Electronic tongue: a versatile tool for mineral and fruit-flavored waters recognition

Natural mineral waters (still), effervescent natural mineral waters (sparkling) and aromatized waters with fruit-flavors (still or sparkling) are an emerging market. In this work, the capability of a potentiometric electronic tongue, comprised with lipid polymeric membranes, to quantitatively estimate routinely quality physicochemical parameters (pH and conductivity) as well as to qualitatively classify water samples according to the type of water was evaluated. The study showed that a linear discriminant model, based on 21 sensors selected by the simulated annealing algorithm, could correctly classify 100 % of the water samples (leave-one out cross-validation). This potential was further demonstrated by applying a repeated K-fold cross-validation (guaranteeing that at least 15 % of independent samples were only used for internal-validation) for which 96 % of correct classifications were attained. The satisfactory recognition performance of the E-tongue could be attributed to the pH, conductivity, sugars and organic acids contents of the studied waters, which turned out in significant differences of sweetness perception indexes and total acid flavor. Moreover, the E-tongue combined with multivariate linear regression models, based on sub-sets of sensors selected by the simulated annealing algorithm, could accurately estimate waters pH (25 sensors: R 2 equal to 0.99 and 0.97 for leave-one-out or repeated K-folds cross-validation) and conductivity (23 sensors: R 2 equal to 0.997 and 0.99 for leave-one-out or repeated K-folds cross-validation). So, the overall satisfactory results achieved, allow envisaging a potential future application of electronic tongue devices for bottled water analysis and classification.

Perfil neuropsicológico y sesgos cognitivos de adolescentes con diferentes patrones de consumo de alcohol. Neuropsychological profile and cognitive bias in adolescents with different alcohol consumption patterns.

Identificación y caracterización del problema objeto de estudio: Diversas investigaciones señalan que el uso o consumo de alcohol comienza durante la adolescencia. En este periodo del desarrollo típicamente se han reportado deterioros asociados con el consumo de alcohol sobre diversas funciones cognitivas. Sin embargo, los hallazgos no siempre han sido concluyentes. Hipótesis: a) Existe una mayor cantidad de déficits neuropsicológicos (especialmente en los dominios asociados con la toma de decisiones) en los grupos de adolescentes que presentan patrones de consumo elevados o tipo binge y en los adolescentes bajo tratamiento; b) Existen sesgos cognitivos de tipo implícito en los adolescentes expuestos a publicidades referidas a bebidas alcohólicas; y c) Existe mayor presencia de expectativas negativas en el grupo conformado por niños, así como una mayor presencia de expectativas positivas en el grupo conformado por adolescentes. Planteo de Objetivos: se pretende lograr un perfil neuropsicológico de adolescentes de ambos sexos en función de patrones de consumo de alcohol bien diferenciados. Asimismo, se intentará determinar la presencia de sesgos cognitivos hacia estímulos asociados con el alcohol en función de las expectativas hacia el psicotrópico y el tipo de consumo del mismo que presenta la población bajo estudio. Finalmente, se buscará determinar si existen cambios evolutivos en las expectativas hacia el alcohol que pudieran indicar la presencia de mayor vulnerabilidad al consumo de alcohol. Materiales y métodos a utilizar: Se utilizarán pruebas neuropsicológicas (IGT, WCST, otras) y cognitivas (AEQ o similares). Se apelará al uso de diseños ex post facto prospectivos de tipo simple o factoriales, diseños factoriales, estudios instrumentales y estudios descriptivos de poblaciones mediante encuestas. Resultados esperados: 1) Se espera encontrar una mayor cantidad de déficits neuropsicológicos (especialmente en los dominios asociados con la toma de decisiones) en los grupos de adolescentes con patrones de consumo de alcohol elevados y binge, así como en el grupo de adolescentes bajo tratamiento. 2) Se espera encontrar la presencia de sesgos cognitivos implícitos en aquellos adolescentes expuestos a publicidades referidas a bebidas alcohólicas en contraposición a los adolescentes expuestos a publicidades de bebidas no-alcohólicas. 3) Se espera encontrar una mayor presencia de expectativas negativas en el grupo conformado por niños, y una mayor presencia de expectativas positivas en el grupo conformado por adolescentes, con lo que se verificaría el supuesto que señala que las EA se modifican a lo largo del desarrollo. Asimismo, se espera confirmar que las EA cambian en función de la experiencia de consumo de alcohol. Importancia del proyecto: En el ámbito local no se han realizado estudios sistemáticos de esta naturaleza, la información que se obtenga permitirá evaluar el impacto del uso y abuso de alcohol durante la adolescencia así como diseñar y ejecutar mejores estrategias de prevención y de rehabilitación y, al mismo tiempo, facilitará la toma de decisiones en el campo de la planificación de políticas sanitarias dirigidas a los adolescentes.

