Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Orthogonal and non-orthogonal radio access performance analysis for 5G wireless networks
No full textDurante la evolución de los sistemas de comunicaciones móviles, la interfaz radio ha sido un elemento crucial para habilitar las mejoras en cuanto alcance y prestaciones de las nuevas generaciones. La quinta generación de comunicaciones inalámbricas (5G) deberá enfrentar un alto grado de heterogeneidad en términos de servicios y requerimientos, con respecto a estos últimos, el uso flexible y eficiente del espectro electromagnético para diferentes escenarios se considera un reto clave para los sistemas de comunicaciones inalámbricas de quinta generación. Para maximizar la eficiencia espectral, la técnica de acceso al medio de la 5G deberá ser suficientemente flexible y capaz de mapear varios servicios a la combinación de recursos de radio que satisfagan la calidad de servicio de las nuevas aplicaciones. Por lo tanto, resulta importante analizar las prestaciones de la interfaz radio en su versión actual, en las propuestas de interfaz radio ortogonal y en las propuestas de interfaz radio no-ortogonal; de esta forma, será posible determinar cuál de las dichas alternativas de interfaz radio es la más conveniente en el escenario de 5G. En este trabajo de tesis, se investigan las formas de onda propuestas para la quinta generación de comunicaciones móviles y se presentan las características y prestaciones clave que definen a cada técnica de modulación multiportadora a través de simulaciones y análisis numérico, así como sus alcances y limitaciones desde la perspectiva de la forma de onda, además se hace una comparación entre las prestaciones de los esquemas ortogonales y no-ortogonales.During the evolution of mobile communications systems, the radio interface has been a crucial element in enabling improvements in range and performance of new generations. The fifth generation of wireless communications (5G) will have to face a high degree of heterogeneity in terms of services and requirements. With respect to the latter, the flexible and efficient use of the electromagnetic spectrum for different scenarios is considered a key challenge for fifth generation wireless communications systems. In order to maximize spectrum efficiency, the 5G medium access technique should be sufficiently flexible and capable of mapping various services to the combination of radio resources that satisfy the quality of service of the new applications. It is therefore important to analyse the performance of the radio interface in its current version, in the orthogonal radio interface proposals and in the non-orthogonal radio interface proposals; in this way it will be possible to determine which of the said radio interface alternatives is the most suitable in the 5G scenario. In this thesis, the wave-forms proposed for the fifth generation of mobile communications are investigated and the key characteristics and performance defining each multi-carrier modulation technique are presented through simulations and numerical analysis, as well as their scope and limitations from the waveform perspective. In addition, a comparison between the performance of orthogonal and non-orthogonal schemes is made
Organic compounds in groundwaters: tracers of hydrothermal activity in the Los Humeros geothermal system
No full textEl objetivo de este trabajo fue evaluar si en el campo geotérmico de Los Humeros (CGLH), en Puebla, se producen compuestos orgánicos y si estos pueden ser utilizados como indicadores de actividad hidrotermal. Para esto, se realizó la determinación analítica por SPE-GC-MS de los compuestos orgánicos presentes en los fluidos geotérmicos del CGLH y en el agua subterránea de los acuíferos aledaños al campo: Perote-Zalayeta y Libres-Oriental. Se identificaron 67 compuestos orgánicos volátiles y semivolátiles de 13 familias de compuestos. Con el Índice de Preferencia del Carbono (ÍPC) y la Distribución Molecular de los alcanos, se determinó que los alcanos se producen por abiogénesis y termogénesis en el CGLH. La Distribución Molecular de los alcanos indicó que estos compuestos producidos por actividades biológicas son los de mayor presencia en las aguas subterráneas de los acuíferos. En la literatura se ha reportado que el decano y dodecano no son típicos en la composición biogénica y pueden provenir de un origen abiogénico o termogénico, es por esto que se infiere que estos compuestos se originan en el CGLH y su presencia en las aguas subterráneas del acuífero de Perote-Zalayeta sugiere una interacción con fluidos hidrotermales. El ÍPC de muestras del acuífero de Perote-Zalayeta también sugiere un aporte hidrotermal. Las actividades antropogénicas que se realizan en la región de estudio también pueden influir en la composición de los compuestos identificados. Con las pruebas de hipótesis de F-Fisher y t-Student se determinó que el contenido de decano y de dodecano en los fluidos geotérmicos del CGLH tiene una similitud con el contenido del acuífero de Perote-Zalayeta. El alto contenido de compuestos orgánicos con oxígeno indica que el acuífero de Libres-Oriental tiene un importante aporte por actividad de bacterias o antropogénica.The aim of this work was to evaluate if in the Los Humeros geothermal field (LHGF), in Puebla, organic compounds are produced and if they can be used as indicators of hydrothermal activity. For this, the organic composition of geothermal fluids of the LHGF and groundwater of the surroundings aquifers (Perote-Zalayeta and Libres-Oriental) was determined by SPE-GC-MS. Sixty-seven volatile and semi-volatile organic compounds were identified, pertaining to 13 families of homologues. Using the Carbon Preference Index (CPI) and the Molecular Distribution of alkanes, it was determined that this family is produced by abiogenesis and thermogenesis in the LHGF. The Molecular Distribution of alkanes indicated that, in the groundwater of the aquifers. It has been reported in the literature that decane and dodecane are not typical in biogenic composition and they may have an abiogenic or thermogenic origin. Therefore, it is inferred that these compounds occur in the LHGF, and their presence in the groundwater of the PeroteZalayeta aquifer suggests that there is an interaction with hydrothermal fluids. The CPI of samples from the Perote-Zalayeta aquifer also suggests a hydrothermal input. Anthropogenic activities developed in the studied region may also influence the composition of the identified compounds. F-Fisher's and t-Student's hypothesis tests determined that the decane and dodecane content in the geothermal fluids of the LHGF has a similarity to the content of the Perote-Zalayeta aquifer. The high content of oxygen bearing organic compounds indicates that the Libres-Oriental aquifer has an important contribution due to bacteria or anthropogenic activity
Simulation and analysis of Ixtoc-I type oil spills using different forms of advection
No full textEn esta tesis se utiliza el modelo numérico de derrames de petróleo Opendrift-Openoil para investigar y caracterizar el comportamiento de simulaciones de derrames en el golfo de México que denominamos tipo Ixtoc-I, ya que el lugar donde inician los derrames simulados se ubica en el sitio del pozo Ixtoc-I donde ocurrió un gran derrame en el verano de 1979. La región en la que se ubica este pozo sigue teniendo una gran actividad petrolera por lo que es importante investigar qué sucedería si se produjera un accidente similar. Para ello se llevan a cabo diversos ensambles de simulaciones y de su estadística se obtiene lo que se denominan escenarios de derrames, de los que se obtiene información importante. Se investiga cómo cambian estos escenarios al usar diferentes formas de mover el petróleo modificando a) los productos de viento utilizados b) la época del año (junio-agosto y octubre-diciembre) y c) cambios en el coeficiente de arrastre del viento. El modelo obtiene información de corrientes oceánicas del modelo de circulación oceánica NEMO para el golfo de México y vientos de los re-análisis CFSR y ERA-Interim. Las simulaciones se llevan a cabo suponiendo que el petróleo se mantiene en la superficie y se intemperiza sólo por procesos superficiales principalmente evaporación. Para caracterizar los diferentes escenarios y sus diferencias se utilizan métricas que representan en forma práctica el impacto de derrames de petróleo tales como mapas de: 1) valor esperado máximo de masa de petróleo, 2) tiempo esperado en el que este máximo ocurre, 3) tiempo esperado de que llegue una cantidad mínima relevante de petróleo a un cierto punto denominado tiempo de arribo, así como la cantidad esperada de partículas activas y varadas en la costa al final de las simulaciones. Los resultados muestran la gran importancia que juegan los vientos en los derrames de petróleo incrementando la cantidad esperada de petróleo varado en la costa al incluir su arrastre en la velocidad de las partículas, y siendo muy limitada si esta no se incluye. Los escenarios varían poco en sus métricas al cambiar el producto de vientos utilizado; los cambios más drásticos se observan dependiendo de la época del año en la que ocurre el derrame, pues el área afectada (delimitada por el contorno del 0.1% de la masa total derramada) es muy diferente...In this thesis, the Opendrift-Openoil numerical oil spill model is used to investigate and characterize the behavior of simulations of spills in the Gulf of Mexico that we call of type Ixtoc-I, since the place where the simulated spills begin is located in the site of the Ixtoc-I well where a large spill occurred in the summer of 1979. The region in which this well is located continues to have high oil extraction activity, so it is important to investigate what would happen if a similar accident occurred. For this, various ensembles of simulations are carried out and their statistics computed to obtain oil spill scenarios, from which important information is extracted. Here we investigate how these scenarios change when the velocities of the moving oil vary by modifying a) the wind products used b) the time of year of the simulations (June-August and October-December) and c) changes in the wind drag coefficient. The model obtains information on ocean currents from the NEMO ocean circulation model for the Gulf of Mexico and winds from the CFSR and ERA-Interim re-analyses. The simulations are carried out assuming that the petroleum remains on the surface and is weathered only by surface processes, mainly evaporation. To characterize the different scenarios and their differences, metrics are used that represent in a practical way the impact of oil spills, such as maps of: 1) maximum expected value of oil mass 2) expected time in which this maximum occurs, 3) expected time that a minimum relevant quantity of oil reaches a certain point, called arrival time, as well as the expected number of active and stranded particles on the coast at the end of the simulations. The results show the great importance that winds play in oil spills increasing the expected amount of oil stranded on the coast when wind drag is included in the speed of the oil particles and being very limited when is not included. The scenarios vary little in their metrics when using different wind products; the most relevant changes occur depending on the time of year in which the spill occurs, since the affected area (delimited by the 0.1% contour of the total spilled mass) is very different. As the wind drag coefficient increases, the amount of stranded oil particles generally increases, the oceanic area affected decreases as well as the time of occurrence of the maximum mass and the arrival time in the scenarios..
Diving behavior of the short-finned pilot whale in the Gulf of Mexico inferred by time-at-temperature data
No full textEl comportamiento de buceo de los calderones (Globicephala spp.) ha sido estudiado en diferentes regiones del océano Atlántico, sin embargo, en esta tesis se presentan los primeros hallazgos sobre el comportamiento de buceo del calderón tropical (G. macrorhynchus) en el Golfo de México. En abril de 2018 se colocaron marcas satelitales LIMPET-SPOT (Wildlife Computers, WA) en siete calderones (dos machos adultos, MA, y cinco hembras adultas/machos subadultos, HA/MS) en aguas del sur de Veracruz. Estas marcas, además de la posición, transmiten registros periódicos de la proporción de tiempo que los animales pasan en diferentes intervalos de temperatura de la columna de agua, resumidos en histogramas de frecuencia de tiempo en temperatura (TAT). Se registraron un total de 180 histogramas TAT en un período de transmisión de 87 d. Los intervalos de temperatura se transformaron a estratos de profundidad con el método Gravest Empirical Mode utilizando datos de tres boyas perfiladoras ARGO. Se identificaron dos estados conductuales: inmersiones someras de no forrajeo (< 50 m) e inmersiones de forrajeo ( 50 m), que a su vez se dividieron en inmersiones poco profundas [50 - 290 m) y profundas ( 290 m). Se utilizó un enfoque bayesiano para evaluar posibles diferencias en la proporción de tiempo usado en estos estados tomando en cuenta tres horarios (matutino, vespertino y nocturno), y los clases de sexo (MA y HA/MS). En general, los calderones pasaron 60% del tiempo en inmersiones de no forrajeo (intervalo de credibilidad del 95%, 95%ICr: 55 – 61%), y 30% (95%ICr: 28 – 33%) en inmersiones poco profundas durante el forrajeo. La proporción de tiempo que pasaron en los estratos de profundidad presentó una distribución unimodal durante la noche y bimodal en el día (horarios matutino y vespertino), coincidente con la migración vertical diurna de sus presas principales (calamares). Los MA permanecieron más tiempo en inmersiones profundas (19%, 95%ICr: 17 – 22%) que los HA/MS (9%, 95%ICr: 7 – 11%), sugiriendo segregación del hábitat de forrajeo relacionado con el tamaño de los individuos.The diving behavior of pilot whales (Globicephala spp.) has been studied in different regions of the Atlantic Ocean; however, this thesis presents the first insight into the diving behavior of the short-finned pilot whale (G. macrorhynchus) in the Gulf of Mexico. In April 2018, LIMPET-SPOT satellite tags (Wildlife Computers, WA) were deployed on seven short-finned pilot whales (two adult males, AM, and five adult females/subadult males, AF/SM) in waters of southern Veracruz. These tags, in addition to the position, transmit periodic records of the proportion of time that animals spend in different user-defined temperature