Efficient Approach for OS-CFAR 2D Technique Using Distributive Histograms and Breakdown Point Optimal Concept applied to Acoustic Images

In this work, a new approach to improve the algorithmic efficiency of the Order Statistic-Constant False Alarm Rate (OS-CFAR) applied in two dimensions (2D) is presented. OS-CFAR is widely used in radar technology for detecting moving objects as well as in sonar technology for the relevant areas of segmentation and multi-target detection on the seafloor. OS-CFAR rank orders the samples obtained from a sliding window around a test cell to select a representative sample that is used to calculate an adaptive detection threshold maintaining a false alarm probability. Then, the test cell is evaluated to determine the presence or absence of a target based on the calculated threshold. The rank orders allows that OS-CFAR technique to be more robust in multi-target situations and less sensitive than other methods to the presence of the speckle noise, but requires higher computational effort. This is the bottleneck of the technique. Consequently, the contribution of this work is to improve the OS-CFAR 2D with the distributive histograms and the optimal breakdown point optimal concept, mainly from the standpoint of efficient computation. In this way, the OS-CFAR 2D on-line computation was improved, by means of speeding up the samples sorting problem through the improvement in the calculus of the statistics order. The theoretical algorithm analysis is presented to demonstrate the improvement of this approach. Also, this novel efficient OS-CFAR 2D was contrasted experimentally on acoustic images.Fil: Villar, Sebastian Aldo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería Olavarría. Departamento de Electromecánica. Grupo INTELYMEC; ArgentinaFil: Menna, Bruno Victorio. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería Olavarría. Departamento de Electromecánica. Grupo INTELYMEC; ArgentinaFil: Torcida, Sebastián. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Matemática; ArgentinaFil: Acosta, Gerardo Gabriel. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería Olavarría. Departamento de Electromecánica. Grupo INTELYMEC; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentin

Uncovering the Secrets of the Concept of Place in Cognitive Maps Aided by Artificial Intelligence

Uncovering how mental representations acquire, recall, and decode spatial information about relative locations and environmental attributes (cognitive map) involves different challenges. This work is geared towards theoretical discussions on the controversial issue of cognitive scalability for understanding cognitive map emergence from place and grid cells at the intersection between neuroscience and artificial intelligence. In our view, different place maps emerge from parallel and hierarchical neural structures supporting a global cognitive map. The mechanisms sustaining these maps do not only process sensory input but also assign the input to a location. Contentious issues are presented around these concepts and provide concrete suggestions for moving the field forward. We recommend approaching the described challenges guided by AI-based theoretical aspects of encoded place instead of based chiefly on technological aspects to study the brain. SIGNIFICANCE: A formal difference exists between the concepts of spatial representations between experimental neuroscientists and computer scientists and engineers in the so-called neural-based autonomous navigation field. From a neuroscience perspective, we consider the position of an organism’s body to be entirely determined by translational spatial information (e.g., visited places and velocities). An organism predicts where it is at a specific time using continuous or discrete spatial functions embedded into navigation systems. From these functions, we infer that the concept of place has emerged. However, from an engineering standpoint, we represent structured scaffolds of behavioral processes to determine movements from the organism’s current position to some other spatial locations. These scaffolds are certainly affected by the system’s designer. Therefore, the coding of place, in this case, is predetermined. The contrast between emergent cognitive map through inputs versus predefined spatial recognition between two fields creates an inconsistency. Clarifying this tension can inform us on how the brain encodes abstract knowledge to represent spatial positions, which hints at a universal theory of cognition.Fil: Fernandez Leon, Jose Alberto. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Acosta, Gerardo Gabriel. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentin

On-line policy learning and adaptation for real-time personalization of an artificial pancreas

