Control de sistemas usando aprendizaje de máquina

Systems control using machine learning

Jesús Martín Miguel Martínez (2023, [Tesis de maestría])

El aprendizaje por refuerzo es un paradigma del aprendizaje de máquina con un amplio desarrollo y una creciente demanda en aplicaciones que involucran toma de decisiones y control. Es un paradigma que permite el diseño de controladores que no dependen directamente del modelo que describe la dinámica del sistema. Esto es importante ya que en aplicaciones reales es frecuente que no se disponga de dichos modelos de manera precisa. Esta tesis tiene como objetivo implementar un controlador óptimo en tiempo discreto libre de modelo. La metodología elegida se basa en algoritmos de aprendizaje por refuerzo, enfocados en sistemas con espacios de estado y acción continuos a través de modelos discretos. Se utiliza el concepto de función de valor (Q-función y función V ) y la ecuación de Bellman para resolver el problema del regulador cuadrático lineal para un sistema mecánico masa-resorte-amortiguador, en casos donde se tiene conocimiento parcial y desconocimiento total del modelo. Para ambos casos las funciones de valor son definidas explícitamente por la estructura de un aproximador paramétrico, donde el vector de pesos del aproximador es sintonizado a través de un proceso iterativo de estimación de parámetros. Cuando se tiene conocimiento parcial de la dinámica se usa el método de aprendizaje por diferencias temporales en un entrenamiento episódico, que utiliza el esquema de mínimos cuadrados con mínimos cuadrados recursivos en la sintonización del crítico y descenso del gradiente en la sintonización del actor, el mejor resultado para este esquema es usando el algoritmo de iteración de valor para la solución de la ecuación de Bellman, con un resultado significativo en términos de precisión en comparación a los valores óptimos (función DLQR). Cuando se tiene desconocimiento de la dinámica se usa el algoritmo Q-learning en entrenamiento continuo, con el esquema de mínimos cuadrados con mínimos cuadrados recursivos y el esquema de mínimos cuadrados con descenso del gradiente. Ambos esquemas usan el algoritmo de iteración de política para la solución de la ecuación de Bellman, y se obtienen resultados de aproximadamente 0.001 en la medición del error cuadrático medio. Se realiza una prueba de adaptabilidad considerando variaciones que puedan suceder en los parámetros de la planta, siendo el esquema de mínimos cuadrados con mínimos cuadrados recursivos el que tiene los mejores resultados, reduciendo significativamente ...

Reinforcement learning is a machine learning paradigm with extensive development and growing demand in decision-making and control applications. This technique allows the design of controllers that do not directly depend on the model describing the system dynamics. It is useful in real-world applications, where accurate models are often unavailable. The objective of this work is to implement a modelfree discrete-time optimal controller. Through discrete models, we implemented reinforcement learning algorithms focused on systems with continuous state and action spaces. The concepts of value-function, Q-function, V -function, and the Bellman equation are employed to solve the linear quadratic regulator problem for a mass-spring-damper system in a partially known and utterly unknown model. For both cases, the value functions are explicitly defined by a parametric approximator’s structure, where the weight vector is tuned through an iterative parameter estimation process. When partial knowledge of the dynamics is available, the temporal difference learning method is used under episodic training, utilizing the least squares with a recursive least squares scheme for tuning the critic and gradient descent for the actor´s tuning. The best result for this scheme is achieved using the value iteration algorithm for solving the Bellman equation, yielding significant improvements in approximating the optimal values (DLQR function). When the dynamics are entirely unknown, the Q-learning algorithm is employed in continuous training, employing the least squares with recursive least squares and the gradient descent schemes. Both schemes use the policy iteration algorithm to solve the Bellman equation, and the system’s response using the obtained values was compared to the one using the theoretical optimal values, yielding approximately zero mean squared error between them. An adaptability test is conducted considering variations that may occur in plant parameters, with the least squares with recursive least squares scheme yielding the best results, significantly reducing the number of iterations required for convergence to optimal values.

aprendizaje por refuerzo, control óptimo, control adaptativo, sistemas mecánicos, libre de modelo, dinámica totalmente desconocida, aproximación paramétrica, Q-learning, iteración de política reinforcement learning, optimal control, adaptive control, mechanical systems, modelfree, utterly unknown dynamics, parametric approximation, Q-learning, policy iteration INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LOS ORDENADORES INTELIGENCIA ARTIFICIAL INTELIGENCIA ARTIFICIAL

Desde los Derechos de cancelación y oposición por el uso y difusión de datos personales.

LILIANA BRINGAS VILLALBA (2020, [Tesis de maestría])

En tiempos en los que derechos como el acceso a la información y la libertad de expresión son reconocidos como fundamentales y ha aumentado la difusión de datos en las redes sociales con base en Tecnologías de la Información, la obligación del Estado para conservar y reservar información, su convivencia con la seguridad nacional y la garantía de estos derechos -en una expresión, el Derecho al Olvido (DO)- prescribe limitaciones que hacen posible la convivencia de estas obligaciones, así como posibles caminos para la resolución de conflictos a la hora de ponderar o estimar hasta qué punto prevalece uno u otro derecho. Frente a esto, el objetivo de este estudio es elaborar una primera aproximación sobre cómo los organismos garantes abordan el tema, valorando si existen impedimentos en la ejecución de solicitudes, el marco legal e instrumentos relacionados. Junto a ello, reflexionar y argumentar si el llamado Derecho al Olvido constituye propiamente un derecho, para su posterior clasificación.

Esta investigación se apoya en exploración de literatura y análisis normativo, para posteriormente clasificar situaciones de política pública que describan y relacionen una Política Pública de No Hacer en la realización del DO en las instituciones garantes. Se omite una propuesta que se detenga a profundizar en el análisis de figuras procedimentales debido a que su propósito primordial es deducir impedimentos que complejizan la interposición de solicitudes de cancelación y oposición, sin discutir complicaciones durante o después de su tramitación, del sentido de las resoluciones de órganos garantes, o bien, de iniciativas legislativas como propuestas de mejora en su ejecución. En la documentación de los antecedentes, se analiza cómo el DO se ha utilizado en ocasiones en detrimento de los derechos fundamentales. Además, explica desde la esfera internacional la inclusión del derecho a la protección de datos personales dentro del Convenio 108 del Consejo de Europa en 1981, y la resolución C-131/12 de 13 de mayo de 2014 resuelta por el Tribunal de Justicia de la Unión Europea (TJUE), precedentes que enlazan al DO con el derecho europeo, hasta evolucionar a su incorporación en el Reglamento General de Protección de Datos Personales (RGPD). En el ámbito nacional, su origen en México es estudiado desde el reconocimiento de la protección de datos personales como un derecho fundamental plasmado en la Constitución, así como el antecedente del caso Carlos Sánchez de la Peña. Derivado de que existen diferentes parámetros de estudio del DO, enuncia la diferencia entre perspectivas y posturas alrededor del tema, para enfatizar la perspectiva de datos personales desde la que se realiza la presente investigación, observando al principio de calidad de datos.

Asimismo, las definiciones de autores que confluyen en características que asocian al DO con los derechos de cancelación y oposición. Las posturas, o puntos de vista, resultan ser opuestas en cuanto a la discrepancia de opiniones entre instituciones y autores por considerar al DO un derecho, o no considerarlo. Este apartado corresponde al estado del arte y presenta diferentes definiciones, todas encuentran similitud puesto a que se relacionan con el uso de datos personales, y de esta manera se realiza la construcción de una definición operativa del concepto DO, tomando como fuente primaria el Reglamento General de Protección de Datos (RGPD) de la Comisión Europea, utilizada para orientar al lector en el supuesto que conforma la unidad de análisis de este estudio: impedimentos en la interposición de los derechos de cancelación y oposición ante los órganos garantes de protección de datos personales.

El marco teórico plantea definir qué es un derecho para establecer si el DO se constituye como tal, un derecho subjetivo de acuerdo con el presente estudio, para su posterior clasificación como un derecho subjetivo público, en cuyo desarrollo se emplearon teorías explicativas que en su mayoría fueron expuestas por Carlos Ignacio Muñoz Rocha, la teoría de la correlatividad, así también de la voluntad, y posteriormente, la clasificación de los derechos subjetivos privados y públicos.

El DO, al ser consustancial a la protección de datos personales, un derecho fundamental, requiere desarrollar la diferencia entre derechos humanos, fundamentales y garantías constitucionales. Con esta diferenciación entre estos derechos hilvanados, se ofrece al lector un acercamiento a otra clasificación del Derecho al Olvido como un derecho autónomo.

