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Representación óptima de señales MER aplicada a la identificación de estructuras cerebrales durante la estimulación cerebral profunda

La identificación de señales cerebrales provenientes de microelectrodos de registro (MER) es un procedimiento clave en la estimulación cerebral profunda (DBS en inglés) aplicada en pacientes con enfermedad de Parkinson (EP). El propósito de esta investigación es identificar con alta precisión una estructura cerebral llamada núcleo subtalámico (STN), ya que es la estructura objetivo donde se logran los mejores resultados terapéuticos de la DBS. Para ello, se presenta un enfoque de representación óptima de señales MER mediante el método de Frames (MOF por sus siglas en inglés), con el cual se obtienen coeficientes que minimizan la norma Euclidiana de orden 2. A partir de los coeficientes óptimos se realiza una extracción de características de las señales combinando diccionarios wavelet packet y coseno. Para tener un marco de comparación con el estado del arte, también se caracterizan las señales utilizando la transformada wavelet discreta (DWT) con diferentes funciones madre. La metodología propuesta se valida en una base de datos real, y se emplean máquinas de aprendizaje supervisadas simples, como el clasificador K-Nearest Neighbors (K-NN), el clasificador lineal bayesiano (LDC) y el cuadrático (QDC). Los resultados de clasificación que se obtienen con el método propuesto mejoran significativamente el rendimiento alcanzado con la DWT, de manera que se logra una identificación positiva del STN superior al 97,6%. Los índices de identificación logrados por el MOF son muy precisos, ya que potencialmente se puede obtener una tasa de falsos positivos menores al 2% durante la DBS.

Identification of brain signals from microelectrode recordings (MER) is a key procedure during deep brain stimulation (DBS) applied in Parkinson's disease patients. The main purpose of this research work is to identify with high accuracy a brain structure called subthalamic nucleus (STN), since it is the target structure where the DBS achieves the best therapeutic results. To do this, we present an approach for optimal representation of MER signals through method of frames (MOF). We obtain coefficients that minimize the Euclidean norm of order two. From optimal coefficients, we extract some features from signals combining the wavelet packet and cosine dictionaries. For a comparison frame with the state of the art, we also process the signals using the discrete wavelet transform (DWT) with several mother functions. We val idate the proposed methodology in a real data base. We employ simple supervised machine learning algorithms, such as the K-Nearest Neighbors classifier (K-NN), a linear Bayesian classifier (LDC) and a quadratic Bayesian classifier (QDC). Classification results obtained with the proposed method improve significantly the performance of the DWT. We achieve a positive identificaron of the STN superior to 97,6%. Identification outcomes achieved by the MOF are highly accurate, as we can potentially get a false positive rate of less than 2% during the DBS.

Modelo AHP-VIKOR para handoff espectral en redes de radio cognitiva

En este artículo se presenta la propuesta de un algoritmo híbrido para la asignación de espectro en redes de radio cognitiva basado en los algoritmos Analytical Hierarchical Process (AHP) y Multi-Criteria Optimization and Compromise Solution (VIKOR), con el objetivo de mejorar el desempeño de la movilidad espectral de los usuarios secundarios en redes de radio cognitiva.Para evaluar el nivel de desempeño del algoritmo propuesto se realiza un análisis comparativo entre este, el Grey Relational Analysis (GRA) y una asignación de espectro aleatoria (Random). Los dos primeros trabajan con los mismos criterios de decisión: probabilidad de disponibilidad del canal, tiempo estimado de disponibilidad del canal, relación señal a ruido más interferencia y ancho de banda. A diferencia de los trabajos relacionados, la evaluación comparativa se validó a través de una traza de datos reales de ocupación espectral capturados en la banda de frecuencia GSM, que modela el comportamiento real de los usuarios licenciados. En la evaluación de desempeño se utilizaron cinco métricas de evaluación: número promedio acumulado de handoff fallidos, número promedio acumulado de handoff realizados, ancho de banda promedio, retardo promedio acumulado y throughput promedio acumulado. Los resultados del análisis comparativo con los otros dos algoritmos muestran que el algoritmo de handoff AHP-VIKOR propuesto provee el mejor desempeño en la movilidad espectral.

