Comparison Between Supervised and Unsupervised Classifications of Neuronal Cell Types: A Case Study

In the study of neural circuits, it becomes essential to discern the different neuronal cell types that build the circuit. Traditionally, neuronal cell types have been classified using qualitative descriptors. More recently, several attempts have been made to classify neurons quantitatively, using unsupervised clustering methods. While useful, these algorithms do not take advantage of previous information known to the investigator, which could improve the classification task. For neocortical GABAergic interneurons, the problem to discern among different cell types is particularly difficult and better methods are needed to perform objective classifications. Here we explore the use of supervised classification algorithms to classify neurons based on their morphological features, using a database of 128 pyramidal cells and 199 interneurons from mouse neocortex. To evaluate the performance of different algorithms we used, as a “benchmark,” the test to automatically distinguish between pyramidal cells and interneurons, defining “ground truth” by the presence or absence of an apical dendrite. We compared hierarchical clustering with a battery of different supervised classification algorithms, finding that supervised classifications outperformed hierarchical clustering. In addition, the selection of subsets of distinguishing features enhanced the classification accuracy for both sets of algorithms. The analysis of selected variables indicates that dendritic features were most useful to distinguish pyramidal cells from interneurons when compared with somatic and axonal morphological variables. We conclude that supervised classification algorithms are better matched to the general problem of distinguishing neuronal cell types when some information on these cell groups, in our case being pyramidal or interneuron, is known a priori. As a spin-off of this methodological study, we provide several methods to automatically distinguish neocortical pyramidal cells from interneurons, based on their morphologies

Análisis de la eficiencia de los sistemas de colonias de hormigas para problemas de accesibilidad

A pesar de los avances en materia de predicción, los desastres naturales siguen teniendo consecuencias devastadoras. Entre los principales problemas a los que se enfrentan los equipos de ayuda y rescate después de un desastre natural o provocado por el hombre se encuentra la planificación de las tareas de reparación de carreteras para conseguir la máxima ventaja de los limitados recursos económicos y humanos. En la presente Tesis Fin de Máster se intenta dar solución al problema de la accesibilidad, es decir, maximizar el número de supervivientes que consiguen alcanzar el centro regional más cercano en un tiempo mínimo mediante la planificación de qué carreteras rurales deberían ser reparadas dados unos recursos económicos y humanos limitados. Como se puede observar, es un problema combinatorio ya que el número de planes de reparación y conexiones entre las ciudades y los centros regionales crece de forma exponencial con el tamaño del problema. Para la resolución del problema se comienza analizando una adaptación básica de los sistemas de colonias de hormigas propuesta por otro autor y se proponen múltiples mejoras sobre la misma. Posteriormente, se propone una nueva adaptación más avanzada de los sistemas de colonias de hormiga al problema, el ACS con doble hormiga. Este sistema hace uso de dos tipos distintos de hormigas, la exploradora y la trabajadora, para resolver simultáneamente el problema de encontrar los caminos más rápidos desde cada ciudad a su centro regional más cercano (exploradora), y el de obtener el plan óptimo de reparación que maximice la accesibilidad de la red (trabajadora). El algoritmo propuesto se ilustra por medio de un ejemplo de gran tamaño que simula el desastre natural ocurrido en Haití, y su rendimiento es comparado con la combinación de dos metaheurísticas, GRASP y VNS.---ABSTRACT---In spite of the advances in forecasting, natural disaster continue to ocasionate devastating consequences. One of the main problems relief teams face after a natural or man-made disaster is how to plan rural road repair work to take maximum advantage of the limited available financial and human resources. In this Master´s Final Project we account for the accesability issue, that is, to maximize the number of survivors that reach the nearest regional center in a minimum time by planning whic rural roads should be repaired given the limited financial and human resources. This is a combinatorial problem since the number of possible repairing solutions and connections between cities and regional centers grows exponentially with the size of the problem. In order to solve the problem, we analyze the basic ant colony system adaptation proposed by another author and point out multiple improvements on it. Then, we propose a novel and more advance adaptation of the ant colony systems to the problem, the double- ant ACS. This system makes use of two diferent type of ants, the explorer and the worker, to simultaneously solve the problem of finding the shorthest paths from each city to their nearest regional center (explorer), and the problem of identifying the optimal repairing plan that maximize the network accesability (worker). The proposed algorithm is illustrated by means of a big size example that simulates the natural disaster occurred in Haiti, and its performance is compared with a combination of two metaheuristics, GRASP and VNS

Proyecto de automatización de la temperatura y humedad de un terrario para reptiles

[ES] En este proyecto se realiza un sistema para la automatización de terrarios para reptiles, el cual consiste en el control de la temperatura y la humedad, como elementos fundamentales, además de la radiación UVB, la alimentación y la hidratación. Para la creación del sistema de control se emplean unos sensores o inputs, encargados de captar información acerca de los factores a automatizar, unos dispositivos actuadores u outputs, que se encargan de actuar sobre dichos factores, y por último una Raspberry Pi, que contiene el código con la lógica para recibir la información desde los sensores, procesarla y, si fuera necesario, actuar sobre el medio a través de los actuadores. La interacción con el sistema de automatización se realiza a través de una aplicación Android para móviles, desde la cual se pueden modificar los valores relacionados con las magnitudes a automatizar, y la aplicación, mediante sockets, se encarga de informar de dichos cambios al sistema de automatización.[EN] In this project, a system for the automation of reptile terrariums has been developed consisting of the control of temperature and humidity, as fundamental elements, in addition to UVB radiation, food and hydration. For the creation of the control system, sensors or inputs are used, in charge of capturing information about the factors to be automated, actuator devices or outputs, which are responsible for acting on these factors, and finally a Raspberry Pi, which contains the code with the logic to receive the information from the sensors, process it and, if it is necessary, act on the environment through the actuators. The interaction with the automation system is carried out through an Android mobile application, from which the values related to the factors to be automated can be modified, and the application, through sockets, is responsible for reporting such changes to the automation.Fernández Robles, V. (2020). Proyecto de automatización de la temperatura y humedad de un terrario para reptiles. http://hdl.handle.net/10251/150092TFG

Desarrollo de un sistema automático de inversión basado en reconocimiento de patrones

El Análisis Técnico de mercados financieros permite obtener de forma mucho más ortodoxa señales de compra/venta en los distintos instrumentos financieros, por tanto, resultando mucho más apropiado que el Análisis Fundamental para implementar estrategias automatizadas de inversión. Mientras que la mayor parte de los análisis de tipo técnico que se realizan están basados en el uso de indicadores técnicos, los análisis basados en la identificación de patrones gráficos en el precio ofrecen aparentemente ciertas ventajas. No obstante, la utilización de los mismos en técnicas automatizadas de trading es infrecuente. En primer lugar, existe mucha controversia sobre la verdadera eficacia de su utilización. Los estudios existentes arrojan resultados muy dispares, no ayudando el hecho de que la mayor parte de los mismos carecen de una metodología adecuada y de análisis cuantitativos completos con base estadística. En segundo lugar, los patrones de precio son poco frecuentes y difíciles de detectar. Esto provoca que se generen muy pocas señales de inversión, aspecto que no ayuda ni a la rentabilidad ni a poder realizar análisis concluyentes sobre los mismos. El objetivo principal de este trabajo trata fundamentalmente de arrojar luz sobre la controversia existente, y anteriormente citada, sobre la verdadera eficacia del uso de patrones de precio para estrategias automatizadas de inversión. Para ello, se ha desarrollado en primer lugar, un sistema de reconocimiento de patrones de precio automático. El sistema, que se ha implementado utilizando el software Matlab, permite detectar de manera automática patrones de tipo Cabeza-Hombros, Triángulos, Rectángulos, Banderas y Líneas de Tendencia. En segundo lugar, y a diferencia de la mayoría de los trabajos presentes en el estado del arte, se ha realizado un estudio de la capacidad predictiva de los patrones de precio detectados utilizando una metodología desacoplada de las estrategias de inversión que pudieran emplearse con los mismos. Habiéndose observado evidencia estadística de que los patrones tienen capacidad de predicción sobre la dirección que tomarán los precios posterior a la formación del patrón, se ha dado paso, en tercer y último lugar, al diseño de estrategias de inversión sencillas para permitirnos analizar no solo su capacidad de predicción en mayor profundidad si no también el potencial, en términos de rentabilidad, que pueden ofrecer los mismos. Es necesario destacar, que la metodología empleada incluye la optimización de las estrategias por medio de Algoritmos Genéticos. Uno de los puntos fuertes de la metodología es que no solo se analiza el beneficio si no que se tiene en consideración el riesgo, el coste de transacción y la problemática de data snooping descuidados en otro estudios. Otro punto fuerte a destacar es que se han realizado pruebas con datos totalmente nuevos a los usados en el proceso de desarrollo del detector de patrones y en el proceso de optimización. El análisis realizado en este trabajo arroja resultados muy favorables para la mayor parte de los patrones utilizados. No obstante, no se ha podido demostrar con evidencia estadística la capacidad de predicción de los patrones Cabeza-Hombros. Por otro lado, las estrategias de inversión desarrolladas, y probadas después en el periodo del 2013 y sobre el conjunto de acciones que forman el índice S&P500, el cual subió un 25% ese año, arrojan beneficios de entre el 50% y el 70% con niveles de riesgo bajos.The Technical Analysis used in financial markets is able to generate buy/sell signals in an orthodox way, thus, resulting much more appropriate than Fundamental Analysis to implement automatic investment strategies. Apparently, analysis based on Chart Patterns recognition offer some advantages compared to other technical indicators used in most technical analysis. However, the use of Chart Patterns in automated trading strategies is not very frequent. In first place, there is a lot of controversy in their real effectiveness. The existent studies offer very different results, furthermore, most of them lack of an appropriate methodology and complete quantitative analysis with statistical evidence. In second place, Chart Patterns are not frequent and are hard to detect. This, impede the generation of lot of investment signals, aspects that does not help neither the profitability of any strategy nor to perform conclusive analysis about patterns. The present study, tries to shed light on top of the existent controversy, pointed out previously, and to test the real effectiveness of Chart Patterns in automated investment strategies. For that, we first develop an automatic recognition system for Chart Patterns. The system implemented in Matlab software, is able to detect Head and Shoulder patterns, Triangles, Rectangles, Flags and Tendency Lines. In second place, and unlike most of the studies present in the state of the art, we carry out an analysis of the predictive power of the Chart Patterns detected. Having observed statistical evidence that patterns have predictive capacity about the direction that prices will follow posterior to the pattern formation, in third and last place, we start the design of simple investment strategies. This helps us analyze not only the predictive power of patterns deeply, but also their potential, in terms of profitability. We must highlight that the methodology followed in the optimization of the strategies, include the use of Genetic Algorithms. One of the strong points in the methodology is that apart from the balance, we take into account, risk, transaction costs and the problematic of data snooping neglected in other studies. The other strong point is that the strategy is tested with new data neither used in the development process of the pattern detector nor in the optimization process. Analysis performed in this project point out very positive results for most patterns used. However, we have been not able to prove with statistical evidence the predictive power of Head and Shoulders pattern. On the other hand, the investment strategies developed, and tested later in the period of 2013 with the groups of stocks forming the S&P500 index, that went up a 25% that year, brought profits around 50% and 70% with low risk levels.Ingeniería en Tecnologías Industriale

