INANOE Repositorio (Inst- Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
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Extracción de características sobre señales EEG para detección de actividades mental-motoras en sistemas BCI
Get PDFLos sistemas denominados interfaces-cerebro-computadora, BCI por sus siglas en inglés,
han tenido un gran desarrollo en años recientes, debido a su potencial aplicación como
herramientas de apoyo a personas con limitaciones motrices severas para que éstas puedan
comunicarse o controlar algunos dispositivos en su vida diaria. Entre las técnicas no
invasivas se destaca el uso de señales de EEG (electroencefalografía) obtenidas por medio
de equipos de bajo costo como base para la construcción de sistemas BCI.
El presente trabajo de tesis se centra en el estudio e investigación de técnicas de
procesamiento de señales para la detección de la actividad cerebral en los siguientes
paradigmas neurofisiológicos: el fenómeno ERD/ERS (Event Related Desynchronization/
Synchronization) incluyendo el caso de imaginación motora y la detección de eventos tipo
P300. Para tal efecto, se desarrollaron dos protocolos experimentales propios basados en los
paradigmas mencionados, y se realizaron experimentos y comparaciones con la base de
datos PhysioBank, disponible a la comunidad internacional para propósitos educativos y de
investigación.
En la detección de la onda P300 se reporta el uso de sistemas adaptivos neurodifusos
(ANFIS). Para el análisis de las señales se investigaron técnicas espectrales y pseudoespectrales
tales como la transformada Wavelet y la Descomposición Modal Empírica
(EMD). Esta última entregó resultados interesantes que condujeron al desarrollo de una
técnica original para el tratamiento de ruido correlacionado a los movimientos en la
interface electrodo-piel cercano a la corteza cerebral superficial. Este tipo de ruido se
presenta típicamente en situaciones con el sujeto en movimiento, como sería el caso de un
sistema de control en una silla de ruedas.
La separación de bandas involucrada en la detección del fenómeno ERD/ERS se hizo en
base a las técnicas de descomposición EMD y MEMD (EMD multivariada). En esta última
se propuso una variante original incorporando conjuntos difusos.
Los resultados obtenidos indican un nivel competitivo de desempeño de los sistemas
desarrollados, orientándose a aplicaciones en condiciones de operación por parte del
usuario en ambientes naturales de ubicación y desplazamiento en un espacio cerrado
LPS: un algoritmo de ensambles de secuencias cortas de ADN
Get PDFLa obtención de un genoma de un organismo es un proceso complejo el cual es posible realizarlo mezclando fragmentos de secuencias de ADN usando el solape entre pares. Actualmente, la tecnología existente permite obtener fragmentos con una longitud de a lo máximo de cientos de pares de bases. El proceso de dividir el genoma en fragmentos se le conoce como secuenciación. Existen diferentes tecnologías para secuenciar un genoma. Las tecnologías actuales de secuenciación se caracterizan por obtener secuencias de longitudes cortas, las cuales varían en longitud entre 25 y 500 pares de bases. Estos secuenciadores se caracterizan por poder obtener muchos fragmentos a un costo bajo. Sin embargo, las secuencias cortas tienen como deficiencia que un fragmento puede aparecer en varias posiciones en el genoma. Al tratar de realizar el ensamble del genoma, si no consideramos la posibilidad de que este fragmento pueda aparecer repetido en varias posiciones, el genoma reconstruido tendrá varias secuencias con saltos, los cuales son originados debido a que si este fragmento fue usado para unir un par de secuencias, ya no lo volveremos a considerar para unir otros pares de secuencias.
En este trabajo de tesis se presenta el algoritmo LPS para ensamble de secuencias cortas de ADN. LPS propone un mecanismo para construir fragmentos más largos a partir de fragmentos cortos. La obtención de fragmentos largos permite tratar el problema de la posible repetición de los fragmentos cortos que lo componen, ya que al crecer las secuencias, llega un momento en el que se obtendrán pares de bases diferentes, ya sea al principio o al final de la secuencia para las diferentes repeticiones.