This paper proposed a hybrid algorithm for spectrum allocation in cognitive radio networks based on two algorithms, analytical hierarchical process (AHP) and multi-criteria optimization and compromise solution (VIKOR), for improving the performance of mobility spectrum of secondary users in cognitive radio networks.To evalúate the level of performance of the proposed algorithm, a comparative analysis between the proposed AHP-VIKOR, Grey Relational Analysis (GRA) and a random allocation of spectrum (Random) algorithm, is performed. The first two algorithms work with the same decision criteria: probability of channel availability, estimated time availability, signalto-interference-plus-noise ratio and bandwidth. Unlike related work, benchmarking was validated through a trace of real spectral occupation data, captured in the GSM frequency band, which models the actual behavior of licensed users. For performance evaluation five metric were used, handoff failed average cumulative number, handoff average cumulative number, average bandwidth, delay and average cumulative throughput. The results of the comparative analysis with the other two algorithms show that the AHP-VIKOR algorithm proposed provides the best performance in spectral mobility.

Caracterización fisicoquímica de cuarzo en el municipio de La Playa de Belén, departamento de Norte de Santander

El cuarzo es un silicato, se presenta en una gran variedad de condiciones geológicas, aparece en muchas rocas ígneas y metamórficas, y es un constituyente principal de pegmatitas graníticas. Entre los minerales, el cuarzo es el más próximo a un compuesto químico puro y tiene propiedades físicas constantes. Debido a sus aplicaciones y usos, se convierte en un material que contribuye a mejorar las condiciones de vida del hombre, por tal razón se hace evidente la necesidad de conocer sus propiedades para proponer aplicaciones óptimas. Este trabajo describe las propiedades físicas y químicas del cuarzo en el municipio de La Playa de Belén, departamento de Norte de Santander, Colombia, mediante el uso de técnicas elementales. Se utilizan las técnicas de Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) con analizador de energías dispersas (EDS), difracción de rayos X (DRX), análisis termogravimétrico (TGA) y diferencial termogravimétrico (DTG). Con este análisis se obtuvieron las características composicionales, químicas, morfológicas y se evaluó el comportamiento térmico de acuerdo con la composición.

Quartz is a silicate, available in a variety of geological conditions, it appears in many igneous and metamorphic rocks, and it is a major constituent of granite pegmatite. Among minerals, quartz is the closest to a pure chemical compound and has constant physical properties, and due to their applications and uses it becomes a material that contributes to improving the living conditions of man. For that reason, it is necessary to know their properties to propose optimal applications. This work presents the physicochemical characterization of quartz in the municipality of La Playa de Belen (North Santander Department, Colombia) using elementary techniques through studies to establish the physical and chemical properties of this mineral. Techniques such as scanning electron microscopy (SEM) with disperse energy analyzer (EDS), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric (TGA) and differential thermogravimetric analysis (DTG) were used. The compositional, chemical and morphological characteristics are obtained, and the thermal behavior is evaluated according to the composition.

Análisis del comportamiento de los frenos de disco de los vehículos a partir de la aceleración del proceso de corrosión

El sistema de frenado de un automóvil debe satisfacer un complejo conjunto de requerimientos, entre los cuales la seguridad es lo más importante. Los frenos deben trabajar en forma segura y predecible en cualquier circunstancia, lo cual implica disponer de un nivel estable de fricción, en cualquier condición de temperatura, humedad y salinidad del medio ambiente. Para un correcto diseño y operación de los discos de freno, es necesario considerar diferentes aspectos, tales como la geometría, el tipo de material, la resistencia mecánica, la temperatura máxima, la deformación térmica, la resistencia al agrietamiento, entre otros. Todos estos aspectos inciden en que el proceso de corrosión se acelere y se genere así desgaste de los componentes de los discos y por ende la inseguridad en el proceso de frenado.

The braking system of a car must meet a complex set of requirements, among which safety is paramount. The brakes must work safely and predictably under all circumstances, which means having a stable level of friction, under all conditions of temperature, as well as environmental factors. For proper design and operation of the brake discs it is necessary to consider different aspects such as geometry, material type, mechanical strength, maximum temperature, thermal deformation, resistance to cracking, among others. All these aspects make the corrosion process be accelerated, generating component wear thus, and of course uncertainty in the braking process.

Efectos de la radiación electromagnética sobre la germinación del maíz

En este artículo se evaluó el efecto de radiaciones electromagnéticas sobre la germinación del maíz Zea mays, semilla normalmente cultivada en el municipio de Ocaña, Norte de Santander, Colombia, y cuyo nombre vulgar está descrito como maíz pullita. Se hicieron tres tratamientos, uno con frecuencias de 945 MHz (Megahertz), otros de 440 MHz y la testigo, cada una de estas con tres repeticiones. Dichas emisiones de onda se hicieron con antenas de media onda, situadas a una distancia de 37 centímetros del sustrato donde fueron sembradas las semillas. La radiación electromagnética fue emitida las 24 horas del día, durante ocho días, y los resultados mostraron diferencias estadísticas significativas: a los ocho días se observó un porcentaje de germinación de 92%, 80% y 50%, y a los 15 días de 98, 95 y 84%, para los tratamientos con emisiones de onda de 945 MHz, 440 MHz y las testigos, respectivamente. En este mismo orden se observó un bajo porcentaje de cenizas en comparación con las testigos, con unos resultados de 12,69, 16,17 y 18,45%. Con respecto a la altura, se en los primeros días se encontró una ganancia de longitud para las plantas sometidas a la más alta frecuencia, seguido de las más baja frecuencia y la testigo. Finalmente, en el último día se notó una mayor altura para las de menor frecuencia, seguido de la más alta frecuencia y la testigo.

