System for Automatic Assessment of Alzheimer’s Disease Diagnosis Based on Deep Learning Techniques

[Abstract] Automatic detection of Alzheimer’s disease is a very active area of research. This is due to its usefulness in starting the protocol to stop the inevitable progression of this neurodegenerative disease. This paper proposes a system for the detection of the disease by means of Deep Learning techniques in magnetic resonance imaging (MRI). As a solution, a model of neuronal networks (ANN) and two sets of reference data for training are proposed. Finally, the goodness of this system is verified within the domain of the application

A review of artificial intelligence applied to path planning in UAV swarms

This version of the article has been accepted for publication, after peer review and is subject to Springer Nature’s AM terms of use, but is not the Version of Record and does not reflect post-acceptance improvements, or any corrections. The Version of Record is available online at: https://doi.org/10.1007/ s00521-021-06569-4This is the accepted version of: A. Puente-Castro, D. Rivero, A. Pazos, and E. Fernández-Blanco, "A review of artificial intelligence applied to path planning in UAV swarms", Neural Computing and Applications, vol. 34, pp. 153–170, 2022. https://doi.org/10.1007/s00521-021-06569-4[Abstract]: Path Planning problems with Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) are among the most studied knowledge areas in the related literature. However, few of them have been applied to groups of UAVs. The use of swarms allows to speed up the flight time and, thus, reducing the operational costs. When combined with Artificial Intelligence (AI) algorithms, a single system or operator can control all aircraft while optimal paths for each one can be computed. In order to introduce the current situation of these AI-based systems, a review of the most novel and relevant articles was carried out. This review was performed in two steps: first, a summary of the found articles; second, a quantitative analysis of the publications found based on different factors, such as the temporal evolution or the number of articles found based on different criteria. Therefore, this review provides not only a summary of the most recent work but it gives an overview of the trend in the use of AI algorithms in UAV swarms for Path Planning problems. The AI techniques of the articles found can be separated into four main groups based on their technique: reinforcement Learning techniques, Evolutive Computing techniques, Swarm Intelligence techniques, and, Graph Neural Networks. The final results show an increase in publications in recent years and that there is a change in the predominance of the most widely used techniques.This work is supported by Instituto de Salud Carlos III, grant number PI17/01826 (Collaborative Project in Genomic Data Integration (CICLOGEN) funded by the Instituto de Salud Carlos III from the Spanish National plan for Scientific and Technical Research and Innovation 2013–2016 and the European Regional Development Funds (FEDER)—“A way to build Europe.”. This project was also supported by the General Directorate of Culture, Education and University Management of Xunta de Galicia ED431D 2017/16 and “Drug Discovery Galician Network” Ref. ED431G/01 and the “Galician Network for Colorectal Cancer Research” (Ref. ED431D 2017/23). This work was also funded by the grant for the consolidation and structuring of competitive research units (ED431C 2018/49) from the General Directorate of Culture, Education and University Management of Xunta de Galicia, and the CYTED network (PCI2018_093284) funded by the Spanish Ministry of Ministry of Innovation and Science. This project was also supported by the General Directorate of Culture, Education and University Management of Xunta de Galicia “PRACTICUM DIRECT” Ref. IN845D-2020/03.Xunta de Galicia; ED431D 2017/16Xunta de Galicia; ED431G/01Xunta de Galicia; ED431D 2017/23Xunta de Galicia; ED431C 2018/49Xunta de Galicia; IN845D-2020/0