LPS es una modificación del algoritmo PadeNA que permite tratar el problema de las repeticiones de secuencias cortas. En la parte experimental evaluaremos la calidad de la reconstrucción de cinco secuencias utilizando fragmentos obtenidos sintéticamente simulando la secuenciación en una computadora. Los ensambles se obtendrán usando PadeNA y LPS+PadeNA y se compararán usando las medidas de ‘número de fragmentos obtenidos o contigs’, ‘suma de las longitudes de los contigs’, ‘N50’, ‘longitud del contig más largo’, ‘promedio de las longitudes de los contigs’ y ‘error’. En estos experimentos se mostrará la ventaja de usar LPS con PadeNA sobre el uso de PadeNA por sí solo
Ajuste simultáneo a curvas de luz y velocidad radial para sistemas en tránsito
Get PDFSe presenta un modelo para caracterizar sistemas planetarios. Para sistemas en
tránsito, cuya caracterización es nuestra principal motivación científica, el modelo
permite obtener estimaciones coherentes de algunos parámetros físicos (masas y
radios) y orbitales (inclinación, excentricidad, longitud del semieje mayor, argumento
del periastro) a partir de ajustes simultáneos de series temporales de datos,
que son generalmente curvas de luz y curvas de velocidad radial. El modelo usado
para realizar los ajustes se basa en un modelo de N cuerpos que se integra numéricamente,
como alternativa a los modelos analíticos usados comúnmente. Su uso
pretende alcanzar la máxima precisión posible en el análisis de sistemas planetarios
múltiples en los que existe interacción dinámica apreciable entre dos o más
planetas miembros. Hemos validado el modelo usándolo para extraer los parámetros
de varios sistemas planetarios conocidos (alrededor de las estrellas huésped
HD 209458, HAT-P-14 y WASP-44) y concluimos que el modelo se encuentra en
un estado funcional.
El modelo admite cierto margen de mejora, como la incorporación de algunos
efectos físicos adicionales para un tratamiento más preciso de los datos y de mejoras
en el método de integración con el objetivo de alcanzar una mayor eficiencia
computacional. Este modelo es útil para el análisis de datos obtenidos con los
espectrógrafos de nueva generación como, por ejemplo, CARMENES, cuyo objetivo
más ambicioso es la búsqueda de planetas telúricos en la zona habitable
de estrellas de baja masa. El modelo también servirá para el desarrollo del proyecto
PHASES, que es un telescopio espacial de bajo costo para la obtención de
espectros estelares de baja resolución calibrados de forma absoluta
Diseño de filtros balanceados para aplicaciones en WLAN
No full textHoy en día, la rápida expansión de los sistemas de comunicación inalámbrica a diferentes
sectores ha resultado en un alto incremento de producción de los mismos. La
gran demanda por dispositivos inalámbricos ha forzado a los diseñadores de circuitos a
desarrollar formas de mejorar el desempeño de estos sistemas. Uno de los principales
retos para los diseñadores es el de lograr que estos dispositivos conserven su disponibilidad
y funcionalidad aún en ambientes hostiles. Para lograr este objetivo se requiere
que los sistemas presenten una muy baja suceptibilidad al ruido, que, paradojicamente,
se puede deber a la interferencia causada por múltiples sistemas que coexisten en un
mismo espacio.
En general, los filtros juegan un papel fundamental en el desempeño de cualquier
sistema de comunicación. Su función es la de permitir el paso de la señal deseada a
través de ellos sufriendo de una pérdida de señal mínima y siendo afectada por la interferencia
tan poco como sea posible. Por lo tanto, el diseño de filtros capaces de reducir
el ruido en el sistema, es una tarea de vital importancia.
En este trabajo, se presenta el diseño, implementación y caracterización de un par
de filtros balanceados para la frecuencia de 2.4 GHz (WLAN). El desempeño de los
dispositivos presentados es comparable al de otros filtros reportados en el estado del arte.
Las características de los dispositivos presentados son las siguientes: Las señales de
ruido en la banda de paso presentan una atenuación mayor a los 45 dB; las pérdidas por
inserción en modo diferencial de ambos dispositivos son menores a 2 dB; finalmente,
ambos filtros tienen un ancho de banda fraccional aproximado de 12.8 % y una banda
de rechazo superior a 6.5 fd0.
