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<article-title xml:lang="es"><![CDATA[BIOINDICACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA EN LA SABANA DE BOGOTA - COLOMBIA, MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE LA LÓGICA DIFUSA NEURO-ADAPTATIVA COMO HERRAMIENTA]]></article-title>
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<abstract abstract-type="short" xml:lang="en"><p><![CDATA[An application of Neuro-Adaptative Fuzzy Logic (LDN-A) for calculating of the water quality at the Plain of Bogotá, Colombia< is presented. Fifty five sites at eleven watersheds in the Plain of Bogotá are used. The results with LDN-A are confronted with values of the Cfq index, to prove the degree of reliability, being observed a significant regression.]]></p></abstract>
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</front><body><![CDATA[ <FONT face=Verdana size=3>     <P align=center><B>BIOINDICACI&Oacute;N DE LA CALIDAD DEL AGUA EN LA SABANA DE BOGOTA &ndash; COLOMBIA, MEDIANTE LA UTILIZACI&Oacute;N DE LA L&Oacute;GICA DIFUSA NEURO-ADAPTATIVA COMO HERRAMIENTA </B></P> </FONT><FONT face=Verdana size=2>     <P align=center><B>Bioindication of water quality at the sabanna of Bogota-Colombia, using neuro-adaptative fuzzy logic </B></P> </FONT>    <BR>     <P><font size="2" face="Verdana"><B>JUAN DAVID GUTIÉRREZ</I></B>   </font>     <P align="left"><font size="2" face="Verdana"><I>Dept. Biolog&iacute;a - Universidad Nacional de Colombia-Bogot&aacute;. <a href="mailto:jdgutierrezt@unal.edu.co">jdgutierrezt@unal.edu.co</a></I>   </font>     <P><font size="2" face="Verdana"><B>WOLFGANG RISS</B></font></P>     <P><font size="2" face="Verdana"><i>Abt. Limnologie - Universit&auml;t M&uuml;nster Alemania. <a href="mailto:riss@uni-muenster.de">riss@uni-muenster.de</a></i></font></P>     <P><font size="2" face="Verdana"><B>RODULFO OSPINA </B></font></P>     <P><font size="2"><I><font face="Verdana, Arial, Helvetica, sans-serif">Dept. Biolog&iacute;a - Universidad Nacional de Colombia-Bogot&aacute;. <a href="mailto:rospinat@unal.edu.co">rospinat@unal.edu.co</a></font></I></font></P>     ]]></body>
<body><![CDATA[<P><font size="2" face="Verdana"><B>RESUMEN</B></font></P>     <P align="justify"><font size="2" face="Verdana">Se presenta una implementaci&oacute;n de la metodolog&iacute;a de L&oacute;gica Difusa Neuro-Adaptativa (LDN-A) que permite una estimaci&oacute;n cuantitativa de la calidad del agua en la Sabana de Bogot&aacute;, Colombia. Se emplearon un total de 55 sitios correspondientes a 11 subcuencas de la Sabana de Bogot&aacute;. Los resultados obtenidos con la aplicaci&oacute;n de la LDN-A fueron confrontados con los valores del &iacute;ndice fisicoqu&iacute;mico Cfq, para comprobar el nivel de confiabilidad de la metodolog&iacute;a de LDN-A, observ&aacute;ndose una regresi&oacute;n significativa.</font></P>     <P align="justify"><font size="2" face="Verdana"><B>Palabras clave.</B> L&oacute;gica Difusa Neuro-Adaptativa, macroinvertebrados acu&aacute;ticos, calidad del agua, Sabana de Bogot&aacute;.</font></P>     <P><font size="2" face="Verdana"><B>ABSTRACT</B></font></P>     <P><font size="2" face="Verdana">An application of Neuro-Adaptative Fuzzy Logic (LDN-A) for calculating of the water quality at the Plain of Bogot&aacute;, Colombia is presented. Fifty five sites at eleven watersheds in the Plain of Bogot&aacute; are used. The results with LDN-A are confronted with values of the Cfq index, to prove the degree of reliability, being observed a significant regression.</font></P>     <P><font size="2" face="Verdana"><B>Key Words.</B> Neuro-Adaptative Fuzzy Logic, aquatic macroinvertebrates, water quality, Savanna of Bogot&aacute;.</font></P>     <P><font size="2" face="Verdana"><B>INTRODUCCIÓN</B></font></P>     <P><font size="2" face="Verdana">El monitoreo de la calidad del agua de un r&iacute;o por medio del muestreo de macroinvertebrados, requiere la interpretaci&oacute;n de datos biol&oacute;gicos en relaci&oacute;n con las variaciones f&iacute;sicas y qu&iacute;micas (Cairns et al. 1993). Los monitoreos biol&oacute;gicos son frecuentemente usados por las autoridades ambientales, para hacer juzgamientos sobre la calidad del agua, debido a la necesidad de conservar y manejar el recurso h&iacute;drico.</font></P>     <p><font size="2" face="Verdana">Los m&eacute;todos de evaluaci&oacute;n de la calidad del agua con macroinvertebrados acu&aacute;ticos ofrecen ventajas tales como: simplicidad metodol&oacute;gica, rapidez de los resultados y una alta confiabilidad de los mismos (Reice &amp; Wohlenberg 1992), lo que hace de estos m&eacute;todos una herramienta id&oacute;nea para la vigilancia rutinaria de las cuencas y r&iacute;os en general (Winner et al. 1980).