a space-qualified mixed-signal rad-hard library, composed by a set of analogue and digital IPs, based on the European technology SG825RH from IHP Microelectronics.

LIBRA is a project under the Eurostars programme that must be led by R&D-performing SMEs that wish to exploit the benefits that come with international collaboration. LIBRA is led by the Spanish company Arquimea Ingeniería, and the consortium indudes two German companies, the faundry lhp and a final user, Silicon Radar. The UPM has been part of the project through the LSI research group of the IPTC, under a contract with Arquimea Ingeniería, with the objective to design the digital cells of a radiation-hardened standard cells library.

NOTICIAS

El 11 de septiembre de 2018 tuvo lugar la presentación del curso “Transformación Industrial UPM-MFE” que organiza UPM con la colaboración de Madrid Foro Empresarial, donde ha participado la dirección del Centro IPTC con la propuesta y ejecución de algunos de los módulos educativos. En la presentación de esta nueva colaboración se contó con la presencia de la Ministra de Industria, Comercio y Turismo, Dña. Reyes Maroto, el Rector de la Universidad Politécnica de Madrid, D. Guillermo Cisneros y el Director de Madrid Foro Empresarial, D. Hilario Alfaro.

Presentación Curso Transformación Industrial UPM-MFE. Paraninfo UPM. Fuente: UPM.

TECNOLOGÍA

Deep machine learning para tecnología del habla y otras aplicaciones

Por Javier Ferreiros López

Machine learning cubre toda una serie de técnicas para aprovechar grandes cantidades de datos con el fin de obtener un modelo útil para resolver aplicaciones que necesitan de sistemas que efectúen decisiones automáticas inteligentes y optimicen diversos procesos industriales. En machine learning se aglomeran diversas técnicas de reconocimiento y manejo inteligente de patrones entre los cuales aparece el deep learning.

Fuente: Pixabay

Deep learning es la reedición, corregida y aumentada, de la idea de redes neuronales que ya tuvieron un primer periodo de utilización en las últimas décadas del siglo pasado, pero que aprovecha ahora el crecimiento actual en la capacidad computacional (multicore CPUs, GPUs – Graphics Processing Units, TPUs – Tensor Processing Units) para la implementación de nuevas ideas arquitecturales de red neuronal impensables en aquellas épocas, así como el procesamiento paralelo de ingentes cantidades de datos para posibilitar el entrenamiento de dichas arquitecturas. Así, las nuevas redes neuronales se diseñan en arquitecturas de muchas más capas y muchas más neuronas por capa que las antiguas arquitecturas.

Pero más aún, la capacidad de procesamiento contextual se ve notablemente desarrollada con nuevas arquitecturas que son capaces de procesar una ventana mayor de información en el tiempo para señales de audio (en teoría ilimitada, en arquitecturas como las BLSTM – Bidirectional Long Short Term Memory) o en imagen (apoyadas también por el concepto CNN – Contextual Neural Network con subsistemas neuronales que analizan características fundamentales de partes de la imagen, posteriormente integradas por capas superiores de la arquitectura neuronal). También es reseñable la capacidad de las nuevas arquitecturas neuronales de realizar lo que se llama fusión multimodal, siendo capaces de procesar, por ejemplo, entradas de audio y vídeo en paralelo para realizar alguna aplicación inteligente (como etiquetar quién y cuándo interviene en un debate televisivo y qué ha dicho concretamente o incluso elaborar un resumen-guion del debate que permita indexar el contenido).

Otro paradigma con creciente interés dentro de deep learning es el procesamiento end-to-end en que la red neuronal es capaz de procesar directamente en su entrada, por ejemplo, muestras de audio para emitir en su salida el texto hablado transcrito emitiendo directamente, carácter a carácter, la solución y además sin la preparación ni intervención de los modelos explícitos de apoyo que típicamente eran necesarios en los reconocedores automáticos de habla tradicionales (vocabularios, inventario de alófonos -realización acústica de los fonemas-, transcripciones grafema-alófono, modelos de lenguaje, etc.). En estas nuevas estrategias end-to-end, la arquitectura neuronal implícitamente adquiere y codifica todo ese conocimiento tras haber aprendido automáticamente con un enorme conjunto de ejemplos en los que se le ofrece la señal de audio junto con el texto de lo que allí se ha hablado.

En tecnología del habla y en otros muchísimos campos, el empleo de deep learning está proporcionando rendimientos no antes vistos que permiten la aplicación exitosa de esta tecnología a la elaboración de soluciones para muy diversos sectores industriales.