El enfoque garantista de Luigi Ferrajoli permite estudiar el porqué de un sistema de garantías, basado en normas, o aspectos formales, y los vínculos sustanciales que se encuentran para robustecer las decisiones de los órganos garantes, partiendo desde una visión positivista kelseniana, que deriva en normas que además sean justas, como propuesta del modelo de Radbruch. Describe el surgimiento de garantismo, aspectos de crisis en una democracia, acepciones del garantismo, la aplicación de los derechos fundamentales como vínculos sustanciales y la relación del DO con la protección de datos personales como derecho fundamental. Alude acerca de colisiones entre derechos de acceso a la información, libertad de expresión y protección de datos personales, por lo que se requiere de metodologías que ayuden a la argumentación y deliberación de resoluciones, para lo cual es explicado el principio de proporcionalidad, que permite realizar un consenso entre estos derechos al utilizar la ponderación para dar valor al derecho que de acuerdo a la particularidad de cada caso, se establezca razones para fundamentar, y motivar el prevalecimiento de un derecho sobre otro, utilizando una distinción entre reglas y principios que permite finalmente resolver la resolución de estas controversias.

Por medio de la revisión de fuentes textuales se exponen límites a la libertad de expresión respecto del DO para realizar una observación en lo referente a ordenamientos jurídicos constitucionales y de diversos tratados internacionales.

La normatividad que prescribe a los titulares el derecho a realizar solicitudes de cancelación y oposición se divide para su análisis en normas que regulan lo conducente a los sujetos obligados, y por otra parte normas para el sector de los particulares, por lo cual se plasmaron artículos de leyes de protección de datos personales que fundamentan su realización y ejercicio.

En el análisis de estructura de los órganos garantes de protección de datos incluye antecedentes de conformación del Sistema Nacional de Transparencia (SNT), así como del Instituto Nacional de Transparencia, Acceso a la Información y Protección de Datos Personales (INAI) y de su cambio institucional, específicamente sobre su transición de IFAI al organismo actual, sus competencias y facultades. De la misma manera, describe a los órganos garantes estatales; se detiene a analizar la competencia exclusiva de éstos para el sector público y añade un apartado que explica quiénes son los actores intervinientes dentro de los procedimientos de ejercicio de los derechos de cancelación y oposición y de los supuestos de aplicación en los sectores público y privado, así como de los medios de impugnación que prevé la ley cuando la respuesta de los órganos garantes no es favorable para los titulares. Tiene como finalidad brindar fundamentos que permitan hacer efectiva la garantía de proteger datos personales empleando al DO como un medio de supresión ante supuestos que impliquen inexactitud, caducidad en la información o difusión de datos personales que vulneren al titular. En cuanto al hacer o no hacer de nuestras instituciones, propone que se estudie como un problema público la facilitación y acceso de procedimientos que dependen directamente de la competencia y actuación de los órganos garantes del SNT.

El apartado de perspectiva internacional presenta como fundamento la viabilidad del DO en función de que su inobservancia implica violaciones a la base en que descansan los derechos, es decir, la dignidad humana. Además de la ratificación y objetivos de los convenios 108 y 108 plus, como de su protocolo adicional.

La perspectiva nacional, contiene fundamentos jurídicos que recaen en la reiteración de mencionar hechos de dos distintos orígenes, por una parte el que confiere a la víctima protección respecto de afectaciones ocasionadas por delitos, mientras que la segunda atañe a lo concerniente con el principio non bis in ídem, relacionado con el no juzgar dos veces por el mismo delito, que en esta perspectiva el DO atiende con referencia al pasado penal de un individuo.

Partiendo de problemáticas detectadas en el Programa Nacional de Protección de Datos Personales 2018-2022, se desarrollan y establecen los elementos de una Política Pública de No Hacer para posteriormente diferenciar entre una política, una decisión, inacción pública y/o resultados públicos.

La relevancia del tema radica en definir al DO para confluir su ejercicio con la finalidad que guardan los derechos de cancelación y oposición. En el caso de este estudio se pretende establecer la posibilidad de que, a partir de estos derechos, en México se puede ejercer al DO, además de enunciar situaciones en las que el gobierno decide no actuar, para posibilitar la realización del Derecho al Olvido.