This work evaluated the electromagnetic effects on germination of corn Zea mays, seed usually cultivated in the municipality of Ocaña (North Santander, Colombia), whose common name is described as pullita corn. Three treatments were carried, one with 945 MHz (Megahertz frequencies), other with 440 MHz and a witness one, all of them with three repetitions. Such wave emissions were made with half wave antennas, located at a distance of 37 cm from the substrate to which the seeds were planted. The electromagnetic radiation emitted was 24 hours a day, for 8 days and the results showed statistically significant differences; observing after those eight days a germination rate of 92%, 80% and 50%, and past 15 days 98%, 95% and 84%, for treatments with wave emissions of 945 MHz, 440 MHz and the witness ones, respectively. Likewise, low percentage of ash was observed in comparison to witnesses, having results of 12,69%, 16,17% and 18,45%. In terms of height, it was observed in the early days, a gain in length for plants subjected to the highest frequencies, followed by the lowest frequency and the witness. For the last day a greater height was noted for lower frequency, followed by the highest frequency and the witness.

Comportamiento de las ecuaciones de Saint-Venant en 1D y aproximaciones para diferentes condiciones en régimen permanente y variable

La importancia del comportamiento de las ecuaciones de Saint-Venant y sus implicaciones en el análisis del flujo aplicado a modelos de tránsito hidráulico es el tema principal de esta investigación. Partiendo de las aplicaciones y usos de dichos modelos matemáticos, se determina y se evalúa el comportamiento de estas ecuaciones en 1D y sus aproximaciones para diferentes condiciones posibles de una situación real mediante la experimentación numérica computacional para un tramo de un cauce con una sección hidráulica prismática, en casos en los cuales la pendiente del canal presenta tres tipos de condiciones: supercrítica, subcrítica y pendiente horizontal, para un caudal de referencia. El objetivo principal de esta investigación es encontrar una demostración de la aplicabilidad de las ecuaciones de Saint-Venant para diferentes condiciones de acercamiento a esta problemática desde el punto de vista de la solución de las ecuaciones de Saint-Venant en una dimensión. Se propone un esquema de solución simple que produzca soluciones útiles a las necesidades de la ingeniería, y se encuentra que dentro del análisis de redes de alcantarillado hay muchos factores que pueden afectar la solución de las ecuaciones de Saint-Venant.

The importance of the behavior of the Saint Venant equations and its implications for flow analysis applied to models of hydraulic transit is the main theme of this research, where the basis of the applications and uses of these mathematical models is determined and the performance is evaluated these equations in 1D and its possible approaches for different conditions of a real situation using computational numerical experimentation for a section of a prismatic channel with a hydraulic section, in cases where the channel slope presents three types of conditions: supercritical, subcritical and horizontal slope for a design rate. The main objective of this research is to find a demonstration of the applicability of the Saint Venant equations for different conditions of approaching this problem from the point of view of the solution of the Saint Venant equations in one dimension. Scheme simple solution that produces useful solutions to the needs of engineering, finding that within the sewer network analysis there are many factors that can affect the solution of the Saint Venant equations.

Recomendación de productos a partir de perfiles de usuario interpretables

Los sistemas de recomendación automática de productos permiten que los usuarios tengan una visión personalizada de grandes conjuntos de productos, lo cual alivia el problema de la sobrecarga de opciones en los sitios de comercio electrónico. Usualmente las recomendaciones se obtienen usando la técnica denominada "filtrado colaborativo". Esta técnica permite filtrar los productos que el usuario desea de aquellos que no desea, infiriendo las afinidades entre productos, y usuarios, en un espacio de características abstracto. Si bien estas técnicas han mostrado ser de gran valor predictivo, su baja (o nula) interpretabilidad hace que el usuario, al no poder modificar su perfil, quede encerrado en una especie de burbuja, en la cual solo recibe recomendaciones colaborativas condicionadas por su comportamiento histórico. En este trabajo proponemos construir perfiles de usuario definidos en espacios interpretables como el de las etiquetas colaborativas (tags) o bien palabras claves extractadas automáticamente de las descripciones de los productos, que al ser interpretables permitan al usuario modificar su propio perfil. Este modelo se basa en la obtención de perfiles usando modelos lineales, cuyos coeficientes, positivos o negativos, reflejan la afinidad del usuario hacia la etiqueta o a la palabra clave. Para probar nuestra hipótesis, utilizamos el conjunto de datos de investigación en sistemas de recomendación de películas de la Universidad de Minnesota, MovieLens; los resultados obtenidos muestran que la capacidad predictiva del modelo es comparable a la de los métodos no interpretables, con el beneficio adicional de la interpretabilidad.

Recommender systems allow users to have a personalized view of large sets of products, relieving the overload problem of choice in e-commerce sites. Usually, recommendations are obtained using the technique called "collaborative filtering". This technique filters the products the users wish, from those they don´t want, inferring affinities between products and users in a space of abstract features, also called a latent space. These techniques have proven to be of great predictive value, but these created profiles are neither understandable, nor editable for users, enclosing users in a bubble, in which they only receive collaborative recommendations conditioned by their historcal behaviors. In our work we propose a method to build user profiles, defined in interpretable spaces, or defined in terms of collaborative tags or keywords (i.e. words extracted from the descriptions of the product), which can be interpreted and modified by users. The model proposed generate linear profiles, whose coefficients, positive or negative, reflect the user's affinity towards tags or keywords, according to the space selected. To test our hypothesis, we used the dataset of research in movie recommender systems from the University of Minnesota: Movielens. The results show that the predictive ability of the model, based on interpretable user profiles, is comparable to those mdels based on abstract profiles with the added benefit that these profiles are interpretable.

Minería de datos aplicada a la demanda del transporte aéreo en Ocaña, Norte de Santander

Este artículo muestra la aplicación de la minería de datos para predecir la demanda del servicio aéreo en Ocaña, Norte de Santander, respecto a los pares origen-destino Ocaña-Bogotá, Ocaña-Bucaramanga, Ocaña-Medellín, Ocaña-Cúcuta, Ocaña-Barranquilla; se utilizan datos de estudios realizados para estimar la demanda de un nuevo medio de transporte en la ciudad. Esta investigación sigue las fases del proceso de extracción del conocimiento en bases de datos. En la etapa de minería de datos se seleccionó como técnica los árboles de decisión y como algoritmo el J48. Con la aplicación de este algoritmo se encontró que las personas que viajan mensual y semanalmente eligen el avión, igual que si viajan por motivos de salud; si trabajan y se dirigen a Barranquilla, Bogotá y Medellín, eligen la buseta.

This paper shows data mining techniques to predict air tickets demand in Ocaña, North Santander, regarding to origin-destination: Ocaña-Bogota, Ocaña-Bucaramanga, Ocaña-Medellín, Ocaña - Cúcuta and Ocaña-Barranquilla. Some data studies were used to estimate new means of transportation demand in Ocaña. This research follows the process of knowledge extraction in databases. In the data mining process stage, it was selected decision trees technique and as algorithm J48. With this algorithm application, we found that people who travel monthly and weekly choose the plane, alike if they travel by health issues; otherwise, but if they travel to Barranquilla, Bogotá and/or Medellin for work, they choose bus.

Metodología para la formulación de proyectos basada en la definición del problema

El presente artículo plantea una metodología muy simple, sencilla y, hasta cierto punto, paramétrica para resolver el que se ha convertido en el problema más grande para los estudiantes de ingenierías que se encuentran en la recta final de su proceso de formación: la formulación del anteproyecto de su trabajo de grado y, a partir de allí, el planteamiento de un derrotero de actividades que permitan culminar exitosamente la propuesta. Durante mucho tiempo el autor ha impartido una gran cantidad de cursos, asesorías y acompañamientos de muchos estudiantes y ha encontrado una metodología simple para que la formulación de un anteproyecto deje de ser un terreno fangoso para convertirse en un camino casi paramétrico. Esa metodología es, precisamente, la que se plantea en este artículo.

This article shows a simple, parametric and effective methodology to solve the big problem of the Engineering Program’s students when they are in the last semesters of his careers: the formulation of the preproject and, from there, the design of the activities’ schedule to finish his studies successfully. For long, the author has been teacher, adviser and accompanist for a lot of students and he has found a simple methodology to formulate a preproject in an easy way. This is the target of this article.