strata, which are summarized as time-at-time (TAT) frequency histograms. A total of 180 TAT histograms were recorded during 87 transmission days. The temperature strata were transformed to depth strata with the Gravest Empirical Mode technique using data from three Argo free-drifting profiling buoys. Two behavioral states were identified: shallow non-foraging dives (< 50 m) and foraging dives ( 50 m), which in turn were divided into shallow [50 - 290 m] and deep ( 290 m) dives. A Bayesian approach was used to assess possible differences in the proportion of time spent in these states, taking into account the daytime periods (morning, afternoon, and night) and sex class (AM and AF/SM). Overall, short-finned pilot whales spent 60% of the time in non-foraging dives (95% credible interval, 95%CrI: 55 – 61%), and 30% (95%CrI: 28 – 33%) in shallow foraging dives. The proportion of time that short-finned pilot whales spent in the depth strata presented a unimodal distribution during the night, and a bimodal one during the day (morning and evening periods), coinciding with the vertical diurnal migration of their main prey (squids). AM remained for a longer time in deep dives (19%, 95%CrI: 17 – 22%) than AF/SM (9%, 95%CrI: 7 – 11%), suggesting segregation of the foraging habitat related to the individuals’ body size
A descriptive model based on similarity networks for supporting visual analysis in a chemical-biology space of bioactive peptides
No full textEn la última década, el creciente interés por los péptidos bioactivos con potencial terapéutico se ha reflejado en una gran variedad de repositorios biológicos. Por tal motivo, resulta de provecho científico obtener nuevos conocimientos mediante el análisis de la información que actualmente se encuentra dispersa en fuentes heterogéneas de datos. Sin embargo, el proceso de extracción de conocimiento en bases de datos no es una tarea trivial, por lo que se convierte en la esencia de nuestro esfuerzo de investigación. Para afrontar esta problemática, desarrollamos un flujo de trabajo que emplea el aprendizaje no supervisado para obtener un modelo basado en redes de similitud de péptidos bioactivos. En la primera fase, se realiza una integración de datos basada en grafos para lograr una vista unificada de 40 bases de datos biológicas existentes. Esta colección integrada de 45120 péptidos bioactivos es una de las fuentes de datosmás completas y diversas en su campo, hoy en día, con un conocimiento implícito que debe ser descubierto. Es por ello que se calculan descriptores moleculares a partir de los péptidos en estudio, aplicando distintos operadores de agregación a vectores de propiedades de aminoácidos. Luego, se selecciona un subconjunto optimizado de descriptores utilizando los conceptos de entropía de Shannon e información mutua, con el fin de retener los rasgos de alta relevancia y baja redundancia. En esta estrategia de selección de rasgos, se diseñó una función objetivo que constituye uno de nuestros principales aportes para guiar la búsqueda bajo el enfoque no supervisado. Su importancia se debe a que los descriptores optimizados definen un espacio métrico del cual se derivan las redes de similitud molecular, donde los nodos representan péptidos bioactivos, y las aristas denotan sus relaciones de distancia/similitud en el espacio métrico definido. A efectos prácticos, la generación automática de estas redes de similitud se ha implementado en una herramienta informática de análisis visual denominada “starPep toolbox”, permitiendo a los investigadores extraer información útil de la colección integrada de péptidos bioactivos. De esta manera, es posible una representación gráfica y analítica de un espacio químico-biológico ocupado por péptidos bioactivos conocidos hasta la fecha. Además, al combinar técnicas de agrupamiento y análisis de redes con la percepción visual, se aprovechan las habilidades cognitivas del investigador y el poder computacional actual...In the last decade, the growing interest in bioactive peptides with therapeutic potential has been reflected in a wide variety of biological repositories. Consequently, there is a scientific benefit in analyzing the currently dispersed information in heterogeneous data sources. However, the process of knowledge discovery in databases is a nontrivial task, so it becomes the essence of our research endeavor. To face these issues, we developed a workflow that uses unsupervised learning to obtain a model based on similarity networks of bioactive peptides. A graph-based data integration was performed in the first stage to achieve a unified view of 40 existing biological databases. This integrated collection of 45120 bioactive peptides is one of the most comprehensive and diverse data sources in its field nowadays, with an implicit knowledge that must be discovered. That is why molecular descriptors are calculated from the peptides understudy, applying different aggregation operators to vectors of amino acid properties. An optimized subset of descriptors is then selected using the concepts of Shannon entropy and mutual information, in order to retain descriptors having high relevance and low redundancy between them. In this feature selection strategy, an objective function was devised that constitutes one of our main contributions under the unsupervised approach. Its importance is due to the fact that the optimized descriptors define a metric space from which the molecular similarity networks are derived. In these networks, nodes represent bioactive peptides, and the edges denote their distance/similarity relationships in the defined metric space. For practical purposes, the automatic generation of these similarity networks has been implemented in a visual analytics software tool called “starPep toolbox”, enabling researchers to extract useful information from the integrated collection of bioactive peptides. In this way, a graphical and analytical representation of a chemical-biological space occupied by bioactive peptides known to date is possible. Furthermore, by combining clustering and network analysis techniques with visual perception, the researcher’s cognitive skills and current computational power are harnessed to uncover hidden patterns. Finally, as a case study, we illustrate the applicability of the unsupervised data mining proposal to detect communities and identify central nodes in similarity networks of anticancer peptides
Estudio de películas antirreflectoras para comunicaciones ópticas
No full textAntireflective (AR) coatings have been widely studied due to their technological importance in numerous applications, including microelectronics, optical telecommunications, solar cells, etc. This work presents a complete study of AR coatings, including their theory, design, simulation, synthesis, and characterization. An essential subject in the operation of AR coatings is the contrast between the refractive indices of the materials used to make the layers of the coatings. Regarding synthesis, this contrast can be obtained either by evaporating different source materials or by manipulating the stoichiometry of the evaporated material. This thesis explores both fabrication approaches. For the former, a four-layer broadband AR design for the range from 1200 to 1600nm was fabricated at Corning Reynosa facilities using Nb2O5 and SiO2 as source materials by Ion Beam Assisted Deposition (IBAD) technique. On the other hand, at the ThinFilms laboratory at CICESE, the application of SiOx (1 < x < 2) thin-films on double- and triple-layer antireflective coatings designs for optical communications wavelength of 850nm was used for the very first time. Manipulation of the atmosphere, deposition rate, or the vacuum level in the chamber while evaporation of silicon monoxide by thermal evaporation technique can produce a range of refractive indices from 1.47 to 1.92. SiOx thin films have been widely studied but not used for antireflective purposes. After optical characterization of the samples by ellipsometry and spectrophotometry, was conclude that SiOx thin-films offer a good optical (reflectivity), but no mechanical (adhesion, packing density, etc.) AR performance, most probably due to the nature of the thermal evaporation technique. For this reason, energetic methods like IBAD are preferred to get high-quality antireflective coatings. IBAD offered rapid, repeatable, and low- substrate temperature deposition, which are some of the current requirements for the market of antireflective coatings for optical communications.Los recubrimientos antirreflectores (AR) llevan décadas siendo ampliamente estudiados debido a su importancia tecnológica en numerosas aplicaciones, incluyendo microelectrónica, comunicaciones, celdas solares, etc. Este trabajo presenta un estudio completo de los recubrimientos AR: desde su teoría, diseño, simulación, fabricación y su caracterización. Un concepto fundamental en el funcionamiento de los recubrimientos AR es el contraste entre los índices de refracción de los materiales que componen a éstos. Con respecto a la fabricación, este contraste se puede obtener evaporando diferentes materiales o manipulando la estequiometría del material evaporado. Esta tesis explora ambos. Para el primero, se fabricó en las instalaciones de Corning Reynosa un diseño antirreflector de banda ancha de cuatro capas para el rango de 1200 a 1600 nm, utilizando Nb2O5 y SiO2 como materiales fuente mediante la técnica de Depósito Asistido por Haz de Iones (IBAD, por sus siglas en inglés). Por otro lado, en el laboratorio de películas delgadas del CICESE, se utilizaron por primera vez películas delgadas de SiOx (1 < x < 2) en recubrimientos antirreflectores de doble y triple capa para la