Referencia: IDIFEDER/2018/059

AYUDA CONCEDIDA: 293480 Euros.

Investigador Principal: Marcos Fernández Marín, IRTIC

Grupos Usuarios de la Infraestructura en la UV: IRTIC, ETSE, INTRAS,IIDL, Facultad de Geografía e Historia.

Objeto del proyecto

El objetivo del presente proyecto es la visualización, simulación y gestión de datos  masivos (Big Data), los cuales son heterogéneos, multi-localizados y multimodales, para su aplicación en entornos de ingeniería, ciencia y sociedad. Para ello partiendo de las infraestructuras de visualización inmersiva de datos del IRTIC se ha realizado una adaptación y extensión para mejorar la calidad y extender las líneas de investigación.

Necesidad del proyecto.

Ante la creciente cantidad y diversidad de datos generados por la sociedad actual, se hacen necesarias formas de mostrar la información de un modo comprensible y abarcable para las personas. Este objetivo es especialmente necesario en las áreas de ingeniería, ciencia y sociedad, en las que se deben monitorizar múltiples variables para conseguir los objetivos perseguidos en los mismos. Dados los retos que estas tareas presentan para la sociedad actual, en temas tan diversos como la gestión de recursos en infraestructuras, monitorización energética y supervisión del tráfico en ciudades inteligentes, visualización de imagen médica 3D, simulación de procesos de ingeniería y generación de nuevos compuestos químicos y moleculares o, incluso, toma de decisiones asociados a fenómenos migratorios,  sociales, étnicos y poblaciones, es vital ser capaces de visualizar y proporcionar paradigmas de interacción adecuados para la gestión de grandes volúmenes de datos.

Este objetivo se conseguirá mediante el diseño de una infraestructura avanzada que contemple un protocolo de utilización que permita abordar los distintos intereses de las diferentes áreas abarcadas, para la visualización y gestión de datos masivos. A este respecto, la utilización de tecnología de Realidad Virtual (RV) y la utilización de paradigmas de interacción multimodal avanzada proporcionarán una aproximación mayor entre los datos y los intérpretes humanos de los mismos. El objetivo del sistema es que pueda ser usado por expertos en distintas áreas, poniendo el énfasis en el usuario final.

Para comprender mejor el desarrollo y posibles usos y colaboraciones del proyecto se desarrollan los siguientes puntos en más detalle

*Líneas de investigación de Excelencia.

* Alineación con el plan estratégico de I+D de la Generalitat Valenciana (RIS3-CV)

* Implantación actual del proyecto

LÍNEAS INVESTIGACIÓN DE EXCELENCIA

La infraestructura permitirá abrir nuevos caminos de investigación, que aporten un carácter añadido y diferenciador de los sistemas actuales de visualización y gestión de datos masivos: 

-Gestionar grandes volúmenes de datos. Está demostrado que el formato audiovisual capta mejor la atención de los espectadores/usuarios que un contenido escrito al ser más dinámico, y consigue que éstos retengan mejor la información. 
-Simulación de Modelos complejos de ingeniería, química, imagen médica, bioinformática y simulación social. Los sistemas y modelos de simulación constituyen hoy en día una herramienta clave para la toma de decisiones en distintos ámbitos y entornos. 

-Visualización avanzada. Como se ha explicado previamente, la visualización de datos es un tema crucial, como también lo es el diseño de una buena interfaz de usuario que permita acercar los datos a las personas. 

La infraestructura tiene su aplicación directa a proyectos de investigación y áreas de conocimiento de ingeniería, ciencias de la salud, química y sociedad, no estando restringido a otras áreas de conocimiento afines que se pueden ir sumando, tales como arquitectura, artes mediáticas, turismo, entretenimiento, psicología social, etc.

Líneas de investigación principales a las que se dedican los grupos asociados

Smart Cities y Movilidad del futuro. En esta línea del investigación se va a trabajar tanto con modelos de simulación de comportamiento de tráfico y movilidad de personas, asociados por un lado a la evaluación de sistemas inteligentes de control de tráfico y por otro a planes de movilidad y diseño de las ciudades futuras. (IRTIC, INTRAS, IIDL)

Sistemas Biomédicos y uso de Imagen medica 3D para diagnóstico y planificación de intervenciones. En esta línea de trabajo se combinan sistemas de gestión de grandes volúmenes de información médica con sistemas de tratamiento de imagen 2D y 3D para la detección automática de determinadas patologías y la prevención mediante diagnostico precoz. (IRTIC, ETSE)

Sistemas Bio-informáticos y Genómica.  En esta línea de trabajo se están desarrollando trabajos para generar herramientas software eficientes que permitan mejorar el análisis de procesos asociados con el ADN como por ejemplo la metilación. (IRTIC, ETSE)

Modelado y simulación asociada al desarrollo de procesos de ingeniería, procesos químicos y modelado y generación de nuevos compuestos químicos. El diseño y modelado de nuevos procesos químicos más eficientes y nuevos compuestos químicos requiere del uso de potentes herramientas de simulación que ofrezcan de forma rápida alternativas. (IRTIC, ETSE)

Data Mining y Machine Learning.  Otra de las líneas que pretende desarrollarse apoyada en la infraestructura propuesta, principalmente en la asociada a los subsistemas almacenamiento y procesamiento de altas prestaciones es la de Data Mining y Machine Learning, asociado al análisis de datos heterogéneos para su uso en entornos industriales y ciencias de la Salud. (ETSE)