La conclusión enumera situaciones que derivan en impedimentos para la interposición de solicitudes de derechos de cancelación y oposición, y como consecuencia de la concreción del Derecho al Olvido de los titulares de protección de datos personales.

CIENCIAS SOCIALES Privacidad de los datos Política e información Derecho a la intimidad Responsabilidad civil

DES/NORMALIZAR EL ENVENENAMIENTO. ATENCIÓN, PREVENCIÓN Y REPARACIÓN ENTRE CUIDADORES FAMILIARES Y COMUNITARIOS FRENTE AL CÁNCER CAUSADO POR LA INDUSTRIA DEL ASBESTO EN SAN PEDRO BARRIENTOS

Verónica Sayuri Gallardo Kishi (2023, [Tesis de maestría])

“La presente tesis explora el diseño, descripción, análisis y hallazgos de la investigación respecto a los procesos de normalización y desnormalización del envenenamiento en San Pedro Barrientos (SPB), una problemática profunda que tiene a los cánceres por asbesto como uno de los puntos más crudos y brutales. En la breve presentación doy a conocer la estructura de la tesis, y algunas reflexiones iniciales sobre mi implicación en el trabajo de campo y respecto a la antropología encarnada. La primera parte de la tesis está compuesta por dos capítulos; en el primer capítulo desarrollo el contexto de producción de la investigación y la relevancia que tuvo la convergencia de cinco grandes procesos organizativos para establecer las condiciones de posibilidad del Proyecto de Investigación-Incidencia en SPB y con ello mi aproximación al tema. Reconozco así el modo en que estas genealogías influyeron en el desarrollo, el diseño metodológico de la investigación, expongo el planteamiento del problema, el desarrollo, el diseño metodológico de la investigación y la delimitación de actores en el cual se corresponde con la propuesta teórica en tanto relacional, ecológica, con un énfasis en la observación y participación. En el segundo capítulo formulo el encuadre teórico-conceptual de la investigación el cual, partiendo del enfoque relacional de la antropología médica crítica (AMC), busca describir, analizar y establecer relaciones entre las prácticas de prevención, reparación y atención con bastante centralidad la ecología política del problema de investigación y lo que denominaré como la ecología política de la enfermedad y las prácticas y representaciones del proceso de salud-enfermedad-atención-prevención-reparación (p-s-e-a-p-r) el cual está nutrido de los prolíficos estudios desde la ecología política en salud, una subdisciplina de la ecología política con una larga trayectoria articulando procesos de salud enfermedad con elementos ecológico-políticos”.

Cáncer - Prevención. Condiciones precancerosas. Trabajadores expuestos a asbesto. Asbesto - Efectos fisiológicos. Seguridad laboral - México - San Pedro Barrientos, Tlalnepantla de Báez. Industria del asbesto - Aspectos sanitarios - Estado de México - Tlalnepantla de Báez. Tesis - Maestría en Antropología Social, CDMX. CIENCIAS SOCIALES SOCIOLOGÍA PROBLEMAS SOCIALES ENFERMEDAD ENFERMEDAD

Accumulation of wheat phenolic acids under different nitrogen rates and growing environments

Wenfei Tian Yong Zhang Zhonghu He (2022, [Artículo])

Functional Wheat Trans-Ferulic Acid Nitrogen Management Environment Interaction CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA WHEAT PHENOLIC ACIDS NITROGEN ENVIRONMENT ANTIOXIDANTS

A new species of Encelia (Compositae, Heliantheae, Enceliinae) from the southern Baja California Peninsula

JOSE LUIS LEON DE LA LUZ Isaac Lichter-Marck (2022, [Artículo])

"Se ilustra y describe a una nueva especie de Asteraceae, Encelia balandra. Se conoce solo de las laderas rocosas de los cerros próximos a puerto Balandra y Pichilingue, dentro de la bahía de La Paz, en Baja California Sur, México. Encontramos que esta nueva especie tiene ciertas semejanzas con otras de Encelia por su hábito semiarbustivo, las flores radiales neutras y cipselas comprimidas con ápice hendido. Confirmamos tal condición con datos de secuencia para las regiones ITS y ETS del genoma. También presentamos fotografías detalladas, un evaluación de conservación, y un clave dichotomus para los Encelia de Baja California sur. Se discute la semejanza con las especies peninsulares más cercanas de Encelia, se presenta una clave dicotómica para los taxonesaustrales de la península de Baja California, y finalmente se muestran imágenes detalladas de esta nueva especie."

