Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Interactive sonification of movements to change body perception: the case study of yoga
No full textLa sonificación interactiva es un tipo de sonificación que provee una retroalimentación auditiva sobre un conjunto de información resultada de una interacción. Dicho conjunto de información representa datos obtenidos de diversos tipos de dispositivos o sensores, por ejemplo, ángulos de movimiento de las partes del cuerpo mediante una cámara de profundidad. La retroalimentación auditiva se conoce como interacción sonora y ésta se realiza mediante la asociación de las características sonoras (p.ej., tono, timbre) con los datos sensados. Las interacciones sonoras pueden apoyar a la práctica de actividades físicas aportando una guía de movimientos. También, mediante la manipulación de las características sonoras que conforman dicha interacción, es posible cambiar la percepción corporal durante la práctica de actividades físicas. En particular, es importante tener una percepción corporal positiva durante la práctica de yoga ya que esto ayuda a tener una relación más armónica entre cuerpo y mente, y con ello adaptar las prácticas físicas a necesidades individuales. En esta tesis se presenta el diseño de Zens, una interfaz sonificada la cual mediante interacciones sonoras mejora la experiencia de una práctica de yoga. Por otro lado, mediante la manipulación de la variación de frecuencia busca cambiar la percepción corporal y de flexibilidad de los yoguis. Para evaluar la efectividad de Zens en los términos mencionados anteriormente, se realizó una evaluación donde participaron 12 yoguis principiantes. Todos los yoguis realizaron una sesión de yoga, la mitad de ellos utilizando Zens y la otra mitad de manera tradicional siguiendo el sonido de la respiración. Los resultados indican que Zens genera una mejor experiencia de la práctica de yoga, en particular brindan un sentimiento de logro e interés a los yoguis. Además, los resultados obtenidos muestran que no existe un cambio en la percepción de flexibilidad y percepción corporal al variar la frecuencia de las estructuras sonoras.Interactive sonification is a type of sonification that provides auditory feedback on a set of information resulting from an interaction. This set of information represents data obtained from various types of devices or sensors, for example, angles of movement of body parts using a depth camera. Auditory feedback is known as sound interaction and this is done by associating sound characteristics (e.g., pitch, timbre) with sensed data. Sound interactions can support the practice of physical activities by providing a guide to movements. Also, by manipulating the sound characteristics that make up this interaction, it is possible to change body perception during the practice of physical activities. In particular, it is important to have a positive body perception during the practice of yoga as this helps to have a more harmonious relationship between body and mind, and thereby adapt physical practices to individual needs. This thesis presents the design of Zens, a sonified interface which through sound interactions improves the experience of a yoga practice. On the other hand, by manipulating frequency variation it seeks to change the body perception and flexibility of yogis. To evaluate the effectiveness of Zens in the terms mentioned above, an evaluation was conducted where 12 beginner yogis participated. All the yogis performed a yoga session, half of them using Zens and the other half in a traditional way following the sound of the breath. The results indicate that Zens generates a better experience of yoga practice, in particular providing a feeling of accomplishment and interest to yogis. In addition, the results obtained show that there is no change in the perception of flexibility and body perception by varying the frequency of sound structures
Information retieval using Hadamard codes and the half-space proximal graph
No full textLas redes neuronales convolucionales (CNN, del inglés Convolutional Neural Networks) han obtenido buenos resultados en tareas de clasificación de imágenes. Las últimas capas de los modelos de CNN permiten responder y crear sus propios filtros con patrones más complejos en la entrada, como texturas, formas o variaciones de características procesadas en capas anteriores. Los sistemas de recuperación de imágenes tienen como objetivo navegar en colecciones mediante consultas. Debido a la cantidad de atributos y elementos que componen una imagen, es complicado extraer características de la imagen de forma manual. Estos sistemas extraen de modelos de CNN preentrenados un vector representativo de cada imagen de la colección. Este vector, por lo general, es extraído de la penúltima capa y se le conoce como las características profundas (del inglés Deep features). Los vectores con características profundas tienen una alta dimensión, por ejemplo, el vector de características profundas extraído de un modelo ResNet tiene 2,048 dimensiones. Además, los valores del vector son números reales. Esto provoca que los sistemas consuman más memoria principal (RAM), ya que los datos se indexan en índices que funcionan en memoria principal. También requieren más ciclos de cómputo para realizar cálculos. En este trabajo de tesis, se propone la construcción de un encaje binario que permite mejorar la representación de imágenes con características profundas. Se integraron los códigos de Hadamard en la arquitectura de ResNet para obtener un vector binario en codificación de Hadamard. Su eficacia se compara con la representación con características profundas mediante experimentos en tareas de recuperación utilizando los conjuntos de Places365 e ImageNet. Además, se propone el grafo de semi-espacios proximales (HSP, del inglés Half Space Proximal) para recuperar imágenes, el cual se compara con el algoritmo de k vecinos más cercanos mediante el cálculo de la pureza. Los resultados obtenidos muestran que la representación de Hadamard es en promedio mejor que la representación con características profundas en tareas de recuperación utilizando el grafo HSP. También, se muestra que, para calcular la distancia entre vectores, se reduce la huella de memoria y se necesitan menos ciclos de cómputo. Por último, se realizó una implementación de un prototipo de un sistema de recuperación de imágenes, en donde se incluyeron distintas herramientas para realizar consultas.Convolutional Neural Networks (CNNs) have shown good performance on image classification. The last layers of the architecture of the CNN models allow them to create their filters with more complex patterns in the input, such as textures, shapes, or variations of features processed in previous layers. Image retrieval systems aim to navigate collections with queries. Due to the number of attributes and objects that make up an image, it is challenging to extract image features manually. These systems extract from pre-trained CNN models a representative vector of each image in the collection. This vector is usually extracted from the penultimate layer and is known as the deep features. Deep features vectors have a high dimension. In ResNet, the Deep features vector extracted has 2,048 dimensions. In addition, the values of the vector are real numbers. This causes systems to consume more main memory, since data is usually indexed in indexes that run in the main memory. Also, more computation cycles are required to perform calculations. In this thesis work, we propose the development of an image binary embedding that improves the deep features image representation. Hadamard codes were integrated into the ResNet architecture to obtain a binary vector in Hadamard encoding. Its efficiency is compared with the Deep features representation with experiments in retrieval tasks using Places365 and ImageNet datasets. In addition, the Half Space Proximal graph is proposed to retrieve images, which is compared with the k nearest neighbor algorithm by calculating the purity. The results obtained show that the Hadamard representation is, on average, better than the deep features representation in retrieval tasks using the HSP graph. Also, it shows that the memory footprint is reduced for computing the distance between vectors, and fewer computation cycles are needed. Finally, a prototype of an image retrieval was implemented, including different tools to make queries
In vitro study of the cellular response and immunotoxicity of macrophages exposed subchronically to metal oxide nanoparticles
No full textLas nanopartículas de ZnO (ZnO-NPs) han recibido especial atención en los últimos años en el área de la nanocosmética, y sus aplicaciones en el área de la nanomedicina continúan en exploración; Sin embargo, diversas evidencias indican que la exposición constante de algunos organismos a las ZnO-NPs puede provocar inmunotoxicidad. Por otro lado, las nanopartículas de CuO (CuO-NPs) han sido utilizadas en el área de la microelectrónica, y en distintos modelos biológicos se ha observado que la exposición a estas nanopartículas puede causar genotoxicidad. Múltiples investigaciones han demostrado que algunos nanomateriales tienen propiedades inmunomoduladoras que pueden derivar en la disfunción del sistema inmunológico, provocando inflamación. El objetivo de este estudio es evaluar el efecto de la exposición subcrónica de ZnO-NPs y CuO- NPs a concentraciones subtóxicas en la línea celular de macrófagos RAW264.7, células con capacidad fagocítica que interactúan inicialmente con nanomateriales que ingresan al organismo y tienen funciones fundamentales para el adecuado funcionamiento del sistema inmunológico. Para cumplir con el objetivo, fue llevada a cabo la caracterización de las ZnO-NPs y CuONPs y el mantenimiento del cultivo de la línea celular de macrófagos RAW264.7. Posteriormente, fue estudiado el efecto de la exposición aguda y subcrónica a concentraciones subtóxicas de ZnO-NPs y CuONPs en la proliferación celular mediante un ensayo colorimétrico y la morfología de los macrófagos por microscopía óptica, también fue determinada la concentración de especies de oxígeno altamente reactivas (ROS) a través de fluorimetría y nitritos mediante el ensayo de Griess. El efecto en el tamaño y la complejidad