Sistemas de prototipado, diseño y producción basado en técnicas de Realidad Virtual. Esta línea de trabajo se comenzó hace más de 20 años y a lo largo de estos años se han realizado numerosos proyectos orientados al desarrollo de sistemas de prototipado virtual en entornos inmersivos que permitan mejorar los procesos de diseño de producto, disminuyendo tiempos de diseño y mejorando resultados en términos de ergonomía, ocupación espacial, etc. (IRTIC, ETSE)

Sistemas de tratamiento de volúmenes masivos de datos para investigación en comportamiento social y ordenación del territorio. Esta línea de investigación tiene como objetivo el uso de datos extraídos de redes sociales y otros sistemas de información asociados a movimiento sociales de información que permita un análisis asociado a temas de organización del territorio y planificación Urbana. (IRTIC, IIDL, Geografía e Historia)

ALINEACIÓN CON EL PLAN DE I+D DE LA GENERALITAT VALENCIANA ( RIS3-CV)

La infraestructura solicitada en el presente proyecto servirá de base para la realización de diversos proyectos que están totalmente alineados con las líneas prioritarias y objetivos específicos del RIS3-CV. A continuación, se muestra una relación directa entre las distintas funcionalidades que permitirá la infraestructura y los objetivos específicos del RIS3-CV:

• Gestión y visualización de grandes volúmenes de datos (Big Data). Esta funcionalidad generará impacto directamente en los objetivos específicos SAN3, TUR4, TUR5, BC2, BC4, TUR4, BEQ2.

• Interacción colaborativa. Esta funcionalidad generará impacto directamente en los objetivos específicos SAN4, BC4.

• Generación 3D para fines médicos y preventivos. Esta funcionalidad generará impacto directamente en los objetivos específicos SAN2, SAN3.

• Ingeniería de procesos. Esta funcionalidad generará impacto directamente en los objetivos específicos AL6, AL7, SAN7, TUR7, BC2, HAB2, AUT2, AUT3, BEQ1.

• Sistemas de transporte inteligentes. Esta funcionalidad generará impacto directamente en los objetivos específicos AUT5.

IMPLATACION ACTUAL DEL PROYECTO

La ayuda concedida se ha organizado en dos grandes bloques:

Sistema de Computación de Altas Prestaciones: es parte del equipamiento necesario para la mejora de infraestructuras que se está llevando a cabo en el IRTIC y la ETSE para poder gestionar grandes volúmenes de información.

Esta gestión se está volviendo más necesaria cada día y hace que las líneas de investigación existentes tiendan a converger hay el manejo de gran cantidad de datos y, por tanto, hacia la necesidad de una gran potencia de cálculo para poder explotarlos, tratarlos y visualizar los resultados obtenidos.

El sistema permite grandes avances en las líneas de investigación relacionadas con las ciencias de la salud, la simulación de imagen médica 3D, el diseño y simulación de procesos de ingeniería y de procesos químicos (nuevos compuestos, nuevos métodos de generación), etc.

A fecha de hoy, en las instalaciones del en el IRTIC y a disposición del resto de grupos implicados asociados se cuenta ya con un supercomputador de estas prestaciones, que se esta empleando en diversos proyectos de investigación de cada uno de los grupos y que es gestionado desde el IRTIC.

Vista de la Sala de Máquinas Adaptada para la infraestructura y del equipo de supercomputación

Sistema de Visualización inmersiva de datos: este sistema permite extender el actual centro integrado de visualización que gestiona el Instituto de Robótica y Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (IRTIC) de la Universidad de Valencia principalmente focalizado en temas de prototipado virtual y formación, a otros centros de la universidad que pueden verse beneficiados por este tipo de tecnologías en sus líneas de investigación actuales.  

Se trata de varios departamentos de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería (ETSE), un grupo del Instituto de Tráfico y Seguridad Vial (INTRAS) y también un grupo de investigación del Instituto de Interuniversitario de Desarrollo Local (IIDL).

Se ha extendido y renovado parte de las instalaciones ya existentes dentro del IRTIC de la UV,l que datan de 2003-2004 y cuya última actualización anterior había sido en 2009. En el presente proyecto se han renovado y mejorado de los componentes obsoletos que necesitan mayor calidad y resolución de forma que ahora permiten su correcta utilización como parte del sistema integrado y pueden visualizar correctamente las simulaciones de alto detalle ofrecidas por el sistma de supercomputación.

Estos componentes se centran en tres instalaciones principales:

• Sistema de visualización cilíndrico Reality Room (Visionarium). Se trata de una pantalla cilíndrica de 8 metros de diámetro y 160º de campo de visión horizontal con soporte para 3D estereoscópico y capacidad de 30 personas que se emplea para simulación ambiental, prototipado virtual y diseño multidisciplinar asistido por visualización.

Vistas de la instalación renovada.

Vistas de la instalación en uso para visualización de simulaciones médicas en concreto virus de la familia de los coronavirus (citomegalovirus)

• Sistema de visualización inmersiva tipo CAVE. Se trata de un sistema de 3 pantallas laterales + suelo con 2.5 x 2.5 metros por pantalla, un sistema de posicionamiento para la localización del usuario dentro del espacio y sistema de estereoscopía 3D. Se trata de un tipo de entorno de visualización altamente inmersivo que se emplea para diseño avanzado, ingeniería, visualización médica de datos, etc. El sistema cuenta con cámaras para captura de movimiento por tracking.

Vista del Cave para visualización interna de Citomegalovirus

 
Simulación para formación en preparación y desinfección de quirofano
  

Simulación de configuración de tuberías en buque. Estudios de Ergonomía y accesibilidad en diseño e ingeniería.

• Sistema de almacenamiento masivo de datos, a partir de los cuales poder generar parte del contenido que se podrá extraer la información necesaria para analizar y buscar el mejor modelo de representación para visualizarlos en las instalaciones Visionarium o Cave.