TecnoLógicas

La enseñanza en ingeniería

Performance Evaluation of a Self-Similar Model for Traffic on IEEE 802.11 Networks

Desde el descubrimiento de las propiedades fractales (escalado) del tráfico en las redes de conmutación de paquetes, se han realizado numerosos estudios y se ha detectado esta propiedad en diversas redes de datos. En esta investigación se evalúa experimentalmente un modelo basado en procesos autosimilares en redes 802.11, para la caracterización del tráfico de nivel 2. La validación del modelo se realiza en dos etapas. En la primera etapa, se obtienen las características estadísticas del tráfico real que cursa en la red. En la segunda etapa, se define una medida de desempeño la cual se aplica tanto a los datos reales obtenidos como al modelo evaluado para verificar el ajuste del desempeño del modelo al desempeño real de la red a través de simulación y cálculo de la correlación existente entre los desempeños real y propuesto por el modelo. Los resultados permiten evidenciar la existencia de una adecuada aproximación de las estimaciones realizadas a partir del modelo evaluado, generando un aporte significativo para el diseño, planificación y dimensionamiento de la capacidad de este tipo de redes, para las cuales en general se realiza el diseño, planificación y dimensionamiento solo basado en su cobertura y no necesariamente en la capacidad requerida dadas las restricciones de operación.

Since the discovery of the traffic fractal properties ("scaling") in packet switched networks, there have been numerous studies and has been found this property in various data networks. This research evaluates experimentally a model based on self-similar processes in 802.11 networks, to characterize the Layer 2 traffic. Model validation is performed in two stages. In the first stage, we obtain the statistical characteristics of the actual traffic coursing on the network. In the second stage, we define a performance measure which applies to the actual data and the model tested to verify the performance of the model fit to the actual network performance through simulation and calculation of the correlation between actual performance and performance estimated by the model; generating a significant contribution to the design, planning and dimensioning of the capacity of this kind of networks, for which usually the design, planning and dimensioning takes place based only in coverage and not necessarily in the required capacity given the operation constraints.

Least Square Support Vector Machine Classifier vs a Logistic Regression Classifier on the Recognition of Numeric Digits

En este artículo se compara el desempeño de una máquina de vectores de soporte de mínimos cuadrados multi-clase (multi-class Least Square Support Vector Machine mc-LSSVM) frente a un clasificador por regresión logística multi-clase, ante el problema del reconocimiento de dígitos numéricos (0-9) escritos a mano. Para desarrollar la comparación se usó un set de datos compuesto por 5000 imágenes de dígitos numéricos escritos a mano (500 imágenes por cada número del 0-9), cada imagen de 20 x 20 pixeles. La entrada a cada uno de los sistemas evaluados fueron vectores de dimensión 400, correspondientes a cada imagen (no se realizó extracción de características). Ambos clasificadores utilizan la estrategia Uno contra todos (OneVsAll) para habilitar la multi-clasificación y una función de validación cruzada aleatoria para el proceso de minimización de la función de costo. Las métricas de comparación fueron la precisión y el tiempo de entrenamiento bajo las mismas condiciones computacionales. Ambas técnicas evaluadas presentaron una precisión superior al 95 %, siendo LS-SVM ligeramente más precisa. Sin embargo, en el costo computacional sí se encontró una diferencia notoria: LS-SVM requiere un tiempo de entrenamiento 16,42 % inferior al requerido por el modelo basado en regresión logística bajos las mismas condiciones computacionales.

In this paper is compared the performance of a multi-class least squares support vector machine (LSSVM mc) versus a multi-class logistic regression classifier to problem of recognizing the numeric digits (0-9) handwritten. To develop the comparison was used a data set consisting of 5000 images of handwritten numeric digits (500 images for each number from 0-9), each image of 20 x 20 pixels. The inputs to each of the systems were vectors of 400 dimensions corresponding to each image (not done feature extraction). Both classifiers used OneVsAll strategy to enable multi-classification and a random cross-validation function for the process of minimizing the cost function. The metrics of comparison were precision and training time under the same computational conditions. Both techniques evaluated showed a precision above 95 %, with LS-SVM slightly more accurate. However the computational cost if we found a marked difference: LS-SVM training requires time 16.42 % less than that required by the logistic regression model based on the same low computational conditions.