relativa de macrófagos expuestos subcrónicamente a concentraciones subtóxicas de ZnO-NPs fue evaluado por citometría de flujo; mientras que cambios en el potencial de membrana mitocondrial y en los niveles de iones Zn2+ fueron visualizados a través de microscopía confocal láser, y la expresión relativa de genes específicos fue evaluada mediante qPCR. La caracterización de ZnO-NPs y CuO-NPs sugiere un tamaño promedio superior al reportado por el proveedor, así como alta agregación. La exposición subcrónica a CuO-NPs causa citotoxicidad a bajas concentraciones (2-8 μg/mL), evidenciando su potencial inmunotóxico. La viabilidad celular de macrófagos expuestos a ZnO-NPs de forma aguda y subcrónica evidenció alteraciones en los niveles de ROS, respuesta hormética, así ...ZnO nanoparticles (ZnO-NPs) have received special attention in recent years in the area of nanocosmetics, and their applications in the area of nanomedicine continue to be explored; However, various evidences indicate that constant exposure of some organisms to ZnO-NPs can cause immunotoxicity. On the other hand, CuO nanoparticles (CuO-NPs) have been used in the area of microelectronics, and in different biological models it has been observed that exposure to these nanoparticles can cause genotoxicity. Multiple investigations have shown that some nanomaterials have immunomodulatory properties that can lead to dysfunction of the immune system, causing inflammation. The objective of this study is to evaluate the effect of subchronic exposure of ZnO-NPs and CuO-NPs to subtoxic concentrations in the macrophage cell line RAW264.7, cells with phagocytic capacity that initially interact with nanomaterials that enter the organism and have functions essential for the proper functioning of the immune system. To cover the objective, the characterization of the ZnO-NPs and CuO-NPs, and the maintenance of the culture of the RAW264.7 macrophage cell line were carried out. Subsequently, the effects of acute and subchronic exposure to subtoxic concentrations of ZnO-NPs and CuO-NPs on cell proliferation was studied utilizing a colorimetric assay, on macrophages morphology by light microscopy, the concentration of species of highly reactive oxygen (ROS) through fluorimetry and on nitrites concentration through the Griess test were evaluated. The effect on the size and relative complexity of macrophages exposed subchronically to subtoxic concentrations of ZnO-NPs was also evaluated by flow cytometry; while changes in the mitochondrial membrane potential and the levels of Zn2+ ions were visualized through confocal laser microscopy, and the relative expression of specific genes was evaluated by qPCR. The characterization of ZnO-NPs and CuO-NPs suggests an average size higher than that reported by the supplier, as well as high aggregation. Subchronic exposure to CuO-NPs causes cytotoxicity at low concentrations (2-8 μg/mL), evidencing its immunotoxic potential. The cellular viability of macrophages exposed to ZnO-NPs acutely and subchronically showed alterations in ROS levels, hormetic response, as well as the formation of multinucleated giant cells in a manner dependent on the physicochemical properties, the concentration of ZnO-NPs, and time. of exposition. No alterations ..
Point cloud registration via partial labelling
No full textLa identificación de nubes de puntos es un problema central en computación, con aplicaciones que van desde identificadores biométricos hasta aplicaciones en astronáutica y medicina. RANSAC es esencialmente el único algoritmo que existe para emparejar una nube de puntos con un modelo específico. En esta tesis se proponen modificaciones al algoritmo RANSAC basadas en la siguiente hipótesis de trabajo: los puntos correspondientes de un modelo tienen una mayor densidad relativa, en comparación con puntos que corresponden a ruido que normalmente se encuentran más dispersos. Esta hipótesis se traduce a tres propuestas algorítmicas descritas en el trabajo. Estas nuevas versiones del algoritmo son presentadas como: DD-RANSAC, siglas del término en inglés ‘Density Driven RANSAC’. Los tres algoritmos derivados de esta investigación fueron medidos y comparados con el algoritmo base de RANSAC en términos de eficiencia y trabajo, con tres modelos diferentes; cada uno con diferente dimensionalidad. A partir de los resultados obtenidos, se concluye que la heurística de procesar primero las zonas con mayor densidad resulta efectiva en términos de eficiencia y trabajo del algoritmo, siempre y cuando los puntos tengan coherencia espacial.Point cloud registration is a central problem in computing, with applications from awide range of biometric identifiers to astronautics and medicine. RANSAC is essentially the only existing algorithm to match a point cloud to a specific model. This work proposes different modifications to the RANSAC algorithm, based on the following hypothesis: Inlier points model has higher relative density than the usually more dispersed outliers. The above work hypothesis translates to three algorithmic proposals described herein. We present these new versions of RANSAC as ’Density Driven RANSAC’ or DD-RANSAC. We compared three algorithms derived from this thesis with the base RANSAC algorithm for efficiency and performance, testing three different models, each with different dimensionality. From the results of the experiments, we conclude our heuristic, i.e., processing first areas with the highest density, is effective in terms of efficiency and performance if the points have spatial coherence