"Here, we describe and illustrate Encelia balandra sp. nov., a new species of Compositae from the Baja Cal- ifornia Peninsula. It is rare and known only from the rocky hills around Puerto Balandra and Pichilingüe, inside the bay of La Paz, in the State of Baja California Sur, Mexico. We determine that this new species has affinities with Encelia, based on its suffruticose woody habit, neuter ray florets and compressed disc cypselae with a cleft apex. The taxonomic placement within Encelia is supported by nuclear ribosomal sequence data from two regions, ITS and ETS. We also present detailed photographs, a conservation assessment and a dichotomous key to the Encelia of the southern Baja California Peninsula. Finally, we discuss the uniqueness of Encelia balandra amongst peninsular Encelia and its potential significance for understanding the enigmatic biogeography of this ecologically important genus."

Asteraceae, Cape region, DNA barcoding, narrow endemism, synantherology, taxonomy Código de barras ADN, Micro-endemismo, Región de Los Cabos, Sinanterología, Taxonomía BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA BIOLOGÍA VEGETAL (BOTÁNICA) ECOLOGÍA VEGETAL ECOLOGÍA VEGETAL

Equipamiento de presas de riego para generación de energía hidroeléctrica

Ana Alicia Palacios Fonseca Eduardo Alexis Cervantes Carretero José Avidán Bravo Jácome (2019, [Documento de trabajo])

El presente informe contiene los siguientes capítulos: 1. Antecedentes -- 2. Identificación del sitio viable en estudio -- 3. Información topográfica del sitio en estudio -- 4. Información hidrológica y del uso de agua para riego -- 5. Revisión del marco legal del sector eléctrico y las bases del mercado eléctrico mayorista -- 6. Estudio de costos de kw/h para generación mediante energías limpias y el costo de venta de esa energía -- 7. Identificación del sitio de interconexión -- 8. Diseño del esquema de la central hidroeléctrica San Luis -- 9. Estudio de costos de construcción, operación y mantenimiento -- 10. Estudio de rentabilidad del proyecto: energía generada, costo, venta de energía y TIR -- 11. Presentación de resultados a los beneficiarios -- 12. Resultados y conclusiones.

Abastecimiento de energía Energía hidroeléctrica Distritos de riego INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

LA GASTRITIS EN AMATLÁN, MORELOS DE EMOCIONES, ELECCIONES Y CONDICIONES PARA TRATARLA

Everardo Urquiza Martínez (2023, [Tesis de maestría])

"En México, la quinta causa de morbilidad son las úlceras, gastritis y duodenitis según el anuario epidemiológico de la Secretaria de salud del 2021. Desde la perspectiva biomédica, la gastritis es una enfermedad que provoca un aumento en la producción de ácido gástrico, produciendo lesiones en el estómago. Se considera que se puede presentar de forma crónica o aguda. La etiología biomédica remite sus causas a la bacteria Helycobacter Pylori, malos hábitos alimenticios y de consumo, lesiones internas, como consecuencia de otras enfermedades y por nerviosismo (Valdivia, 2011). Su diagnóstico usualmente se realiza mediante inspección médica sin exámenes o pruebas de laboratorio y, si bien se controlan los síntomas, su cronicidad depende de otros múltiples factores que intentaremos averiguar (Valdivia, 2011). Por otro lado, la psicología la considera una enfermedad psicosomática, según el psicólogo y antropólogo Sergio López (2002), vinculada al estrés, ansiedad y nerviosismo. Según curanderos locales de Amatlán de Quetzalcóatl, Morelos, dicha enfermedad es un padecimiento recurrente en el pueblo, que forma parte del municipio de Tepoztlán. Dado que la gastritis es una de las enfermedades más comunes en México y se asocia a malestares emocionales en su acepción psicológica y popular, la intención es averiguar cómo las personas enfermas con gastritis construyen y representan socioculturalmente la enfermedad, indagando la perspectiva provista por los curadores, explorando la relación de su vida cotidiana, sus emociones y las condicionantes estructurales para tratarla y vivir con ella mediante los recursos disponibles. La idea es analizar los aspectos subjetivos del padecimiento mediante el entramado emocional, que conlleva nociones de sentido y significaciones culturales interiorizadas que moldean el horizonte afectivo local".

Gastritis - Aspectos nutricionales. Gastritis - Tratamiento - Amatlán, Morelos. Medicina tradicional - Morelos - Amatlán. Gastritis - Aspectos psicológicos. Tesis - Maestría en Antropología Social, CDMX. CIENCIAS SOCIALES SOCIOLOGÍA PROBLEMAS SOCIALES ENFERMEDAD ENFERMEDAD

Contratos inteligentes para la gestión de datos de sensado móvil y vestible para aplicaciones en salud

Smart contracts for mobile and wearable sensing data management for health applications

José Ricardo Cedeño García (2023, [Tesis de maestría])

El aumento en la producción de datos derivado de la adopción de tecnologías móviles y de IoT está revolucionando la salud, pero también plantea importantes retos éticos y de privacidad. Los recientes avances en el aprendizaje automático han resaltado la importancia de recopilar y etiquetar datos correctamente, en especial para fines críticos, como el desarrollo de aplicaciones para cuidados médicos. La recopilación de datos médicos para tareas de aprendizaje automático presenta limitaciones en cuanto a la cantidad, variedad y calidad de las fuentes disponibles. Una forma de abordar este dilema es el uso de Blockchain para la recopilación y el uso de datos de pacientes. El anonimato de una red centralizada permite proteger la identidad del paciente. La estructura formada por nodos permite que la información esté siempre disponible y no dependa de un servidor principal. La inmutabilidad de los registros en la cadena garantiza la trazabilidad inequívoca del flujo de los datos del paciente. Por último, los mecanismos de consenso y recompensa de la red podrían motivar a nuevos usuarios a participar del sensado activo. Presentamos TRHEAD, una arquitectura de referencia basada en la Blockchain para recopilar datos sanitarios, firmar consentimientos, anotar datos y obtener crédito por los mismos, permitiendo a los usuarios rastrear el uso de sus datos, a los científicos rastrear su procedencia y proteger al mismo tiempo la privacidad de los pacientes. Exponemos dos implementaciones de nuestra arquitectura aplicadas a distintas campañas de sensado para comprobar su viabilidad, así como los resultados de su aplicación en estos escenarios y las conclusiones que desprendieron de su análisis. Dado que uno de los objetivos principales de TRHEAD es la recopilación de datos mediante sensado activo para el entrenamiento legal/consciente de modelos de aprendizaje automático, se realizó el entrenamiento de un modelo con los datos obtenidos de la campaña de sensado correspondiente a imágenes de rostros humanos, con el fin de detectar estados de ánimo. Finalmente se discute el papel de TRHEAD en el aseguramiento del trato justo y consciente de la información de los pacientes y el camino por recorrer en el perfeccionamiento de la arquitectura.

The increase in data production resulting from the adoption of mobile and IoT technologies is revolutionizing healthcare, but it also poses significant ethical and privacy challenges. Recent advances in machine learning have highlighted the importance of collecting and labeling data correctly, especially for critical purposes such as deploying healthcare software. Collecting medical data for machine learning tasks presents limitations in terms of the quantity, variety, and quality of available sources. One way to address this dilemma is the use of Blockchain for the collection and use of patient data. The anonymity of a centralized network allows the patient’s identity to be protected. The structure formed by nodes allows information to be always available and not dependent on a main server. The immutability of the records in the chain guarantees the unequivocal traceability of the flow of patient data. Finally, the network’s consensus and reward mechanisms could motivate new users to participate in active sensing. We present TRHEAD, a Blockchain-based reference architecture for collecting healthcare data, signing consents, annotating data and getting credit for it, allowing users to track the use of their data, scientists to track its provenance while protecting patients privacy. We present two implementations of our architecture applied to different sensing campaigns to test their feasibility, as well as the results of their application in these scenarios and the conclusions drawn from those results. Since one of the main objectives of TRHEAD is the collection of data through active sensing for the legal/conscious training of machine learning models, a model was trained with the data obtained from the sensing campaign corresponding to images of human faces, in order to detect moods. Finally, the role of TRHEAD in ensuring the fair and conscientious treatment of patient information and the road ahead in refining the architecture is discussed.

