Vector Associative Maps: Unsupervised Real-time Error-based Learning and Control of Movement Trajectories

This article describes neural network models for adaptive control of arm movement trajectories during visually guided reaching and, more generally, a framework for unsupervised real-time error-based learning. The models clarify how a child, or untrained robot, can learn to reach for objects that it sees. Piaget has provided basic insights with his concept of a circular reaction: As an infant makes internally generated movements of its hand, the eyes automatically follow this motion. A transformation is learned between the visual representation of hand position and the motor representation of hand position. Learning of this transformation eventually enables the child to accurately reach for visually detected targets. Grossberg and Kuperstein have shown how the eye movement system can use visual error signals to correct movement parameters via cerebellar learning. Here it is shown how endogenously generated arm movements lead to adaptive tuning of arm control parameters. These movements also activate the target position representations that are used to learn the visuo-motor transformation that controls visually guided reaching. The AVITE model presented here is an adaptive neural circuit based on the Vector Integration to Endpoint (VITE) model for arm and speech trajectory generation of Bullock and Grossberg. In the VITE model, a Target Position Command (TPC) represents the location of the desired target. The Present Position Command (PPC) encodes the present hand-arm configuration. The Difference Vector (DV) population continuously.computes the difference between the PPC and the TPC. A speed-controlling GO signal multiplies DV output. The PPC integrates the (DV)·(GO) product and generates an outflow command to the arm. Integration at the PPC continues at a rate dependent on GO signal size until the DV reaches zero, at which time the PPC equals the TPC. The AVITE model explains how self-consistent TPC and PPC coordinates are autonomously generated and learned. Learning of AVITE parameters is regulated by activation of a self-regulating Endogenous Random Generator (ERG) of training vectors. Each vector is integrated at the PPC, giving rise to a movement command. The generation of each vector induces a complementary postural phase during which ERG output stops and learning occurs. Then a new vector is generated and the cycle is repeated. This cyclic, biphasic behavior is controlled by a specialized gated dipole circuit. ERG output autonomously stops in such a way that, across trials, a broad sample of workspace target positions is generated. When the ERG shuts off, a modulator gate opens, copying the PPC into the TPC. Learning of a transformation from TPC to PPC occurs using the DV as an error signal that is zeroed due to learning. This learning scheme is called a Vector Associative Map, or VAM. The VAM model is a general-purpose device for autonomous real-time error-based learning and performance of associative maps. The DV stage serves the dual function of reading out new TPCs during performance and reading in new adaptive weights during learning, without a disruption of real-time operation. YAMs thus provide an on-line unsupervised alternative to the off-line properties of supervised error-correction learning algorithms. YAMs and VAM cascades for learning motor-to-motor and spatial-to-motor maps are described. YAM models and Adaptive Resonance Theory (ART) models exhibit complementary matching, learning, and performance properties that together provide a foundation for designing a total sensory-cognitive and cognitive-motor autonomous system.

Fuzzy ARTMAP: A Neural Network Architecture for Incremental Supervised Learning of Analog Multidimensional Maps

A new neural network architecture is introduced for incremental supervised learning of recognition categories and multidimensional maps in response to arbitrary sequences of analog or binary input vectors. The architecture, called Fuzzy ARTMAP, achieves a synthesis of fuzzy logic and Adaptive Resonance Theory (ART) neural networks by exploiting a close formal similarity between the computations of fuzzy subsethood and ART category choice, resonance, and learning. Fuzzy ARTMAP also realizes a new Minimax Learning Rule that conjointly minimizes predictive error and maximizes code compression, or generalization. This is achieved by a match tracking process that increases the ART vigilance parameter by the minimum amount needed to correct a predictive error. As a result, the system automatically learns a minimal number of recognition categories, or "hidden units", to met accuracy criteria. Category proliferation is prevented by normalizing input vectors at a preprocessing stage. A normalization procedure called complement coding leads to a symmetric theory in which the MIN operator (Λ) and the MAX operator (v) of fuzzy logic play complementary roles. Complement coding uses on-cells and off-cells to represent the input pattern, and preserves individual feature amplitudes while normalizing the total on-cell/off-cell vector. Learning is stable because all adaptive weights can only decrease in time. Decreasing weights correspond to increasing sizes of category "boxes". Smaller vigilance values lead to larger category boxes. Improved prediction is achieved by training the system several times using different orderings of the input set. This voting strategy can also be used to assign probability estimates to competing predictions given small, noisy, or incomplete training sets. Four classes of simulations illustrate Fuzzy ARTMAP performance as compared to benchmark back propagation and genetic algorithm systems. These simulations include (i) finding points inside vs. outside a circle; (ii) learning to tell two spirals apart; (iii) incremental approximation of a piecewise continuous function; and (iv) a letter recognition database. The Fuzzy ARTMAP system is also compared to Salzberg's NGE system and to Simpson's FMMC system.

Structure maps for hcp metals from first-principles calculations

The ability to predict the existence and crystal type of ordered structures of materials from their components is a major challenge of current materials research. Empirical methods use experimental data to construct structure maps and make predictions based on clustering of simple physical parameters. Their usefulness depends on the availability of reliable data over the entire parameter space. Recent development of high-throughput methods opens the possibility to enhance these empirical structure maps by ab initio calculations in regions of the parameter space where the experimental evidence is lacking or not well characterized. In this paper we construct enhanced maps for the binary alloys of hcp metals, where the experimental data leaves large regions of poorly characterized systems believed to be phase separating. In these enhanced maps, the clusters of noncompound-forming systems are much smaller than indicated by the empirical results alone. © 2010 The American Physical Society.

Specializing pedestrian maps to address the needs of people using wheelchairs: a case study in community-sustainable information systems

Gemstone Team FASTR (Finding Alternative Specialized Travel Routes)

Las certificaciones responsables como mecanismo para la reducción de la pobreza en la población rural de Ecuador : estudio de caso múltiple

La pobreza rural continúa siendo un fenómeno de alcance mundial. En Ecuador las familias pobres son en gran mayoría indígenas que dependen de la agricultura como medio de subsistencia y enfrentan problemas serios de mínima o nula participación en el comercio, lo que perpetúa su condición de pobreza. En este contexto, las certificaciones Fair Trade y Rainforest Alliance se presentan como una forma de comercio que busca el bienestar social, la protección ambiental y la responsabilidad económica. El objetivo principal del trabajo es estudiar las certificaciones responsables como alternativas institucionales, organizacionales y tecnológicas para la reducción de la pobreza de los pequeños productores agropecuarios indígenas en el Ecuador. Para ello, se desarrolla un 'Estudio de Caso Múltiple' de FEDECADE y KALLARI, organizaciones que aglutinan a pequeños productores y trabajan con las certificaciones Comercio Justo y Rainforest Alliance. A nivel de pequeño productor se aplicaron técnicas de evaluación participativa como la Técnica diez semillas (TST) para levantar información cualitativa y cuantitativa. La contribución a la reducción de la pobreza se basa en 8 factores o características identificados en los pequeños productores certificados. Las mismas están relacionadas con: bajos ingresos, bajo nivel de conocimientos, deficiente salud, finca pequeña, mínima participación, conformismo y baja producción, las cuales han sido tomadas en cuenta para los estudios de caso. Con la implementación de las certificaciones mencionadas, se observa la aplicación de innovaciones tecnológicas que permitieron uniformizar los rendimientos y las condiciones de la chacra. La permanente interacción entre productores y la organización coordinadora permitió que los productores cuenten con mayor información sobre la demanda del mercado objetivo y menor incertidumbre, dada la estructura de contratos que se desarrolla. A pesar de estas innovaciones, a nivel institucional tuvo el menor grado de desarrollo siendo las certificaciones una iniciativa promovida por el sector privado. El pequeño productor bajo la certificación de Comercio Justo accede a un nuevo mercado que busca mejorar sus condiciones especialmente comerciales para aliviar su condición de pobreza. Con la adopción de la certificación los pequeños productores obtienen beneficios y ventajas como la mayor valoración el mayor precio del cacao y las nuevas técnicas de producción aprendidas. Sin embargo, su contribución para la reducción de la pobreza de los pequeños productores no es significativa. Con la certificación de Rainforest Alliance surge una nueva realidad comercial para el pequeño productor, caracterizada por una nueva estructura de coordinación entre actores de la cadena, sin la presencia de los intermediarios tradicionales y la producción de cacao con valor agregado, la incorporación de prácticas de sostenibilidad ambiental y el sentido de pertenencia a una organización indígena.

Estudio del sistema de agronegocios lechero de la Región Sierra del Ecuador : identificación de restricciones y oportunidades para mejorar su competitividad

La creciente ola de prosperidad y urbanización en Asia, África y América Latina fomenta el aumento en la demanda de productos lácteos. Una investigación realizada por Tetra PakDairyIndex en el 2011, proyecta un aumento de cerca de 25 por ciento en el consumo global de leche entre 2010 y 2020. América Latina reúne condiciones insuperables para aumentar sus producciones de leche y ser proveedor de la demanda del propio continente En Ecuador, se ha incrementado la producción de leche y productos lácteos, aunque sólo exporta el 1 por ciento de su producción, mientras que la población ecuatoriana todavía mantiene un bajo nivel de consumo de lácteos. Este hecho mantiene latentes las oportunidades para el desarrollo de la industria láctea y la ganadería nacional. El presente trabajo tiene por objetivo realizar un estudio del Sistema de Agronegocios lechero de la Región Sierra de Ecuador, el cuál permita conocer su desarrollo y limitaciones, y a partir de las mismas proponer alternativas de mejora competitiva. Se utiliza el método EPESA el cual establece los lineamientos para el estudio de sistemas de agronegocios desde una óptica sistémica y utilizando como marco teórico de la nueva economía institucional. Se realizó un análisis de fuentes de información secundaria así como también se realizaron entrevistas con informantes calificados dada la escasez de información a nivel nacional. El SAG lechero de la Región Sierra cuenta con dos subsistemas: el subsistema formal y el informal, surgen a partir del bajo enforcement institucional y una demanda local que prefiere lácteos no pasteurizados y "directo del campo". Es por ello que se observan mayores niveles de tecnificación, productividad, inocuidad, sanidad y calidad en el subsistema formal, lo que lleva a competencia desleal entre ambos subsistemas. Otro aspecto se refiere a las transacciones, las cuales en general todas las transacciones del sistema (y en ambos subsistemas) son de altos niveles de incertidumbre y costos de transacción, a pesar que en el subsistema formal se observan contratos. Del análisis competitivo se observa en comparación con el SAG lechero del Uruguay, el SAG lechero cuenta desventajas competitivas en factores tecnológicos avanzados (status sanitario, genética, disponibilidad y uso de maquinaria), también en la demanda (dado el bajo consumo per cápita y una demanda de baja exigencia en calidad, y bajas exportaciones), la baja presencia en el sistema de organismos de investigación y organizaciones gremiales, y la ausencia de cooperativas sumado a una alta atomización de los productores. Este estudio ha sido clave para proponer una alternativa de mejora competitiva del sistema, el cual se resume en la creación de un organismo público-privado (CONALECH) que coordine y dictamine las estrategias que el sistema debe seguir.

Logística externa de exportación de banano hacia Holanda : estudio comparativo entre Perú y Ecuador

En esta tendencia hacia el mundo globalizado el transporte marítimo sigue siendo la forma más económica e importante para el traslado de grandes volúmenes de alimentos entre países. En el transporte marítimo existen actualmente dos modelos logísticos el charteo y el naviero. Tomando el modelo logístico de navieros, las empresas exportadoras de banano en Perú, trasladan su mercadería a diferentes partes de mundo, siendo la más importante el mercado Holandés (55 por ciento de las exportaciones de banano de Perú). Sin embargo, el banano de Perú solo ocupa el 6 por ciento de este mercado, siendo su principal competidor Ecuador, que ocupa el 32 por ciento de éste. Es por ello que surge como pregunta de investigación, si los costos logísticos pueden estar actuando como restricción a una mayor inserción de este producto en el principal destino de exportación. El objetivo de este trabajo fue estudiar sistema logístico de exportación bananera de Perú hacia el mercado de Holanda, realizando una comparación de costos logísticos con Ecuador. La metodología utilizada describió en primer lugar el sistema logístico externo de Perú y del sistema de exportación de banano. En segundo lugar se describió el sistema logístico del banano en Ecuador y para luego, desarrollar el estudio comparado de ambos sistemas. Y por último, se complementó la descripción previa con la metodología del Diamante de Porter, especialmente, con el desarrollo de dos de los atributos: la condición de los factores y la condición de la demanda. Los resultados obtenidos muestran que en infraestructura, comercio exterior, idoneidad logística, trazabilidad y justo a tiempo, el Perú tiene mejor desempeño que Ecuador. Además, en los fletes internos (terrestres) y externos (marítimo) de banano hacia Holanda, el Perú tiene costos menores, permitiendo de esta manera ser más competitivo logísticamente que Ecuador. Uno de los factores que se apalancó para esta competitividad, son sus ventajas comparativas (cercanía de Puerto con zonas productoras), y competitivas (inversión en la modernización del puerto Paita). Además la iniciativa que ha tenido el estado peruano en la concesión de sus puertos para la modernización y la reducción de costos logísticos, ha impulsado las exportaciones de bananos. Y por último se concluye de manera general que el sistema logístico de bananos de Perú logísticamente es más competitivo que el sistema logístico de bananos de Ecuador y la diferencia del porcentaje captado por Ecuador en el mercado Holandés, podría deberse a sus grandes volúmenes de producción de banano. Cabe resaltar que, aproximadamente todas las exportaciones de Perú son de banano orgánico, lo cual tiene mayor precio en el mercado Holandés e internacional.

Sistema agroindustrial del cacao fino o de aroma del Ecuador : identificación de oportunidades y restricciones del sistema para la mejora de la inserción del producto en el mercado externo

En los últimos años, el mercado de cacao fino o de aroma ha tenido un crecimiento constante en respuesta a la demanda de chocolates de alto contenido de cacao, origen conocido, sabores distintivos y producidos responsablemente, presionando a las industrias de chocolate premium a proveerse de cacaos diferenciados y de alta calidad. Esto exige a las cadenas agroalimentarias ajustar sus estrategias de producción y mercadeo con el fin de poder aprovechar las oportunidades (demanda creciente del producto, aranceles preferenciales para este país, entre otras) que ofrece el mercado. Sin embargo, Ecuador a pesar de ser el principal productor y exportador de cacao fino o de aroma del mundo (exporta alrededor del 96,3 por ciento de su producción), encuentra dificultades para mejorar la inserción de su producto en el mercado internacional y aprovechar estas oportunidades. Por lo tanto, el siguiente trabajo tiene como objetivo realizar un diagnóstico del Sistema Agroindustrial (SAG) del cacao fino o de aroma del Ecuador, con la finalidad de identificar las oportunidades y las limitaciones en el ambiente institucional, organizacional, tecnológico y comercial, y de este modo, generar información que contribuya a la mejora de la inserción del producto en el mercado mundial. El trabajo se desarrolló partir de un enfoque fenomenológico utilizando como herramienta metodológica el método EPESA. Los resultados del estudio se interpretaron y discutieron a partir de la base conceptual de la Nueva Economía Institucional y los distritos agroindustriales y agrocomerciales. Los resultados obtenidos indicarían que las restricciones institucionales estarían dadas por la ausencia de una ley que proteja los derechos de propiedad a los productores de cacao fino o de aroma. En el ambiente comercial el sistema de formación de precios no está alineado con el tipo de producto que se comercializa (especialidad), generándose alta incertidumbre especialmente para los pequeños y medianos productores que explican el 88 por ciento de los actores de la producción. De este modo aparecen comportamientos oportunistas y se generan cuasi rentas apropiables por el eslabón siguiente de la cadena. Esto desincentiva la inversión en tecnología y la innovación dando por resultado una meseta en la producción y restringiendo la mejora en la inserción del producto en el mercado mundial.

Cacao fino y de aroma del Ecuador : Cacao Arriba

A partir del siglo XIX con el desarrollo de la industria del chocolate en Europa, la producción de cacao se incrementó aceleradamente en Brasil y Ecuador, y más tarde a través de los colonizadores, se promovió el cultivo en África, llegando primero a Ghana y luego a Nigeria, Camerún y Costa de Marfil. El mercado mundial de cacao en grano distingue dos amplias categorías: el cacao fino y de aroma y el cacao común u ordinario. Alrededor del 95 por ciento de la producción mundial es cacao común, el cual procede en su mayoría de África, Asia, América Central y del Sur. El restante de la producción, es decir el 5 por ciento, corresponde a cacao fino y de aroma, el mismo que se produce en Ecuador, Indonesia, Papúa Nueva Guinea, Colombia, Venezuela, Trinidad y Tobago, entre otros (ICCO, 2009), y cuyas características distintivas de aroma y sabor son buscadas principalmente por los fabricantes de chocolates finos, por lo que reciben un plus o premio al precio base en los mercados internacionales. La demanda de cacao fino y de aroma es muy limitada y selectiva, ya que se usa en la elaboración de chocolates de calidad premium o gourmet, los mismos que para ser considerados finos deben elaborarse con más del 75 por ciento de esta variedad. En otros casos, el cacao fino y de aroma se combina con el cacao común para reducir el costo de la materia prima, en la elaboración de chocolates de calidad superior a la estándar como chocolates oscuros, tabletas y coberturas. Sin embargo, en los últimos años, el mercado de estos tipos de chocolate ha crecido en respuesta a los altos estándares de vida en los países consumidores, como son Europa y Estados Unidos. Actualmente, en el ámbito mundial, el grado de exigencia de los consumidores respecto de los alimentos se ha elevado y diversificado, en virtud del aumento de su poder de negociación, de la cantidad de información disponible, y de la oferta de una gran variedad de productos. Los consumidores buscan productos auténticos, genuinos, de identificación cultural, avalados por una tradición del saber hacer, es decir, alimentos que tengan un cuento que contar. De aquí la importancia de la Denominación de Origen como sello de certificación. En el Ecuador existe un tipo de cacao fino y de aroma único en el mundo, conocido en el país con el nombre de "Cacao Arriba" que posee características de sabor y aroma muy distintivas y valoradas a nivel mundial, como notas florales, frutales y a nuez. Este reconocimiento le permite ser competitivo en calidad, mas no en productividad, ya que los países africanos son los mayores productores a nivel mundial, y se han especializado en rendimiento y no en atributos.

Estudio del sistema de agronegocios lechero de la Región Sierra del Ecuador : identificación de restricciones y oportunidades para mejorar su competitividad

La creciente ola de prosperidad y urbanización en Asia, África y América Latina fomenta el aumento en la demanda de productos lácteos. Una investigación realizada por Tetra PakDairyIndex en el 2011, proyecta un aumento de cerca de 25 por ciento en el consumo global de leche entre 2010 y 2020. América Latina reúne condiciones insuperables para aumentar sus producciones de leche y ser proveedor de la demanda del propio continente En Ecuador, se ha incrementado la producción de leche y productos lácteos, aunque sólo exporta el 1 por ciento de su producción, mientras que la población ecuatoriana todavía mantiene un bajo nivel de consumo de lácteos. Este hecho mantiene latentes las oportunidades para el desarrollo de la industria láctea y la ganadería nacional. El presente trabajo tiene por objetivo realizar un estudio del Sistema de Agronegocios lechero de la Región Sierra de Ecuador, el cuál permita conocer su desarrollo y limitaciones, y a partir de las mismas proponer alternativas de mejora competitiva. Se utiliza el método EPESA el cual establece los lineamientos para el estudio de sistemas de agronegocios desde una óptica sistémica y utilizando como marco teórico de la nueva economía institucional. Se realizó un análisis de fuentes de información secundaria así como también se realizaron entrevistas con informantes calificados dada la escasez de información a nivel nacional. El SAG lechero de la Región Sierra cuenta con dos subsistemas: el subsistema formal y el informal, surgen a partir del bajo enforcement institucional y una demanda local que prefiere lácteos no pasteurizados y "directo del campo". Es por ello que se observan mayores niveles de tecnificación, productividad, inocuidad, sanidad y calidad en el subsistema formal, lo que lleva a competencia desleal entre ambos subsistemas. Otro aspecto se refiere a las transacciones, las cuales en general todas las transacciones del sistema (y en ambos subsistemas)son de altos niveles de incertidumbre y costos de transacción, a pesar que en el subsistema formal se observan contratos. Del análisis competitivo se observa en comparación con el SAG lechero del Uruguay, el SAG lechero cuenta desventajas competitivas en factores tecnológicos avanzados (status sanitario, genética, disponibilidad y uso de maquinaria), también en la demanda (dado el bajo consumo per cápita y una demanda de baja exigencia en calidad, y bajas exportaciones), la baja presencia en el sistema de organismos de investigación y organizaciones gremiales, y la ausencia de cooperativas sumado a una alta atomización de los productores. Este estudio ha sido clave para proponer una alternativa de mejora competitiva del sistema, el cual se resume en la creación de un organismo público-privado (CONALECH)que coordine y dictamine las estrategias que el sistema debe seguir.

Components of error of maps from remotely sensed images

The concept of a “true” ground-truth map is introduced, from which the inaccuracy/error of any production map may be measured. A partition of the mapped region is defined in terms of the “residual rectification” transformation. Geometric RMS-type and Geometric Distortion error criteria are defined as well as a map mis-classification error criterion (the latter for hard and fuzzy produc-tion maps). The total map error is defined to be the sum (over each set of the map partition men-tioned above) of these three error components integrated over each set of the partition.

Composite front maps for improved visibility of dynamic sea-surface features on cloudy SeaWiFS and AVHRR data

Novel techniques have been developed for increasing the value of cloud-affected sequences of Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) sea-surface temperature (SST) data and Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS) ocean colour data for visualising dynamic physical and biological oceanic processes such as fronts, eddies and blooms. The proposed composite front map approach is to combine the location, strength and persistence of all fronts observed over several days into a single map, which allows intuitive interpretation of mesoscale structures. This method achieves a synoptic view without blurring dynamic features, an inherent problem with conventional time-averaging compositing methods. Objective validation confirms a significant improvement in feature visibility on composite maps compared to individual front maps. A further novel aspect is the automated detection of ocean colour fronts, correctly locating 96% of chlorophyll fronts in a test data set. A sizeable data set of 13,000 AVHRR and 1200 SeaWiFS scenes automatically processed using this technique is applied to the study of dynamic processes off the Iberian Peninsula such as mesoscale eddy generation, and many additional applications are identified. Front map animations provide a unique insight into the evolution of upwelling and eddies.

Welfare Regimes and “progressive” governments in Latin America: The cases of Venezuela, Ecuador and Bolivia

Several authors have applied the concept of Welfare Regimens for studying social policy in Latin America (Esping-Andersen, 1993 and 2000). Among others, Martínez Franzoni (2007) develops a typology, with fi eld work is at the turn of the millennium, and establishes three categories: State-productivist regime, state-protectionist and family orientated. Most countries in the region are placed in the latter category. The hypothesis of this article argues that with the emergence of governments considered “left” or “progressive” in several countries of the region from the late ‘90s and, more decisively, in 2000’, the map of welfare regimes models could have mutated substantively. The nationally transformative experiences are different (various socio-economic realities and political action in which they are located exists) but they have several contact points that can be summarized in a greater state intervention in different areas previously closed to their operating and recovery of important functions of welfare and care of the population by the government. The paper discusses with an exploratory and descriptive approach the welfare schemes that would shape in three countries that have constitutionalized the change from the neoliberal paradigm: Venezuela, Bolivia and Ecuador.