Patrones dinámicos de abundancia y dispersión de una plaga en un paisaje heterogéneo. Dynamic patterns of abundance and dispersion of a pest in a heterogeneous landscape.

El desarrollo de conocimiento empírico sobre cómo la heterogeneidad espacial de un paisaje afecta los patrones de movimiento de una especie animal es considerado una prioridad para el manejo y la conservación de las especies y sus hábitats. En el caso de los insectos plaga, estos estudios resultan importantes ya que aportan las bases teóricas y empíricas fundamentales para su manejo. La persistencia de éstas especies en un paisaje modificado depende de la interrelación entre procesos ecológicos y la estructura del paisaje, tales como la interacción entre especies, la disponibilidad de parches hábitat y la influencia de las prácticas de manejo. El análisis de éstos procesos en un agroecosistema permite simplificar los modelos de heterogeneidad espacial, debido a que los lotes de cultivo son internamente homogéneos y los disturbios antropogénicos generalmente ocurren a la escala de parche, permitiendo determinar las respuestas de los insectos a dicha escala. La alfalfa (Medicago sativa) es un recurso fundamental para la producción agropecuaria y en Argentina, es el recurso forrajero más importante, constituyendo la base de la producción ganadera del país. Actualmente se cultivan alrededor de 5 millones de hectáreas, de las cuales un millón se siembran en la provincia de Córdoba. Además, cumple un rol importante en la sustentabilidad de los sistemas de producción por su función de recuperación de la fertilidad y estabilidad edáfica. La isoca de la alfalfa (Colias lesbia) es la plaga principal del cultivo, produciendo en promedio la pérdida de un corte por año. La hipótesis principal de nuestro trabajo es que los patrones de abundancia y movilidad de la isoca de la alfalfa son afectados por la estructura del paisaje y las prácticas de manejo. Los objetivos específicos del proyecto son: (a) Establecer el efecto de la estructura del paisaje y y el manejo del cultivo en la abundancia de los distintos estadios de Colias lesbia. (b) Determinar los patrones de dispersión de Colias lesbia en relación a la heterogeneidad espacial del paisaje (c) Generar un modelo predictivo de la abundancia de Colias lesbia según la estructura espacial del paisaje, el clima y el manejo del cultivo. (d) Desarrollar un conjunto de recomendaciones de manejo a escala regional para el control de la isoca de la alfalfa. Para ello se elegirán lotes de alfalfa en la región este de la provincia de Córdoba, en el departamento de San Justo, donde se realizará un relevamiento inicial del área de estudio y se dialogará con los productores. Paralelamente, se realizará una clasificación supervisada del área de estudio a partir de escenas de imágenes Landsat TM. En los parches seleccionados, durante 3 años y durante los meses de verano, se muestrearán quincenalmente los distintos estadios de Colias lesbia. Se realizarán análisis de correlación y regresión entre las variables independientes (métricas de la configuración y dinámica del paisaje) y las variables dependientes, (abundancia media de los diferentes estadios de las poblaciones). Asimismo, se realizarán experimentos de marcado-liberación-recaptura para determinar cómo el movimiento de la especie depende de la estructura del paisaje. Para modelar el movimiento inherente de la especie se combinará la información obtenida en el campo con un modelo de difusión utilizando métodos bayesianos. Se espera obtener modelos que permitan comprender los mecanismos que generan los patrones observados. Con esta información se propondrán lineamientos generales y específicos para un manejo de la isoca de la alfalfa a escala regional. En tal sentido, se espera aportar información para restringir la dispersión de la plaga, y reducir los costos y perjuicios del control químico que podrían evitarse con la aplicación de prácticas de manejo integrado y de "manejo de área" que minimicen el impacto de la plaga como también contribuir al conocimiento general de la ecología de insectos.

The use of forensic polycyclic aromatic hydrocarbon signatures and Compound Ratio Analysis Techniques (CORAT) for the source characterisation of petrogenic/pyrogenic environmental releases.