Contratos Inteligentes, Blockchain, Privacidad, Aprendizaje de Máquina Etico, Recopilación Consciente de Datos, Consentimiento, Arquitectura de Referencia Smart Contracts, Blockchain, Privacy, Ethical Machine Learning, Conscious Data Collection, Consent, Reference Architecture INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LOS ORDENADORES INTELIGENCIA ARTIFICIAL INTELIGENCIA ARTIFICIAL

Predicción de actividad antimicrobiana usando modelos de escala evolutiva a través de un flujo de trabajo en la plataforma KNIME

Prediction of antimicrobial activity using models of evolutionary scale through a workflow in the KNIME platform

Karla Lorena MartÍnez Mauricio (2023, [Tesis de maestría])

Dentro de las estrategias para combatir la resistencia antimicrobiana, se está llevando a cabo investigación para la creación de nuevos fármacos basados en péptidos antimicrobianos. En los últimos años, se han realizado esfuerzos para incorporar herramientas computacionales que ayuden a acelerar la identificación de péptidos con actividad antimicrobiana. Una de estas herramientas son los modelos QSAR basados en aprendizaje tradicional, que permiten predecir la actividad antimicrobiana en péptidos a partir de información basada en su secuencia. Un componente clave en este proceso es el tipo de características moleculares a utilizar. Recientemente, ha surgido una familia de modelos pre-entrenados llamados ESM-2, los cuales generan incrustaciones (características) que fueron aprendidas a partir de 65 millones de secuencias que abarcan diversidad evolutiva. En este trabajo de tesis, se analiza la contribución de las incrustaciones ESM-2 de diferentes dimensiones de forma individual y en conjunto en el desarrollo de modelos QSAR basados en aprendizaje tradicional para la clasificación de péptidos antimicrobianos, así como sus tipos funcionales, como antibacteriano, antifúngico y antiviral. A partir de este estudio se concluye que aumentar la capacidad de los modelos ESM-2 no implica una mejora en el rendimiento de los modelos para predecir péptidos antimicrobianos. Los modelos ESM-2 t30 y ESM-2 t33 son los más apropiados para extraer características y mejorar la exactitud en las predicciones de péptidos antimicrobianos. Además, fusionar características de diferentes incrustaciones ESM-2 es una estrategia efectiva para construir mejores modelos QSAR que el uso exclusivo de características derivadas de un modelo ESM-2 específico. Se construyeron modelos más simples con un rendimiento comparable o superior a los modelos basados en aprendizaje profundo reportados en la literatura. Para llevar a cabo este estudio se implementó un flujo de trabajo en KNIME que genera de forma automática hasta 1980 modelos de clasificación binaria basados en aprendizaje tradicional. Incorpora diversas técnicas de selección de características, algoritmos de clasificación, métricas de desempeño y una fase de limpieza de datos. Este flujo de trabajo se encuentra disponible en https://github.com/cicese-biocom/classification-QSAR-bioKom.

Molecular features play an important role in different bio-chem-informatics tasks, such as the Quantitative Structure-Activity Relationships (QSAR) modeling. Several pre-trained models have been recently created to be used in downstream tasks either by fine-tuning a specific model or by extracting features to feed traditional classifiers. In this sense, a new family of Evolutionary Scale Modeling models (termed as ESM-2 models) has been recently introduced, demonstrating outstanding results in structure protein prediction benchmarks. Herein, we are devoted to assessing the usefulness of different-dimensional embeddings derived from ESM-2 models in the prediction of antimicrobial peptides, given the great deal of attention received because of their potential to become a plausible option to mainly fight multi-drug resistant bacteria. To this end, we created a KNIME workflow to guarantee using the same modeling methodology, and consequently, carrying out fair comparisons. As a result, it can be drawn that the 640- and 1,280- dimensional embeddings are the most appropriate to be used in modeling because statistically better results were achieved from them. We also combined features from different embeddings, and we can draw that the fusion of features of different embeddings contributes to getting better models than only using a specific model ESM-2. Comparisons regarding state-of-the-art deep learning models confirm that when performing methodologically principled studies in the prediction of AMPs, non-DL based models yield comparable-to-superior results to DL-based models. The implemented KNIME workflow is availablefreely at https://github.com/cicese-biocom/classification-QSAR-bioKom. We consider that this workflow can be valuable to prevent unfair comparisons regarding new computational methods, as well as to propose new non-DL based models.