Algunos sistemas ya gozan de una amplia permeabilidad social como son los casos de sistemas como Siri de Apple, Google Assistant, Microsoft Cortana, Amazon Alexa y otros que nos permiten utilizar la voz como interfaz de comando y búsquedas en internet. Estos asistentes no sólo poseen sistemas de reconocimiento de habla basados en deep learning sino también algunas de sus respuestas se devuelven habladas gracias a sistemas de síntesis de voz (TTS – Text To Speech) que han evolucionado también con el empleo de end-to-end deep learning. Detrás de estas interfaces con la persona a través del habla, están los sistemas actuadores y buscadores en internet que también se benefician del machine learning con elaboradas técnicas de procesamiento de texto y multimedia para incrementar la satisfacción del usuario respecto a la obtención de la información solicitada.

El Grupo de Tecnología del Habla del IPTC realiza investigación, servicios de consultoría y formación, además de transferencia de tecnología tanto en la aplicación de la tecnología del habla a la interacción hablada en entornos inteligentes, incluyendo agentes animados, indexado y recuperación de información, como en la aplicación de machine learning a otros sectores como las ayudas técnicas para discapacidad, diagnosis y rehabilitación de habla patológica, aplicaciones forenses, monitorización de actividades humanas mediante sensores inerciales (detección de anomalías motoras y evaluación de ejercicio físico), análisis de contenido multimedia y su aplicación al modelado de la percepción humana (inferencia automática de interés y emociones suscitados en un espectador), además de sistemas de toma de decisión en diversas aplicaciones industriales.

TESIS DEFENDIDAS

26/09/2018 | IMAGE ANALYSIS AND MODELLING OF THE INFARCTED HEART  RESPONSE AT THE MICROVASCULAR LEVEL. Doctoranda: Polyxeni Gkontra Directores: D. Andrés Santos Lleó y Dña. Alicia García Arroyo.

28/09/2018 | FROM TRADITIONAL MULTI-STAGE LEARNING TO END-TO-END DEEP LEARNING FOR COMPUTER VISION APPLICATIONS. Doctoranda: Ana Isabel Maqueda Nieto. Directores: D. Narciso García Santos y D. Carlos Roberto del Blanco Adán.

ÁREA ESTRATÉGICA

Agile Cities. Preparing for the Fourth Industrial Revolution.

Fuente: World Economic Forum

La cuarta revolución industrial se apoya necesariamente, según el Word Economic Forum, en el impulso de nuevos modelos integrados como el de Smart City. La previsión es que para 2050 el 68% de la población viva en ciudades, siendo la cifra actual del 54%. Por tanto, es necesario garantizar una mejora en tres niveles fundamentales de desarrollo: los componentes físicos, los factores medioambientales y los elementos digitales.

Fuente: WEF

La tecnología se presenta como una necesidad transversal para permitir la interconexión entre los distintos niveles y ámbitos, para conseguir un modelo de ciudad sostenible y ágil. Los ámbitos a considerar se resumen en los siguientes ocho pilares de intervención:

  • La construcción inteligente, que proporcionará estructuras que permitan el ahorro de energía y la utilización de elementos digitales para monitorizar y controlar su funcionamiento a través de Big Data y el internet de las cosas (IoT).
  • El territorio o la ciudad en sí, que con espacios adaptados a la nueva revolución industrial, interconectará tecnológicamente los comportamientos y actividades de sus habitantes, a través de la recogida de información.
  • La gestión energética, que es el aspecto clave para mantener unos niveles medioambientalmente sostenibles, reduciendo el consumo energético en las urbes interconectadas. En un espacio más tecnológico, se debe hacer especial esfuerzo para que el desarrollo no provoque el crecimiento del gasto.
  • La movilidad con información en tiempo real para mejorar el transporte multimodal en la ciudad y agilizar los desplazamientos, al mismo tiempo que para proporcionar un sistema de pago integrado.
  • El uso de las tecnologías de la información, para reducir emisiones de energía, fomentar el desarrollo de la IoT así como la creación de un sistema integrado y completo de Smart City.
  • La seguridad, la cual plantea numerosos retos, en particular, en los aspectos relacionados con la gestión activa de privacidad e información personal.
  • El ámbito educativo, que deberá generar e incentivar nuevos modelos educativos más abiertos y participativos, así como fomentar del uso de las nuevas tecnologías.
  • La gobernanza, pues se plantea un modelo de ciudad más cercana a la ciudadanía, con sistemas horizontales cada vez menos jerarquizados, donde se permita un flujo de información que englobe al conjunto de los habitantes en unas relaciones más integradas.

  • Fuente: Informe WEF, pp. 9

EVENTO

UNmanned aerial vehicle Applications in the smart city: for Guidance technology to enhance system Interaction. Workshop IPTC en IEEE PerCom 2019 (11-15 de marzo, Kyoto, Japón). Fecha límite para envío de artículos: 10 de noviembre de 2018. Un conjunto de artículos seleccionados podrán ser extendidos y considerados para publicación en un número especial en la revista Springer “Personal Ubiquitous Computing”.