The role of mesophotic ecosystems as refuges for benthic macroinvertebrates in Bahías de Huatulco, Oaxaca
No full textLos ecosistemas mesofóticos son comunidades únicas que podrían servir como refugio para diversas especies de macroinvertebrados bénticos someros. Ante las adversidades que trae el cambio climático y la gran variabilidad interanual del sur del Pacífico mexicano, estos organismos están particularmente en riesgo porque tienen movilidad reducida. Además de ello, los ecosistemas mesofóticos albergan especies exclusivas de profundidad, con características muy distintas a las especies de aguas someras. Sin embargo, en la actualidad hay inconsistencias en cuanto a la definición de la profundidad mesofótica, y existen pocos estudios cuantitativos en cuanto a la composición de las comunidades para probar la hipótesis del refugio profundo (DRRH). En este estudio, se definió la profundidad mesofótica como aquella en donde haya 10-1% de intensidad lumínica superficial. Además, se analizó la composición estructural y funcional de las comunidades en arrecifes someros y mesofóticos en Bahías de Huatulco, Oaxaca. Por último, para descifrar si los ecosistemas mesofóticos pueden servir como refugios o no, y a qué grado, se llevaron a cabo distintos análisis estadísticos para realizar comparaciones entre estratos. La zona mesofótica en el sitio de estudio se encuentra, en promedio, entre 16.2 y 26.2 m de profundidad, siendo tan somera como 10.2 m, y tan profunda como 40 m. Aunque se encontraron diferencias en la composición de especies entre el estrato somero y el estrato mesofótico, no se encontraron diferencias significativas respecto a índices de diversidad estructurales o funcionales. Los resultados indican que >50% de las especies y entidades funcionales someras se encuentran en estratos profundos, por lo que los ecosistemas mesofóticos enBahías de Huatulco sí podrían funcionar como refugio para macroinvertebrados bénticos. La zona potencial de refugio, específicamente, se encuentra entre 14.7 y 24.6 m de profundidad, debido a que ahí está el mayor porcentaje de especies de aguas someras compartidas.Mesophotic ecosystems are unique communities that may provide refuges for a diverse range of shallow benthic macroinvertebrates. On the other hand, mesophotic ecosystems may harbor depth-exclusive species, with different ecological roles or traits compared to shallow species, and therefore would not serve as a shallow species refuge. Inconsistencies exist regarding the definition of mesophotic depth, and, combined with the overall lack of quantitative studies on the community composition of marine ecosystems, especially in deeper waters, have led to challenges for testing the deep reef refugia hypothesis (DRRH). In this study, we define mesophotic depth at 10-1% of surface light intensity. We characterized structural and functional composition of both shallow and mesophotic reefs in Bahías de Huatulco, Oaxaca, to compare strata and to determine whether mesophotic ecosystems could act as refuges for shallow benthic macroinvertebrates. On average, the mesophotic zone occurred between 16.2 and 26.2 m depth in our study site, ranging from 10.2 m to 40 m. Although we found species composition differences between strata, no significant differences were found in structural or functional biodiversity indices. Over 50% of shallow species and functional entities were found at mesophotic depths, suggesting that mesophotic ecosystems may likely serve as refuges for shallow benthic macroinvertebrates. The potential refuge zone ranged between 14.7 and 24.6 m deep, with the highest proportion of shared species. Given the increasing impacts of climate change in these shallow water ecosystems, and the large interannual variability at our study site, shallow benthic macroinvertebrates may be particularly at risk due to their reduced mobility, yet may be spared local extinction under rising stressor exposure by these mesophotic refuges. At this site, and using our irradiance definition of mesophotic depths, our data support the DRRH
Evolution of artificial dorsal stream using saliency based on graphs
No full textLa visión por computadora forma parte de los problemas más difíciles en la actualidad. Poder dotar a un robot de esta capacidad daría un salto gigantesco en disímiles áreas que entre ellas la medicina, la industria, el deporte y la seguridad, entre otros. Uno de los problemas estudiados por esta rama de las ciencias de la computación es la detección de objetos sobresalientes en una escena. Son varios los modelos presentados y entre ellos se destaca el presentado por Itti y Koch en 1998. Una versión del mismo fue presentada por Leon Dozal en 2014, llamado FOA. Este modelo representa una interpretación de la Ruta Dorsal Artificial la cual pertenece aun modelo mayor llamado el Corteza Visual Artificial presentado por Eddie y Olague en 2014. Ambos modelos fueron evolucionados por un paradigma llamado Programación de Cerebros el cual es un concepto que esta teniendo mucho éxito, basado en el paradigma del funcionamiento del cerebro, el cual sintetiza un modelo artificial del mecanismo de visión natural que lleva por nombre Corteza Visual Artificial. Este utiliza cuatro dimensiones: color, forma, intensidad y orientación. El presente trabajo de investigación propone la evolución de la Ruta Dorsal Artificial haciendo uso de un nuevo enfoque en la resolución de problemas de detección de sobresaliencias. En este enfoque se hace uso de las bondades de las dos principales vertientes de esta área: la predicción de fijación y la detección de objetos sobresalientes. En esta tesis se decidió utilizar la fusión de los algoritmos Sobresaliencia Visual basada en Grafos (GBVS, por sus siglas en inglés) y Agrupación Combinatoria Multiescala (MCG, por sus siglas en inglés) debido a su protagonismo en diversos estudios y benchmarks donde mostraron resultados prometedores.Computer Vision, nowadays, is one of the more difficult problems. So, giving this ability to a robot would be a giant step in several areas including medicine, industry, sport, and security.Salient Object Detection in a scene is one of the problems that Computer Science studies. The are several models presented among them, the one presented by Itti y Koch en 1998 stands out. A version of it, called FOA, was presented by Leon Dozal in 2014. This model represents an Artificial Dorsal Stream’s interpretation which belongs to a larger model called Artificial Visual Cortex presented by Eddie and Olague in 2014.Both models were evolved by a paradigm called Brain Programming which is a successful concept based on the functioning of the brain which synthesizes an artificial model of the natural vision mechanism that is called Artificial Visual Cortex. It uses four dimensions: color, shape, intensity, and orientation. This research work proposes the evolution of the Artificial Dorsal Stream using a new approach in solving problems of salient object detection This approach makes use of the benefits of the two main aspects of this area: fixation prediction and the detection of salient objects. In this thesis, it was decided to use the fusion of Graph-based Visual Saliency (GBVS) and Multiscale Combinatorial Grouping (MCG) algorithms due to its prominence in several studies and benchmarks where promising results were shown
Seasonal and geographic distribution of teutophageous cetaceans in the northeast Pacific of Mexico
No full textLos cetáceos teutófagos son aquellos que basan su dieta en calamares, que generalmente cazan en aguas profundas gracias a las diversas adaptaciones morfológicas, fisiológicas y conductuales que han alcanzado evolutivamente. Dado que varias especies de este tipo de presa presentan patrones reproductivos estacionales de acercamiento a aguas más someras y cálidas durante el verano, se estudió si esto se refleja en los movimientos océano-costa de los cetáceos teutófagos en el Pacífico nororiental frente a México. Dichos movimientos se estudiaron a partir de las distancias mínimas a la línea de costa de avistamientos sistemáticos históricos desde embarcaciones y aviones (1993 a 2018; n=1,164), así como la frecuencia de reportes no sistemáticos de varamientos (2012 a 2019; n=38). El estudio de los rasgos ambientales se basó en perfiles batimétricos y líneas de costa, especialmente en el Golfo de California. Los análisis estadísticos se basaron en modelos de regresión bayesianos. Esta aproximación nos permitió estimar la probabilidad que suceda un avistamiento o un varamiento dependiendo de la época del año y las características costeras u oceánicas del hábitat oceánico. Los avistamientos más cercanos a la costa ocurrieron en su mayoría desde mediados de abril a mediados de junio. La frecuencia estacional de varamientos corroboró dicho patrón, con tendencia central de principios de julio a mediados de septiembre, y ligeros desfases temporales entre grupos de teutófagos de acuerdo con a su talla: chicos (9m). En el Golfo de California, los avistamientos ocurrieron principalmente en la región central, hacia la costa peninsular en invierno y hacia la costa continental en verano. El desfase observado en las fechas entre los tres grupos de teutófagos sugiere una preferencia por calamares de diferentes tallas. Los modelos sugieren una estacionalidad bimodal, con un pico en mayo a julio y otro mayor en noviembre y diciembre.Teutophageous cetaceans are those who base their diet on squid, which they generally hunt in deep waters thanks to several morphological, physiological, and behavioral adaptations. Given that many species of this type of prey present seasonal rep¬roductive patterns of approaching shallower warmer waters during summer, we studied if this was consistent with the ocean-coast movements of teutophageous cetaceans in the northeast Pacific off Mexico. We used minimum distances to the coast of historical systematic sightings made from boats and airplanes (1993 to 2018, n=1,164), as well as the frequency of non-systematic stranding records (2012 to 2019, n=38). The sightings closest to the coast occurred mainly from mid-April to mid-June. The seasonality of strandings confirmed this pattern, with higher frequency from early June to mid-September, and short time lags between groups of teutophageous according to their size: small (9m). In the Gulf of California, the sightings occurred mainly in the central region, close to the peninsular coast in winter and to the continental coast in summer. The time lags among the three groups of teutophageous suggest a differential preference for squid sizes. The models suggest a bimodal seasonality, with a peak form May to July and a higher one from November to December given that the probability of finding prey would increase during the early winter season
Photonic cross-connect based on the self-induced quantum confined Stark effect
No full textEn las redes de telecomunicaciones de banda ancha, mientras que la información se transmite principalmente por fibra óptica, el proceso de conmutación de los paquetes de datos se efectúa en el dominio electrónico. Esto requiere de una conversión óptica-electrónica que limita la velocidad de conmutación de los paquetes, lo que genera un cuello de botella además de un alto consumo de energía. Como solución al problema, se han propuesto diversos conmutadores fotónicos de conexión cruzada (PXC), los cuales ejecutan su operación en el dominio óptico. En este trabajo de tesis se construyó un PXC completamente óptico, basado en un amplificador óptico de semiconductor de pozos cuánticos (MQWSOA). Este conmutador permite seleccionar el puerto de salida de una señal de datos, al modificar su estado de polarización mediante una señal de control de alta potencia, a través del efecto Stark de confinamiento cuántico autoinducido (SIQCSE). El PXC desarrollado no requiere de alimentación eléctrica, es transparente al formato de modulación, utiliza un solo MQWSOA, su tiempo de conmutación es de algunos picosegundos y es compatible con óptica integrada. Para poder implementar el PXC, se desarrollaron dos modelos matemáticos, uno para determinar la posición espectral de las líneas de absorción excitónicas del MQWSOA empleado, las cuales se desplazan con el SIQCSE, y otro para estimar el tiempo de respuesta del conmutador. Además, se determinaron experimentalmente los parámetros que permiten la operación óptima del PXC. A saber, las longitudes de onda y los estados de polarización de entrada de las señales de datos y de control, la potencia de la señal de control que genera el cambio de polarización adecuado en la señal de datos, y las condiciones de operación que producen la respuesta más rápida del PXC. Utilizando una señal de datos pseudoaleatoria de 10 Gb/s y una señal de control, con 17 dBm de potencia promedio, se demostró experimental la operación del PXC con tiempos de conmutación de 55.6 ps. Además, empleando diagramas de ojo y la tasa de bit erróneo, se pudo determinar que el PXC implementado permite una operación libre de error con una penalidad máxima de 6 dB.In broadband network telecommunications, while information is transmitted mainly through optical fibers, the switching process of network packets takes place in the electronic domain. This requires an optical-electronic conversion which limits the switching speed of the packets, creating a bottleneck in addition to higher energy consumption. As a solution to this problem, various photonic cross-connect switches (PXC) have been proposed, which carry out its switching process in the optical domain. In this thesis, an all-optical PXC was built, by using a multi-quantum well semiconductor optical amplifier (MQWSOA). This switch allows selecting the output port of a data signal, by modifying its polarization state via a high-power control signal, through the self-induced quantum-confined Stark effect (SIQCSE). The built PXC doesn’t require an electrical power supply, is transparent to the modulation format, uses a single MQWSOA, its switching speed is a few picoseconds and it is compatible with integrated optics. To implement the PXC, two mathematical models were developed, one to calculate the spectral position of the excitonic absorption lines of the MQWSOA, which are shifted by the SIQCSE, and the other was used to estimate the response time of the switch. Furthermore, the parameters that allow the optical operation of the PXC were experimentally determined. Namely, the wavelengths and polarization states of both data and control signals, the optical power of the control signal required to generate the necessary change in the polarization state of the data signal, and the operating conditions that produce the fastest response of the PXC. Using a 10 Gb/s pseudo-random data signal and a control signal with an average power of 17 dBm, the operation of the PXC with a switching speed of 55.6 ps was experimentally demonstrated. Furthermore, using eye diagrams and the error bit-rate, it was determined that the implemented PXC allows for an error-free operation with a maximum power penalty of 6 dB
Formation of ruptures in magmatic chambers due to the presence of angularities and their importance in controlling the volume of ejected magma
No full textLas cámaras magmáticas son parte muy importante de un complejo sistema magmático que genera la diversidad volcánica existente. Las erupciones volcánicas generalmente están asociadas a las rupturas de dichas cámaras. Los modelos teóricos computacionales nos permiten modelar escenarios y entender comportamientos que están fuera de cualquier medición directa. La existencia de angularidades puede ser fundamental en la evolución de intrusiones ígneas. Por lo que se realizó un modelo tridimensional de cámaras magmáticas elipsoidales que incluye angularidades en su superficie. El modelo computacional está basado en las ecuaciones de Koide y Bhattacharji (1975) para obtener el tensor de esfuerzos total alrededor cavidades totalmente llenas de magma. Este modelo permitió analizar la influencia que ejercen las angularidades sobre la generación de fracturas y diques. Se utilizaron los modelos litostáticos Biaxial y de Heim para obtener presiones de ruptura de las cámaras bajo diferentes condiciones de esfuerzos laterales. A partir de estos modelos litostáticos se pudo delimitar un rango de presión de ruptura para las cámaras modeladas. Se encontró que existen regiones concretas sobre las cámaras en las que se generan esfuerzos tensiles. En las cámaras prolatas son las cúspides y en las oblatas la región de los bordes más alejadas del centro. Estas zonas coinciden en ambos casos con direcciones más alejadas y paralelas al eje mayor de los elipsoides. Además se encontró que las angularidades disminuyen la presión mínima de ruptura de algunas cámaras magmáticas. Dependiendo de la posición en la que se encuentren sobre la misma pueden generar rupturas o pasar inadvertidas. La importancia de las angularidades depende de su posición y forma. Si coinciden las zonas de generación de esfuerzos tensiles del cuerpo principal y las angularidades, la ruptura es altamente factible. La formas oblatas con relaciones de ejes altas puede favorecer la generación de intrusiones incluso en zonas desfavorables para la ruptura en el cuerpo principal. En algunos casos la ruptura alrededor de la cámara puede generar aumento del tamaño o un cambio de forma de las angularidades. En eventos en los que la presión interna aumenta rápidamente las cámaras magmáticas con angularidades Prolatas mostraron generar un volumen de afectación mayor que cámaras con angularidades oblatas. Se encontró que cámaras con un mismo volumen de magma pueden generar volúmenes de afectación muy diferentes. En ...Magmatic chambers are a very important part of the complex magmatic system that generates the existing volcanic diversity. Volcanic eruptions are generally associated with ruptures of these chambers. Theoretical computational models allow us to model scenarios and understand behaviors that are outside of any direct measurements. The existence of angularities can be fundamental in the evolution of igneous intrusions. A three-dimensional model of ellipsoidal magmatic chambers was made that includes angularities on their surface. The computational model is based on the equations of Koide and Bhattacharji (1975) to obtain the total stress tensor around magma-filled cavities. This model allowed us to analyze the influence that angularities exert on the generation of fractures and dikes. The Biaxial and Heim lithostatic models were used to obtain rupture pressures of the chambers under different lateral stress conditions. From these lithostatic models it was possible to define a range of rupture pressure for the modeled chambers. It was found that there are specific regions on the chambers in which tensile stresses are generated. In prolate chambers they are the cusps and in oblate chambers the region of the edges furthest from the center. These areas coincide in both cases with directions further away and parallel to the major axis of the ellipsoids. In addition, it was found that the angularities decrease the minimum rupture pressure of some magmatic chambers. Depending on their position, they can generate breaks or go unnoticed. The importance of the angularities depends on their position and shape. If the areas of tensile stress generation of the main body coincide with the angularities, a rupture is highly feasible. oblate shapes with high axis ratios can favor the generation of intrusions even in areas in the main body that are unfavorable for rupture. In some cases the rupture around the chamber can cause an increase in size or a change in the shape of the angularities. In events in which the internal pressure increases rapidly, magmatic chambers with prolate angularities were shown to generate a greater volume of affectation than chambers with oblate angularities. It was found that chambers with the same volume of magma can generate very different volumes of affectation. In some cases these can be several tens of km ^ 3. The results suggest that angularities are a fundamental part of the evolution of magmatic systems, so their presence should be conside
Molecular characterization and photomyxotrophic growth of a cyanobacterium of the genus Synechocystis that produces the poly-β-hydroxybutyrate biopolymer
No full textEl uso excesivo de materiales plásticos de origen petroquímico ha causado uno de los problemas ambientales más grandes de los últimos años. La biotecnología se ha enfocado en abordar esta problemática a través de microorganismos que sintetizan polímeros sustentables y totalmente biodegradables, como: el poli-β-hidroxibutirato (PHB). Este biopolímero es producido de forma natural por algunos microorganismos incluyendo a la cianobacteria modelo Synechocystis sp. PCC 6803, la cual tiene la capacidad de llevar a cabo crecimiento fotoautotrófico, mixotrófico o heterotrófico en medio de cultivo suplementado con glucosa. Esta cepa cuenta con su genoma secuenciado y los genes de la vía de síntesis de PHB ya han sido descritos. Sin embargo, debido a las restricciones de uso que presentan las cepas modelos es importante identificar nuevas cepas productoras naturales de este biopolímero, que brinden la posibilidad de encontrar características sobresalientes a las ya conocidas. La taxonomía de cianobacterias basadas en el DNA se centra en las similitudes entre secuencias conservadas como 16S ribosomal y diferencias entre la el 16S-23S espaciador ribosomal intergénico (ITS). El análisis de las cianobacterias de la colección del laboratorio, basada en la amplificación del gen phaC evidenció a la cepa B6B como una cianobacteria con potencial en la producción PHB de manera natural. En este sentido, el objetivo del presente estudio fue evaluar el crecimiento y producción de PHB por las cepas Synechocystis sp. PCC 6803 (control) y B6B diferentes medios de cultivo: fotoautótrofa (BG11) y fotomixotróficas que incluyen BG11 adicionada con glucosa (G+) o acetato (A+) y/o limitación de nitrógeno (N-). Así mismo, se llevó a cabo la caracterización molecular de B6B para su identificación a nivel de género. El análisis de la región ITS de la cepa B6B mostró un alto porcentaje de identidad con especies del género Synechocystis (94.48%) y un alto porcentaje de GC (42.9%), además de codificar para un tRNAIle característico del género. Así mismo, los árboles filogenéticos obtenidos con secuencias rRNA 16S e ITS se agrupó a la cepa B6B en el clado de Synechocystis. Las regiones ITS de B6B y PCC 6803 presentan 21 nucleótidos de diferencias entre sí, mismos que permitieron diferenciar a las dos cepas mediante el análisis de RFLP. Las curvas de crecimiento en medio BG11 obtenidas tanto por conteo celular como por mediciones de densidad óptica (730 nm) mostraron una mayor velocidad de ...The excessive use of petrochemical-based plastics has caused one of the biggest environmental problems in recent years. Biotechnology has focused on addressing this problem through microorganisms that synthesize sustainable and fully biodegradable polymers, such as poly-β-hydroxybutyrate (PHB). This biopolymer is produced naturally by some microorganisms, including the model cyanobacteria Synechocystis sp. PCC 6803 that can carry out photoautotrophic, mixotrophic, or heterotrophic growth in a culture medium supplemented with glucose. This strain has its genome sequenced, and the genes of the PHB synthesis pathway have been described. However, due to the restrictions of use presented by the model strains, it is important to identify new natural producing strains of this biopolymer, which offer the possibility of finding outstanding characteristics to those already known. The DNA-based taxonomy of cyanobacteria focuses on the similarities among conserved sequences such as 16S ribosomal and differences among the 16S-23S intergenic ribosomal spacer (ITS). The analysis of the cyanobacteria from the laboratory collection, based on the amplification of the phaC gene, showed the B6B strain as a cyanobacterium with the potential to produce PHB naturally. Therefore, the objective of the present study was to evaluate the growth and production of PHB by the Synechocystis sp. PCC 6803 (control) and B6B strain in different media: photoautotrophic (BG11) and photomyxotrophic (BG11 added with glucose (G+) or acetate (A+)) and/or nitrogen limitation (N-) culture media. Besides, the molecular characterization of B6B was carried out for its identification at the genus level. The ITS region of the B6B strain showed a high percentage of GC (42.9%) and a high percentage of identity with species of the genus Synechocystis (94.48%), in addition to coding for the characteristic tRNAIle of the genus. The phylogenetic trees obtained with 16S rRNA and ITS sequences grouped the B6B strain in the Synechocystis clade. The ITS regions of B6B and PCC 6803 showed 21 nucleotides of differences between them, which allowed the two strains to be differentiated by RFLP analysis. The growth curves in BG11 medium obtained by cell counting and optical density measurements (730 nm) showed a higher growth rate for the B6B strain (μmax = 1.36) compared to the model strain (μmax = 0.91). Under photomyxotrophic conditions, biomass production was inversely proportional to PHB production for both ..