EVIDENCIAS DE VALIDEZ DEL LSB-50: VALIDACIÓN CRUZADA, INVARIANZA FACTORIAL Y VALIDEZ DE CRITERIO EXTERNO

The aim of this paper was to obtain evidence of the validity of the LSB-50 (de Rivera & Abuín, 2012), a screening measure of psychopathology, in Argentinean adolescents. The sample consisted of 1002 individuals (49.7% male; 50.3% female) between 12 and 18 years-old (M = 14.98; SD = 1.99). A cross-validation study and factorial invariance studies were performed in samples divided by sex and age to test if a seven-factor structure that corresponds to seven clinical scales (Hypersensitivity, Obsessive-Compulsive, Anxiety, Hostility, Somatization, Depression, and Sleep disturbance) was adequate for the LSB-50. The seven-factor structure proved to be suitable for all the subsamples. Next, the fit of the seven-factor structure was studied simultaneously? in the aforementioned subsamples through hierarchical models that imposed different constrains of equivalency?. Results indicated the invariance of the seven clinical dimensions of the LSB-50. Ordinal alphas showed good internal consistency for all the scales. Finally, the correlations with a diagnostic measure of psychopathology (PAI-A) indicated moderate convergence. It is concluded that the analyses performed provide robust evidence of construct validity for the LSB-50.Este trabajo tuvo como objetivo obtener evidencias de validez del LSB-50 (de Rivera & Abuín, 2012), un instrumento psicométrico de screening (despistaje) para medir psicopatología, en una muestra de adolescentes argentinos. Los participantes fueron 1002 individuos (49.7% hombres; 50.3% mujeres) de edades entre 12 y 18 años (M = 14.98; DE = 1.99). Se llevaron a cabo estudios de validación cruzada e invarianza factorial para probar la adecuación de un modelo de siete factores correspondientes a las siete escalas clínicas del LSB-50 (Hipersensibilidad, Obsesiones-Compulsiones, Ansiedad, Hostilidad, Somatización, Depresión, y Alteraciones del sueño) en muestras divididas de acuerdo al sexo y edad de los evaluados. La estructura de siete factores demostró tener un buen ajuste en las cuatro submuestras. Luego, el ajuste del modelo se estudió simultáneamente en las muestras mencionadas a través de modelos jerárquicos en los que se impusieron distintas restricciones de igualdad. Los resultados indicaron la invarianza de las siete dimensiones del LSB-50. El cálculo de alfas ordinales indicó que todas las escalas tenían un buen nivel de consistencia interna. Finalmente, las correlaciones con una medida externa de diagnóstico de psicopatología (PAI-A) indicaron, tal como era esperado, una convergencia moderada. Se concluye que los análisis realizados proveen de contundente evidencias de validez del LSB-50

Using Reinforcement Learning in the Path Planning of Swarms of UAVs for the Photographic Capture of Terrains

Presented at the 4th XoveTIC Conference, A Coruña, Spain, 7–8 October 2021.[Abstract] The number of applications using unmanned aerial vehicles (UAVs) is increasing. The use of UAVs in swarms makes many operators see more advantages than the individual use of UAVs, thus reducing operational time and costs. The main objective of this work is to design a system that, using Reinforcement Learning (RL) and Artificial Neural Networks (ANNs) techniques, can obtain a good path for each UAV in the swarm and distribute the flight environment in such a way that the combination of the captured images is as simple as possible. To determine whether it is better to use a global ANN or multiple local ANNs, experiments have been done over the same map and with different numbers of UAVs at different altitudes. The results are measured based on the time taken to find a solution. The results show that the system works with any number of UAVs if the map is correctly partitioned. On the other hand, using local ANNs seems to be the option that can find solutions faster, ensuring better trajectories than using a single global network. There is no need to use additional map information other than the current state of the environment, like targets or distance maps.This research received no external funding

Optimization of Green Pickup and Delivery Operations in Multi-depot Distribution Problems

In this work, the Multi-Depot Green VRP with Pickups and Deliveries (MDGVRP-PD) is studied. It is a routing optimization problem in which the objective is to construct a set of vehicle routes considering multiple depots and one-to-one pickup and delivery operations that minimize emissions through fuel consumption, which depends on weight and travel distance. In one-to-one problems, goods must be transported between a single origin and its single associated destination. Practical considerations imply addressing the pickup and delivery of customers from multiple depots, where a logistics service company can efficiently combine its resources, thus reducing environmental pollution. To tackle this problem, we develop a mathematical programming formulation and matheuristic approach based on the POPMUSIC (Partial Optimization Metaheuristic under Special Intensification Conditions) framework. The results show that if the weight carried on the routes as part of the fitness measure is considered, our matheuristic approach provide an average percentage improvement in emissions of 30.79 %, compared to a fitness measure that only takes into account the distances of the routes.</p

UAV swarm path planning with reinforcement learning for field prospecting

[Abstract] There has been steady growth in the adoption of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) swarms by operators due to their time and cost benefits. However, this kind of system faces an important problem, which is the calculation of many optimal paths for each UAV. Solving this problem would allow control of many UAVs without human intervention while saving battery between recharges and performing several tasks simultaneously. The main aim is to develop a Reinforcement Learning based system capable of calculating the optimal flight path for a UAV swarm. This method stands out for its ability to learn through trial and error, allowing the model to adjust itself. The aim of these paths is to achieve full coverage of an overflight area for tasks such as field prospection, regardless of map size and the number of UAVs in the swarm. It is not necessary to establish targets or to have any previous knowledge other than the given map. Experiments have been conducted to determine whether it is optimal to establish a single control for all UAVs in the swarm or a control for each UAV. The results show that it is better to use one control for all UAVs because of the shorter flight time. In addition, the flight time is greatly affected by the size of the map. The results give starting points for future research, such as finding the optimal map size for each situation

Islas dentro de islas: biología y conservación del paleoendemismo macaronésico Navaea phoenicea (Vent) Webb & Berthel

Tesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología. Fecha de lectura: 12 de enero de 2016Esta tesis doctoral estudia los rasgos de la historia natural de una especie emblemática de la flora canaria, Navaea phoenicea (Vent.) Webb & Berthel. (Malvaceae), en un contexto ecológico y evolutivo insular. Esta especie presenta una serie de rasgos de su historia natural de gran interés científico: por un lado, se trata de un endemismo antiguo, restringido a los dos macizos montañosos más antiguos de Tenerife (paleoislas), Teno y Anaga, separados geográficamente entre sí por un área sujeta a numerosos procesos geológicos propios de las islas volcánicas. Por otro, es una especie hexaploide que es además un arbusto de gran porte, característico del fenómeno de leñosidad insular. Además, sus rasgos florales le han hecho ser incluida dentro del llamado “Elemento Ornitófilo Macaronésico”, el conjunto de endemismos canarios adaptados a la polinización por aves, cuyo origen está en curso de ser esclarecido. Finalmente, es un taxon amenazado, incluido bajo sucesivas categorías de amenaza. En este trabajo se han aplicado diversas técnicas para estudiar la filogeografía, la evolución del sistema reproductivo y la adaptación a las aves, así como las tendencias poblacionales y las causas de amenaza. La combinación de modelos de nicho ecológico de elevada resolución, pioneros para la isla de Tenerife junto al uso de AFLPs como marcadores moleculares, permite analizar los posibles escenarios de disyunción propuestos. El nicho ecológico de la especie es dependiente de parámetros climáticos relacionados con la topografía, además de confirmar su carácter rupícola. Por lo tanto su distribución disyunta parece estar ligada a los procesos geológicos acontecidos en la isla en lugar de una fragmentación causada por la actividad humana. Los marcadores moleculares revelaron por su parte unas elevadas tasas de flujo génico, tanto entre subpoblaciones como entre las dos poblaciones, mediado por la polinización por paseriformes. Bajo el escenario filogeográfico planteado, el flujo entre Teno y Anaga podría estar facilitado por posibles poblaciones intermedias ahora extintas, mientras que la geología puede aun así actuar como una gran barrera al flujo génico. Por otro lado, los valores de diversidad genética fueron, inesperadamente altos, teniendo en cuenta el tamaño tan escaso de las poblaciones. El estudio de biología reproductiva de Navaea phoenicea reveló una estrategia simple por la cual el mecanismo clásico de fecundación retardada en las malváceas pierde su funcionalidad. A pesar de ser una especie completamente autocompatible, una separación temporal clara de los estadios masculino y femenino de la flor que impide la autofecundación. El resto de los parámetros medidos, como la fertilidad del polen, la receptividad de los estigmas o la ratio polen/óvulo, sí permitirían en cambio la autofecundación. Estos resultados indican una estrategia reproductiva orientada a maximizar tanto el éxito de las dos funciones masculina y femenina en detrimento del aseguramiento del éxito reproductivo mediante la autopolinización. Esta estrategia es especialmente relevante considerando que el éxito reproductivo de la especie depende por tanto de la eficiencia de los visitantes florales actuales, dado que los polinizadores originales estarían, como hipótesis