Archaeological limbos: an invitation to the universe of off‐the‐track sites (unofficial) in Mexico

En México, existen 194 zonas arqueológicas abiertas al público por el Instituto Nacional de Antropología e Historia. No obstante, también hay muchos otros sitios que operan fuera del modelo de gestión federal y del marco jurídico vigente. Aquí se propondrá que ellos pueden denominarse limbos arqueológicos, siendo susceptibles de clasificarse según quién los administra y en qué régimen de propiedad de la tierra se encuentran. A través de la revisión de tres casos a lo largo y ancho del territorio nacional, se pretende ofrecer un primer acercamiento a sus problemas característicos y su dinámica común, considerando los aspectos jurídicos, burocráticos y socioeconómicos que fundan estos usos no autorizados del patrimonio arqueológico. Se concluye que ellos se encuentran en el limbo principalmente debido a las áreas grises en la legislación; vacíos que han sido aprovechados por los agentes sociales interesados y encausados hacia el aprovechamiento de las ruinas como recursos turísticos.In Mexico, there are 194 archaeological zones open to the public under the custody of the National Institute for Anthropology and History. However, there are also many other sites that operate outside the federal management model and the current legal framework. These are called “limbos” here and are clas‐ sified by who administers them and the land ownership regime. Through the review of three cases spread over Mexico, a first approximation of their key problems and shared dynamics is offered that factors in legal, bureaucratic and socioeconomic aspects that underlie the unauthorized use of archaeological heritage. It is concluded that they are “in limbo “mainly due to ambiguities in the legislation and loopholes that have been exploited by stakeholders to allow them to use of these ruins as a tourist attraction

La problemática medioambiental a través de los contenidos de Física y Química en Educación Secundaria

Trabajo de Fin de Máster del Máster en Profesor de Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas, curso 2020-2021[ES] El medio ambiente y su protección es uno de los temas de mayor relevancia en la actualidad. A pesar de esto, tanto el actual currículo de física y química en Educación Secundaria Obligatoria como el material didáctico habitual apenas incluyen estos temas, coincidiendo además con la percepción del propio alumnado. Para paliar esto, en el presente TFM se desarrolla una propuesta didáctica innovadora que relaciona los diferentes elementos del currículo con los principales problemas medioambientales como la lluvia ácida, el efecto invernadero o la contaminación de las aguas, que incluye diferentes actividades de enseñanza-aprendizaje como experiencias de cátedra, de investigación o de trabajo cooperativo con el fin de concienciar a los alumnos a los que van dirigidas ante esta problemática, a la vez de que adquieran los estándares de aprendizaje de una forma diferente y motivadora.[EN] The environment and its protection is one of the most relevant issues today. Despite this, both the current curriculum of physics and chemistry in Compulsory Secondary Education and the usual didactic material barely include these topics, coinciding also with the own perception of the students. To alleviate this, this TFM develops an innovative didactic proposal that relates the different elements of the curriculum with the main environmental problems such as the acid rain, the greenhouse effect or water pollution that includes different teaching-learning activities such as teaching experiences, research and cooperative work in order to raise awareness among the students to whom they are directed to this problem, while at the same time acquiring the learning standards in a different and motivating way

Situación actual del uso de las TIC en la Educación a Distancia en la Universidad Abierta Para Adultos en República Dominicana

El contenido de esta tesis está basado en una investigación realizada con el objetivo de analizar la situación actual del uso de las TIC en la Educación a Distancia en la Universidad Abierta Para Adultos (UAPA) en República Dominicana; donde se evaluaron las herramientas tecnológicas de la Educación a Distancia más usadas por los estudiantes, la satisfacción de éstos con la institución, de igual forma la aportación de los docentes a la enseñanza de los estudiantes y su relación y comunicación con ellos. Esta investigación es de tipo metodológico cuantitativo y no experimental, por cuanto parte de un diseño estructurado y preestablecido para el desarrollo de la investigación. Los hallazgos más importantes fueron: los estudiantes están muy satisfechos con la institución y sus profesores, las plataformas virtuales y los correos electrónicos son las formas de mayor uso entre los profesores y los estudiantes. Los docentes necesitan más adiestramientos en la Educación a Distancia para hacer uso de las distintas herramientas tecnológicas.Tesis Univ. Jaén. Departamento de Pedagogía. leída el 7 de abril de 2017

Preparación y estudio de los sulfuros del sistema Cu-Sn-Zn en lámina delgada para su aplicación fotovoltaíca

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Física de Materiales. Fecha de lectura: 06-06-2016Entre los mayores desafíos que tiene que afrontar la humanidad en los próximos años están el calentamiento global, la creciente demanda energética y el agotamiento de las fuentes de energía fósiles. Para combatirlos, existen como alternativa las energías renovables, siendo la energía solar fotovoltaica una de ellas, además de la única de este grupo que proporciona energía eléctrica de forma directa a través de la célula solar por acción de la radiación solar. Entre todos los tipos de células fotovoltaicas que existen, destacan las de lámina delgada, que utilizan la mínima cantidad de material, reduciendo los costes de la célula. El mayor inconveniente de este tipo de células que están implantadas en el mercado es su composición en materiales costosos, poco abundantes y algunos de ellos muy tóxicos como el Cd. Por todo esto, las investigaciones en los últimos años se han centrado en la búsqueda de materiales que estén compuestos por elementos baratos, no tóxicos y abundantes, destacando en este grupo los sulfuros del sistema estaño, cobre y zinc, que son objetivo de estudio de este trabajo de investigación. Los métodos de síntesis de estos sulfuros fueron la co-evaporación y el calentamiento o recocido en atmósferas de argón y azufre sobre sustratos de vidrio desnudo y recubierto con Mo. En primer lugar se optimizó las condiciones de crecimiento como la temperatura de evaporación de los metales, la cantidad de azufre medida por su presión de vapor (Ps), la temperatura de sustrato (Tsus) o la temperatura de calentamiento de los tratamientos térmicos. Una vez ajustados estos parámetros de crecimiento, se procedió a la síntesis de sulfuros binarios de Sn-S, posteriormente a la obtención de sulfuros ternarios de Cu-Sn y para finalizar con el estudio de sulfuros cuaternarios (CZTS). Los resultados obtenidos para los sulfuros binarios de Sn arrojaron la síntesis de dos fases como SnS2 y SnS, con propiedades muy diferentes y obtenidas a diferentes condiciones de crecimiento. Para la fase SnS2 se observó que las mejores condiciones fueron presiones parciales de azufre Ps ≥ 6*10-3Pa, temperaturas de sustrato Tsus≤ 250°C y temperaturas de evaporación TSn= 1000-1100˚C. Su energía de gap ≥2.5 eV y resistividad eléctrica >109 Ωcm permiten su uso como material ventana en células solares fotovoltaicas. La monofase SnS se preparó a Ps =2*10-3 Pa, TSn= 1230-1250˚C y temperaturas del sustrato de vidrio Tsus ≥ 350°C. Su energía del gap de 1.22 eV, su alto coeficiente de absorción > 104 cm-1 y su resistividad eléctrica de 102-103 Ωcm mostraron su posible uso como capa absorbente en células solares. En lo que respecta a los sulfuros ternarios de Cu-Sn, se obtuvieron tres estequiometrías diferentes: Cu2SnS3, Cu3SnS4 y Cu4SnS4. Las mejores condiciones de crecimiento para la fase Cu2SnS3 fueron una Ps =10*10-3 Pa, TSn= 1100˚C, TCu= 1130-1140˚C y Tsus≥350˚C, La estequiometría Cu3SnS4 se obtuvo a Tsus=450˚C, Ps =10*10-3 Pa, TSn= 1100˚C y TCu= 1170˚C y alternativamente después del calentamiento en azufre a 500˚C durante 1 h de muestras con alto contenido en Cu. Mientras que la fase Cu4SnS4 se sintetizó por calentamiento en azufre a 500˚C de la mezcla de fases Cu2SnS3 y CuS. Sus energías de banda prohibida comprendidas entre 1.0 eV y 1.45 eV y sus resistividades eléctricas de 10-3-10-2 Ωcm, permitirían el posible uso de estos materiales como capa absorbente en una célula fotovoltaica de lámina delgada. Por la parte del sulfuro cuaternario, se sintetizó el compuesto Cu2ZnSnS4 (CZTS) con estructura kesterita, mediante calentamiento en azufre a 500˚C durante 1h de láminas de ZnS y Cu2SnS3 evaporadas secuencialmente sobre sustratos de vidrio, corroborándose la formación por el cambio del valor de la energía de gap desde 1.0 eV (Cu2SnS3) hasta 1.6 eV (CZTS) tras el calentamiento. El valor de energía de banda prohibida, unido al de resistividad eléctrica ~ 3 cm, mostrarían el potencial uso de este compuesto como absorbente fotovoltaico. Para finalizar, se observó que la introducción de una capa de Mo sobre el sustrato de vidrio no alteraba los datos de composición atómica obtenidos, pero sí producía cambios en la estructura de las láminas, observándose por termografía infrarroja, un incremento de la temperatura superficial del vidrio recubierto con Mo con respecto a la de la temperatura del vidrio desnudo. Esto, favoreció una mayor cristalinidad de las muestras crecidas sobre Mo y la presencia mayoritaria de la fase SnS en el caso de las láminas Sn-S y la formación de la fase Cu3SnS4 en láminas ricas en Cu. En definitiva, un buen control y ajuste de los parámetros de evaporación y calentamiento, permitió la obtención de diferentes compuestos con propiedades estructurales, químicas, morfológicas, ópticas y eléctricas muy variadas entre unos y otros, por lo que este proceso de síntesis se mostró como un método muy versátil para la preparación de materiales de muy diferentes característica

Double ant colony system to improve accessibility after a disaster

We propose a novel double ant colony system to deal with accessibility issues after a natural or man-made disaster. The aim is to maximize the number of survivors that reach the nearest regional center (center of economic and social activity in the region) in a minimum time by planning which rural roads damaged by the disaster should be repaired given the available financial and human resources. The proposed algorithm is illustrated by means of a large instance based on the Haiti natural disasters in August-September 2008

MedVir: 3D visual interface applied to gene profile analysis

The use of data mining techniques for the gene profile discovery of diseases, such as cancer, is becoming usual in many researches. These techniques do not usually analyze the relationships between genes in depth, depending on the different variety of manifestations of the disease (related to patients). This kind of analysis takes a considerable amount of time and is not always the focus of the research. However, it is crucial in order to generate personalized treatments to fight the disease. Thus, this research focuses on finding a mechanism for gene profile analysis to be used by the medical and biologist experts. Results: In this research, the MedVir framework is proposed. It is an intuitive mechanism based on the visualization of medical data such as gene profiles, patients, clinical data, etc. MedVir, which is based on an Evolutionary Optimization technique, is a Dimensionality Reduction (DR) approach that presents the data in a three dimensional space. Furthermore, thanks to Virtual Reality technology, MedVir allows the expert to interact with the data in order to tailor it to the experience and knowledge of the expert