línea de comunicaciones ópticas de 850nm. Al modificar la atmósfera, la velocidad de deposición o el vacío en la cámara al evaporar el monóxido de silicio mediante la técnica de evaporación térmica, se obtiene un rango de índices de refracción desde 1.47 hasta 1.92. Las películas delgadas de SiOx se han estudiado ampliamente pero no se habían utilizado con fines antirreflectivos. Después de la caracterización óptica de las muestras mediante elipsometría y espectrofotometría, se concluyó que las películas delgadas de SiOx ofrecen un buen rendimiento óptico (reflectividad), mas no mecánico (adhesión, densidad de empaquetamiento, etc.), ocasionado muy probablemente por la naturaleza misma de la técnica de evaporación térmica. Por esta razón, se prefieren los métodos energéticos como IBAD para obtener recubrimientos antirreflectores de alta calidad. IBAD ofreció una deposición rápida, repetible y con una baja temperatura del sustrato, que son algunos de los requerimientos actuales para el mercado de recubrimientos antirreflectores para comunicaciones ópticas
Optimization algorithms for Amazon EC2 virtual machine provisioning to execute digital twins of industrial processes
No full textUn Gemelo Digital es un conjunto de modelos computacionales que representan objetos y procesos del mundo físico y reproduce su estado en el mundo digital en tiempo real. Conforme los principales proveedores de equipo industrial adoptan esta tecnología, investigadores han propuesto arquitecturas de gemelos digitales para Fábricas Inteligentes donde diversos gemelos digitales son publicados como microservicios que interactúan entre sí intercambiando información a través de una tecnología de transmisión de datos como Apache Kafka. En este sentido, el problema que enfrenta un tomador de decisiones que elige ejecutar esta carga de trabajo en los recursos computacionales de un proveedor de infraestructura como servicio, es dividir el conjunto gemelo digitales y seleccionar una máquina virtual para cada partición de tal manera que el costo total de renta es minimizado y la demanda de recursos computacionales es satisfecha. Esta tesis propone un conjunto de algoritmos que combinan heurísticas, metaheurísticas, y modelos programación entera para encontrar soluciones de bajo costo. El rendimiento de estos algoritmos es evaluado por medio de un estudio experimental que utiliza los tipos de máquinas virtuales de Amazon EC2 y un conjunto de gemelos digitales cuya demanda de procesador, memoria, y ancho de banda es generada aleatoriamente.A Digital Twin is a set of models that represents objects and processes of the physical world and replicates its state in the digital world in real-time. As major industrial equipment vendors adopt this technology, researchers have proposed Smart Factory Digital Twins architectures, where a set of digital twins published as micro-services interact with each other exchanging information by streaming technology such as Apache Kafka. In this sense, the problem faced by a decision-maker that chooses to execute this workload on IaaS provider computational resources is to simultaneously partition the set of digital twins and select a set of virtual machines instances in such a way that computational resources demand is satisfied, and the cost minimized. This thesis proposes a set of algorithms that combine Heuristics, Meta Heuristics, and Mixed Integer Programming to find low-cost solutions. The performance of these algorithms is evaluated with an experimental study of this problem using the Amazon EC2 instances and a set of digital twins with randomly generated bandwidth, memory, and processor requirements
Evolving feature detectors and the homography matrix
No full textEn este trabajo, se presenta un novedoso enfoque basado en el aprendizaje de máquina para obtener puntos de interés invariantes a la escalamiento. El problema de extracción de puntos, al ser visto como un problema de optimización, se utiliza la programación genética para obtener expresiones matemáticas que permitan extraer características en las regiones que envuelven los puntos de interés. El criterio de optimización utilizado en la programación genética es la repetibilidad, por lo que permite tener robustez en transformaciones de rotación, escala y combinados, sin embargo también obtiene buenos resultados en transformaciones afines. El modelo basado en el espacio de escala y el uso de la programación genética para obtener operadores matemáticos, proporcionan una distribución homogénea de puntos en toda la imagen, sin perder la calidad en el criterio de repetibilidad. Esto ayuda a que se cuenta con invarianza en secuencias de imágenes con cambios de iluminación. Los detectores obtenidos de la programación genética son comparados con otros detectores del estado del arte, estos últimos están basados en modelos matemáticos, por uso