Influence of Subgrade and Unbound Granular Layers Stiffness on Fatigue Life of Hot Mix Asphalts - HMA

Cuando se intenta predecir la vida a fatiga de mezclas asfálticas en caliente, los principales factores que se evalúan son: el modo de carga y el tipo de ensayo aplicado, métodos de compactación de la muestra, parámetros de diseño de la mezcla (granulometría y tipo de agregado pétreo, contenido de finos, tipo de cemento asfáltico, etc.) y las variables asociadas al medio ambiente (principalmente humedad, temperatura, envejecimiento). En el presente estudio se evaluó, a través de simulación computacional, la influencia que tienen las capas granulares y la subrasante en la vida a fatiga de capas asfálticas de estructuras de pavimentos flexibles. Para caracterizar y determinar los parámetros mecánicos de las capas granulares de subrasante, base y subbase se emplearon las ecuaciones más utilizadas actualmente para tal fin en el mundo. La temperatura media anual promedio -TMAP- utilizada en las simulaciones fue de 14°C. Como conclusión general se reporta que la rigidez de las capas granulares y la subrasante inciden de manera significativa en la resistencia a fatiga de mezclas asfálticas. Así mismo, el empleo de una u otra ecuación reportada en la literatura de referencia para caracterizar capas granulares puede hacer variar la vida a fatiga entre 4,6 y 48,5 veces, modificando el espesor de las capas del pavimento en su diseño.

The mainly factors studied to predict fatigue life of hot mix asphalt-HMA in flexible pavements are the loading effect, type of test, compaction methods, design parameters of HMA (e.g., particle size and size distribution curve, fine content, type of bitumen) and the variables associated with the environment (mainly moisture, temperature, aging). This study evaluated through a computer simulation, the influence of the granular layers and subgrade on the fatigue life of asphalt layers in flexible pavement structures. Mechanics parameters of granular layers of subgrade, base and subbase were obtained using the mathematical equations currently used for this purpose in the world. The emphasis of the study was the city of Bogotá, where the average annual temperature is 14°C and soils predominantly clay, generally experience CBR magnitudes between 1% and 4%. General conclusion: stiffness of the granular layers and subgrade significantly affect the fatigue resistance of HMA mixtures. Likewise, the use of different equations reported in reference literature in order to characterize granular layers may vary the fatigue life between 4.6 and 48.5 times, varying the thickness of the pavement layers in the design.

Detection of Pathological and Normal Heartbeat Using Wavelet Packet, Support Vector Machines and Multilayer Perceptron

Este artículo presenta los resultados obtenidos al desarrollar una metodología para la detección de 5 tipos de latidos cardiacos (Normal (N), Bloqueo de Rama Derecha (RBBB), Bloqueo de Rama Izquierda (LBBB), Contracción Auricular Prematura (APC) y Contracción Ventricular Prematura (PVC)) utilizando la transformada por paquetes Wavelet de manera no adaptativa en la extracción de características de las señales cardiacas, empleando la función Shanon para cálculo de la entropía y adicionando una fase de identificación de nodos por cada tipo de señal cardiaca en el árbol Wavelet. La utilización de la transformada por paquetes Wavelet permite acceder a información obtenida de la descomposición tanto de baja como de alta frecuencia proporcionando un análisis más integral que el logrado con la transformada Wavelet discreta. Se evaluaron Wavelets madre de las familias Daubechies, Symlet 5 y Biortogonal inversa; que fueron resultado de una investigación previa en que se identificaron las Wavelet madre que mayor entropía presentaban con las señales cardiacas. Con la modalidad no adaptativa se reduce el costo computacional al utilizar los paquetes Wavelet, coste que representa la mayor desventaja de esta transformada, dando validez a la investigación realizada. Para la clasificación de los patrones cardiacos se emplearon las máquinas de soporte vectorial y el perceptrón multicapa. Con las máquinas de soporte vectorial empleando kernel de función de base radial, se logró un error de clasificación del 2,57 %.