péptidos antimicrobianos, QSAR, aprendizaje automático ESM-2, KNIME antimicrobial peptides, QSAR, machine learning, ESM-2, KNIME INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LOS ORDENADORES DISEÑO CON AYUDA DE ORDENADOR DISEÑO CON AYUDA DE ORDENADOR

First-principles calculations focused on the study of MXenes with potential applications in energy storage devices

First-principles calculations focused on the study of MXenes with potential applications in energy storage devices

Victor Hugo Medina Macias (2023, [Tesis de maestría])

First-principles studies of Ti/Ta-based ordered alloy MXenes have demonstrated their viability as anode material in Li-ion batteries due to their promising electrochemical properties. However, the influence of surface functional groups on the atomic-scale lithiation processes remains unknown. In this thesis, we employ first-principles density functional theory (DFT) calculations to investigate the thermodynamic stability, structural characteristics, and electrochemical properties of O-, F-, Cl-, and OH-functionalized Ti2Ta2C3 ordered alloy MXenes during Li intercalation. Our calculations reveal surface functionalization with O, F, Cl, and OH is thermodynamically stable, indicating their viability as functional groups. Also, we identify the H3 high symmetry site as the most favorable configuration for Li intercalation. To evaluate electrochemical performance, electrochemical characterization is carried out employing open circuit voltage (OCV) curves. Our findings demonstrate changes in storage capacities depending on the functional group, with O-functionalized MXenes exhibiting larger storage capacities in contrast to other functional groups in Ti2Ta2C3 MXene anode materials. The theoretical single-layer gravimetric storage capacities for O-, F-, and Cl-functionalized Ti2Ta2C3 MXene anodes are 91.77, 52.38, and 24.21 mAh/g, respectively. OH-functionalized MXenes failed to show thermodynamic stability during lithiation and favored Li cluster formation over an intercalation process. These results show how functional groups affect the potential performance of Ti2Ta2C3 MXene materials in energy storage applications and provide insights for correctly selecting the functional group of the host material.

Mediante cálculos de primeros principios se ha demostrado la viabilidad del MXene formado por la aleación ordenada Ti/Ta como material anódico en baterias de iones de litio, esto debido a sus propiedades electroquímicas prometedoras. Sin embargo, la influencia de los grupos funcionales superficiales en el proceso atómico de litiación permanecen desconocidos. En esta tésis, empleamos cálculos de primeros principios basados en la Teoría del Functional de la Densidad (DFT) para investigar la estabilidad termodinámica, las características estructurales y las propiedades electroquímicas del MXene de aleación ordenada Ti2Ta2C3 funcionalizado con grupos O, F, Cl y OH, durante el proceso de intercalación de iones de litio. Nuestros cálculos demuestran la estabilidad termodinámica de la funcionalización superficial con grupos O, F, Cl y OH, indicando su viabilidad como grupos funcionales. Adicionalmente, identificamos el sitio de alta simetría H3 como la configuración más estable para la intercalación de Li. Para evaluar el rendimiento electroquímico, se realizó la caracterización electroquímica empleando curvas de voltage de circuito abierto (OCV). Nuestros hallazgos demuestran cambios en la capacidad de almacenamiento dependiendo del grupo funcional, siendo el MXene funcionalizado con oxígenos el que exhibe mayores capacidades de almacenamiento en contrastre con los otros grupos funcionales presentes en el MXene Ti2Ta2C3. Las capacidades gravimétricas de almacenamiento para los ánodos de Ti2Ta2C3 de una sola capa funcionalizados con O, F y Cl son 91.77, 52.38 y 24.21 mAh/g, respectivamente. Los MXenes funzionalizados con grupos OH no mostraron estabilidad termodinámica durante el proceso de litiación y favorecieron la formación de clusters de Li en su lugar. Estos resultados demuestran cómo los grupos funcionales cambian el rendimiento potencial de MXenes de Ti2Ta2C3 en aplicaciones de almacenamiento de energía y proporciona información para seleccionar correctamente el grupo funcional del material base.

MXene, MXene de aleación ordenada, Bateria de Li-ion, Material anódico MXene, ordered alloy MXene, Li-ion battery, Anode material INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES