Imagine que una persona que a la que le sea imposible levantarse de la cama o moverse a otro espacio físico pueda utilizar un robot para externar movimiento y poder interactuar con su familia, y que la vez reciba señales del ambiente en donde está el robot por medio de gafas de realidad virtual.
Proyectos como este son los que trabaja el PRIS-Lab (Pattern Recognition and Intelligent Systems Laboratory, por sus siglas en inglés), laboratorio de reconocimiento de patrones y sistemas inteligentes que forma parte de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Costa Rica.
El laboratorio se fundó en el 2012 por quien es ahora su Coordinador General, el Dr. Francisco Siles Canales, director del Programa de Posgrado en Ingeniería Eléctrica. Él expresa que el Laboratorio tiene tres objetivos primordiales: crear investigación científica de calidad, darle la mejor formación a nuevos estudiantes en esta área de estudio e innovar la transferencia tecnológica.
“Todas estas ideas y toda esta información tienen que constituirse en un proyecto concreto para resolver un problema específico de la sociedad”, aclaró.
Es por esta razón que la visión que contempla el PRIS-Lab es poder ser un agente de cambio que contribuya a solucionar, por medio de la ciencia y la tecnología avanzada, problemas complejos de la sociedad. Para esto utiliza reconocimiento de patrones, sistemas inteligentes, aprendizaje automático, minería de datos, procesamiento digital de señales e imágenes, captura de movimiento, biocomputación, estructuras de datos abstractos, algoritmos y programación.
Alrededor de 90 personas colaboran con el Laboratorio, desde estudiantes de bachillerato a estudiantes de maestrías y doctorados; por lo que se abarca cerca de 15 disciplinas diferentes como ingeniería, computación, arte y medicina.
El PRIS-Lab participa además en redes de investigación inter y transdisciplinarias, como ITCB (Red de investigación translacional en cáncer y biocomputación) y SCRN (Red de investigación en computación científica).
Diferentes áreas para diferentes objetivos
Imagine ahora que podamos colocar electrodos en la cabeza de una persona para analizar las señales eléctricas del cerebro y usar las que toman ciertas decisiones para controlar (por medio de estas señales cerebrales) los movimientos de un robot. O que se puedan extraer de forma automática las tácticas y estrategias de juegos deportivos basándose en videos de televisión.
Desde el área biológica hasta el área deportiva, el PRIS-Lab busca crear soluciones para diversos problemas sociales por medio de la innovación tecnológica, el reconocimiento de patrones y el uso de sistemas inteligentes.
“La parte de sistemas inteligentes consiste en cómo podemos aprovechar las capacidades humanas para programarlas en una plataforma computacional que resuelva un problema de manera concreta y puntual, dado a que los humanos han demostrado mucha capacidad para resolver varios problemas, con sus sentidos, percepción y cognición”, indicó el Dr. Siles. “Siempre andamos buscando cómo colaborar y expandir las oportunidades”, expresó.
Para esto, el PRIS-Lab cuenta con cinco áreas de investigación: Biocomputación, Análisis Deportivo, Movimiento Humano, Robótica Cognitiva y Computación Científica. Cada área de investigación cuenta también con un equipo de trabajo específico que desarrolla los diferentes proyectos e ideas.
En Biocomputación se utilizan métodos matemáticos y computacionales para abordar cuestiones teóricas y experimentales en biología. El equipo de trabajo es BEND, conformado por cerca de 26 personas que trabajan en proyectos como predicción de quimiosensibilidad (determina cuál quimioterapia es ideal para un paciente con cáncer basado en su código genético), rastreo de células (estudia el comportamiento de células afectadas por enfermedades y a las cuales se les ha aplicado cierto tratamiento para determinar su efectividad) y detección de virus (busca diagnosticar virus como Zika, Dengue y Chincungunya en muestras de sangre).
El área de Análisis Deportivo cuenta con el equipo ACE, que busca extraer de forma automática las tácticas y estrategias de juegos deportivos, con base en videos de televisión. Para ello, los investigadores utilizan segmentación temporal y espacial para definir cuáles porciones del video proporcionan información útil, reconstruyen la escena 3D del juego a partir de puntos rastreados y clasifica las jugadas en sus diversos tipos, lo que permite conocer la serie de acciones realizadas por cada equipo y clasificar las estrategias.
MOVE es el equipo del área de Movimiento Humano, y tiene como propósito el análisis tridimensional del movimiento humano y el desarrollo de sistemas de modelado computacional para el análisis biomecánico-cinemático de movimientos humanos, en particular para optimizar el desempeño deportivo y el mejoramiento de la salud. Actualmente, las acciones que se analizan son la marcha, la escoliosis, y las artes marciales.
En el área de Robótica Cognitiva es donde se trabaja precisamente con los robots humanoides, a cargo del grupo CORE. En esta área se busca la creación de sistemas inteligentes para permitir a robots razonar sobre su entorno, y resolver problemas complejos para interactuar mejor con él. El grupo trabaja con los robots NAO y desarrollan, por ejemplo, un programa que les permite a los robots jugar fútbol de manera autónoma.
Por último, está el área de la Computación Científica, con el equipo RISE, que soluciona problemas computacionales complejos con la ayuda de métodos numéricos, métodos algorítmicos, computación distribuida y paralela, así como la visualización científica para la exploración de datos.
Estos proyectos se desarrollan gracias al voluntariado de los integrantes del Laboratorio, así como del apoyo de la Vicerrectoría de Investigación de la UCR, la Rectoría y la Escuela de Ingeniería Eléctrica. “Lo que hemos hecho es tratar de comprar los equipos necesarios y buscar el recurso humano que colaboren en estos proyectos”, señaló Siles.
El investigador agregó, además, que se debe apoyar más la investigación en Costa Rica. “Es lo que va a permitir que creemos más tecnología de punta, dar valor agregado, crear inclusive empresas que desarrollen tecnologías que se quieran comprar a nivel internacional, no solamente para el mercado nacional, no solo traer inversión extranjera internacional para hacer maquila en el país, sino que se den cuenta de que en Costa Rica hay suficiente capacidad en recurso humano formado en alta calidad y que entonces podamos crear este tipo de inversiones”, concluyó.
El PRIS-Lab se encuentra actualmente investigando nuevos proyectos que puedan ser inscritos en la Vicerrectoría de Investigación.