Desarrollo de algoritmo para detección y comando de robots humanoides en tareas de recolección

Este artículo presenta un algoritmo para comandar un grupo de robots humanoides Bioloid, organizándolos alrededor de un objeto de interés, detectado previamente por un sistema de visión externa. Los robots conforman un Sistema Multi-Agente (SMA) orientado hacia tareas de recolección cooperativa. Se detalla el desarrollo del SMA, así como cada componente del algoritmo de organización y la simulación en ambiente virtual. El algoritmo se subdivide en dos hilos dedicados: uno se encarga de visión de máquina (filtrado, detección de contornos y clasificación logrados a través de librerías de EmguCV) y cálculos en el espacio operacional, y el otro opera la comunicación inalámbrica ZigBee con los robots. Adicionalmente, los robots poseen su propio código embebido que les permite traducir una secuencia de instrucciones recibidas a patrones de marcha que los dirigen hacia el objeto de interés. El tiempo total de ejecución es tomado como la medida global de desempeño de interés.

This article presents an algorithm which commands a group of Bioloid humanoid robots in order to organize them around an object of interest, previously detected by an external vision system. The robots form a Multi-Agent System (MAS) oriented towards cooperative gathering tasks. Development of the MAS, as well as each of the organization algorithm's components and simulation inside a virtual environment, are all detailed. The algorithm is subdivided in two dedicated threads: one of which handles machine vision (filtering, contour detection and classification achieved through EmguCV libraries) and operational space calculations; while the other operates ZigBee wireless communication with the robots. Furthermore, the robots possess their own embedded code which enables them to translate a sequence of received instructions into gait patterns which allow them to move towards the object of interest. Total execution time for the gathering task is chosen as the global performance measure to evaluate.

Parámetros de configuración en módulos XBEE-PRO® S2B ZB para medición de variables ambientales

Este artículo presenta información sobre la configuración de la comunicación inalámbrica mediante los protocolos del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos IEEE 802.4.15 y ZigBee®. Haciendo uso de los módulos de radiofrecuencia XBee-PRO® S2B ZB de Digi International Inc., se muestra la fase de diseño del enlace inalámbrico utilizando la topología estrella; se realiza la caracterización de los parámetros para configurar los dispositivos de radiofrecuencia que permiten la comunicación para la medición de los parámetros de algunas variables ambientales mediante el acoplamiento de diversos sensores utilizando el XBee Shield para la placa del microcontrolador Arduino Mega 2560. Se forman cuatro nodos, cada uno de los cuales permite medir cuatro variables: temperatura ambiental, humedad relativa, precipitación y radiación solar global. A su vez, el coordinador y una tarjeta Arduino Ethernet permiten visualizar los datos en tiempo real mediante un aplicativo en la red de área local.

This article presents information on the configuration of the wireless communication through the Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE 802.4.15 and ZigBee® protocols, using RF modules XBee-PRO® ZB S2B Digi International Inc. The design phase of the wireless link using the star topology is shown; it is also characterized the parameters for the configuration of radio frequency devices that enable the communication for the measurement of parameters of some environmentalvariables, by coupling various sensors using the XBee shield for Arduino Mega 2560 microcontroller board making up four nodes, allowing each one to measure four variables: environment temperature, relative humidity, precipitation and global solar radiation. In turn, the coordinator and Arduino Ethernet card allows to observing the data in real time through an application on the local area network.

Gestión del espectro radioeléctrico en Colombia

Este artículo presenta una revisión del estado del arte de la gestión del espectro radioeléctrico. Se definen conceptos básicos que permiten reconocer su alcance e importancia para el sector y se hace un análisis de los diferentes modelos de gestión del espectro, destacando las características, fortalezas y debilidades de cada uno para su aplicación. Se analiza el contexto del país, en el cual se observa que el modelo de gestión tradicional utilizado no es eficiente y genera pérdidas económicas para el país en uno de los recursos más importantes en materia de Telecomunicaciones, lo que nos lleva a replantear el modelo actual de gestión del espectro radioeléctrico en Colombia. Finalmente, se presentan las tendencias en la gestión del espectro y se resalta la necesidad de analizar el modelo basado en el mercado de servicios de telecomunicaciones y los requerimientos para su aplicación en el país, así como las dificultades que puede encontrar.

This paper shows a review of the state of art of radio spectrum management, some basic concepts are defined allowing to recognizing its scope and importance for the sector and an analysis of different spectrum management models is done highlighting features, strengths and weaknesses of each one for its application. It analyzes the context of the country, where it is observed that the traditional management model used is not efficient, generating economic losses for the country in one of the most important resources on Telecommunications, which leads us to reconsider the current model of radio spectrum management in Colombia. Finally, we present the trends in spectrum management and we highlight the need for analysis of the model based on the telecommunications market, the requirements for its implementation in the country and the difficulties that may arise.