</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Idealmente, los datos biol&oacute;gicos deber&iacute;an proveer rigurosos est&aacute;ndares para la calidad del agua, basados en el entendimiento de sus relaciones con el ambiente acu&aacute;tico (Wiederholm 1984). Sin embargo, el gran n&uacute;mero de interacciones resultantes entre las variables f&iacute;sicas, qu&iacute;micas y los organismos, se constituye en un problema matem&aacute;tico de gran complejidad, por lo que se requiere de t&eacute;cnicas sofisticadas para el an&aacute;lisis multivariado de modelos no lineales. La LDN-A ofrece una posibilidad debido a su f&aacute;cil comprensi&oacute;n, pues es una extensi&oacute;n del sentido com&uacute;n para la soluci&oacute;n de problemas matem&aacute;ticos complejos, la habilidad para reconocer patrones y su capacidad de hacer inferencias sobre nuevos datos. </font></p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p><font size="2" face="Verdana">Esta t&eacute;cnica, al igual que la l&oacute;gica difusa, posee la habilidad de procesar simult&aacute;neamente la informaci&oacute;n &ldquo;subjetiva&rdquo; proveniente de expertos y la informaci&oacute;n &ldquo;objetiva&rdquo; recopilada mediante datos. Dicha habilidad resulta interesante si se reconoce que la asignaci&oacute;n de los valores de indicaci&oacute;n para los organismos en un sistema de bioindicaci&oacute;n es una labor subjetiva, que depende del conocimiento de la taxonom&iacute;a de los diferentes grupos de organismos acu&aacute;ticos, la biogeograf&iacute;a de los mismos y su autoecolog&iacute;a. </font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">En Europa y los Estados Unidos, la asignaci&oacute;n de los organismos y de los valores de indicaci&oacute;n para los macroinvertebrados acu&aacute;ticos, ha sido obtenida a partir del conocimiento subjetivo de los investigadores individuales, formalizado en la mayor&iacute;a de los casos mediante un &ldquo;consenso de expertos&rdquo;, pero que es soportado al menos parcialmente, por el conocimiento de la fauna, as&iacute; como de la informaci&oacute;n f&iacute;sica y qu&iacute;mica de los r&iacute;os de estas regiones.</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">  En este art&iacute;culo se pretende poner a consideraci&oacute;n los resultados obtenidos con la implementaci&oacute;n de un sistema de LDN-A, como herramienta para la estimaci&oacute;n de la calidad fisicoqu&iacute;mica del agua, empleando un peque&ntilde;o grupo de taxones de macroinvertebrados como bioindicadores.</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana"><b>L&oacute;gica Difusa Neuro-Adaptativa</b></font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">La L&oacute;gica Difusa Neuro-Adaptativa es una t&eacute;cnica de modelamiento matem&aacute;tico, que combina las ventajas de la l&oacute;gica difusa y las redes neuronales (Kapur &amp; Mundy 1988, Jang &amp; Sun 1997). Com&uacute;nmente es clasificada como una t&eacute;cnica de inteligencia artificial (Dubois &amp; Prade 1980) y es una herramienta emparentada con la l&oacute;gica multivaluada (Boyer 1979, Zadeh 1988) y los m&eacute;todos de inferencia con conjuntos difusos (Kaufmann &amp; Gupta 1985). En general, se trata de una teor&iacute;a que relaciona los objetos con l&iacute;mites no definidos en los cuales la pertenencia a un conjunto es abordada desde la perspectiva de diferentes grados de certeza (Anderson 1983), ajustados mediante t&eacute;cnicas de redes neuronales. </font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Por ejemplo, el enunciado &ldquo;El vaso est&aacute; lleno&rdquo;, en l&oacute;gica binaria tendr&iacute;a el valor de verdadero (1) si el recipiente contiene tanto l&iacute;quido como su capacidad m&aacute;xima lo permite; por el contrario, si el vaso contiene el 90% de su capacidad total, el enunciado ser&iacute;a falso (0). En tal caso, aunque falso, parece evidente que es casi verdadero, puesto que casi est&aacute; lleno. La l&oacute;gica multivaluada permite asignar diferentes grados de certeza; de esta forma si el vaso est&aacute; al 90% de su capacidad, el valor de verdadero del enunciado ser&iacute;a 0.9 (casi verdadero), mientras que si contiene, por ejemplo, un 10% de l&iacute;quido el valor ser&iacute;a 0.1 (poco verdadero).</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Por tanto, en l&oacute;gica difusa se trabaja con conjuntos que se definen por sus funciones de pertenencia, que se denotan como &mu; C (x) e indican el grado de pertenencia (entre 0 y 1) del elemento con valor x al conjunto C. En LDN-A dichas funciones de pertenencia son ajustadas mediante el modelamiento de redes neuronales.