de árboles de búsqueda ó en redes neuronales convolucionales.In this work, we present a novel to approach based on machine learning to getting scale invariant keypoints. The feature detection problem is tackle as an optimization problem, therefore we use genetic programming technique to extracting regions which wrap keypoints. Repeteatibility criteria is considered as optimization problem thus it allows strong algorithm on rotation and scale transformations, on the other hand it also gives decent repeatability confidence on affine transformations. Scale space model combined with genetic programming enhance homogeneous spread points on the whole image without loosing repeatability performance and same way for illumination invariant response. Individuals with the best fitness will be compared with other detectors from state of the art, over mathematical models, search tree model and convolutional neural networks
Temporal and spatial variation in the waterbird communities of the Mexican Highlands between 1951 and 2006 and their relationship with wetland dynamics
No full textSe analizaron los cambios en la abundancia y distribución de 19 taxa de aves acuáticas invernantes en el Altiplano Mexicano, utilizando datos de los conteos aéreos del United States Fish and Wildlife Service (USFWS), durante los inviernos de 1951 a 2006 para establecer tendencias poblacionales por especie y por grupos funcionales en ese periodo. Adicionalmente, para identificar su dinámica hidrológica, se calculó la superficie de agua de 63 humedales en la región a partir de imágenes satelitales correspondientes a las fechas de los conteos para identificar su dinámica hidrológica. Para esto se utilizó Google Earth Engine para estimar la variabilidad de extensión de superficie del agua de 29 de los 63 humedales. Los datos de 29 sitios comparables entre 1975 y 2006, junto con otras variables ambientales se utilizaron para identificar las variables que determinan el uso invernal de los humedales en la región por los distintos grupos de aves acuáticas. Se encontró gran variabilidad por sitio y por año, con un total de 4.9 millones de aves identificadas en este periodo. Los sitios con mayor abundancia promedio fueron Laguna Babícora y el complejo de bolsones de Laguna Bustillos a Laguna de los Mexicanos en Chihuahua y los humedales en las Sierras de Durango. La abundancia total de sitios comparables fue entre 125,000 y 500,000 aves. Se identificaron diferencias en la permanencia de los cuerpos de agua entre las subregiones del Altiplano, de manera concordante con la aridez y precipitación de esta, aunque el tamaño de los cuerpos de agua no estuvo relacionado con ello. Las variables que determinaron la abundancia de aves fueron diferentes entre los tres grupos seleccionados. La abundancia total varió en función del área del cuerpo de agua, la precipitación total y la permanencia del sitio, con la mayor abundancia en sitios semipermanentes. Se encontró evidencia de selección por filopatría en los gansos. Los patos buceadores variaron en función de la superficie de agua mientras que los patos superficiales lo hicieron por permanencia y área. Estos hallazgos demuestran la importancia de métodos de muestro remotos para el monitoreo de aves y sus humedales además de ser relevantes para la toma de acciones de conservación y de manejo en la región.Changes in abundance and distribution of 19 wintering waterbird taxa in the Mexican Highlands were assessed using data from the United States Fish and Wildlife aerial surveys carried out between 1951 and 2006 in order to establish population trends by species and functional groups. Additionally, water surface area was calculated for 63 wetlands used by these birds from satellite imagery corresponding to the bird count dates in order to establish their hydrological dynamics during this time. For this purpose, Google Earth Engine was used to estimate surface water extent variability for 29 of these 63 wetlands. Data from 29 comparable sites between 1975 and 2006, along with other environmental variables was modelled to identify determinants of wetland use by these groups of wintering waterfowl. High variability in abundance by site and year was found, with a total of 4.9 million birds being identified during this time. The sites with the highest average abundance were Laguna Babícora and the wetland complex from Laguna Bustillos to Laguna de los Mexicanos in Chihuahua state, as well as the wetlands in the Sierras of the state of Durango. Total abundance in these comparable sites was between 125,000 and 500,000 birds per year. Differences in permanence between subregions of the highlands were identified, in line with the subregion aridity and yearly precipitation, although water body size was not significantly different between subregions. The variables that determine waterbird abundance were different between groups. Total abundance was best explained by water surface area plus total precipitation and was highest in semi-permanent sites. Site selection by philopatry among geese in the area was found, as the best model supported site-specific variables. Diving duck abundance was best explained by water surface area while dabbling duck abundance did so by water permanence plus area. These findings show the usefulness of remote sensing derived information for wintering waterbird wetland monitoring, as well as being useful for future conservation and management actions in this region
