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Correction and monitoring of position in virtual environments using deep learning
No full textEn esta tesis, se aborda el problema de la corrección del error de deriva en sensores inerciales utilizados para rastrear la posición en ambientes virtuales. A diferencia de los trabajos en el estado del arte, que hacen uso de sensores exteroceptivos para afrontar el problema, en esta tesis se presenta una solución basada en aprendizaje profundo que recibe exclusivamente mediciones de sensores propioceptivos, la cual es novedosa en el contexto de realidad virtual. Las contribuciones principales de este trabajo son: 1) la creación de una base de datos con lecturas tomas a partir de una unidad de medición inercial, localizada en un casco de realidad virtual, mientras los usuarios realizan diferentes actividades, y 2) el diseño de una red neuronal profunda basada en capas LSTM bidireccionales para la predicción de trayectorias en ambientes virtuales. Los resultados obtenidos con el método propuesto presentan una mejoría en la reconstrucción de la posición del casco de realidad virtual con respecto a la literatura, en particular, en la coordenada correspondiente a la altura.This thesis addresses the problem of correcting the drift error produced by inertial sensors used for tracking the position in virtual environments. Unlike works in the state-of-the-art, which use exteroceptive sensors to address the problem, this work presents a novel solution in the context of virtual reality based on deep learning and using data exclusively from proprioceptive sensors. The main contributions of this work are: 1) generating a database with readings taken from an inertial measurement unit located on a virtual reality headset while the users perform different activities and 2) designing a deep neural network based on bidirectional LSTM layers to predict trajectories in virtual environments. The proposed approach shows an improvement in the reconstruction of the HMD position with respect to the literature, in particular, in the coordinate corresponding to height
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Routing algorithm in mobile ad hoc networks
No full textUna red ad hoc inalambrica es una red de comunicación descentralizada que no necesita de una infraestructura predefinida para realizar el proceso de reenvío de paquetes, ya que cada dispositivo perteneciente a la red participa en el proceso de entrega del paquete a su dispositivo destino. Las redes ad hoc móviles (MANETs por sus siglas en inglés) son un tipo de red ad hoc donde sus dispositivos se encuentran conectados inalambricamente y poseen la libertad para desplazarse independientemente hacia cualquier dirección, provocando que la topología de la red y las rutas disponibles entre los dispositivos cambien sin previo aviso. Los principales problemas presentes en MANETs son: 1) El diseño adecuado de estrategias de enrutamiento que provean conectividad aun bajo una topología de red altamente dinámica, 2) La poca confiabilidad del medio inalámbrico y 3) Las capacidades limitadas de energía y procesamiento de los dispositivos.Existen distintos tipos de protocolos de enrutamiento, uno de ellos es el enrutamiento geográfico, el cual ha emergido recientemente como una técnica eficiente para garantizarrutas de entrega sin la necesidad de inundar toda la red con mensajes de control. En este trabajo de investigación se propone el dise no de un nuevo protocolo de enrutamiento (VGHGR) implementando enrutamiento geográfico para la transmisión de paquetes sobre redes inalambricas ad hoc móviles. El protocolo tiene como propósito reducir la cantidad de energía requerida por los dispositivos para el reenvío de paquetes y el consumo de memoria para el almacenamiento de información sobre la topología de la red, garantizando la entrega de los paquetes a su destino. Se realiza una evaluación con la ayuda de una herramienta de simulación (NS-3) para observar el desempeño del protocolo sobre una red ad hoc. En los resultados de la evaluación se observan las ventajas de nuestra propuesta en comparación con los protocolos líderes en la literatura.A wireless multihop ad hoc network is defined as wireless nodes that communicate to each other without using a fixed network infrastructure or centralized administration. In such a network, each node operates not only as a host, but also as a router, forwarding packets to other nodes. An ad hoc mobile network (MANET) is an autonomous system of mobile nodes connected by wireless links. These nodes are free to move at random and organize themselves arbitrarily; thus, the topology of the network can change rapidly and in an unpredictable manner. The main problems in MANETs are: 1) The design of routing strategies that provide connectivity even under a highly dynamic network topology, 2) Thewireless medium is significantly less reliable than wired media and 3) The limited capacity of energy and computing power of nodes.There are a lot of routing protocols that can be used on MANETs, one of them is thegeographic routing which has emerged recently as a very efficient way to provide delivery routes without flooding the network with control messages. In this work, we propose thedesign of a new routing protocol (VGHGR) that implements geographic routing to forward packets in ad hoc mobile networks. The protocol has the purpose of reducing the required energy by the nodes to forward packets and save memory for storing the network topology, guaranteeing the delivery of packets to the destiny. We evaluate our proposal with the helpof the simulation tool NS-3 which is used to observe the performance of the protocol in ad hoc networks. The simulation results prove the advantages of our proposal in comparisonto state-of-the-art protocols in the literature
Algorithms for exploring unknown environments using multiple robots
No full textDesde hace décadas, existe un gran interés por robots que asistan a la humanidad en tareas de la vida diaria. Para lograrlo deben ser capaces de navegar a través de ambientes de forma autónoma. Existen gran variedad de aplicaciones donde se requiere la ayuda de robots para realizar tareas de exploración, inspección y rescate. El resultado de la exploración tiene distintas aplicaciones, entre las que se encuentran la búsqueda de un objeto estático y la verificación de riesgos en ambientes compuesto por múltiples elementos. La exploración de ambientes es un tema que se ha estudiado durante muchos años. Existen gran variedad de trabajos que abordan la exploración de ambientes desconocidos, sin embargo, la mayoría utilizan sensores sofisticados y abordan el problema suponiendo restricciones que muchas veces son difíciles de satisfacer en ambientes reales. La mayor parte de las soluciones propuestas no ofrecen garantías teóricas de que la tarea será completada adecuadamente. El objetivo de este trabajo es garantizar la exploración completa del ambiente bajo ciertas restricciones. En esta tesis suponemos que los robots tienen limitantes de comunicación, que sólo poseen sensores que detectan discontinuidades y no son capaces de obtener su posición dentro del ambiente. Se proponen algoritmos para la exploración de ambientes múltiplemente conectados, de manera distribuida que garantizan la exploración completa del ambiente. Los resultados experimentales muestran que al realizar la exploración en modo cooperativo y aplicando los algoritmos propuestos se obtienen recorridos menores que al realizar la tarea de forma individual.For decades, there has been a lot of interest for robots capable of assisting humans in everydaytasks.Toachievethistherobotsmustbeabletonavigatethroughenvironmentsautonomously. There are many applications where the help of robots is required to perform exploration tasks, inspection and rescue. The result of the exploration has several applications, among which are the search for a static object and the verification of risks in environments composed by multiple elements. The exploration of environments is a problem that has been studied for many years. There many works that address the exploration of unknown environments, however, most of them make use of sophisticated sensors and approach the problem by assuming constraints that are often difficult to satisfy in real environments. Most of the proposed solutions do not offer theoretical guarantees that the task will be completed properly. The goal of this work is to guarantee the complete exploration of the environment under certain restrictions. In this work we assume that robots have communication constraints, only have sensors that detect discontinuities and are not able to obtain their position within the environment. Algorithms are proposed for the exploration of multiple connected environments in a distributed way using several robots that guarantee the complete exploration of the environment. The experimental results show that performing the exploration in cooperative mode applying the proposed algorithms results in shorter paths than when the task is performed individuall
Adversarial attacks to vision system
No full textLas redes neuronales profundas (DNN) pueden aprender a clasificar, sintetizar y, en general, inferir correlaciones en extensas colecciones de datos. Se han convertido en soluciones de caja negra para innumerables tareas cotidianas. Sin embargo, las DDNs son susceptibles a ataques adversarios, que consisten en ejemplos que contienen modificaciones imperceptibles para un observador humano los cuales están diseñados para que las DNNs cometan errores al realizar una predicción. Se observó que todas las arquitecturas basadas en DNN utilizan una codificación one-hot después de una capa softmax. La distancia de Hamming entre pares de códigos one-hot es dos, independientemente del número de clases, y se deduce que esto es fundamental para un ataque exitoso. El atacante solo requiere generar una perturbación capaz de cambiar un par de bits de información para clasificar incorrectamente una imagen. Algo similar a la transmisión de información a través de un canal ruidoso. Con la observación anterior en mente, en esta tesis se postula que el uso de códigos de corrección de errores puede mejorar la resistencia de las DNN frente a ataques adversarios. Se utilizan los códigos de Hadamard para ese fin. Los códigos Hadamard de orden n, para las clases O(n), tienen una distancia de Hamming de n/2. Por lo tanto, un ataque adversario necesitaría cambiar una mayor cantidad de bits para clasificar incorrectamente una imagen. Se probó esta hipótesis contra seis tipos de ataques de caja blanca y uno de caja negra. Los modelos con códigos Hadamard presentaron mayor resistencia que superó por mucho a las alternativas en el estado del arte. En particular, superamos a los modelos destilados, considerados como la mejor defensa adversaria en la literatura relacionada.Deep neural networks (DNNs) can learn to classify, synthesize, and generally infer correlations across extensive data collections. They have become black box solutions for countless everyday tasks. However, DDNs are susceptible to adversarial attacks, which consist of instances that contain modifications imperceptible to a human observer, which are designed so that DNNs make mistakes when making a prediction. It was noted that all DNN-based architectures use one-hot encoding after a softmax layer. The Hamming distance between pairs of one-hot codes is two, independent of the number of classes, and it follows that this is essential for a successful attack. The attacker only requires generating a disturbance capable of changing a couple of bits of information to classify an image incorrectly. Somewhat similar to the transmission of information through a noisy channel. With the previous observation in mind, in this thesis, it is postulated that error-correcting codes can improve the resistance of DNNs against adversary attacks. Hadamard codes are used for this purpose. Hadamard codes of order n, for classes O(n), have a Hamming distance of n/2. Therefore, an adversary attack would need to change a more significant number of bits to misclassify an image. This hypothesis was tested against six types of white-box attacks and one black-box attack. The models with Hadamard codes presented more resistance that far exceeded the alternatives in the SOTA. In particular, we outperform distilled models, considered the best adversarial defense in the related literature
Characterization of an autonomous car driving styles using virtual reality
No full textUn automóvil autónomo es aquel que manipula el volante, el acelerador y el freno sin el control directo de un conductor, y está diseñado para que el conductor no inspeccione constantemente el camino mientras el vehículo opera en modo autónomo. Un viaje en un automóvil puede ser estresante tanto para el pasajero como para el conductor. La comodidad es importante y el estilo de conducción impacta directamente en ella. En este trabajo se propone una metodología general que permite crear estilos de conducción a partir de los parámetros de los controladores de un automóvil autónomo. Se desarrolló un simulador de automóviles autónomos con realidad virtual para crear una instancia de la metodología propuesta. Mediante experimentación con personas se encontró la “Mínima Diferencia Notable” del parámetro T (“Tiempo a colisión”) del “Modelo de Conducción Inteligente (IDM)” y se propusieron cuatro estilos de conducción que resultaron ser igualmente preferidos por los usuarios del simulador. En este trabajo, también se presenta un análisis detallado del comportamiento de los parámetros del IDM.An autonomous car is a vehicle that can operate without the direct input of a driver’s steering, acceleration, and braking. It is designed so that the driver is not expected to constantly monitor the roadway while operating in self-driving mode. Traveling in a car may be stressful for the driver and the passenger, and the driving style impacts comfort. The proposed general methodology for creating driving styles for autonomous cars includes the use of controller parameters. An autonomous car simulator with virtual reality was developed, which was useful to follow the proposed methodology. Experimentation with human beings was done as well, and a “Just Noticeable Difference” was found for the T (“Time to collision”) parameter from the “Intelligent Driver Model (IDM)”. Additionally, four driving styles that were equally liked by the simulator’s users were proposed. Also, this work presents a detailed analysis of the IDM parameter behavior
Motion planning with metric indexes
No full textLos algoritmos de planeación de movimiento basados en muestras, tales como el mapa de caminos
probabilísticos (PRM) y sus variantes PRM perezoso y PRM*, construyen una representación basada
en un grafo del espacio libre de colisiones en el espacio de configuraciones. Para resolver problemas
que involucren muchos grados de libertad (alta dimensión) o una gran cantidad de obstáculos, estos
algoritmos requieren un muestreo denso del espacio de configuraciones. Cada vez que se agrega una
nueva muestra al grafo, es necesario realizar el cálculo de sus k-vecinos más cercanos en el mismo, lo
que resulta ser el componente más costoso del algoritmo y requiere de una estructura de datos adicional
para la búsqueda. El objetivo de este trabajo es reducir el tiempo de construcción de los mapas de caminos
en espacios de configuraciones de altas dimensiones. Para ello, en lugar de construir una estructura de
datos adicional para efectuar la búsqueda de vecinos más cercanos, como se hace tradicionalmente en
planeación de movimiento, se propone utilizar el grafo del mapa de caminos para realizar las búsquedas.
Con el fin de mejorar el tiempo de consulta, se hace uso del grafo de proximidad aproximada (APG),
desarrollado para realizar búsquedas en espacios métricos. En este trabajo, se propone una modificación
del algoritmo de búsqueda utilizado en el APG integrándolo en la construcción del mapa de caminos y
se presenta una técnica de refinamiento del grafo en dos etapas. Los resultados experimentales muestran
que el tiempo de construcción del PRM y sus variantes es menor en comparación a utilizar los algoritmos
de búsqueda de k-vecinos más cercano,s descritos en el estado del arte en planeación de movimiento,
para problemas en altas dimensiones.In motion planning, sampling-based path planning algorithms, such as probabilistic roadmaps (PRM)
and its variant Lazy PRM and PRM*, maintain a collision-free roadmap in the configuration space. In
problems with large number of degrees of freedom (high dimension) or environments containing many
obstacles, these algorithms require a large number of samples from the configuration space. Each time
a new configuration is added to the roadmap, it is necessary to compute the k-nearest neighbors of that
configuration in the roadmap. This procedure is usually the most expensive component of the algorithm
and requires an external index for making the search. The goal of this work is to reduce the construction
time of the probabilistic roadmaps in high dimensional configuration spaces. To achieve this goal, the
proposal in this work is to use the same roadmap to perform the searches; Rather than constructing
an additional data structure, as is traditionally done in motion planning.To improve the query time,
this work makes use of the Approximate Proximity Graph (APG) that has been developed for search in
general metric spaces. In this work the search algorithms used in APG have been adapted to work in
roadmaps produced using the PRM algorithm and a two-stage graph refinement technique is proposed.
Experimental results show that by using the APG algorithm the time to build a roadmap PRM and its
variants is reduced, compared to the most popular algorithms for k-nearest neighbor search in motion
planning problems in high dimensional configuration spaces
Variations on the Author
Get PDF“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Get PDFWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
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