</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Por ejemplo, se podr&iacute;an tener dos conjuntos de tipos de peso de personas que tuvieran valores dentro de los siguientes rangos (<a href="#figura1">fig. 1</a>):</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Delgado = {40,....,70 Kg} Normal = {55,....,85 Kg}</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">En este caso, una persona con un peso 58 Kg pertenecer&iacute;a en un 90% (&mu; Delgado(58) = 0.9) al conjunto de personas Delgadas y en 0.16% (&mu; Normal(58) = 0.16) a las de peso Normal. En contraposici&oacute;n en l&oacute;gica binaria se utilizan los conjuntos no difusos o precisos, donde los grados de pertenencia son binarios (0 &oacute; 1) como se muestra en la <a href="#figura1">figura 1</a>(b).</font></p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p align="center"><font size="2" face="Verdana"><img src="/img/revistas/cal/v28n1/v28n1a5fig1.gif"><a name="figura1"></a>    <br>   <b>Figura 1.</b> Ejemplos de conjuntos difusos (a) y conjuntos no difusos (b). En el caso de los conjuntos difusos, es posible aceptar diferentes matices para un enunciado, mientras que en los conjuntos no difusos solo existe un par de posibilidades mutuamente excluyentes</font>. </p>     <p align="left"><font size="2" face="Verdana">En l&oacute;gica difusa, las operaciones entre conjuntos se plantean en forma de operaciones difusas entre sus funciones de pertenencia, las operaciones m&aacute;s empleadas para los conjuntos son la Uni&oacute;n (&cup;), Intersecci&oacute;n (&cap;), Complemento (_ ), Suma l&oacute;gica difusa (&or;) y Producto l&oacute;gico difuso (&and;); adem&aacute;s de negaci&oacute;n difusa para las funciones de pertenencia. </font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Las diferencias principales de la LDN-A con respecto a la l&oacute;gica difusa se fundamentan en:    <br>   1. Las funciones de pertenencia para las entradas son ajustadas mediante t&eacute;cnicas de redes neuronales.     <br>   2. No existen funciones de pertenencia para las respuestas, sino que dichas funciones son remplazadas por constantes.    <br>   3. Cambia y afina sus reglas a medida que se recogen nuevos datos.    <br>   Para entender la mec&aacute;nica del proceso de inferencia, las reglas de decisi&oacute;n y agregaci&oacute;n sup&oacute;ngase el siguiente ejemplo:    <br>   Se desea obtener un modelo para evaluar el volumen de ventas (variable respuesta) de un libro mediante los criterios de CONTENIDO y PRESENTACI&Oacute;N; ambos criterios son evaluados en un rango de 0 a 100 siendo 100 el mejor. La variable ling&uuml;&iacute;stica CONTENIDO esta compuesta por tres funciones de pertenencia: pobre, aceptable y bueno, mientras que la variable PRESENTACION posee dos funciones de pertenencia: simple y atractiva. La funci&oacute;n de respuesta es TIPO DE LIBRO en un rango de 0 a 100 y posee tres constantes tres valores difusos: malo, promedio y excelente.</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Las reglas de decisi&oacute;n planteadas para este ejemplo son:    ]]></body>
<body><![CDATA[<br>   1. SI CONTENIDO es pobre Y PRESENTACION es simple ENTONCES libro es malo    <br>   2. SI CONTENIDO es aceptable ENTONCES libro es promedio    <br>   3. SI CONTENIDO es bueno Y PRESENTACION es atractiva ENTONCES libro es excelente</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Sup&oacute;ngase que la forma inicial de todas las funciones de pertenencia de las variables de entrada (CONTENIDO Y PRESENTACI&Oacute;N) es triangular. Despu&eacute;s del proceso de aprendizaje de la red neuronal con base en la variable respuesta (TIPO DE LIBRO), dichas funciones de pertenencia son ajustadas con el objetivo de incrementar la precisi&oacute;n del modelo (<a href="#figura2">fig. 2</a>). </font></p>     <p align="center"><font size="2" face="Verdana"><img src="/img/revistas/cal/v28n1/v28n1a5fig2.gif"><a name="figura2"></a>    <br>   <b>Figura 2.</b> Ejemplo del ajuste de las funciones de pertenencia, por efecto del entrenamiento de la red neuronal incorporada en el sistema de LDN-A. Inicialmente todas las funciones de pertenencia son funciones triangulares sim&eacute;tricas con un valor m&aacute;ximo en la mitad. Despu&eacute;s del aprendizaje de la red neuronal, se produce un ajuste en cada funci&oacute;n de pertenencia, dicho ajuste reconfigura cada funci&oacute;n de pertenencia, de acuerdo al grado de aprendizaje de la red neuronal.</font>    <br> </p>     <p align="left"><font size="2" face="Verdana">Una vez ajustadas las funciones de pertenencia se procede al an&aacute;lisis de las reglas de decisi&oacute;n de la l&oacute;gica difusa. La <a href="#figura3">figura 3</a>, muestra como se eval&uacute;a una sola regla de decisi&oacute;n. Obs&eacute;rvese como la regla est&aacute; dividida en un antecedente y un consecuente. Las entradas para el proceso de implicaci&oacute;n son las entradas en el antecedente, debe resaltarse la forma como el consecuente es redibujado usando s&oacute;lo una funci&oacute;n asociada con el valor de la entrada en el antecedente (CONTENIDO = pobre) debido a que es la &uacute;nica con una respuesta mayor que 0. </font></p>     <p align="center"><font size="2" face="Verdana"><img src="/img/revistas/cal/v28n1/v28n1a5fig3.gif"><a name="figura3"></a></font></p>     <p align="center"><font size="2" face="Verdana"><b>Figura 3.</b> Ejemplo del resultado obtenido por de la implicaci&oacute;n de una regla de decisi&oacute;n. Las entradas al sistema constituyen el antecedente y la salida el consecuente. La funci&oacute;n de pertenencia en el consecuente es redibujada, usando en este caso, solo un valor de la entrada en el antecedente (contenido = pobre) debido a que es el &uacute;nico con una respuesta mayor que 0 . </font>    ]]></body>
<body><![CDATA[<br> </p>     <p><font size="2" face="Verdana">La <a href="#figura4">figura 4</a>, muestra la forma como la l&oacute;gica difusa integra las reglas de decisi&oacute;n y se realiza la agregaci&oacute;n de las respuestas. Este tipo de diagramas se conoce como diagramas de inferencia (Zadeh 1965). N&oacute;tese que el flujo de informaci&oacute;n se inicia en las entradas, luego cruza cada una de las tres reglas de decisi&oacute;n y las constantes en la salida (malo, promedio y excelente), para finalmente integrarse en un &uacute;nico diagrama donde se realiza la defuzificaci&oacute;n por el m&eacute;todo del promedio ponderado. Mayores detalles sobre la t&eacute;cnica de L&oacute;gica Difusa Neuro-Adaptativa pueden encontrarse en: Hunt (1975), Jang (1991), Gupta &amp; Rao (1994) y Jang &amp; Gulley (1994).</font></p>     <p align="center"><font size="2" face="Verdana"><img src="/img/revistas/cal/v28n1/v28n1a5fig4.gif"><a name="figura4"></a></font></p>     <p align="center"><font size="2" face="Verdana"><b>Figura 4.</b> Ejemplo de un diagrama de inferencia. El flujo de informaci&oacute;n se inicia en las entradas, a partir de all&iacute; cruza cada una de las reglas de decisi&oacute;n y las funciones de pertenencia en la salida (malo, promedio y excelente). Por ultimo, la informaci&oacute;n se integra en un &uacute;nico diagrama en la esquina inferior derecha donde se realiza la desdifusificaci&oacute;n por el m&eacute;todo del promedio ponderado (N/A= No Aplica).</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">  <b>Datos </b></font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Con el objeto de abarcar un amplio espectro de r&iacute;os con diferentes estados de intervenci&oacute;n en la cuenca alta y media del r&iacute;o Bogot&aacute;, se emplearon los datos reportados por Boh&oacute;rquez (1989), Soler &amp; Mora (1993), Boh&oacute;rquez &amp; Ardila (1997), Riss et al. (2002), Leyton (2003) y los datos sin publicar suministrados por el Laboratorio de Aguas de la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogot&aacute; (LAEAAB). En total se seleccionaron 55 sitios; con esta informaci&oacute;n se construy&oacute; una base de datos, en la que cada sitio tiene un registro de las variables f&iacute;sicas y qu&iacute;micas muestreadas y de los macroinvertebrados encontrados. Las variables f&iacute;sicas y qu&iacute;micas empleadas en el an&aacute;lisis fueron 21, mientras que el n&uacute;mero de taxones incluidos fue de 62.</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Para la estimaci&oacute;n de la calidad del agua se emple&oacute; el &iacute;ndice de calidad fisicoqu&iacute;mica Cfq (Riss et al. 2002), debido que a diferencia de otros &iacute;ndices, este permite calcular un valor de calidad fisicoqu&iacute;mica del agua, con cualquier n&uacute;mero de variables f&iacute;sicas y qu&iacute;micas, con lo que es posible comparar diferentes sitios en los que no todas las variables f&iacute;sicas y qu&iacute;micas han sido monitoreadas. Los valores del &iacute;ndice Cfq fueron transformados a una escala de 0 a 100, al multiplicar el valor del &iacute;ndice por 10, de tal forma que 100 corresponde a aguas extremadamente limpias y 0 corresponde a aguas extremadamente sucias. Para los sitios analizados en &eacute;ste an&aacute;lisis los valores del &iacute;ndice Cfq variaron entre 94.1 y 8.7, lo que permite abarcar un amplio rango de valores de calidad del agua y facilita el reconocimiento de patrones por parte de la red neuronal (Kasabov 1996, Horikawa et al. 1992, Jang 1993).</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana"> <b>Implementaci&oacute;n de la L&oacute;gica Difusa Neuro-Adaptativa</b></font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Para la implementaci&oacute;n de la LDN-A fue necesario el desarrollo de un programa de computador llamado ADFUZZY escrito en Matlab.     <br>   Previo a la aplicaci&oacute;n de la LDN-A, se seleccionaron los organismos indicadores. El principal criterio empleado para la selecci&oacute;n de dichos organismos fue la condici&oacute;n de esten&oacute;ico de cada uno de ellos para las distintas condiciones de calidad de agua. De tal forma que la informaci&oacute;n para dicha selecci&oacute;n esta asociada con la distribuci&oacute;n y abundancia de cada uno de los organismos a lo largo del espectro de calidad del agua. </font></p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p><font size="2" face="Verdana">Los organismos seleccionados por su condici&oacute;n esten&oacute;ica para la implementaci&oacute;n del modelo de LDN-A fueron: Leptoceridae (1) e Hidrobiosidae (2) como indicadores de aguas limpias, Planariidae (3) y Amphipoda (4) como indicadores aguas contaminadas y como indicadores de aguas muy contaminadas se seleccionaron: Oligochaeta (5), Psychodidae (6) y Syrphidae (7). </font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">La funci&oacute;n de pertenencia inicial para los bioindicadores fue en todos los casos una funci&oacute;n gausiana. </font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Para el entrenamiento de la red neuronal se emplearon los valores del &iacute;ndice Cfq de los 55 sitios y las funciones iniciales de pertenencia. El algoritmo empleado por la red para el aprendizaje fue un m&eacute;todo h&iacute;brido que inclu&iacute;a los m&eacute;todos de m&iacute;nimos cuadrados y retropropagaci&oacute;n. </font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Las reglas de decisi&oacute;n del sistema de LDN-A tienen un enunciado de la forma: SI (organismo x) &rarr; ENTONCES (calidad del agua = y), para indicar la acci&oacute;n a realizar de acuerdo al conjunto al que pertenece el organismo suministrado en el vector de entrada. Para definir qu&eacute; regla (o reglas) se activa ante una determinada entrada (organismo), se parte del grado de pertenencia de dicho organismo a cada uno de los diferentes conjuntos difusos.</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Para la construcci&oacute;n de las reglas de decisi&oacute;n se emplearon las combinaciones de organismos indicadores que fueron observadas en siete clases a priori de calidad del agua (extremadamente buena, muy buena, buena, regular, mala, muy mala y extremadamente mala) y las cuales constituyen igualmente las constantes de la respuesta, en este caso los valores de las constantes fueron:</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Extremadamente buena 	= 100    <br>   Muy buena 			= 85     <br>   Buena			= 70    <br>   Regular 			= 50    <br>   Mala			= 30    ]]></body>
<body><![CDATA[<br>   Muy mala 			= 15    <br>   Extremadamente mala 	= 0</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">De &eacute;sta forma el rango de la respuesta del sistema de LDN-A se encuentra entre 0 y 100.</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Por ejemplo, la regla:</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">SI Amphipoda Y Planariidae ENTONCES calidad del agua = regular</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Describe que la presencia simult&aacute;nea de los taxa Amphipoda y Planariidae, produce una respuesta en la que la calidad del agua es regular. Pero como se mencion&oacute; anteriormente, el valor de la respuesta (calidad del agua) depende del grado de pertenencia a los conjuntos difusos correspondientes que se incluya en el vector de entrada (abundancia de los taxa Amphipoda y Planariidae).</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Las nueve reglas de decisi&oacute;n empleadas fueron:    <br>   1.	SI Leptoceridae Y Hidrobiosidae ENTONCES calidad del agua = muy buena    <br>   2.	SI Planariidae O Amphipoda ENTONCES calidad del agua = regular    <br>   3.	SI Leptoceridae O Hidrobiosidae ENTONCES calidad del agua = muy buena    ]]></body>
<body><![CDATA[<br>   4.	SI Planariidae Y Amphipoda ENTONCES calidad del agua = regular     <br>   5.	SI Psychodidae Y Syrphidae ENTONCES calidad del agua = muy mala    <br>   6.	SI Leptoceridae Y Hidrobiosidae Y Planariidae ENTONCES calidad del agua = buena     <br>   7.	SI Oligochaeta Y Psychodidae Y Syrphidae ENTONCES calidad del agua = mala    <br>   8.	SI Leptoceridae Y Hidrobiosidae Y Amphipoda ENTONCES calidad del agua = buena     <br>   9.	