Los filtros reportados en este trabajo están basados en resonadores de salto de impedancia,
que permiten extender la banda de rechazo en modo diferencial. Su diseño
fue realizado mediante una técnica que permite obtener resultados directos al utilizar el
retardo de grupo como parámetro de diseño. La caracterización de los dispositivos fue
realizada en el laboratorio de radio-frecuencias del INAOE, mientras que las mediciones
obtenidas fueron procesaron con ADS2012©, para obtener las respuestas en modo
diferencial y común para cada filtro
Pronóstico de episodios agudos hipotensos a través de análisis de variabilidad de frecuencia cardiaca
No full textLa hipotensión aguda, como patología que ha sido centro de atención en los últimos
años por las graves consecuencias que puede generar en la salud humana, es estudiada
para su pronóstico. Se propone la aplicación de un método para la predicción de los
episodios agudos hipotensos (EAH) en pacientes en unidades de cuidados intensivos
a través de análisis de variabilidad de frecuencia cardíaca (VFC) de señales de electrocardiograma
(ECG). Los registros son tomados de la base de datos de PhysioNet
disponible en internet con acceso libre para fines científicos y académicos.
Para las señales de ECG se realiza un pre-procesamiento que consiste en el filtrado
de ruido, corrimiento de línea de base y línea de potencia. Posteriormente se genera
una señal de ritmo cardiaco a partir de la detección de los picos R aplicando los algoritmos
de Pan-Tompkins. El espectro del tacograma es estimado a través de la técnica
de Lomb para señales irregularmente muestreadas y de esta forma son obtenidos los
índices de VFC.
Se evalúan los índices derivados de la VFC como lo son los de VLF(Muy Baja
Frecuencia), LF(Baja Frecuencia), HF(Alta Frecuencia) y la razón LF/HF(Baja Frecuencia/
Alta Frecuencia) como predictores para este tipo de patología. Se analizan
los parámetros del área bajo la curva, sensibilidad y especificidad utilizando las curvas
Receiving Operating Characteristic(ROC) que logran determinar un umbral de
decisión adecuado para discriminar entre los pacientes propensos y los que no son
propensos. Los algoritmos son implementados en Matlab®
Coordinador de sistemas multiagente en entornos de toma de decisiones secuenciales
No full textLa necesidad actual de resolver problemas complejos que involucran diversas tareas ha definido a los Sistemas Multiagente (SMA) como uno de los temas de investigación más relevantes en los últimos años. Un SMA está compuesto por un número determinado de agentes, que interactúan para resolver problemas, que están más allá de las capacidades individuales de cada uno de ellos. El éxito de un SMA en la solución de un problema depende esencialmente de la coordinación entre los agentes para lograr una meta común. La mayoría de las propuestas de coordinación en SMA asumen que los gentes pueden comunicarse entre ellos, que pueden entenderse (tienen un protocolo de comunicación común) y en base a la comunicación logran coordinarse. En escenarios donde no existe comunicación directa entre los agentes, caso común de los SMA abiertos, es necesario idear una forma de coordinación, donde la comunicación directa entre los agentes no sea necesaria. Una forma de atacar este problema es mediante un coordinador central, sin embargo contrarresta la autonomía de los agentes en la toma de decisiones. En este trabajo, se propone un sistema de coordinación central que propicie la toma de decisiones distribuidas, lo cual permite que cada agente mantenga su autonomía en la toma de decisiones. Nuestra propuesta se basa en un mecanismo de incentivos que le permite motivar a los agentes a cambiar su política individual por una política conjunta que maximice el valor esperado del sistema. Además, se diseñan tales incentivos con el fin de realizar una inversión mínima. El sistema se evalúa en dos escenarios simulados bajo diferentes condiciones en donde se prueba la efectividad de la propuesta
Detección automática de exudados en imágenes a color del fondo de ojo para el pre-diagnóstico de la retinopatía diabética
Get PDFLa retinopatía diabética es una de las complicaciones visuales degenerativas que se presenta
con mayor frecuencia en la población diabética a nivel mundial y en la actualidad
es una de las principales causas de ceguera. La detección de microaneurismas, hemorragias
y exudados son tareas esenciales para el diagnóstico y clasificación de la DR.
Debido a la tendencia en el incremento en el porcentaje de personas que sufren de DR, la
cantidad disponible de oftalmólogos no es suficiente para brindar el debido tratamiento
a todos los pacientes, especialmente en áreas rurales; según estimaciones actuales realizadas
por la Agencia Internacional para la Prevención de la Ceguera (IAPB), para el
2030, un mínimo 3 millones de ojos necesitarán ser evaluados cada día (35 exámenes por
segundo). Por otra parte, el problema se complica más por el hecho de que la DR no
exhibe ningún síntoma distintivo que el paciente pueda percibir fácilmente sino hasta
que se alcanza una etapa crónica de la enfermedad, por lo cual es necesario realizar
frecuentes chequeos del ojo. Con el fin de contribuir con una solución a este problema,
este trabajo ha desarrollado un método de diagnóstico asistido por computadora, que
contribuya al diagnóstico oftalmológico preliminar accesible y económico y facilite la
manera en que se hacen los exámenes preventivos rutinarios que indican la necesidad de
ir al oftalmólogo en etapas tempranas.
En esta propuesta se contribuye al desarrollo de una herramienta de diagnóstico preliminar
autónoma y económica. Se plantea un nuevo enfoque para la detección de exudados
en imágenes a color del fondo de ojo, esta consiste en la generación de candidatos a
exudados basándose en sus propiedades de color características a partir de una imagen
pre-procesada usando la proporción de canales G/R. El pre-procesamiento propuesto
resalta y descubre algunas lesiones que en la imagen original son difíciles de ver por su
bajo contraste. El método de detección de exudados tiene una sensibilidad promedio de
91% y una especificidad de 97 %
Fotones agregados de estados coherentes como estados coherentes no lineales
Get PDFCuando comenzamos a escribir cualquier tipo de texto, en general habla-
mos de caracterísitcas, propiedades y definiciones que resultan de máxima
importancia para el escritor, pero resultan de máxima importancia única y
exclusivamente para el escritor. Cuando el lector comienza el camino sugerido
por el escritor, el lector puede tener una opinión distinta del orden y temas
presentados en el texto, es decir, para cada persona la importancia y el or-
den de presentar conceptos en general es distina, pero además el significado
después de leer cada concepto y digerirlo es diferente, aunque no opuesto. Es
por esto que en este capítulo y en los siguientes hacemos uso del concepto
bunburyzar, es decir, la mecánica cuántica para cada persona adopta dife-
rentes nombres y por consiguiente la óptica cuántica aquí expuesta también
adopta diferentes nombres para cada persona, sin que las diferencias sean
opuestas
Design criteria for a discrete time chaos based CMOS true random number generator
Get PDFRandom number generators are a fundamental component in cryptographic applications
such as key generation and digital signatures. Software based solutions have proven effective
in some situations, nevertheless, the need for hardware integrated circuit (IC)
random number generators based on truly random physical phenomena has been recognized
by major information technology companies. Discrete time chaotic dynamical
systems exhibit properties such as extreme sensitivity to the initial conditions and noiselike
trajectories. These properties in combination with an initial condition set by thermal
noise produce a highly unpredictable output suitable for truly random number generation.
However, discrete time chaotic systems based IC true random number generators
are not without problems. Several design considerations have to be made in order to
maintain the properties of the chaotic dynamical system based circuit at the heart of the
true random number generator. In this work, design guidelines aimed at guaranteeing
the correct operation of a proposed discrete time chaotic circuit are obtained through
mathematical modeling. A true random number generation scheme based on the proposed
circuit is then introduced. Finally, the suitability of the scheme as a true random
number generator is validated with the NIST test suite 800-22
Constraining the parameter space of the dark energy equation of state using alternative cosmic tracers
Get PDFWe propose to use H II galaxies to trace the redshift-distance relation, by means of
their L(Hβ) - δ correlation, in an attempt to constrain the dark energy equation of
state parameter solution space, as an alternative to the cosmological use of type Ia
supernovae.
In order to use effectively high redshift H II galaxies as probes of the dark energy
equation of state parameter, we must reassess the L(Hβ) - δ distance estimator, minimising
the observational uncertainties and taking care of the possible associated systematics,
such as stellar age, gas metallicity, reddening, environment and morphology.
For a sample of 128 local (0:02 ≲ z ≲ 0:2) compact H II galaxies with high equivalent
widths of their Balmer emission lines we obtained ionised gas velocity dispersion
from high S/N, high-dispersion spectroscopy (Subaru-HDS and ESO VLT-UVES) and
integrated Hβ fluxes from low dispersion wide aperture spectrophotometry