Cómputo Bioinspirado

Calificaciones

2009-06-28T07:53:00.000-07:00

Buen día chavos, aquí les dejo las calificaciones del curso:

Expositor	Calificación
Patricio	10
Gabriela	8
Carlos	10
Marco	10
Dario Emmanuel	6
Yanus	10

El resto tiene NP

Que tengan buenas vacaciones

Exposiciones

2009-06-16T13:58:00.000-07:00

Saludos bioinspirados

Como ya lo habíamos planteado las exposiciones son los días 23, 24, 25 del presente. Durarán 20 minutos cada una mas cinco minutos de preguntas, va a haber un cañón en caso de que traigan una presentación y todos deben atender a todas las presentaciones. Es muy importante que hagan un esfuerzo de síntesis para que no se los coma el tiempo así como un trabajo escrito sobre su exposición (no mayor a 5 cuartillas).

Únicamente tengo 6 exposiciones así que si alguien más ya tiene exposición y no me la ha mandado (o si hay algún error) por favor escríbanme a chekoways@gmail.com anexando al encabezado la palabra: [Bioinspirado] para que no se vaya a perder en el spam.

Día	Expositor	Trabajo
23	Patricio	Epidemic Spreading of Computer Worms in Fixed Wireless Networks
23	Gabriela	Query Optimization by Genetic Algorithms
24	Carlos	Cryptography Inspired by Genetic Algorithms
24	Marco	A 2/3 Approximation Algorithm for the Shortest Superstring Problem
25	Eduardo	Artificial Neural Networks in models of specialization guild evolution and sympatric speciation
25	Yanus

IT in molecular biology

2009-06-10T13:48:00.000-07:00

Saludos

Aquí les dejo el artículo de Adami "Information theory in molecular biology" desde Arxiv (pdf)

En cuanto a las exposiciones van a ser el 23, 24, 25 de junio.

Inmunocomputación

2009-06-03T06:44:00.000-07:00

Saludos

Aquí les dejo la siguiente lectura, el Capítulo 3 del libro In Silico Immunology

PD 1. También les dejo la liga a los trabajos de Cándida Ferreira sobre Programación por Expresión Génica (GEP)

PD 2. No se olviden de ir preparando su lectura para las exposiciones

Midiendo con celulares

2009-05-25T19:15:00.000-07:00

Aloha

Aquí les dejamos dos artículos de Nature donde pueden ver el uso de los celulares cómo dispositivos de medición.

Albert Barabási, "Understanding Individual Human Mobility Patterns" lo pueden bajar de aquí (este sería bueno que lo imprimieran en colorcitos)

Roberta Kwok, "Phoning in Data" que pueden leer desde aquí

La influenza en el Chamuco

2009-05-20T15:32:00.000-07:00

Saludos bioinspirados.

Información veraz y oportuna sobre la Influenza sólo se encuentra en medios serios y respetables, y eso es lo que van a encontrar en el último número de El Chamuco. Particularmente les dejamos para leer el siguiente artículo: "DATOS IMPORTANTES SOBRE LA INFLUENZA Y LA POLÍTICA CIENTÍFICA DEL PAÍS".

Fue realizado por un grupo de investigadores y estudiantes del Instituto de Ecología de la UNAM y del Laboratorio de Biología Molecular del Cinvestav Irapuato.

Simulando el experimento de Adleman

2009-05-11T05:07:00.000-07:00

Saludos

Aquí les dejo el software (hecho en C++) para hacer simulaciones de cómputo con DNA: strand.tar.gz

La documentación la pueden encontrar aquí

Aquí les dejo este video que me encontre que muestra la replicación del DNA

Lazcano en la revista Proceso

2009-05-05T22:09:00.001-07:00

La revista Proceso de esta semana (3 a 9 de mayo) publicó una entrevista con el investigador Antonio Lazcano que aquí reproducimos.

Llegó para quedarse

RAFAEL VARGAS

Para el científico mexicano Antonio Lazcano, la población del país tiene que hacerse a la idea de que la nueva epidemia "llegó para quedarse y tendremos que aprender a vivir con ella". En entrevista con Proceso, este connotado especialista en evolución de la vida dice que tal aprendizaje significará un cambio de conductas individuales y colectivas, el desarrollo de vacunas y, de manera muy destacada, "dar la misma oportunidad a todos los sectores de la sociedad a que tengan acceso al diagnóstico rápido, al tratamiento médico". Cuando al doctor en ciencias Antonio Lazcano –especialista en evolución de la vida y uno de los mexicanos más distinguidos en la comunidad científica internacional– se le pregunta de qué manera llegó a México el virus de la influenza A (H1N1), y si en ello tiene que ver la importación de cerdos, responde: "No. Esto tiene que ver con el hecho de que las fronteras que separan a las especies biológicas son más transparentes de lo que pensamos".
Explica: "Se suele creer que lo que separa a una especie biológica de otra es tan estricto como el muro que separa a Estados Unidos de México. Pero los virus no necesitan de visas, son los inmigrantes ilegales por excelencia".

Y pone un ejemplo: el ancestro de la bacteria que causa la tuberculosis vivía en el suelo, del suelo brincó a las vacas, a los rumiantes. Y cuando los humanos domesticamos rumiantes, brincó a nosotros.
"Hoy se sabe muy bien que hay receptores en las células del pulmón del tracto respiratorio de los cerdos en los que pueden fijarse los virus de las aves y de los mamíferos. De manera que era inevitable que surgiera un virus como éste. Es algo que ya se venía diciendo desde hace tiempo.
"En este caso los virus de los patos afectaron a los guajolotes, que son especialmente sensibles, y los guajolotes lo transmitieron a los cerdos. Esta es parte de la historia, porque parece que ha habido otros intercambios. Nosotros mismos hemos transmitido, como especie, virus a los cerdos y a otros animales. Y claro, en Estados Unidos, en México y en muchos lados es común que cerdos, guajolotes y otros animales se críen juntos".

–Muchas personas se encuentran sorprendidas y desconcertadas, e incluso hay quien supone que esta influenza es parte de una conspiración. ¿Qué claridad se le puede brindar a la gente en este momento con respecto a la epidemia?
–La memoria colectiva es muy corta y se olvida que hasta hace muy pocas generaciones la gente solía fallecer en grandes cantidades, víctima de las epidemias. El número de personas que murió a causa de la epidemia de tifo durante la Revolución probablemente contribuyó al famoso millón de muertos que ésta costó, y no conocemos la reacción de los mexicanos ante la epidemia de influenza de 1918 , pero no dudaría de que, aun cuando la epidemia no tocó a México tan fuerte como a otros países, también haya contribuido a esa cifra.
"Hace 20 años el mundo atestiguó con incredulidad la aparición de la epidemia de sida , que al principio se desdeñó como algo que afectaba a una minoría. Veinte años después se han modificado conductas, existen acciones de solidaridad, se habla en forma mucho más abierta de otros estilos de vida. Hoy que esta epidemia nos golpea, despierta temores propios de un universo fuera de balance. A eso hay que agregar que se vive en una ciudad en la que cualquier problema se magnifica en la medida en que hay más de veinte millones de habitantes. Pero tales temores, o la idea de que atrás de la epidemia hay una conspiración o una manipulación de los grandes monopolios o un intento de utilización por parte de una organización política, debería dejar paso a la conciencia colectiva de que estamos enfrentando una situación de emergencia en la cual es indispensable apoyar lo que la racionalidad médica exige en este momento".

–El tifo costó muchas vidas pero pasó; el sida es una epidemia con la cual vamos a convivir durante largo tiempo, pero en este momento no sabemos si esta influenza va a perdurar o si se trata de una falta de equilibrio pasajera. No es posible preverlo...
–Bueno, hay algo que sí podemos prever, y lo que la evolución biológica nos dice es que una vez que aparece un nuevo tipo de virus no va a desaparecer. Sólo existen dos casos de virus que se han extinguido por acción humana. Uno de ellos es el de la viruela, y otro un virus que afecta a cierto tipo de rumiantes y que se acabó mediante el esfuerzo colectivo de virólogos, veterinarios, biólogos moleculares, etc. Pero los virus son persistentes. Hay que hacernos a la idea de que esta nueva epidemia llegó para quedarse y tendremos que aprender a vivir con ella, lo que significará un cambio de conductas individuales y colectivas, el desarrollo de vacunas, dar la misma oportunidad a todos los sectores de la sociedad a que tengan acceso al diagnóstico rápido, al tratamiento médico. Éste es un patógeno que va a quedarse con nosotros.