Design of nanoreactors with cytochrome P450 activity activated by glucose oxidase
No full textEn el presente trabajo se diseñaron y evaluaron cuatro estrategias para producir nanorreactores con actividad citocromo P450 activados por la enzima glucosa oxidasa (GOx) proveniente de Aspergillus niger. En primer instancia se trabajó con co-encapsidar ambas enzimas dentro de partículas tipo virus (VLPs) del virus del moteado clorótico del frijol caupí (CCMV). La segunda estrategia consistió en funcionalizar la superficie de partículas inorgánicas de ZnO y TiO2. Así mismo, se trabajó en la producción de una proteína de fusión a partir de la amplificación por PCR del gen que codifica para la GOx así como el dominio hemo del citocromo P450 de Bacillus megaterium, CYPBM321B3. Finalmente, la estrategia con mejores resultados consistió en encapsidar al CYPBM321B3 dentro de VLPs a partir de las cápsides del bacteriófago P22. Los nanorreactores producidos fueron funcionalizados sobre la superficie externa con la enzima glucosa oxidasa para que en presencia de glucosa se generara peróxido de hidrógeno necesario para llevar a cabo la activación del citocromo. Se realizó una caracterización cinética de los nanorreactores utilizando 2,6-dimetoxifenol en combinación con glucosa como sustratos, así mismo, las VLPs fueron caracterizadas mediante microscopía electrónica de transmisión en donde fue posible observar la conjugación de la GOx sobre la superficie de los nanorreactores. Por último, como prueba de concepto se evaluó la capacidad de transformación de los disruptores endocrinos bisfenol A, nonilfenol, 17β-estradiol, triclosano y resorcinol por efecto del CYPBM321B3 mediante cromatografía líquida de alta presión y los productos de transformación fueron identificados mediante espectrometría de masas. La capacidad de transformación de compuestos estructuralmente diversos, fácil producción y disponibilidad de sustrato en el organismo hacen de estos reactores una plataforma interesante para la entrega enzimática dirigida en aplicaciones terapéuticas. Adicionalmente, los resultados obtenidos han dado pauta a continuar con líneas de investigación enfocadas a la activación de profármacos utilizados en la terapia contra el cáncer de mama.This work comprises the design and evaluation of four strategies for the production of nanoreactors with cytochrome P450 activity activated by the enzyme glucose oxidase (GOx) from Aspergillus niger. The first strategy tested consisted of co-encapsidation of cytochrome P450 and GOx inside virus-like particles (VLPs) from the cowpea chlorotic mottle virus (CCMV). The second strategy consisted in the functionalization of zinc oxide as well as titanium dioxide nanoparticles with (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES) and attached both enzymes on their surface. Another strategy evaluated was the production of a fusion protein based on the cloning of the genes codifying for GOx as well as the heme domain of the cytochrome P450 from Bacillus megaterium, CYPBM321B3. Finally, the best results were obtained when CYPBM321B3 was encapsidated inside VLPs from the bacteriophage P22 and functionalized with GOx on the external surface of the nanoreactors in order to generate the hydrogen peroxide necessary to activate the cytochrome. Enzyme kinetics based on the Michaelis-Menten equation were established using 2,6-dimethoxyphenol and glucose as substrates. Additionally, the VLPs were characterized by electronic transmission microscopy which allowed us to identify individual GOx molecules conjugated on the surface of the reactors. Lastly, as a proof of concept, the capacity of CYPBM321B3 to transform the endocrine disruptors bisphenol A, nonylphenol, 17β-estradiol, triclosan and resorcinol was evaluated by high pressure liquid chromatography (HPLC) and the transformation products were identified by mass spectrometry. The capacity to transform structurally diverse compounds, ease of production and substrate availability make these reactors an interesting platform for directed delivery of enzymes in therapeutic applications. The results obtained in this work have allowed us to explore different research lines mainly focused on the localized activation of prodrugs used in breast cancer therapies