This paper presents the results obtained by developing a methodology to detect 5 types of heartbeats (Normal (N), Right bundle branch block (RBBB), Left bundle branch block (LBBB), Premature atrial contraction (APC) and Premature ventricular contraction (PVC)), using Wavelet transform packets with non-adaptative mode applied on features extraction from heartbeats. It was used the Shannon function to calculate the entropy and It was added an identification nodes stage per every type of cardiac signal in the Wavelet tree. The using of Wavelet packets transform allows the access to information which results of decomposition of low and high frecuency, giving providing a more integral analysis than achieved by the discrete Wavelet transform. Three families of mother Wavelet were evaluated on transformation: Daubechies, Symlet and Reverse Biorthogonal, which were results from a previous research in that were identified the mother Wavelet that had higher entropy with the cardiac signals. With non-adaptive mode, the computational cost is reduced when Wavelet packets are used; this cost represents the most marked disadvantage from the transform. To classify the heartbeats were used Support Vector Machines and Multilayer Perceptron. The best classification error was achieved employing Support Vector Machine and a radial basis function; it was 2.57 %.

Sound Event Detection for Music Signals Using Gaussian Processes

En este artículo se propone una metodología para detectar eventos sonoros en señales de música usando procesos Gaussianos. En el algoritmo presentado, las señales de audio de entrada son transformadas a un espacio tiempo-frecuencia utilizando la Transformada de Tiempo Corto de Fourier para obtener el espectrograma, cuya dimensión es posteriormente reducida pasando de la frecuencia en escala lineal en Hertz a la escala logarítmica en Mel por medio de un banco de filtros triangulares. Finalmente, se clasifica entre “evento” y “no evento” cada uno de los espectros de tiempo corto contenidos en el espectrograma en escala Mel por medio de un clasificador binario basado en procesos Gaussianos. Como parte del proceso de evaluación, se compara el desempeño de la metodología propuesta con el desempeño de algunas técnicas ampliamente utilizadas para detectar eventos en este tipo de señales. Para tal fin, se implementa en MATLAB® cada una de estas técnicas y se ponen a prueba utilizando dos bases de datos compuestas por segmentos de audio de diferente complejidad; definida por el tipo y cantidad de instrumentos tocados al mismo tiempo. Los resultados indican que la metodología propuesta supera el desempeño de las técnicas hasta ahora planteadas, presentando un mejoramiento en la medida F de 1,66 % para la base de datos uno y de 0,45 % para la base de datos dos.

In this paper we present a new methodology for detecting sound events in music signals using Gaussian Processes. Our method firstly takes a time-frequency representation, i.e. the spectrogram, of the input audio signal. Secondly the spectrogram dimension is reduced translating the linear Hertz frequency scale into the logarithmic Mel frequency scale using a triangular filter bank. Finally every short-time spectrum, i.e. every Mel spectrogram column, is classified as “Event” or “Not Event” by a Gaussian Processes Classifier. We compare our method with other event detection techniques widely used. To do so, we use MATLAB® to program each technique and test them using two datasets of music with different levels of complexity. Results show that the new methodology outperforms the standard approaches, getting an improvement by about 1.66 % on the dataset one and 0.45 % on the dataset two in terms of F-measure.

Characterization of the Edges and Contrasts in a digital image with the variation of the Parameters of the High-pass Filters used in the Estimation of Atmospheric Visibility

En este documento se consideran los bordes y los contrastes obtenidos con los filtros pasa-altos que se utilizan en la estimación de la visibilidad atmosférica diurna desde imágenes digitales, cuyo comportamiento es caracterizado con la variación de los parámetros correspondientes a filtros pasa-altos tales como: el Ideal, Gaussiano, y Homomórfico-Gaussiano. Una imagen sintética que contiene regiones con distintos contrastes se utiliza para aplicar los diferentes filtros; luego, se define un índice para medir la calidad de los bordes obtenidos en las imágenes filtradas y se emplea para analizar los resultados. Los resultados muestran que tanto la selección del filtro como la selección de sus parámetros, afectan las características y la calidad de los bordes detectados en la imagen filtrada, también determinan la cantidad de ruido que el filtro agrega a la imagen (artefactos que no estaban presentes en la imagen original) y además establecen si se logra o no, la detección de los bordes; los resultados obtenidos también evidencian que el índice de calidad de los bordes alcanza valores máximos con ciertas combinaciones de los parámetros de los filtros. Esto significa que algunas combinaciones de parámetros disminuyen las situaciones que distorsionan los bordes y que distorsionan las medidas de visibilidad atmosférica basadas en la transformada de Fourier. Así que, estos parámetros, que proporcionan máximos de calidad para los bordes, se establecen como convenientes para ser utilizados en las medidas de visibilidad.

This paper considers the edges and contrasts obtained with high-pass filters used in the estimation of daytime atmospheric visibility from digital images, and the behavior of these edges and contrasts is characterized by varying the parameters of high-pass filters such as the Ideal, Gaussian, and Homomorphic-Gaussian. A synthetic image of regions with different contrasts is used to apply different filters, then, we define an index to measure the quality of the edges obtained in the filtered image and it is used to analyze the results. The results show that both, the filter selection and the selection of its parameters: affects the characteristics and quality of the detected edges in the filtered image, also determine the amount of noise that the filter added to the image (artifacts that were not present in the original image), and also establish if achieved, or not, the edge detection. The results also show that the edge quality index reaches maximum values at certain combinations of the filters parameters, which means that some combinations of parameters reduce situations distorting the edges and distorting atmospheric visibility measures based on the Fourier transform. So these parameters which provide maximum quality edges are established as suitable for use in visibility measurement.

**Changes in Vitamin C and Color during Cooking Of Green Peppers (Capsicum Annuum L)**

La calidad del pimentón es valorada principalmente por el sabor, el color, y el contenido de vitamina C. En este estudio se exploró el efecto de la cocción en las características fisicoquímicas de los frutos de pimentón verde. Se pesaron 150 g cortados en tamaños de 2,2 cm de largo y 1,3 cm de ancho y se sometieron a los tratamientos térmicos (vapor y agua durante 5 min, y microondas 760 W durante 2 min), se enfriaron rápidamente y se procedió a determinar el pH y acidez, concentración de vitamina C por el método Indofenol, contenido de clorofila total por espectrofotometría a 652 nm y las coordenadas de color superficial. Después de los tratamientos térmicos, la concentración de vitamina C, el contenido de clorofila y la acidez presentaron diferencias significativas (p< 0,05), por el contrario pH, L*, a*, b*, C* y h° no se vieron afectados estadísticamente. La vitamina C varió entre 147,84 ± 4,36 y 79,31 ± 5,44 mg de ácido ascórbico/100 g de pimentón. La clorofila total oscilo entre 4,44 ± 0,04 y 2,61 ± 0,04 mg de clorofila/100 g de pimentón. En la acidez se registraron valores entre 0,10 ± 0,005 y 0,07 ± 0,001 % ácido cítrico. El método de cocción por microondas obtiene el mayor nivel de retención de vitamina C, y el color superficial del pimentón verde no es afectado por los diferentes métodos de cocción evaluados en este estudio.

The quality of pepper is mainly valued for flavor, color, and vitamin C. This study explored the effect of cooking on the physicochemical characteristics of the fruits of green pepper. Weighed 150 g, cut to size of 2.2 cm long and 1.3 cm wide and subjected to heat treatment (steam and water for 5 min, and 760 W microwave for 2 min), and quenched proceeded to determine the pH and acidity, vitamin C concentration by the indophenol method, total chlorophyll content by spectrophotometry at 652 nm and the surface color coordinates. After heat treatment the concentration of vitamin C, chlorophyll content and acidity significant differences (p <0.05), in contrast pH, L*, a*, b*, C* and h° not statistically affected. Vitamin C ranged from 147.84 ± 4.36 and 79.31 ± 5.44 mg ascorbic acid/100 g fresh weight. The total chlorophyll ranged from 4.44 ± 0.04 and 2.61 ± 0.04 mg/ 100 of pepper. In the acidity values were between 0.10 ± 0.005 and 0.07 ± 0.001% citric acid. The microwave cooking method obtains the highest level of retention of vitamin C, and the surface color of green pepper is not affected by the different cooking methods evaluated in this study.

General Aspects about the Martensitic Transformation

Con el paso del tiempo, el número de estudios asociados a la transformación martensítica se ha incrementado, por tanto, para poder interpretar cómo este mecanismo opera y cómo le confiere características tan diferentes a los materiales donde se produce, han sido realizados múltiples trabajos en diferentes áreas conduciendo a descubrimientos a nivel microestructural, cinético, cristalográfico. Es así como en este trabajo se presenta una descripción de la transformación martensítica, comenzando con su desarrollo histórico, pasando por una revisión sobre sus características morfológicas y cinéticas, además de un análisis de las perspectivas de los estudios realizados en el área, con especial interés en los fenómenos de termoelasticidad y memoria de forma.

With the time, the number of studies associated to the martensitic transformation has been expanded; therefore, understand as this mechanism operates and as it confers different characteristics to diverse materials where it occurs, many studies has been conducted in different areas carrying out to discoveries at microstructural, kinetic and crystallographic level. This paper presents an overview of the martensitic transformation, beginning with a historical development, through a review on their morphology and kinetically characteristics, in addition to an analysis of the prospects of the studies carried out in the area, with a special interest in the phenomena of thermo-elasticity and shape memory.

Anaerobic Digestion Modeling: from One to Several Bacterial Populations

Anaerobic digestion systems are complex processes that unfortunately often suffer from instability causing digester failure. In order to be able to design, optimizing and operate efficiently anaerobic digestion systems, appropriate control strategies need to be designed. Such strategies require, in general, the development of mathematical models. The anaerobic digestion process comprises a complex network of sequential and parallel reactions of biochemical and physicochemical nature. Usually, such reactions contain a particular step, the so called rate-limiting step which, being the slowest, limits the reaction rate of the overall process. The first attempts for modeling anaerobic digestion led to models describing only the limiting step. However, over a wide range of operating conditions, the limiting step is not always the same. It may depend on wastewater characteristics, hydraulic loading, temperature, etc. It is apparent that the "limiting step hypothesis" leads to simple and readily usable models. Such models, however, do not describe very well the digester behavior, especially under transient operating conditions. This work reviews the current state-of-the-art in anaerobic digestion modeling. We give a brief description of the key anaerobic digestion models that have been developed so far for describing biomass growth systems, including the International Water Association’s Anaerobic Digestion Model 1 (ADM1) and we identify the areas that require further research endeavors.

Los sistemas de digestión anaeróbica son procesos complejos que desafortunadamente a menudo sufren de inestabilidad. A fin de diseñar, optimizar y operar eficientemente estos sistemas es necesario desarrollar estrategias apropiadas de control. Estas estrategias requieren, en general del desarrollo de modelos matemáticos. El proceso de digestión anaerobia comprende una red compleja de reacciones secuenciales y paralelas de naturaleza bioquímica y fisicoquímica. Generalmente, estas reacciones contienen un paso en particular, denominado reacción-limitante el cual siendo el más lento, limita la tasa de reacción del proceso global. Los primeros intentos del modelado de la digestión anaerobia condujeron a modelos que describen este paso limitante. Sin embargo, en una amplia gama de condiciones de funcionamiento, el paso limitante no siempre es el mismo. Este puede depender de las características de las aguas residuales, de la carga hidráulica, de la temperatura, etc. Es evidente que la "hipótesis del paso limitante" conduce a modelos simples y fácilmente utilizables. Sin embargo, estos modelos no describen muy bien el comportamiento del digestor, especialmente en condiciones transitorias de funcionamiento. Este trabajo revisa el estado del arte en modelización de la digestión anaerobia. Damos una breve descripción de los modelos clave de digestión anaerobia que se han desarrollado hasta el momento para describir sistemas con crecimiento de biomasa, incluyendo el modelo de digestión anaerobia No 1 (ADM1) de la Asociación Internacional del Agua (IWA) e identificamos las áreas que requieren esfuerzos futuros de investigación.