Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia

Editorial

P300 based Brain computer interface for alternative communication: a case study with two teenagers with motor disabilities

Las interfaces cerebro computador son sistemas que a partir del uso de las señales cerebrales hacen posible, que personas en situación de discapacidad motora severa, puedan controlar dispositivos externos, como: comunicadores, sillas de ruedas, entre otros. En este estudio piloto se describe cómo dos jóvenes con discapacidad motora, fueron entrenados para aprender a usar una Interfaz cerebro-computador (ICC) controlada por el potencial evocado P300 a partir de electoencefalografía (EEG), para la comunicación alternativa de modo verbal. Se hizo uso de una matriz de estimulación de 4x3 (filas - columnas) que contenía imágenes de jugadores de fútbol actuales. En primer lugar se realizaron unas pruebas de preparación que permitieron a los usuarios conocer el funcionamiento del sistema ICC. Seguido a esto se llevaron a cabo las pruebas reales que estaban conformadas por dos secciones: la sección de entrenamiento y la sección de pruebas de libre deletreo, en donde la personapodía seleccionar los iconos que deseara de la matriz a partir de uso de sus ondas de EEG. Los niveles promedio de porcentaje de acierto para cada uno de los usuarios en la prueba de libre deletreo fueron de 95% y 85%, respectivamente. El promedio de tiempo de elección de cada icono fue de 36 segundos (1,67 letras por minuto).

Brain computer interface systems use brain signals to enable the control of external devices, such as: wheelchairs, communicators, neuro-prosthesis, among others; in people with severe motor disabilities. In this study two young men with motor disabilities were trained to learn how to control a brain computer interface (BCI) using the P300 evoked potential recorded by electroencephalography (EEG). This interface enables the verbal communication through a stimulation matrix (4x3 rows and columns) that contains the picture of current football players and a sound related to each one which reproduced the name of them. Initially, we did the preparation stage that allowed the users to learn how to control the BCI. After this, the real probes were performed in two stages: the training tests and the online tests, where the participant could select the icons that he wanted through his brain signals. The average percentages of success for each participant were: 95% and 85%, respectively. The average time for an icon selection was 36 seconds (i.e.1.67 letters/minute).

Prediction of air contaminant concentration based on an associative pattern classifier

Desde hace poco más de tres lustros, el Reconocimiento de Patrones ha incidido en el tratamiento de datos concernientes a la protección del medio ambiente; en especial, diversos grupos de investigadores han utilizado algoritmos genéticos y redes neuronales artificiales en la predicción de datos relacionados con las ciencias atmosféricas y el medio ambiente. En este artículo se presentan los resultados de aplicar el clasificador Gamma en la predicción de valores futuros de concentración de contaminantes atmosféricos, obteniendo resultados competitivos (RMSE de 0,556382 ppm para monóxido de carbono).

From a little more than 15 years to this day, several methods and techniques taken from the area of Pattern Recognition have been employed on the treatment of data concerning environmental protection. In particular, diverse research groups have applied genetic algorithms and artificial neural networks to the prediction of data related to atmospheric sciences and the environment. In this paper, the authors present the results of applying the Gamma classifier to the prediction of future values for air contaminants concentration, obtaining competitive results (RMSE of 0.556382 ppm for carbon monoxide).

Comparative study for chaotic behaviour in fire fighting robot

The fire fighting monitoring work is a case study where the chaotic control could minimize human, material and environmental injuries. In this paper, we proposed a chaotic control for a mobile robot, in order to do a further inspection in regular spaces, moving it through time with non determinate trajectories. A chaotic nature in the mobile vehicle is added, putting together kinematics with non linear equations such as Arnold and Lorenz, in the same system.

El trabajo de supervisión de incendios es un caso de estudio, donde el control caótico podría minimizar las lesiones en humanos, materiales y ambientales. En este artículo se propone un control caótico para un robot móvil, con el fin de hacer una nueva inspección en espacios regulares, desplazándolo a través de trayectorias no determinadas. Una naturaleza caótica en el robot, es adicionada, integrando la cinemática con las ecuaciones no lineales de Arnold y Lorenz, en el mismo sistema.

Study of the relationships between structural parameters of disordered porous media and effective diffusivity by Kinetic Monte Carlo

Se realizó un estudio del efecto de la porosidad y el tamaño de poro sobre las propiedades de transporte de hidrógeno en un medio poroso desordenado, utilizando Monte Carlo Cinético. Se corroboró la aleatoriedad de los poros en el medio, inscrito dentro de un retículo cúbico simple, calculando el umbral de percolación a partir del parámetro de orden. En cuanto al transporte de masa, los resultados sugieren que el tamaño del poro, variado entre 1 y 5 nm, sólo afecta a la difusividad efectiva si los valores de porosidad se encuentran cerca al umbral de percolación, y que dicha difusividad es prácticamente independiente de la concentración de las moléculas de H2. La simulación permitió caracterizar el comportamiento difusional anómalo en función de la porosidad, siendo este consecuente con el reportado previamente para retículos bidimensionales.

The effect of porosity and pore size on transport properties of hydrogen in a disordered porous medium is studied by kinetic Monte Carlo. Therandomness of the pores in the medium, inscribed inside a simple cubic lattice, was corroborated by calculating the percolation threshold from the order parameter. In regard to mass transport, results suggest that pore size varied between 1 and 5 nm only affects the effective diffusion if porosity values are close to the percolation threshold. Moreover, such diffusivity is mostly independent of H2 molecules concentration. Simulation allowed tocharacterize the anomalous diffusional behavior as a function of porosity, and it is consequent to the previously reported results for two-dimensional lattices.

Pedestrian traffic variables acquisition using computer vision

El problema de tráfico tiene diferentes componentes que pueden ser analizados: los vehículos, los peatones y la interacción entre ellos. En este trabajo se propone un método de adquisición de variables de tráfico peatonal, utilizando técnicas de visión por computador. A partir de una secuencia de vídeo son detectados los peatones aislados, los grupos de peatones y los vehículos de la escena, utilizando un modelo del fondo. Los peatones son seguidos en la imagen por medio de características de su contorno y flujo óptico. El conteo de peatones es realizado sobre cualquier zona de la escena para estimar el flujo y la dirección de movimiento. El método propuesto puede ser configurado bajo diferentes perspectivas a partir de un conjunto de ejemplos. Los resultados experimentales en cruces peatonales demuestran que el método permite estimar las variables de interés en escenas complejas.

The traffic problem has several components that may be discussed: vehicles, pedestrians and the interaction between them. This paper proposes a method for acquisition of pedestrian traffic variables, using computer vision techniques. Isolated pedestrians, groups of pedestrians and vehicles at the scene are detected from a video sequence, using a background model. Pedestrians are tracked on the image using their shape and optical flow. Counting is done on any area of the scene to estimate the flow and direction of movement. The proposed method can be configured under different perspectives from a setof examples. The experimental results on crosswalks show that this method allows estimating the variables of interest in complex scenes.

Piecewise line-symmetric spherical motions for orientation interpolation in 5-Axis CNC tool path planning

This paper employs quaternion biarcs to interpolate a set of orientations with angular velocity constraints. The resulting quaternion curve represents a piecewise line-symmetric spherical motion with C¹ continuity. The purpose of this effort is to put line-symmetric motions into use from the viewpoint of motion approximation and interpolation, and to present their potential applications in Computerized Numerical Control (CNC) machining simulation and tool path planning. Quaternion biarcs may be used to approximate B-spline quaternion curves that represent rational spherical motions that have applications in robot path planning, CAD/CAM and computer graphics.