principal, ya extintos. La fenología de las poblaciones es en general sincrónica, salvo en el caso de la subpoblación de Carboneras. En esta localidad, se relaciona una fenología adelantada como consecuencia de condiciones climáticas diferenciadas con una menor tasa de flujo génico con las subpoblaciones contiguas. El análisis de la eficiencia como polinizadores de los visitantes florales reveló dos tipos de resultados. En primer lugar la alta frecuencia de visitas ilegítimas de tres especies de insectos autóctonos, incluido el abejorro canario, y de la introducida abeja melífera. Estos resultados son llamativos en tanto que las flores adaptadas a la polinización por aves suelen ser crípticas para los insectos. En segundo lugar, la eficacia como polinizadores altamente diferenciada de las cuatro especies de paseriformes visitantes: las currucas cabecinegra y capirotada presentan una mayor eficiencia sobre las parámetros del fitness masculino y femenino estimados, pero son por el contrario visitantes muy poco frecuentes. En el otro extremo el herrerillo canario es la especie que presenta una mayor frecuencia de visitas, pero sin embargo produce tasas muy pobres de fructificación de frutos debido a su comportamiento disruptor como visitante floral. Finalmente, los mosquiteros parecen los polinizadores más eficientes dado que tienen una alta tasa de visitas pero una contribución al éxito reproductivo que no es excesivamente alta. Aunque se evidencia la falta de presión selectiva de las visitas mayoritariamente ilegítimas de los herrerillos, la eficiencia como polinizadores de las demás especies no permite descartarlos como polinizadores originales salvo incorporando los datos filogenéticos y de colonización de estos paseriformes. La alta frecuencia de visitas de insectos se puede explicar por la existencia de un pico de alta reflectancia entre los espectros azul y ultravioleta en los pétalos de N. phoenicea y que los hace detectables por esta especie. El examen de la dinámica de producción de néctar establece varias conclusiones: una alta secreción de néctar a lo largo de todos los estadios florales y una respuesta a la retirada de néctar de los receptáculos florales consistente en mayores secreciones. El esfuerzo de producción de néctar está diferenciado entre la fase masculina y la femenina, además de existir una asimetría espacial en la producción, coherente con la curvatura estaminal que le confiere a la flor una cierta zigomorfía. Finalmente, se hallaron células tabulares epiteliales en los pétalos, atribuidas generalmente a las flores ornitófilas como barrera mecánica a la entrada de insectos. Dado que no existen adaptaciones de color o barreras mecánicas para evitar la entrada ilegítima de insectos, la capacidad que tiene esta especie para producir tales cantidades de néctar parece adaptación suficiente para la atracción de polinizadores eficientes, sin que se haya producido una mayor convergencia de caracteres florales, a diferencia con otras especies. El análisis de las tendencias poblacionales durante 10 años, basadas en el tamaño de los individuos, permitió establecer a partir de las matrices de transición elaboradas, modelos determinísticos y modelos estocásticos. La tasa de crecimiento finito se mostró fuertemente correlacionada con la precipitación anual en cada macizo, mientras que no se halló una evidencia suficientemente robusta sobre el efecto de vallados de exclusión de herbívoros, pese a la alta mortalidad de la clase de plántulas. Las proyecciones de los modelos apuntan a un declive de la especie modulado por la longevidad de los individuos adultos reproductores, aunque el tiempo hasta la extinción varía en gran medida entre los futuros escenarios establecidos. Sin embargo, las edades inferidas a través de los anillos de crecimiento son notablemente menores. La elasticidad de las matrices asigna el mayor peso de los cambios a los individuos reproductores. Por tanto, el principal foco de las medidas de conservación estaría puesto sobre los individuos reproductores a través de medidas de conservación del hábitat. Dadas las tendencias demográficas, inequívocamente negativas, es necesario explorar medidas complementarias. En particular, la toma en consideración del cambio climático sobre los valores de la precipitación y las posibles migraciones asistidas de la especie, y la exploración detallada del efecto de los herbívoros introducidos. Los trabajos desarrollados en la memoria doctoral ponen en valor las respuestas generales obtenidas sobre las adaptaciones de esta especie, así como varias consideraciones metodológicas sobre el nivel de detalle y la amplitud temporal de los estudios. También la importancia de tomar en cuenta la componente espacial de los procesos en estudio. Finalmente, los resultados actuales dan una indicación de nuevas líneas de trabajo a desarrollar tanto dentro del marco evolutivo insular como el filogenético en relación a las malváceas

Automatic Assessment of Alzheimer’s Disease Diagnosis Based on Deep Learning Techniques

[Abstract] Early detection is crucial to prevent the progression of Alzheimer’s disease (AD). Thus, specialists can begin preventive treatment as soon as possible. They demand fast and precise assessment in the diagnosis of AD in the earliest and hardest to detect stages. The main objective of this work is to develop a system that automatically detects the presence of the disease in sagittal magnetic resonance images (MRI), which are not generally used. Sagittal MRIs from ADNI and OASIS data sets were employed. Experiments were conducted using Transfer Learning (TL) techniques in order to achieve more accurate results. There are two main conclusions to be drawn from this work: first, the damages related to AD and its stages can be distinguished in sagittal MRI and, second, the results obtained using DL models with sagittal MRIs are similar to the state-of-the-art, which uses the horizontal-plane MRI. Although sagittal-plane MRIs are not commonly used, this work proved that they were, at least, as effective as MRI from other planes at identifying AD in early stages. This could pave the way for further research. Finally, one should bear in mind that in certain fields, obtaining the examples for a data set can be very expensive. This study proved that DL models could be built in these fields, whereas TL is an essential tool for completing the task with fewer examples.This work is supported by the “Collaborative Project in Genomic Data Integration (CICLOGEN)” PI17/01826 funded by the Carlos III Health Institute in the context of the Spanish National Plan for Scientific and Technical Research and Innovation 2013–2016 and the European Regional Development Funds (FEDER)—”A way to build Europe”. This project was also supported by the General Directorate of Culture, Education and University Management of Xunta de Galicia (Ref. ED431G/01, ED431D 2017/16), the “Galician Network for Colorectal Cancer Research” (Ref. ED431D 2017/23), Competitive Reference Groups (Ref. ED431C 2018/49) and the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness via funding of the unique installation BIOCAI (UNLC08-1E-002, UNLC13-13-3503) and the European Regional Development Funds (FEDER)Xunta de Galicia; ED431G/01Xunta de Galicia; ED431D 2017/16Xunta de Galicia; ED431D 2017/23Xunta de Galicia; ED431C 2018/4

Pre-calculated duty cycle control implemented in FPGA for power factor correction

Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works. A. García Ávila Fernández, Á de Castro, Ó. Muñoz García, and F. J. Azcondo, "Pre-calculated duty cycle control implemented in FPGA for power factor correction", 35th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics, 2009. IECON '09, Porto (Portugal), 2009, pp. 2955 - 2960A power factor correction (PFC) technique based on pre-calculated duty cycle values is presented in this paper. In this method the duty ratios for half a line period are calculated in advance and stored in a memory. By synchronizing the memory with the line, near unity power factors can be achieved in a specific operating point. The main advantage of this technique is that neither current measurement nor current loop are needed. To obtain stable output voltages a voltage loop is included. A boost converter prototype controlled by an FPGA evaluation board has been implemented in order to verify the functionality of the proposed method. Both the simulation and experimental results show that near unity power factor can be achieved with this PFC strategy

La restauración de Sambucus palmensis en La Gomera: Conservación genética y modelización de nicho climático

La conservación de especies vegetales amenazadas a menudo conlleva la restauración de sus poblaciones naturales, ya sea mediante el refuerzo de las poblaciones existentes, la reintroducción de poblaciones extintas o la introducción de nuevos núcleos. Antes de comenzar acciones de restauración, es esencial conocer la biología de las especies con el fin de determinar los factores más importantes que limitan el crecimiento de la población fundadora (Heywood & Iriondo, 2003