SI Psychodidae O Syrphidae ENTONCES calidad del agua = muy mala</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">La defuzificaci&oacute;n de las salidas consisti&oacute; en obtener un valor num&eacute;rico para la calidad del agua a partir de los conjuntos difusos a los que pertenecen los organismos del vector de entrada. Para este caso se emple&oacute; como m&eacute;todo de defuzificaci&oacute;n el m&eacute;todo del promedio ponderado. </font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">La <a href="#figura5">figura 5</a> muestra la arquitectura del modelo de LDN-A, en cada una de las capas se enumera el n&uacute;mero del nodo. En el caso de las entradas el n&uacute;mero corresponde al indicador y en el caso de las reglas corresponde al enunciado de la regla. Adicionalmente se ha incorporado un nodo en la capa de la salida individual de las reglas, el cual corresponde a un factor de normalizaci&oacute;n (N), empleado durante el proceso de aprendizaje de la red neuronal.</font></p>     <p align="center"><font size="2" face="Verdana"><img src="/img/revistas/cal/v28n1/v28n1a5fig5.gif"><a name="figura5"></a>    <br>   <b>Figura 5.</b> Arquitectura del modelo de LDN-A implementado. Cada neurona de la capa de entrada corresponde a uno de los organismos empleados como indicadores, a cada neurona de &eacute;sta capa corresponde una neurona en la capa funciones de pertenencia. La capa de las reglas de inferencia incluye nueve neuronas, una para cada regla, el resultado de cada regla es pasado a la capa de salidas individuales, la cual incluye un factor de normalizaci&oacute;n (N). Por ultimo las salidas se ponderan en una neurona de salidas ponderadas, que posteriormente se normaliza para el resultado final suministrado por una neurona en la capa de resultado.</font></p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p align="left"><font size="2" face="Verdana"><b>Evaluaci&oacute;n del desempe&ntilde;o</b></font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Como se mencion&oacute; anteriormente, para comparar los resultados suministrados por el modelo de LDN-A, se emple&oacute; el valor del &iacute;ndice fisicoqu&iacute;mico Cfq para las mismas 55 estaciones.</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Las abundancias de los grupos indicadores fueron transformadas para ser expresadas en una escala de 0 a 1 (con 1 = 100 o mas individuos), con excepci&oacute;n de los oligoquetos que fueron expresados en una escala de 0 a 10 (con 10 = 1000 o mas individuos), debido a su gran abundancia. De esta forma los 55 vectores de entrada (1 para cada estaci&oacute;n) al sistema, ten&iacute;an una dimensi&oacute;n de 1 X 7 (1 valor de abundancia para los 7 taxones).</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Una vez construido y ajustado el modelo de LDN-A, se calcularon los valores de calidad del agua para las estaciones de muestreo. La<a href="#figura6"> figura 6</a> muestra la diferencia entre los valores calculados por el modelo y los valores del &iacute;ndice fisicoqu&iacute;mico Cfq. Adicionalmente se calcul&oacute; la regresi&oacute;n lineal entre los resultados del modelo de LDN-A y los valores del &iacute;ndice Cfq; dicha regresi&oacute;n es significativa (R2=0.96, p&lt;0.05, n=55).    <br>   </font></p>     <p align="center"><font size="2" face="Verdana"><img src="/img/revistas/cal/v28n1/v28n1a5fig6.gif"><a name="figura6"></a></font></p>     <p align="center"><font size="2" face="Verdana"><b>Figura 6.</b> Variaci&oacute;n entre el &iacute;ndice de calidad f&iacute;sica y qu&iacute;mica Cfq ( &deg; ) y los valores de bioindicaci&oacute;n obtenidos con LDN-A ( * ). En el caso que las estimaciones con el sistema de LDN-A, fueran absolutamente exactas, ambos s&iacute;mbolos se deber&iacute;an superponer.</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana"><b>Conclusi&oacute;n</b></font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">La aplicaci&oacute;n de la LDN-A como herramienta de an&aacute;lisis de la calidad del agua con base en macroinvertebrados acu&aacute;ticos, ofrece las mismas ventajas de la bioindicaci&oacute;n, tales como: simplicidad metodol&oacute;gica y rapidez de los resultados, pero adicionalmente proporciona una considerable disminuci&oacute;n del tiempo dedicado a las determinaciones taxon&oacute;micas (7 taxones), lo cual puede ser cr&iacute;tico cuando la disponibilidad de tiempo y recursos lo requiera. </font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Adem&aacute;s el modelamiento con LDN-A proporciona una alta confiabilidad de los resultados, debido a la capacidad de esta t&eacute;cnica de combinar la simplicidad conceptual de la l&oacute;gica difusa y el poder predictivo de las redes neuronales, ofreciendo soluciones aceptables a problemas matem&aacute;ticos complejos, como los asociados a la calidad del agua y sus interacciones con la fauna acu&aacute;tica. </font></p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p><font size="2" face="Verdana">La flexibilidad de la metodolog&iacute;a propuesta permite implementarla en diferentes &aacute;reas de inter&eacute;s, con la simple adopci&oacute;n de los ajustes correspondientes tales como: organismos indicadores y reglas de decisi&oacute;n.     <br>   Agradecimientos</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana">Este trabajo es parte de los resultados del Proyecto &ldquo;Quiron&oacute;midos de la Sabana&rdquo;, financiado por Colciencias. (Contrato 065/96 Colciencias - Universidad Nacional). El primer autor agradece a Colciencias por la asignaci&oacute;n de una beca para estudios de doctorado, igualmente todos los autores agradecen a esta misma entidad el efectivo apoyo t&eacute;cnico y financiero. Al Servicio Alem&aacute;n de Intercambio Acad&eacute;mico (DAAD) por el apoyo al primer autor mediante una beca de investigaci&oacute;n. A la Fundaci&oacute;n Alexander von Humbold (AvH) por el apoyo al tercer autor mediante una beca de investigaci&oacute;n, a la agencia alemana GTZ por la donaci&oacute;n de equipos y apoyo general al proyecto, a la Facultad de Ciencias y al Departamento de Biolog&iacute;a de la Universidad Nacional de Colombia por la construcci&oacute;n y dotaci&oacute;n de laboratorios y apoyo al proyecto. A los dem&aacute;s miembros del equipo de trabajo por su ayuda en la identificaci&oacute;n de la fauna bent&oacute;nica.</font></p>     <p><font size="2" face="Verdana"><B>LITERATURA CITADA</B></font></p>     <!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">1. Anderson, J. R. 1983. The architecture of congnition. Cognitive sciences series. Harvard University Press. Cambridge, MA.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000107&pid=S0366-5232200600010000500001&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">2.   Bohorquez, A. 1989. Contribuci&oacute;n al estudio limnol&oacute;gico por bioindicadores con macroinvertebrados bent&oacute;nicos en aguas continentales. Proyecto Limnolog&iacute;a Unincca - Colciencias. IP 1227-09004-89. Bogot&aacute;.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000108&pid=S0366-5232200600010000500002&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">3.  Bohorquez, A., J. L. Ardila. 1997. Monitoreo limnol&oacute;gico con macroinvertebrados en cuatro estaciones localizadas en los r&iacute;os Barandillas y Frio. Unisalle Dep. Quim. Biol. Di&oacute;genes 4(1): 37-59.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000109&pid=S0366-5232200600010000500003&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">4.  Boyer, R. S. 1979. A computational logic. Academic Press. New York.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000110&pid=S0366-5232200600010000500004&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">5.  Cairns, J., P. V. McCormick, B. R. Niederlehner 1993. A proposed framework for developing indicators of ecosystem health. Hydrobiologia 263: 1-44.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000111&pid=S0366-5232200600010000500005&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">6.   Dubois, D. &amp; H. Prade. 1980. Fuzzy Sets and Systems: Theory and Applications. Academic Press. New York.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000112&pid=S0366-5232200600010000500006&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">7.   Gupta, M. &amp; D. H. Rao. 1994. On the Principles of Fuzzy Neural Networks. Fuzzy Sets and Systems 61(1): 1-18.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000113&pid=S0366-5232200600010000500007&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">8.   Horikawa, S., T. Furuhashi, Y. Uchikasa. 1992. On Fuzzy Modelling Using Fuzzy Neural Networks with Back-Propagation Algorithm. IEEE Transactions on Neural Networks 3(5): 801-806. </font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000114&pid=S0366-5232200600010000500008&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">9.  Hunt, E. B. 1975. Artificial Intelligence. Academic Press. New York.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000115&pid=S0366-5232200600010000500009&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">10.  Jang, J.-S. R. 1991. Fuzzy Modeling Using Generalized Neural Networks and Kalman Filter Algorithm. Proc. of the Ninth National Conf. on ArtificialIntelligence (AAAI-91): 762-767.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000116&pid=S0366-5232200600010000500010&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">11.  Jang, J.-S. R. 1993. ANFIS: Adaptive-Network-based Fuzzy Inference Systems. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics 23(3): 665-685.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000117&pid=S0366-5232200600010000500011&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">12.  Jang, J.-S. R. &amp; C.-T. Sun. 1997. Neuro-Fuzzy and Soft Computing: A Computational Approach to Learning and Machine Intelligence. Prentice Hall. New York. </font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000118&pid=S0366-5232200600010000500012&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">13.  Jang, J.-S. R. &amp; N. Gulley. 1994. Gain scheduling based fuzzy controller design. Proc. of the International Joint Conference of the North American Fuzzy Information Processing Society Biannual Conference. The Industrial Fuzzy Control and Intelligent Systems Conference and the NASA Joint Technology Workshop on Neural Networks and Fuzzy Logic. San Antonio, Texas.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000119&pid=S0366-5232200600010000500013&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">14.  Kapur, D &amp; J. L. Mundy. 1988. Geometric reasoning. En: Kapur, D &amp; J. L. Mundy (Editores). MIT Press. Cambridge, MA.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000120&pid=S0366-5232200600010000500014&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">15.  Kasabov, N. 1996. Foundations of Neural Networks, Fuzzy Systems and Knowledge Engineering. MIT Press. Cambridge, MA.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000121&pid=S0366-5232200600010000500015&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">16.  Kaufmann, A. &amp; M. M. Gupta. 1985. Introduction to Fuzzy Arithmetic. V. N. Reinhold. </font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000122&pid=S0366-5232200600010000500016&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">17.  Leyton, M. 2003. Caracterizaci&oacute;n de macroinvertebrados acu&aacute;ticos en algunas quebradas orientales de Bogot&aacute;. Tesis (Bi&oacute;logo) Universidad Nacional de Colombia. Facultad de ciencias. Departamento de Biolog&iacute;a.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000123&pid=S0366-5232200600010000500017&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">18.  Reice, S. R. &amp; M. Wohlenberg. 1992. Monitoring Freshwater Benthic Macroinvertebrates and Benthic Processes: Measures for Assessment of Ecosystem Health. En: D. M. Rosenberg and V. H. Resh (editores). Freshwater Biomonitoring and Benthic Macroinvertebrates. pp 287:305. Chapman &amp; Hall. NewYork.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000124&pid=S0366-5232200600010000500018&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">19.  Riss, W., R. Ospina, J. D. Gutierrez. 2002. Establecimiento de valores de bioindicaci&oacute;n para los macroinvertebrados acu&aacute;ticos de la Sabana de Bogot&aacute;. Caldasia 24 (1): 135-156.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000125&pid=S0366-5232200600010000500019&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">20.  Soler, M. X., A. Y. Mora. 1993. Estudio limnol&oacute;gico con &eacute;nfasis en los macroinvertebrados b&eacute;nticos de la parte alta del r&iacute;o Bogot&aacute; (Quebrada del valle, planta de tratamiento de Tibito). Tesis (Bi&oacute;logo) Universidad Nacional de Colombia. Facultad de ciencias. Departamento de Biolog&iacute;a.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000126&pid=S0366-5232200600010000500020&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">21.  Wiederholm, T. 1984. Responses of aquatic insects to environmental pollution. En: V. H. Resh and D. M. Rosenberg. (editores). The ecology of aquatic insects. pp 508:557. Praeger Pubs. NewYork.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000127&pid=S0366-5232200600010000500021&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><p><font size="2" face="Verdana">22.  Winner, R. W., M. W. Boesel, M. P. Farrell. 1980. Insect community structure as an index of heavy-metal pollution in lotic ecosystems. Can. Jou. Fish. Aqu. Sci. 37: 647-655.</font></p>     <!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">23.  Zadeh, L. A. 1965. Fuzzy sets. Information and Control. 8: 338-353.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000129&pid=S0366-5232200600010000500023&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p><font size="2" face="Verdana">24.  Zadeh, L. A. 1988. Fuzzy Logic. Computer 1(4): 83-93.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=000130&pid=S0366-5232200600010000500024&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><p><font size="2" face="Verdana">Recibido:   07/02/2006    <br>   Aceptado:  00/00/2006</font></p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<P></font></P>      ]]></body><back>
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<label>1.</label><nlm-citation citation-type="book">
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<source><![CDATA[The architecture of congnition: Cognitive sciences series]]></source>
<year>1983</year>
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<publisher-name><![CDATA[Harvard University Press]]></publisher-name>
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