The dynamic complexity of the glucose-insulin metabolism in diabetic patients is the main obstacle towards widespread use of an artificial pancreas. The significant level of subject-specific glycemic variability requires continuously adapting the control policy to successfully face daily changes in patient´s metabolism and lifestyle. In this paper, an on-line selective reinforcement learning algorithm that enables real-time adaptation of a control policy based on ongoing interactions with the patient so as to tailor the artificial pancreas is proposed. Adaptation includes two online procedures: on-line sparsification and parameter updating of the Gaussian process used to approximate the control policy. With the proposed sparsification method, the support data dictionary for on-line learning is modified by checking if in the arriving data stream there exists novel information to be added to the dictionary in order to personalize the policy. Results obtained in silico experiments demonstrate that on-line policy learning is both safe and efficient for maintaining blood glucose variability within the normoglycemic range.Fil: de Paula, Mariano. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería Olavarria. Departamento de Electromecánica. Grupo INTELYMEC; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Pcia.de Bs.as.. Centro de Investigaciones En Fisica E Ingenieria del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones En Fisica E Ingenieria del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernacion. Comision de Invest.cientificas. Centro de Investigaciones En Fisica E Ingenieria del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Acosta, Gerardo Gabriel. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingenieria Olavarria; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Martinez, Ernesto Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo y Diseño. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Santa Fe. Instituto de Desarrollo y Diseño; Argentin

NNGen: a powerful tool for the implementation of Artificial Neural Networks on a chip

A design and development tool to achieve artificial neural networks (ANN) implemented in a Field Programmable Gate Array (FPGA), is presented in this article. Its main components and functionality are thoroughly described. This tool, called NNGen, allows constructing digital ANN, which are easily programmable selecting different parameters. The output of such programming task is directly VHDL code to be ported to, in principle, any chip of the mentioned kind. A case study of a multilayer perceptron applied to weather forecast that was fully designed with NNGen, is also analyzed to obtain some conclusions.Sociedad Argentina de Informática e Investigación Operativ

Error estimates for Raviart-Thomas interpolation of any order on anisotropic tetrahedra

We prove optimal order error estimates for the Raviart-Thomas interpolation of arbitrary order under the maximum angle condition for triangles and under two generalizations of this condition, namely, the so-called three-dimensional maximum angle condition and the regular vertex property, for tetrahedra. Our techniques are different from those used in previous papers on the subject, and the results obtained are more general in several aspects. First, intermediate regularity is allowed; that is, for the Raviart-Thomas interpolation of degree k ≥ 0, we prove error estimates of order j + 1 when the vector field being approximated has components in WJ+1,p, for triangles or tetrahedra, where 0 ≤ j ≤ k and 1 ≤ p ≤ ∞. These results are new even in the two-dimensional case. Indeed, the estimate was known only in the case j = k. On the other hand, in the three-dimensional case, results under the maximum angle condition were known only for k = 0.Fil: Acosta, Gerardo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Investigaciones Matemáticas "Luis A. Santaló". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Matemáticas "Luis A. Santaló"; ArgentinaFil: Apel, Thomas. Institut fur Mathematik und Bauinformatik, Universit at der Bundeswehr Munchen; ArmeniaFil: Duran, Ricardo Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Investigaciones Matemáticas "Luis A. Santaló". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Matemáticas "Luis A. Santaló"; ArgentinaFil: Lombardi, Ariel Luis. Universidad Nacional de General Sarmiento. Instituto de Ciencias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Integration of ROS and Tecnomatix for the development of digital twins based decision-making systems for smart factories

Digital twins employs simulation in conjunction with virtual environments and a variety of data coming from different plant equipment and physical systems to continuously update the digital models of the world in a feedback loop scheme to facilitate the decision-making processes. The heterogeneity of existing hardware and software requires the development of software architectures able to deal with the information exchange due to the integration and interaction of several system components and autonomous decision-making systems. In this work we propose the design and construction of a software architecture that integrates a manufacturing process simulator with the well-known robot operating system (ROS-Robot Operating System) to easily interchange information with an autonomous decision-making system. The proposal is tested with the simulator Tecnomatix and the free distribution ROS Melodic. We present an instance of software architecture for a typical complex case study of manufacturing plants and demonstrate its easy integration with an autonomous decision-making system based on the reinforcement- learning paradigm.Fil: Saavedra Sueldo, Carolina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Villar, Sebastian Aldo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: de Paula, Mariano. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Acosta, Gerardo Gabriel. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentin

Adaptive low-level control of autonomous underwater vehicles using deep reinforcement learning

Low-level control of autonomous underwater vehicles (AUVs) has been extensively addressed by classical control techniques. However, the variable operating conditions and hostile environments faced by AUVs have driven researchers towards the formulation of adaptive control approaches. The reinforcement learning (RL) paradigm is a powerful framework which has been applied in different formulations of adaptive control strategies for AUVs. However, the limitations of RL approaches have lead towards the emergence of deep reinforcement learning which has become an attractive and promising framework for developing real adaptive control strategies to solve complex control problems for autonomous systems. However, most of the existing applications of deep RL use video images to train the decision making artificial agent but obtaining camera images only for an AUV control purpose could be costly in terms of energy consumption. Moreover, the rewards are not easily obtained directly from the video frames. In this work we develop a deep RL framework for adaptive control applications of AUVs based on an actor-critic goal-oriented deep RL architecture, which takes the available raw sensory information as input and as output the continuous control actions which are the low-level commands for the AUV's thrusters. Experiments on a real AUV demonstrate the applicability of the stated deep RL approach for an autonomous robot control problem.Fil: Carlucho, Ignacio. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: de Paula, Mariano. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Wang, Sen. Heriot-Watt University; Reino UnidoFil: Petillot, Yvan. Heriot-Watt University; Reino UnidoFil: Acosta, Gerardo Gabriel. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentin

La2NiMnO6 double perovskite nanostructure prepared by citrate route for supercapacitors

En este trabajo se presenta el estudio de la perovskita doble La2NiMnO6 como material de electrodo para supercapacitores. El óxido mixto fue preparado por ruta de precursores citrato (CIT). La muestra fue calcinada 4 horas a 800 ºC. El material fue caracterizado por DRXP, espectroscopía FTIR y microscopía SEM. El comportamiento capacitivo del material fue evaluado mediante voltamperometría cíclica y mediciones galvanostáticas de carga/descarga en medio alcalino y ácido. Los perfiles I/V fueron registrados variando las velocidades de barrido de 10 a 100 mV/s. Las curvas galvanostáticas de carga/descarga se registraron a diferentes densidades de corriente, con valores entre 3 y 17 A/g. Los valores más altos de capacitancia fueron obtenidos en medio alcalino. Se encontraron valores de capacitancia específica de 1681 F/g a una densidad de corriente de 3 A/g, potencia y energía específica de 2903 W/kg y 378 Wh/kg, respectivamente. Mientras que en medio ácido los valores fueron de 492 F/g, 3225 W/kg, 137 Wh/kg de capacitancia, potencia y energía específica, respectivamente. Estos resultados obtenidos permiten considerar a las perovskitas dobles como potenciales materiales de electrodo para supercapacitores.In this paper, the study of double perovskite La2NiMnO6 as electrode material for supercapacitors is presented. The mixed oxide was prepared by citrate precursor route (CIT). The sample was calcined for 4 hours at 800 °C. The material was characterized by PXRD, SEM and FTIR spectroscopy.Cyclic voltammetry and galvanostatic charge/discharge measurements were used to study the capacitive behavior of the nanomaterial in alkaline and acid solutions. I/V profiles were obtained at varying the scan rates from 10 to 100 mV/s. The galvanostatic charge/discharge curves were recorded at different current density values in the 3-17 A/g range. The higher capacitance values were obtained in alkaline medium. Thus, a specific capacitance of 1681 F/g at a current density of 3 A/g, and a power and an energy specific of 2903 W/kg and 378 Wh/kg, were obtained in KOH. While in acid solution these values were 492 F/g, 3225 W/kg and 137 Wh/kg, respectively. These promising results promote the use of the double perovskites for electrode materials in supercapacitors.Fil: Bavio, Marcela Alejandra. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Tasca, Julia Elena. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Acosta, Gerardo Gabriel. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Lavat, Araceli Elisabet. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentin