Prediction of PM10 concentrations using Fuzzy c-Means and ANN

Salamanca has been considered among the most polluted cities in Mexico. The vehicular park, the industry and the emissions produced by agriculture, as well as orography and climatic characteristics have propitiated the increment in pollutant concentration of Particulate Matter less than 10 μg/m3 in diameter (PM10). In this work, a Multilayer Perceptron Neural Network has been used to make the prediction of an hour ahead of pollutant concentration. A database used to train the Neural Network corresponds to historical time series of meteorological variables (wind speed, wind direction, temperature and relative humidity) and air pollutant concentrations of PM10. Before the prediction, Fuzzy c-Means clustering algorithm have been implemented in order to find relationship among pollutant and meteorological variables. These relationship help us to get additional information that will be used for predicting. Our experiments with the proposed system show the importance of this set of meteorological variables on the prediction of PM10 pollutant concentrations and the neural network efficiency. The performance estimation is determined using the Root Mean Square Error (RMSE) and Mean Absolute Error (MAE). The results shown that the information obtained in the clustering step allows a prediction of an hour ahead, with data from past 2 hours

Microcalcifications Detection using PFCM and ANN

This work presents a method to detect Microcalcifications in Regions of Interest from digitized mammograms. The method is based mainly on the combination of Image Processing, Pattern Recognition and Artificial Intelligence. The Top-Hat transform is a technique based on mathematical morphology operations that, in this work is used to perform contrast enhancement of microcalcifications in the region of interest. In order to find more or less homogeneous regions in the image, we apply a novel image sub-segmentation technique based on Possibilistic Fuzzy c-Means clustering algorithm. From the original region of interest we extract two window-based features, Mean and Deviation Standard, which will be used in a classifier based on a Artificial Neural Network in order to identify microcalcifications. Our results show that the proposed method is a good alternative in the stage of microcalcifications detection, because this stage is an important part of the early Breast Cancer detection

Inverse kinematics of a 6 DoF human upper limb using ANFIS and ANN for anticipatory actuation in ADL-based physical Neurorehabilitation

Objective: This research is focused in the creation and validation of a solution to the inverse kinematics problem for a 6 degrees of freedom human upper limb. This system is intended to work within a realtime dysfunctional motion prediction system that allows anticipatory actuation in physical Neurorehabilitation under the assisted-as-needed paradigm. For this purpose, a multilayer perceptron-based and an ANFIS-based solution to the inverse kinematics problem are evaluated. Materials and methods: Both the multilayer perceptron-based and the ANFIS-based inverse kinematics methods have been trained with three-dimensional Cartesian positions corresponding to the end-effector of healthy human upper limbs that execute two different activities of the daily life: "serving water from a jar" and "picking up a bottle". Validation of the proposed methodologies has been performed by a 10 fold cross-validation procedure. Results: Once trained, the systems are able to map 3D positions of the end-effector to the corresponding healthy biomechanical configurations. A high mean correlation coefficient and a low root mean squared error have been found for both the multilayer perceptron and ANFIS-based methods. Conclusions: The obtained results indicate that both systems effectively solve the inverse kinematics problem, but, due to its low computational load, crucial in real-time applications, along with its high performance, a multilayer perceptron-based solution, consisting in 3 input neurons, 1 hidden layer with 3 neurons and 6 output neurons has been considered the most appropriated for the target application.

ANN and Fuzzy c-Means applied to environmental pollution prediction

Salamanca, situated in center of Mexico is among the cities which suffer most from the air pollution in Mexico. The vehicular park and the industry, as well as orography and climatic characteristics have propitiated the increment in pollutant concentration of Sulphur Dioxide (SO2). In this work, a Multilayer Perceptron Neural Network has been used to make the prediction of an hour ahead of pollutant concentration. A database used to train the Neural Network corresponds to historical time series of meteorological variables and air pollutant concentrations of SO2. Before the prediction, Fuzzy c-Means and K-means clustering algorithms have been implemented in order to find relationship among pollutant and meteorological variables. Our experiments with the proposed system show the importance of this set of meteorological variables on the prediction of SO2 pollutant concentrations and the neural network efficiency. The performance estimation is determined using the Root Mean Square Error (RMSE) and Mean Absolute Error (MAE). The results showed that the information obtained in the clustering step allows a prediction of an hour ahead, with data from past 2 hours.

Analysis of the discharge capacity of radial-gated spillways using CFD and ANN - Oliana Dam case study.

The paper focuses on the analysis of radial-gated spillways, which is carried out by the solution of a numerical model based on the finite element method (FEM). The Oliana Dam is considered as a case study and the discharge capacity is predicted both by the application of a level-set-based free-surface solver and by the use of traditional empirical formulations. The results of the analysis are then used for training an artificial neural network to allow real-time predictions of the discharge in any situation of energy head and gate opening within the operation range of the reservoir. The comparison of the results obtained with the different methods shows that numerical models such as the FEM can be useful as a predictive tool for the analysis of the hydraulic performance of radial-gated spillways.

La construcción de la arquitectura racionalista de Gutiérrez Soto y Fernández Shaw, frente al "estilo Salmón" de Laciana y Arrillaga de la Vega, en Madrid

El racionalismo arquitectónico transforma la arquitectura del primer tercio del siglo XX impulsado, según palabras de Luis Lacasa, por los cambios en las necesidades de la sociedad y las posibilidades de las nuevas técnicas y materiales. En España buscó sacar a su arquitectura del letargo historicista para llevarla a la modernidad, pero también fue una moda que llego de la mano de las vanguardias europeas, que se simplificó a unos pocos criterios, fundamentalmente estéticos, que nutrieron de recursos compositivos a numerosos arquitectos que hicieron sus obras bajo la Ley Salmón. Esta comunicación compara constructivamente estos dos fenómenos que se dieron en Madrid entre 1920 y 1936, y describe hasta donde llegó la implicación constructiva y compositiva de ambos. Se comparan así algunas de las obras realizadas por los arquitectos más vinculados históricamente por los estudiosos al racionalismo funcionalista, con las realizadas por otros que la critica a vinculado a la moda racionalista, y se analiza si sus diferencias conceptuales se reflejan en la técnica constructiva residencial, y cuáles son las principales diferencias y semejanzas que existan entre estos dos caminos.

De la utopía a la realidad: Casto Fernández-Shaw en la cuenca del Guadalquivir

El objetivo de esta ponencia es estudiar la aportación de Casto Fernández-Shaw a las importantes obras hidráulicas que se acometieron en Andalucía durante el siglo XX. Este arquitecto diseñó y construyó cuatro presas y centrales hidroeléctricas en la cuenca del río Guadalquivir y sus afluentes, entre los años 1920 y 1931, para la empresa Mengemor. Estudiaremos los casos de El Carpio, Jándula, Encinarejo y Alcalá del Río. Las examinaremos comparándolas además no sólo con el resto de su repertorio (como su proyecto de Monumento al Triunfo de la Civilización o sus arquitecturas futuristas), sino también con otras construcciones hidráulicas similares de otros arquitectos como Joaquín Vaquero Palacios (Presa de Grandas de Salime), Miguel Fisac (Hidroeléctrica de Canfranc), o Ignacio Álvarez Castelao (Conjuntos de Silvón y Arbón); sin olvidar tampoco otras importantes presas españolas como Aldeadávila, Belesar, Susqueda... Todas estos ejemplos mencionados tienen en común la imbricación en su conjunto de las artes estéticas, paisajísticas y funcionales propias de una obra arquitectónica pero aplicadas a una fábrica hidráulica, y es interesante estudiar cómo los arquitectos, acostumbrados a trabajar en enclaves urbanos, se enfrentan a una obra industrial enmarcada en un entorno natural y a una escala de paisaje.

Los sueños dibujados de Casto Fernández-Shaw. Búsqueda de una arquitectura imaginada entre el futurismo y la utopía.

En 1949 el arquitecto Casto Fernández-Shaw realiza un viaje de dos meses a diversas ciudades de EEUU (Los Ángeles, Nueva York, Washington...), y según sus propias palabras: "Confieso que me encontré en mi elemento. Por una parte veía realizados... mis sueños... En mi álbum de imágenes impactantes ocupa un puesto de honor la del helicóptero con la correspondencia aterrizando en la terraza de la Casa de Correos de Los Ángeles, como yo deseaba para mi Estación de Enlace madrileña". El proyecto, no realizado, al que se refiere Casto, está fechado en 1933 (reformado en 1936), adelantándose en su imaginación casi veinte años a lo que después visitó con admiración. Casto Fernández-Shaw (1896-1978), titulado en 1919, puede considerarse posiblemente el discípulo más cercano al arquitecto gallego Antonio Palacios, pero con un lenguaje personal contemporáneo. Como sugiere Miguel Ángel Baldellou: "Fernández-Shaw es capaz de reinterpretar y dar salida en forma de vanguardia a una tradición sustentada por Palacios de forma magistral." Así pues, sus referentes se mueven entre lo quimérico y el pragmatismo racionalista de principios del siglo XX, con importantes influencias de la arquitectura regionalista e historicista de sus maestros, Aníbal Álvarez, Modesto López Otero y, sobre todo, Antonio Palacios. En sus dibujos de ciudades aerostáticas y acorazadas, de garajes radiales, de torres espectáculo, de monumentos a la ciencia, de autogiródromos, casas aerotransportadas y hangares aerodinámicos..., descubrimos a un arquitecto que emprende un camino desde el futurismo más cercano a las ensoñaciones de una ciudad industrial dominada por la tecnología hasta una utopía basada en la creencia del triunfo de la civilización, las grandes conquistas de la humanidad y la paz universal. El objetivo de esta comunicación es analizar la búsqueda de Casto de una respuesta formal a su viaje interior hacia la utopía a través de las vanguardias figurativas de comienzos del siglo XX. Estudiaremos sus proyectos no construidos a través de sus dibujos, que representan grandes edificios futuristas, descontextualizados del entorno, obras másicas y monumentalistas de fuerte contenido simbólico. Y los compararemos con otras obras no materializadas de arquitectos contemporáneos como Sant¿Elia, Tchernikov, Tatlin, Poelzig... que tuvieron mayor o menor influencia en su carrera