This study utilised recent developments in forensic aromatic hydrocarbon fingerprint analysis to characterise and identify specific biogenic, pyrogenic and petrogenic contamination. The fingerprinting and data interpretation techniques discussed include the recognition of: The distribution patterns of hydrocarbons (alkylated naphthalene, phenanthrene, dibenzothiophene, fluorene, chrysene and phenol isomers), • Analysis of “source-specific marker” compounds (individual saturated hydrocarbons, including n-alkanes (n-C5 through 0-C40) • Selected benzene, toluene, ethylbenzene and xylene isomers (BTEX), • The recalcitrant isoprenoids; pristane and phytane and • The determination of diagnostic ratios of specific petroleum / non-petroleum constituents, and the application of various statistical and numerical analysis tools. An unknown sample from the Irish Environmental Protection Agency (EPA) for origin characterisation was subjected to analysis by gas chromatography utilising both flame ionisation and mass spectral detection techniques in comparison to known reference materials. The percentage of the individual Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAIIs) and biomarker concentrations in the unknown sample were normalised to the sum of the analytes and the results were compared with the corresponding results with a range of reference materials. In addition, to the determination of conventional diagnostic PAH and biomarker ratios, a number of “source-specific markers” isomeric PAHs within the same alkylation levels were determined, and their relative abundance ratios were computed in order to definitively identify and differentiate the various sources. Statistical logarithmic star plots were generated from both sets of data to give a pictorial representation of the comparison between the unknown sample and reference products. The study successfully characterised the unknown sample as being contaminated with a “coal tar” and clearly demonstrates the future role of compound ratio analysis (CORAT) in the identification of possible source contaminants.

Development of a semi-automatic self learning pattern recognition system for the control of electronic boards

This project was funded under the Applied Research Grants Scheme administered by Enterprise Ireland. The project was a partnership between Galway - Mayo Institute of Technology and an industrial company, Tyco/Mallinckrodt Galway. The project aimed to develop a semi - automatic, self - learning pattern recognition system capable of detecting defects on the printed circuits boards such as component vacancy, component misalignment, component orientation, component error, and component weld. The research was conducted in three directions: image acquisition, image filtering/recognition and software development. Image acquisition studied the process of forming and digitizing images and some fundamental aspects regarding the human visual perception. The importance of choosing the right camera and illumination system for a certain type of problem has been highlighted. Probably the most important step towards image recognition is image filtering, The filters are used to correct and enhance images in order to prepare them for recognition. Convolution, histogram equalisation, filters based on Boolean mathematics, noise reduction, edge detection, geometrical filters, cross-correlation filters and image compression are some examples of the filters that have been studied and successfully implemented in the software application. The software application developed during the research is customized in order to meet the requirements of the industrial partner. The application is able to analyze pictures, perform the filtering, build libraries, process images and generate log files. It incorporates most of the filters studied and together with the illumination system and the camera it provides a fully integrated framework able to analyze defects on printed circuit boards.

Emotion recognition within spoken dialog systems

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2011

Neural mechanisms for fast recognition of auditory emotion

Emotion, audition, event-related potentials, MMN, multidimensional scaling, timbre, perception

Estimation of nonparametric probability density functions with applications to automatic speech recognition

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2007

Forearm surface EMG signals recognition and muscoloskeletal system dynamics identification using intelligent computational methods

Biosignals processing, Biological Nonlinear and time-varying systems identification, Electomyograph signals recognition, Pattern classification, Fuzzy logic and neural networks methods

Discriminative classifiers for speaker recognition

Speaker Recognition, Speaker Verification, Sparse Kernel Logistic Regression, Support Vector Machine

Hand gesture spotting and recognition using HMMs and CRFs in color image sequences

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2010

Vision-based representation and recognition of human activities in image sequences

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2013

Statistical pattern recognition for audio-forensics : empirical investigations on the application scenarios audio steganalysis and microphone forensics

Magdeburg, Univ., Fak. für Informatik, Diss., 2013

Discovery and visualization of interesting patterns

Die Preise für Speicherplatz fallen stetig, da verwundert es nicht, dass Unternehmen riesige Datenmengen anhäufen und sammeln. Diese immensen Datenmengen müssen jedoch mit geeigneten Methoden analysiert werden, um für das Unternehmen überlebensnotwendige Muster zu identifizieren. Solche Muster können Probleme aber auch Chancen darstellen. In jedem Fall ist es von größter Bedeutung, rechtzeitig diese Muster zu entdecken, um zeitnah reagieren zu können. Um breite Nutzerschichten anzusprechen, müssen Analysemethoden ferner einfach zu bedienen sein, sofort Rückmeldungen liefern und intuitive Visualisierungen anbieten. Ich schlage in der vorliegenden Arbeit Methoden zur Visualisierung und Filterung von Assoziationsregeln basierend auf ihren zeitlichen Änderungen vor. Ich werde lingustische Terme (die durch Fuzzymengen modelliert werden) verwenden, um die Historien von Regelbewertungsmaßen zu charakterisieren und so eine Ordnung von relevanten Regeln zu generieren. Weiterhin werde ich die vorgeschlagenen Methoden auf weitereModellarten übertragen, die Software-Plattformvorstellen, die die Analysemethoden dem Nutzer zugänglich macht und schließlich empirische Auswertungen auf Echtdaten aus Unternehmenskooperationen vorstellen, die die Wirksamkeit meiner Vorschläge belegen.

Multimodal automatic user disposition recognition in human-machine interaction

Magdeburg, Univ., Fak. für Elektrotechnik und Informationstechnik, Diss., 2013