Este artículo emplea biarcos cuaterniónicos para interpolar un conjunto de orientaciones con restricciones de velocidad angular. La curva cuaterniónica resultante representa un movimiento simétrico lineal esférico segmentado con continuidad C¹. El propósito de este esfuerzo es poner en uso los movimientos simétrico lineales desde el punto de vista de aproximación e interpolación de movimiento y presentar su potencial aplicación en la simulación de mecanizado por Control Numérico Computarizado (CNC) y planeación de trayectorias de herramienta. Los biarcos cuaterniónicos pueden ser usados para aproximar curvas B-spline cuaterniónicas que representan movimientos esféricos racionales, los cuales tienen aplicaciones en planeación de trayectorias de robots, en CAD/CAM y en gráficas por computador.

A novel aerobic-anoxic biological filter for nitrogen removal from UASB effluent using biogas compounds as electron donors for denitrification

The performance of a new trickling filter (TF) configuration composed of an upper compartment for nitrification and a lower compartment for denitrification of effluent from a UASB reactor treating domestic sewage was evaluated. The TF was packed with new plastic material characterized by its durability and high percentage of void spaces. The feasibility of using the reduced compounds present in the biogas produced by a UASB reactor as electron donor for denitrification was also evaluated. Efficient nitrification and denitrification was achieved for the mean hydraulic (5.6 m³ m-2 d-1), organic (0.26 kg COD m-3 d-1) and ammonia-N (0.08 kg m-3 d-1) loading rates applied, resulting in ammonia-N removal ranging from 60 to 74%. The final effluent presented ammonia-N lower than 13 mg L-1. Despite the presence of dissolved oxygen (DO) in the denitrification compartment, its performance was considered quite satisfactory and final nitrate concentrations were lower than 10 mg L-1. The results indicate that methane was the main electron donor used for denitrification. Additionally, denitrification can probably be improved by avoiding high DO concentration in the denitrification compartment and by enhancing biogas transfer in the anoxic zone.

El presente estudio tuvo como objetivo evaluar una nueva configuración de filtro biológico, aerobio, para obtener la nitrificación y desnitrificación del efluente de un reactor UASB que trata agua residual doméstica. El filtro biológico estuvo compuesto por dos compartimientos, uno superior aerobio nitrificante simulando un filtro percolador y uno inferior anóxico desnitrificante con medio de soporte sumergido. Adicionalmente, fue evaluada la factibilidad de usar el biogás producido en el reactor UASB como donador de electrones para la desnitrificación. Para una carga hidráulica aplicada de 5.6 m³ m-2 d-1, una carga orgánica aplicada de 0.26 kg DQO m-3 d-1 y una carga aplicada de nitrógeno amoniacal de 0.08 kg m-3 d-1 se obtuvo una transformación del nitrógeno amoniacal entre el 60 y 74%, con concentraciones efluentes menores de 13 mg L-1. A pesar de la presencia de oxígeno disuelto en el compartimiento de desnitrificación, se alcanzaron concentraciones de nitrato efluente menores de 10 mg L-1. Los resultados obtenidos indican que el metano presente en el biogás, fue el principal donador de electrones para la desnitrificación.

A novel graphical and analytical method for thekinematic analysis of fourth class Assur groups

A method for the kinematic analysis of a fourth class Assur group, using a combination of graphical and analytical methods, is presented in this paper. The solution is obtained through a method in which two special Assur points are used. A mechanism of 1 DOF with a fourth class group is considered as an example to develop the proposed method. The results of this method are in agreement with the results obtained by a dynamic simulation program. Since there are no solutions for fourth class structural groups in the literature, this method allows developing a complete modular procedure for the kinematic analysis of mechanisms, with the methodological advantages that this type of solution offers.

En este artículo se presenta un método para el análisis cinemático de un grupo de cuarta clase, utilizando un método grafo-analítico. La solución es obtenida utilizando dos puntos especiales de Assur. Se utiliza como ejemplo un mecanismo de 1 GDL con un grupo de Assur de cuarta clase. Los resultados obtenidos coinciden plenamente con los resultados obtenidos al utilizar un programa de simulación dinámica. Ya que este tipo de tareas para los grupos estructurales de cuarta clase, no se resuelve en la literatura, el método propuesto permite el desarrollo de un análisis modular completo para el análisis cinemático de mecanismos, con las ventajas metodológicas que ofrecen este tipo de soluciones.

Method to construct a taxonomy: basic structure to risks in software outsourcing

Este artículo propone una taxonomía de riesgos enfocada en el ámbito de outsourcing de software. El objetivo es definir una estructura de clasificación de riesgos, relacionada con el proceso de outsourcing de software. La motivación está dada por la importancia que tiene la identificación de riesgos, y la ayuda que prestan las taxonomías al respecto, por lo cual se les conoce como una técnica efectiva que permite desarrollar una mejor gestión de riesgos. Este artículo incluye el método para construir la taxonomía (llamado MECT) y la estructura de una taxonomía de riesgos para outsourcing de software.

This paper proposes a risk taxonomy that focuses on software acquisition environment. According to this, the goal of this approach is to define an ordered risk classification structure related with to software acquisition. The proposal of a risk taxonomy of software acquisition is motivated by the importance that risks identification activity has and the contribution that a risk taxonomy gives to this activity, because it is known as a technique for effective risks identification, which it's possible to develop a better risk management starting from a better identification of them. This paper includes both the method to construct the taxonomy (called MECT) and the proposed risk taxonomy of software acquisition that was developed.

Tactical planning of domestic supply chains

This paper presents a single-period mathematical programming model NLMIP of a 5-stage supply chain with multiple possibilities of organizational ownership that allows several distribution channel links. The objective of the model is to optimize profit after tax, taking into account transfer prices, economies of scale, agreements between agents, demand and inventory issues, among other relevant aspects, specially in an idealised domestic environments. Finally, a solution procedure is presented for the problem associated with the NLMIP mathematical programming model proposed, that gives an optimal solution in satisfactory computational time. The model was validated using an experiment based on computational simulations.

Este artículo presenta un modelo de programación matemática NLMIP de un periodo simple para una cadena de abastecimiento de 5 etapas con múltiples posibilidades organizacionales de propiedad en los canales de distribución. El objetivo del modelo es optimizar la utilidad después de impuestos, contemplando entre otras consideraciones, precios de transferencia, economías de escala, acuerdos entre agentes, demanda, inventario, en un ambientedoméstico de decisión. Finalmente, presenta un procedimiento de solución del NLMIP que proporciona soluciones óptimas en tiempos razonables. El modelo fue validado por medio de un experimento computacional.

Classification and environmental impact of solid waste generated in the beaches of Riohacha, La Guajira, Colombia

En la presente investigación se realizó una clasificación y valoración de impacto de los residuos sólidos generados en las playas de Riohacha, desde Valle de los Cangrejos hasta el Barrio Marbella. Se seleccionaron cinco estaciones de muestreo; en cada una se ubicaron transectos perpendiculares a la línea de costa; sobre estos se trazaron cuadrantes paralelos para la recolección de residuos sólidos. Además, se aplicaron encuestas a los usuarios y vendedores de las playas para determinar la percepción de olores ofensivos y se cuantificó la carga turística. Los datos de residuos se analizaron con el software estadístico SPSS 12,0 a través de la prueba Kruskal-wallis con el 97,5% de significancia y se valoró el impacto con el Método de Leopold (1971). En el inventario realizado los materiales que registraron mayor presencia fueron materia orgánica, plásticos, misceláneos y vidrios, siendo los residuos sólidos orgánicos los que obtuvieron mayor porcentaje. Las mayores concentraciones de usuarios se presentaron en la Zona Activa (ZA) y Zona Pasiva (ZP), coincidiendo con la cantidad de residuos recolectados en cada estación de muestreo. Los olores ofensivos de mayor incidencia fueron basura, orina, excrementos humano y animal. La cantidad y el tipo de material están condicionados por las características del área y la influencia de actividades socioeconómicas. Las cantidades de residuos sólidos en las estaciones durante el 1° y 2° muestreo no presentaron diferencias significativas, siendo las principales causas de generación la disposición de desechos por residentes y visitantes, la pesca y la deposición de excrementos en la playa.

This study was conducted to classify and evaluate the impact of solid waste generated in the beaches of Riohacha. The beaches sampled covered the length from Valle de los Cangrejos beach to Marbella's Neigborhood beach. Samples were taken in five places, were marked transcets perpendicular to the coastline; then on these places there were selected parallel quadrants for solid waste collection. In addition, a survey was also applied to users and sellers of the beaches to determine the perception of odours and quantify its burden on tourism. The data about solid waste was analyzed using Kruskal-wallis test in SPSS 12.0 software. The level of significance used was 97.5% and the impact was estimated using Leopold method (1971). The inventory ofthe solid waste showed that most of the materials were organic matter, plastics, glass and miscellaneous. However, organic solid waste had higher percentages than the other materials. Incidentally, most of the material collected in each sampling station was found on the Active Zone (AZ) and the Passive Zone (PZ); areas where there are the highest concentrations of beach users. The odours with higher incidence came from garbage, urine and faeces, both from human and animals. The quantity and type of waste were found to be conditioned by the characteristics of the area as well as the economical activities of people around. There were not found significant differences in the amount of solid waste collected during the first and second sampling. The study showed that most of the material collected came from the waste disposal by residents and visitors, fishing and stool.

Factors related with success of total productive maintenance

El mantenimiento productivo total (TPM) es una herramienta ampliamente usada en las áreas productivas, encaminada a incrementar la disponibilidad de la maquinaria y equipo de producción y los beneficios económicos de las empresas. Sin embargo, no se conocen los factores administrativos que aseguren su éxito de implantación. En este artículo se presentan los resultados de una encuesta que constó de 20 ítems y fue aplicada a 203 gerentes y supervisores de mantenimiento de empresas localizadas en Ciudad Juárez, la cual debía ser respondida en una escala Likert. El cuestionario se validó mediante el índice Alfa de Cronbach, se aplicó un análisis factorial exploratorio (AFE) mediante el método de componentes principales y se realizó una rotación Varimax y se determinó que solamente 3 factores podían explicar el 65,06% de la varianza total, los cuales estaban relacionados con el compromiso de la gerencia, la cultura de limpieza e integración de operadores en decisiones de TPM. Además, se realizó un análisis factorial confirmatorio (AFC) para validar los resultados obtenidos, confirmándose los hallazgos del AFE.

Total Productive Maintenance (TPM) is one tool widely used in production areas, aimed at increasing the availability of machinery and equipment production and economic benefits of businesses. However, do not know the key success factors for it implementation. This article presents the results of a survey that consisted of 84 questions and was applied to maintenance managers and supervisors of companies located in Ciudad Juarez, which should be answered on a Likert scale. Exploratory factorial analysis (EFA) was applied to information through the method of principal components and a varimax rotation was conducted and found that only 3 factors could explain the 65,06% of total variance, related to managerial commitment, cleanup culture and integration of operators in maintenance decisions. We also performed a confirmatory factor analysis (CFA) to validate the results, confirming the findings in EFA.

A measure in the rough set theory to decision systems with continuo features

La Teoría de los conjuntos aproximados ofrece diversas medidas y técnicas para el análisis de datos, especialmente en el caso de problemas donde el rasgo de decisión tiene dominio discreto. En este artículo se propone una medida y métodos basados en ella que permiten extender la aplicabilidad de esta teoría para el caso de problemas donde los rasgos tienen dominio continuo, especialmente el rasgo de decisión. Los estudios experimentales realizados muestran su efectividad.

The Rough set theory provides several measures and techniques to data analysis, especially in the case of problems in which the decision feature has a discrete domain. In this paper a measure and methods are proposed which allow extending this theory to the case of problems in which the features have a continuo domain, especially the decision feature. The experimental studies show their affectivity.

Mathematical formulation of restrictions for the design of low voltage bandgap references

Nowadays the qualities more looked for in the design of bandgap references are the low potential of the reference and the low value of its coefficient of temperature, being these parameters more favorable in curvature corrected bandgap references. The design parameters of bandgap references depend on the value of the potential of reference V REF; nevertheless, in the reported designs there are not paid attention to conditions that limit the attainable value of V REF. In this work the mathematical formulation of the restrictions that really limit the attainable value of the reference potential is presented in order that the design of a curvature corrected bandgap reference can be realizable.

Actualmente las cualidades más buscadas de las referencias bandgap son el bajo potencial de referencia y el bajo valor del coeficiente de temperatura, siendo estos parámetros más favorables en las referencias de bandgap con corrección de curvatura. Por otra parte y aunque claramente los parámetros de diseño dependen del valor del potencial de referencia V REF. Habitualmente en los diseños reportados no se analizan las condiciones que limitan el valor de V REF alcanzable. En este trabajo se presenta la formulación matemática de las restricciones que realmente limitan el valor alcanzable del potencial de referencia para que el diseño de una fuente de referencia de bandgap con corrección de curvatura sea realizable.

Relationship between chlorophyll a pigment and algal geometric biovolume determination in a íloodplain lake (Ciénaga Ayapel, Córdoba- Colombia)

La estimación de la biomasa de algas planctónicas puede realizarse por dos métodos, la cuantificación del biovolumen geométrico y la concentración de clorofila α. En este trabajo, el cual tiene como escenario ambiental la Ciénaga o planicie de inundación de Ayapel-Córdoba, se detallan los protocolos de cuantificación de biovolumen y clorofila α y se demuestra como ambas variables representan efectivamente las diferencias en biomasa en el espacio y en el tiempo, registrando además un alto grado de correlación. Se demostró que mediante un adecuado protocolo de extracción de la clorofila α se obtiene una rápida y efectiva estimación de la biomasa de algas que puede ser utilizada para aplicar una clasificación trófica, lo que también puede ser obtenido por medio del conteo y estimación de dimensiones geométricas al microscopio.

The estimation of biomass of planktonic algae can be done by two methods, the quantification of geometric biovolume and chlorophyll α. This work which considers as environmental scenario the Ayapel-Cordoba flood-plain lake, introduces (presents) the two protocols for geometric biovolume and chlorophyll α quantification, and shows that both variables actually represent differences in biomass in space and time, also recording a high degree correlation. The results show that by using an appropriate extraction method for chlorophyll α, it is possible to have a quick and effective method for determining the biomass of algae that can be used to apply a trophic classification, which can also be obtained by counting and estimation microscopic geometric dimensions.

Development and implementation of a laser system for dynamic characterization and displacement measurement of civil structures

La instrumentación y el monitoreo de vibraciones en estructuras civiles ha ganado importancia en las últimas décadas debido a potenciales aplicaciones en identificación modal y monitoreo de salud estructural. La identificación de las propiedades dinámicas de las estructuras permite que sus modelos numéricos sean ajustados mientras que el monitoreo de salud estructural permite la identificación y caracterización del daño en las estructuras con el objetivo de realizar intervenciones anticipadas de bajo costo. Los acelerómetros son los instrumentos más empleados en estructuras civiles porque pueden ser adheridos directamente a la estructura sin requerir un marco independiente de referencia. En casos en los que se requieren los valores de desplazamiento, estos son frecuentemente estimados de manera indirecta mediante la doble integración numérica de las aceleraciones medidas. Sin embargo, estos métodos numéricos usualmente introducen errores considerables en los resultados. Este artículo presenta el desarrollo, la validación y la implementación en escala real de un novedoso sistema para la medición directa de desplazamientos de estructuras civiles. El sistema consiste en punteros láser de bajo costo que se adhieren a la estructura, una pantalla y una cámara de vídeo, y algoritmos para el procesamiento de imágenes que operan en un computador. La validación del sistema se realizó mediante una serie de pruebas de laboratorio y el análisis comparativo de los resultados usando instrumentos de referencia. El sistema se implementó en un puente peatonal en Cali, Colombia, y los desplazamientos obtenidos con el sistema láser fueron comparados con los estimados con mediciones de aceleración. Los resultados muestran que el sistema propuesto es una alternativa precisa y de bajo costo para aplicaciones de instrumentación en estructuras civiles.

Instrumentation and vibration monitoring of civil structures has gained importance during the last decades due to potential applications in modal identification and structural health monitoring. The identification of dynamic properties of structures allows numerical models to be updated whereas structural health monitoring allows damage in structures to be both identified and characterized with the goal of anticipated lower-cost interventions. Accelerometers are the most common instruments used in civil structures due to the fact they can be attached directly to the structure without the need of an independent fixed frame of reference. In cases where values of displacements are desired, they are often estimated indirectly through double numerical integration of the measured accelerations. However these numerical methods commonly introduce considerable errors in the results. This paper presents the development, validation and real-scale implementation of a novel system for direct displacement measurements of civil structures. The system consists of low-cost laser pointers that are attached to the structure, a screen and video camera and image processing algorithms that run on a laptop PC. The validation of the system was carried out with a series of laboratory tests and the comparative analysis of results using reference instruments. The system was implemented on a pedestrian bridge in Cali, Colombia, and the displacements obtained with the laser system are compared with those estimated from accelerations measurements. The results show that the proposed system is a precise low-cost alternative for instrumentation applications in civil engineering.

Analysis of nonlinear dependences using artificial neural networks

En este artículo, se desarrolla una nueva técnica para detectar dependencias no lineales en series temporales, basadas en el uso de una red neuronal autorregresiva y el concepto de coeficiente de correlación. Teniendo en cuenta que el modelo de redes neuronales utilizado es capaz de aproximar cualquier función en un dominio compacto, las medidas propuestas son capaces de detectar no-linealidades en los datos. Nuestra técnica es probada para varios conjuntos de datos tanto simulados como reales, y comparada con las funciones clásicas de autocorrelación simple y parcial; los resultados muestran que en los casos lineales, las medidas propuestas tienen un comportamiento similar a las autocorrelaciones simple y parcial, pero en los casos no-lineales ellas son capaces de detectar otras relaciones no-lineales.

In this paper, we develop a new technique for detecting nonlinear dependences in time series, based on the use of an autoregressive neural network and the concept of coefficient of correlation. Taking into account that the employed neural network model is able to approximate any function in a compact domain, the proposed measures are able to detect nonlinearities in the data. Our technique is tested for various simulated and real datasets, and compared with classical functions of simple and partial autocorrelations; the results show that the in the linear cases the proposed measures have a similar behavior to the simple and partial autocorrelations, but in the nonlinear cases they are able to detect other nonlinear relationships.

Virtual laboratory for simulation and learning of cardiovascular system function in BME studies

The application of engineering system analysis is a very important field in biomedical engineering (BME) studies: modeling, simulation and control of the most important physiological systems. A virtual laboratory for the analysis and the study of human circulatory system is presented in this paper. This laboratory is based on the compilation of several mathematical models described in the literature. In addition, some model parameters have been tuned by means of experimental data under caffeine stimulus. The computational tool has been built using MATLAB/SIMULINK and EJS, so it combines good computation capabilities with interactivity. The virtual laboratory has been designed in order to understand the operation of the circulatory system under normal conditions, and to predict circulatory variables at different types and levels of stimuli and conditions.

La aplicación de la ingeniería al análisis de sistemas es un campo muy importante en los estudios ingeniería Biomédica (BME, por sus siglas en inglés): modelado, simulación y control de los sistemas fisiológicos más importantes. En este documento se presenta un laboratorio virtual para el análisis y el estudio del sistema circulatorio humano. Este laboratorio se basa en la compilación de varios modelos matemáticos descritos en la literatura. Además, algunos parámetros del modelo han sido mejorados por medio de datos experimentales del estímulo de cafeína. Esta herramienta computacional se ha construido utilizando MATLAB / Simulink y EJS, por lo que combina buena capacidad de cálculo con interactividad. El laboratorio virtual ha sido diseñado con el fin de comprender el funcionamiento del sistema circulatorio en condiciones normales, y para predecir variables circulatorias en diferentes tipos y niveles de estímulos y condiciones.

Sistema experto basado en casos para el diagnóstico de la hipertensión arterial

El artículo describe un sistema experto basado en casos para el diagnóstico de la hipertensión arterial (HTA) en la ciudad de Santa Clara, Cuba, realizado en el marco de un estudio para conocer la incidencia de la enfermedad en esta población. La muestra de la población estudiada estaba formada por 455 hombres y 394 mujeres, entre 18 y 78 años de edad. Los individuos fueron clasificados en normotensos (personas con presión arterial normal), prehipertensos (personas en riesgo de padecer HTA) e hipertensos. Se realizó un procesamiento estadístico en el que se emplearon técnicas multivariadas como el Análisis Discriminante y la Regresión Logística cuyos resultados, junto a los del Método del Triángulo de Füller, fueron utilizados en el sistema para jerarquizar los factores de riesgo de la HTA y obtener el grado de importancia (peso) de estos. Por medio de la técnica de segmentación CHAID se pudo reducir las comparaciones entre los casos haciendo más eficiente este proceso. La obtención de las funciones de comparación por rasgos para las variables continuas se obtuvo de la aplicación conjunta de un análisis de varianza (ANOVA) y el método TwoStep Cluster Analysis. Todo esto permitió construir la función de semejanza para la comparación entre el nuevo caso a diagnosticar y los casos de la base. La adaptación de la solución de los casos más semejantes se realizó con la aplicación del algoritmo de los k-vecinos más cercanos. El sistema experto fue validado finalmente y se comprobó una efectividad en el diagnóstico del 96%.

This paper describes a case based expert system for hypertension diagnosis in Santa Clara city, Cuba, carried out as part of an investigation to know the incidence of the disease in this population. The studied population's sample was formed by 455 men and 394 women, with ages between 18 and 78 years. The cases were classified in three groups: normal (people with normal blood pressure), with prehypertension (people that has risk to suffer hypertension) and people with hypertension. A statistical process was made with this sample in which multivariate techniques as Discriminant Analysis and Logistic Regression were used. The results of these techniques and the application of the Fuller's Triangle Method were used in the system for ranking the hypertension risk factors and for obtain their importance grade (weigh). CHAID technique allowed reduces the comparisons of the cases making more efficient this process. With the application of the analysis of variance (ANOVA) and TwoStep Cluster Analysis the features comparison function for continuous variables was obtained. With all this information the likeness function was build to compare the new case with the rest of cases of the case base. The adaptation of the solution of the most similar cases was carried out with the application of nearest k-neighbors algorithm. Finally the system was validated and was checked an effectiveness of 96%.

A ripple-mitigating pre-amplifier based on interleaved DC-DC boost converters for efficiency improvement

An efficient pre-amplifier based on interleaved DC-DC boost switching converters to mitigate high-frequency harmonics injection to power sources is proposed. The main features of the pre-amplifier are mitigate the ripple of power converters input-current and improving the efficiency of the whole power conversion chain. The pre-amplifier optimal operating conditions are calculated, and the circuit is modeled and controlled to operate in such conditions. The pre-amplifier interacting with a classical single boost is analyzed, obtaining a strong reduction in the current ripple injected to the source, and also improving the efficiency of the initial conversion system. Finally, the theoretical analyses are confirmed by means of circuital PSIM simulations and experimental results.

Este artículo propone un pre-amplificador basado en convertidores DC-DC conectados en paralelo para la reducción de armónicos inyectados a fuentes de potencia. Las principales características del pre-amplificador son la reducción del rizado de corriente de entrada en convertidores de potencia, incrementado además la eficiencia del sistema de conversión. Se describe el cálculo de las condiciones óptimas de operación del pre-amplificador, así como su modelado matemático y control para operar en las condiciones seleccionadas. Así mismo, se analiza el pre-amplificador con un convertidor elevador clásico, obteniendo una reducción significativa en el rizado de corriente inyectado a la fuente, así como un incremento en la eficiencia del sistema. Finalmente, los análisis teóricos se confirman a través de simulaciones circuitales y resultados experimentales.