–Los virus no desaparecen pero se pueden controlar, o por lo menos creemos que se pueden controlar.
–Sí, yo en ese sentido soy muy optimista.

–¿Qué expectativas hay de que esto pueda controlarse en un corto o mediano plazo? ¿Qué perspectivas hay de que la gente recupere su vida normal?
–Lo más importante es que ya se tiene la conciencia de que hay una manera de evitar el contagio. Sabemos exactamente cómo se transmite el virus, al igual que sabemos cómo se transmite el virus del sida. Esa es una herramienta poderosísima que tenemos en nuestras manos –sobre todo si están limpias. Sabemos también que hay antivirales que atacan y acaban con la infección. Sabemos que se trata de un virus cuyo material genético tiene RNA , que es un ácido nucleico más antiguo que el DNA y cuya tasa de mutaciones es en promedio un millón de veces mayor que la del DNA. No es remota la aparición de resistencias. De hecho, la teoría de la evolución molecular predice que aparecerán formas resistentes. Pero habrá que tener una vigilancia constante por una parte, y por otra, modificar una conducta que desde hace mucho tiempo los médicos han dicho que es terrible en México: la automedicación.
"Hoy contamos con herramientas que no existían hace unas cuantas décadas. Aunque curiosamente el genoma completo del virus mexicano aún no está disponible en la red (sabemos que el virus de la cepa que está causando la epidemia en México está secuenciado pero no está en la red a pesar de que en ella se encuentran ya las cepas de Estados Unidos –de Texas, de California, de Ohio– y las cepas coreanas y las alemanas), ya se puede decir que el conocimiento completo del genoma del virus es una herramienta poderosísima, porque se puede empezar a distinguir una serie de características del genoma y a partir de ellas diseñar terapias y vacunas. Y ahora tienes formas de producción de vacunas que son mucho más rápidas. Hay una serie de avances tecnológicos que son espectaculares y que nadie habría imaginado hace tiempo. Y por último está ese fenómeno extraño que deja perplejos a los médicos (y mucho más a quienes como yo no lo somos), y es que la mortandad en México es mayor, y no se observa en Estados Unidos y Europa. Investigar este fenómeno nos va a dar una serie de herramientas para contender con la epidemia".

Mutaciones, letalidad

–Una pregunta que está en el aire es: ¿por qué hay personas que mueren a causa del virus en México y, aparentemente, en otros países no?
–Aquí hay dos cosas –y permítame de nuevo comparar, que eso es lo que uno hace siempre en teoría evolutiva–. Si uno estudia el genoma humano, lo que descubrimos es que tenemos multitud de retrovirus, parientes lejanos o cercanos del VIH que hemos heredado incluso desde antes de que nuestros ancestros se separaran de los ancestros de los chimpancés. La explicación de eso es de naturaleza evolutiva, y es que hay muchos patógenos que comienzan una relación muy agresiva con el infectado, pero la selección natural favorece una coexistencia en la que el patógeno se vuelve o un simbionte o un comensal o un huésped que no causa ningún daño.
"Hay multitud de ejemplos en biología de que eso ocurre. Un ejemplo sería el de la microbiota intestinal: nosotros somos infectados, poco después del nacimiento, por una enorme cantidad de microorganismos que entran al tracto digestivo y que tienen una relación simbiótica con nosotros porque producen vitamina B12 que nos ayuda, entre otras cosas, a la síntesis de nuestro propio DNA y nosotros les damos, en una relación de toma y daca, casa, vestido y sustento, en el sentido más estricto. Es un ejemplo de cómo un patógeno evoluciona hacia una relación de comensal o de huésped o de simbionte. Una posibilidad para explicar el número de fallecimientos en México, contra lo que ocurre en otros lados, sería que el virus comenzó con mucha agresividad aquí y una forma atenuada fue la que brincó a otros individuos de otras partes del mundo."

–¿Qué significa que éste sea un virus de RNA?
–Los virus evolucionan constantemente. Son entidades que se multiplican y que al multiplicarse en el interior de las células pueden mutar. Pueden ser de DNA, de los que hay muchos ejemplos, o de RNA, como el virus de la polio, el virus de la influenza o el virus del sida. Cuando un virus tiene como material genético RNA, su tasa de mutación es un millón de veces más grande que la tasa de mutación del DNA. Un ejemplo que suelo usar con los alumnos, porque expone lo anterior de manera muy clara, es que un virus con RNA se replica de la misma manera en que se juega "teléfono descompuesto": Si usted le pasa un mensaje a la persona sentada a su lado y ésta a otra y ésa a otra, al cabo de unos cuantos tránsitos el mensaje termina siendo absolutamente otra cosa, a veces incomprensible.
"En cambio el DNA es una molécula que puede ser larguísima, y cuando se replica, como tiene lo que llamamos mecanismos de 'edición', la tasa de errores se reduce. El ejemplo ideal sería comparar el New York Times con un periódico estudiantil: el New York Times cuenta con un equipo de editores para revisar y corregir rápidamente los errores que aparezcan, pero un periódico estudiantil tendrá omisiones de letras, faltas de ortografía, etcétera. Como el DNA tiene esos mecanismos de edición puede alcanzar longitudes enormes, sorprendentes, sin ninguna dificultad; en el caso del RNA tenemos lo que se conoce como el Límite de Eigen, descubierto por un químico alemán muy distinguido, premio Nobel, que demostró que si no tienes ese mecanismo de corrección, mientras más larga sea la molécula de RNA mayores errores va a acumular, tantos que puede perder su identidad. Otra vez volvamos al ejemplo del teléfono descompuesto: si yo digo la palabra 'para', lo que voy a obtener al final del tránsito es que probablemente se mantendrá la palabra 'para', porque es muy corta. Pero si digo 'Constantinopla', es posible que en la transición se introduzcan errores. Mientras más larga sea la frase, mayor cantidad de errores se van a transmitir. Volvamos al teléfono descompuesto. Suponga que uso una frase: 'La lucha por la existencia no es de lo que habló Darwin'. Yo le puedo decir a la persona a mi lado primero la palabra 'la', y la va a transmitir sin problema, luego la palabra 'lucha', y la transmitirá sin problema, porque estoy segmentando el mensaje en términos más pequeños. Esa es la estrategia evolutiva que hay atrás del virus de la influenza: para evitar perder la identidad con un genoma muy largo de RNA, se ha fragmentado en trozos más pequeños, y entonces nunca se alcanza el Límite de Eigen que le haría perder la identidad al multiplicarse.
"Esa es una ventaja, pero lo que se obtiene al final de ese 'teléfono descompuesto' es ahora un montón de palabras que usted va a poder reordenar de distinta manera, y el problema es que al tener un genoma segmentado, un virus de RNA como el de la influenza –porque no todo lo tiene segmentado– va a poder intercambiar sus genes con otros virus.
"Cuando los virus de RNA como el de la influenza tienen genes segmentados, hay una posibilidad de intercambio, con una tasa de mutaciones muy alta. Desde ese punto de vista se entiende perfectamente que aparezcan virus nuevos todo el tiempo, pero el hecho de que haya un patógeno tan agresivo como el que vemos ahora demuestra en términos tristes, patéticos, lo que es una realidad: la selección natural no tiene metas ni objetivos, sólo produce resultados. Desde la óptica del virus, éste se está expandiendo con una eficiencia extraordinaria, a costa nuestra."

Los faltantes en investigación

–Una de las cosas que sorprenden mucho es que en México no se tenga la capacidad de reconocer el virus, que se haya tenido que enviar muestras a Canadá, por ejemplo, para poder tener la certeza de qué tipo de virus es éste. ¿Qué es lo que sucede? ¿No se había desarrollado ya una cierta riqueza en términos de investigación médica en el país?
–Creo que la respuesta del sistema de salud mexicano, con todas las diferencias y limitaciones que pueda tener con respecto a otros, ha sido extraordinaria por el esfuerzo individual y colectivo de grupos de médicos y los profesionales de la salud. Yo le tengo un respeto absoluto a esa actitud individual de los médicos que con una capacidad de entrega han estado trabajando de manera excepcional. Médicos, enfermeras, personal de laboratorios, etcétera. Pero lo que la epidemia también está demostrando es que un sistema de salud no se puede concebir en nuestros días en ausencia de investigación de salud asociada. En México hay instituciones como el Instituto Nacional de Nutrición, el de Cardiología, el de Cancerología, el de Enfermedades Respiratorias en las cuales, además de hacerse investigación, también se atiende a pacientes. Pero hay que recordar que no hace mucho un director del Instituto Mexicano del Seguro Social dijo que en esa institución no había por qué hacer investigación. Y uno piensa en el ISSSTE, que es patético en ese sentido, porque nunca he visto un trabajo de investigación que salga de un hospital o un centro del ISSSTE. Quizá los haya, pero no son tan conspicuos como los que ves en otros lados. Lo que estamos atestiguando es, primero, la necesidad de que todo sistema de salud cuente con investigación asociada; segundo, que México tiene instituciones de excelencia. Por ejemplo, el tipo de investigación biomédica que se hace en la UNAM es espectacular. Lo que se hace en el Instituto de Biotecnología, en Biomédicas, en la Facultad de Medicina y otros sitios de la UNAM, es investigación que impacta directamente en la salud individual y pública, pero el sistema de salud como tal en el país finalmente se ha ido desmantelando.

–¿Qué tan reversible sería ese desmantelamiento en un corto plazo?
Si esta epidemia no nos prueba que es indispensable realizar esa investigación estamos perdidos. ¿Qué necesitamos hacer?
–Tener una política que trascienda los vaivenes sexenales. Se necesita garantizar que se contará con grupos de investigación y que ésta se fomentará más allá de los cambios de régimen y de los cambios de directivos. A veces la llegada de un nuevo jefe a una dependencia de salud implica un cambio en las líneas de investigación. Lo que hace falta es definir una serie de prioridades –recordar que en México, históricamente, uno de los primeros grupos que empezó a hacer investigación de alta calidad fue justo el de los médicos– y garantizar esas líneas de investigación, que pueden modificarse críticamente en función de lo que la misma comunidad de investigadores y médicos decida. Pero ante todo, es fundamental reconocer que en México existe una capacidad extraordinaria. El número de médicos mexicanos que hay en altos puestos en el extranjero, así como la eficacia con la que los médicos que viven aquí resuelven problemas de salud pública, prueba la alta calidad de los médicos mexicanos.
"Eso no significa que no haya que cambiar algunas cosas. Es necesario que los médicos aprendan biología evolutiva (porque finalmente detrás de la aparición de este virus lo que hay es un evento evolutivo) y que los biólogos aprendamos más sobre biología humana –no hablo de anatomía ni de fisiología, sino del ser humano como una entidad biológica. Eso permitiría una interacción mayor entre ambos tipos de profesionales."

–¿La UNAM podría ser el organismo rector, o parte de un organismo que asegure políticas de largo plazo? ¿Existen modelos extranjeros que convendría imitar?
–Hay centros de estudio que se han convertido en referencias internacionales como el Max Planck, en Alemania, y el Instituto Pasteur, en Francia, con una capacidad de planificación a largo plazo que les permite influir directamente sobre decisiones de salud pública y abordar grandes problemas teóricos que aparentemente no tienen una aplicación inmediata.
"México no ha logrado crear centros así, que no sólo requieren de inversión económica sino también de inversión social. Permítame poner un ejemplo: está muy bien que en México se reclamen más escuelas de artes, pero no veo que nadie clame por más escuelas de matemáticas. ¡Necesitamos de unas y de otras! La enseñanza de las matemáticas en México es una tragedia. Por ejemplo, prever hacia dónde va la fiebre porcina es imposible sin una modelación matemática.
"Sin embargo creo que la UNAM es, junto con los institutos de salud mencionados, uno de los tesoros nacionales. Y ahora se está viendo, en la forma en que sus egresados y sus dependencias están ayudando a enfrentar la epidemia. Puedo mencionar el caso que conozco bien:
"A raíz de la aparición del virus de influenza porcina 15 personas formamos de inmediato, por voluntad propia, un grupo interinstitucional e interdisciplinario de colegas que sabemos hacer análisis de proteínas, evolución de moléculas, estudio de genomas de RNA, epidemiología, estudios de migración de aves, etcétera, porque es la manera lógica de abordar un problema de esta naturaleza. Es sólo un grupo de apoyo a la investigación médica en el que no existen problemas de chovinismo institucional y en el que todos tenemos un rasgo común que me parece que debe subrayarse: todos provenimos de escuelas públicas, lo cual habla de la capacidad de formación de la educación pública, y de su valor histórico y social."

–¿Qué fruto puede esperarse del equipo que formaron?
–Yo lo pondría en estos términos: En cuanto se tenga el genoma completo del virus disponible públicamente –cosa que tiene que hacerse ya–, este grupo, que es el mejor posible en México para analizar la evolución del genoma del virus y sus rasgos, va a poder decir de dónde salieron los genes, identificar cuáles son los sitios que están mutando con mayor rapidez, saber si están evolucionando por separado o de manera sincrónica los diferentes segmentos; vamos a poder identificar la estructura terciaria de las proteínas, lo que es muy importante para el diseño de vacunas; vamos a poder asomarnos a una parte de la biología del virus, cosa que es esencial para desmitificar el asombro ante su origen y características.

–¿A qué estamos sujetos ahora?
–Nunca he tenido una visión catastrofista de la sociedad ni de la vida. En ese sentido soy totalmente panglosiano. Es obvio que éste no es el mejor de los Méxicos posibles, pero también que nuestra herencia no es una red de agujeros. Sabemos cuáles son los síntomas de la enfermedad y cómo evitar la transmisión del virus. Lo que hay que garantizar ahora es que todo mundo tenga acceso a la atención médica inmediata.
"Sabemos bien que las epidemias golpean a todos por igual, pero que al perro más flaco se le cargan los virus, y tenemos que garantizar que las comunidades indígenas, los barrios más pauperizados y los sectores más marginados de la sociedad también tendrán acceso a la información para prevenir la enfermedad y saber qué hacer en caso de que se presente.
"Es importante tener una actitud de optimismo, lo mismo que estar conscientes de que hay fuerzas naturales a las que nos enfrentamos con más deseos que posibilidades de triunfo, pero eso no significa bajar la guardia. Parafraseando a Gramsci, habría que oponer al pesimismo de la inteligencia, el optimismo de la voluntad."

El Dilema del Prisionero

2009-04-23T08:16:00.000-07:00

Saludos

Estuvimos viendo el Dilema del Prisionero que es un esquema muy usado en Teoría de Juegos.

Las modificaciones hechas al dilema del prisionero son: el dilema del prisionero iterado y el dilema del prisionero iterado espacial (SIPD por sus siglas en inglés).

El programa lo pueden bajar del sitio del libro de Flake, Computational Beauty of Nature

Para bajar el programa que corre en Windows lo pueden hacer desde aquí:

cbn-win-bin.zip

a la hora de desempacarlo se va a descomprimir en un directorio que se llama cbofn (computational beauty of nature) mismo que tiene mas directorios (carpetas), el ejecutable va a estar dentro de la última carpeta:

cbofn\cbn\code\bin

se cambian a ese directorio y ahí ejecutan el programa

sipd.exe

la documentación la pueden ver aquí

Biología molecular y Computo con DNA

2009-04-20T11:44:00.000-07:00

Saludos clase.

Aquí les dejo estas tres lecturas:

Molecular Biology for Computer Scientists de Lawrence Hunter

Bringing DNA Computers to Life de Ehud Shapiro y Yaakov Benenson

así como también agreguen este. Es el artículo del experimento de Adleman:

Computing with DNA

Son para el próximo martes 28.

Nos vemos en clase.

Tareas 1, 2 y 3 y lecutras

2009-04-01T08:56:00.000-07:00

Saludos, aquí les dejo las ~~dos~~ tres primeras tareas para entregar regresando de vacaciones

TAREA 1
Entrega: Lunes 13 de abril 2009

Partiendo de las lecturas de las abejas y hormigas que están en este blog, por favor desarrollen en un ensayo entre 2 y 4 páginas alguno de los siguientes temas:

- Inteligencia colectiva: Exploren un poco la relación entre las escalas de los agentes y el espacio de busqueda en el que se desempeñan. ¿Estamos sujetos los seres humanos a un fenómeno similar?
- Bioinspiraciónes: A partir de estas lecturas ¿qué dispositivo, algoritmo o modelo consideran factible diseñar o construir?

O en su defecto, cualquier otro tema que ustedes consideren (relacionado con el curso por su puesto)

TAREA 2
Entrega: Lunes 13 de abril, 2009.

El último jueves de clase con Victor vieron un par de reglas de transición para el model Ising. En terminología moderna, se trata de un autómata celular unidimensional de dos símbolos {-1,1}. Las dos reglas de transición vistas en clase fueron

El estado del spin i al tiempo t+1 es igual a D veces el producto de los spines i-1 y i+1 al tiempo t.
El estado del spin i al tiempo t+1 es igual a D el spin i-1 al tiempo t

En clase se vio una expresión de energia para el modelo Ising: la suma, sobre todos los i,j adyacentes, de D*Si*Sj.

Programen en el lenguaje que quieran (o incluso en la hoja de cálculo) este modelito para topologías lineales (los átomos de las fronteras tienen spin constante) y cíclicas. Y para valores de D=+1 y -1.

Su tarea es encontrar los estados a los que este sistema tiende dependiendo de la constante D, la topología y las condiciones iniciales. Asi mismo, deben entregar un gráfica de la evolución de la energía para cada corrida que hayan hecho. Adjunten también el código fuente.

TAREA 3
Entrega: Lunes 27 de abril 2009

Como vimos en laboratorio, la autoorganización en el algoritmo de SOM es una propiedad emergente del algoritmo. Lo que tienen que hacer es con su implementación del algoritmo de SOM armar un artículo de no más de 4 páginas (abstract, introduccion, secciones que consideren necesarias, conclusiones, referencias) en el que exploren de manera cualitativa las condiciones que llevan al SOM a la autoorganización, dicho de otra forma, alterando que parámetros o condiciones (que ustedes consideren) no se obtiene un conjunto autoorganizado.

formato:
Por favor, envíenme sus tareas con el siguiente subject

[bioinspirado] nombre tarea n

Y ya para terminar aquí les dejo un par de recomendaciones:

Marcelino Cereijido. 1976-2006. ¿qué demonios le sucede a la ciencia mexicana? Ciencias 86 [pdf]

Y revisen este sitio http://www.no-free-lunch.org, particularmente este artículo

Caminantes

2009-03-31T20:08:00.000-07:00

Saludos clase

Hoy vieron un poco del caminante aleatorio, de hecho se les quedaron dos tareas.

1. Si tienen un caminantea aleatorio ubicado en el plano y lo ponen... pues a caminar... ¿cuál es la probabilidad que después de N pasos éste se encuentre a distancia N? la única consideración es que el caminante tiene que cambiar de posicion para cada iteracion

Es decir

N	p(dN)
1	1
2	3/4

Hagan un programita en su lenguaje favorito que muestre como se movió después de N iteraciones, el graficado lo puede hacer con gnuplot

2. Mucho menos técnica al grado que ni parece tarea, pero si lo es. Tienen que ver cuánto tiempo tarda en llegar una hormiga a una fuente de alimento (un pedazo de dulce chupado, paleta o lo que quieran) y luego cuánto tarda en llegar el resto de la banda (o sea, el resto de las hormigas).

Otro tipo de caminante cuya distribución obedece a una ley de potencias es el caminante de Levy (el sitio que les mencionó toño es este: http://www.wheresgeorge.com/)

Nota: como el sitio esta muy nuevo, la colección mas grande que encontré tenía unicamente 16 localizaciones, que está lejos de ser una muestra estadística representativa, pero la idea general y distribución de los vuelos de Levy es esa.

Todo esto es la introducción al tema de la Inteligencia de Enjambre (Swarm Intelligence).

Lectura

Por cierto, el artículo sobre los no-embotellamientos en colonias de hormigas, está aquí. Para bajar el artículo busquen el título y los debería llevar a arXiv.org [pdf].

Nos vemos en clase.

SOM: self orginizing maps

2009-03-17T23:25:00.000-07:00

Aloha

Hoy empezaron a ver con Toño otro tipo de red neuronal cuyo entrenamiento es no supervizado: los mapas autoorganizados o self orginizing maps (para no variar aquí les dejo el capítulo 15 del Rojas)

En este entretenidìsimo video de 7 minutos van a poder ver el mecanismo general del SOM:

Lecturas relacionadas

Aquì les dejo un tutorial de la IEEE sobre redes neuronales.

Una aplicación en deshuso pero bien interesante (así como una considerable cantidad de refritos): WebSOM

Lecturas para el viernes 20 (re-corregido)

2009-03-14T19:43:00.001-07:00

Saludos clase, esta es la corrección de la corrección.

Aquí les dejo dos lecturas para el próximo viernes 20 de marzo. Ya está corregido el segundo link y los permisos de acceso.

Foreword
Exploration of cognitive capacity in honeybees

El libro es Complex worlds from a simpler nervous systems

Nos vemos.

Retropropagacion del error

2009-03-12T07:05:00.000-07:00

O como comunmente lo conocen en el bajo mundo de las redes neuronales, error backpropagation. Es un algoritmo de aprendizaje supervisado para una red neuronal. La idea es hacer una suerte de suavizado del paisaje con pequeños ajustes sobre los pesos de cada neurona utilizando el error que se obtiene de comparar el valor obtenido y el esperado. Para poder usarlo necesitan un conjunto de entrenamiento y otro de prueba y, obvio, la red neuronal que desean entrenar.

Ya saben que para calcular el impulso enviado por una neurona necesitan la sigmoide. Ahora, para irnos de regreso vamos a necesitar la derivada de la sigmoide.

Aquí les dejo el pseudocógido:

Inicializar todos los pesos con pequeños valores aleatorios
Para cada estímulo en el conjunto de aprendizaje propaga la señal por las distintas capas internas (que no es otra cosa que dejar que la red funcione como está diseñada)
Calcula la diferencia del valor esperado para la capa de salida y el valor obtenido (deltas)
Con este valor nos vamos regresando por las diferentes capas obteniendo el mismo valor para cada neurona hasta llegar a la capa inicial
Ajusta los pesos
Con el siguiente estímulo del conjunto de entrenamiento regresa al paso 2
Parar hasta que el error rebase el umbral establecido o hasta que que cierto numero de iteraciones elegidas se completen.

Aquí les dejo una explicación gráfica del algoritmo.

Si pueden leánse el Capítulo 7 (por lo menos el principio) del Rojas, ya que tiene un enfoque distinto y hace mención de fenómenos bien interesantes.

Fundamento teórico de las Redes Neuronales

2009-03-03T14:25:00.000-08:00

Saludos chavos

Hoy vieron en clase varios algunos conceptos muy importantes de la Teoría de Redes Neuronales

Platicamos un poquito sobre los 23 problemas planteados por David Hilbert expuestos en el Congreso Internacional de Matemáticas de París en 1900, entre ellos, él que nos ocupa principalmente es el problema demostrado por Arnold y Kolmogorov

13. Show the impossibility of solving the general seventh degree equation by functions of two variables.

Aquí les dejo unas referencias:

Evolving Neural Networks to Play Checkers (pdf). Los autores: Kumar Chellapilla y David Fogel. Por favor, vayan leyendo esta

El problema 13 según Wikipedia.

Neuronas, sinapsis y el perceptrón

2009-02-25T12:43:00.000-08:00

Hola otra vez

Su compañero GigiD'Agostino tuvo a bien enviarnos este video (gracias por el link). Dicho sea de paso, cuando quieran publicar un link, comentar, corregir o (casi) lo que sea háganlo sin mayor trámite ni averiguación (para que sea más fácil y pertinente hacer esto voy a tratar de poner por lo menos una entrada para cada tema que veamos en clase)

En el capítulo del libro que Toño les pasó se hace referencia a un proyecto llamado MEART, lo pueden visitar aquí.

Abundamos un poco más en el perceptrón. Un investigador mexicano en el área de redes neuronales es Raúl Rojas y su libro es una referencia muy recomendable (a must-read como dicen los gringos).

Otro de los temas que salió muy rápido fue el de las topologías de las redes y esta lectura me parece muy pertinente (aprovechen que están en la UNAM y no se olviden de revisar las referencias, hay trabajos muy interesantes referenciados ahí).

Funes el memorioso y la Hipertimesia

2009-02-25T12:36:00.000-08:00

Saludos clase.

¿Que harían ustedes si tuvieran presente cada detalle de sus vidas en todo momento? A este ~~superpoder~~ ¿transtorno? se le conoce como Hipertimesia.

Borges escribió un cuento al respecto, se llama Funes el memorioso. Está muy rápido, ojalá lo puedan leer para mañana.

La química del cerebro

2009-02-20T06:58:00.000-08:00

Hola, esta es una lectura introductoria a las bases electroquímicas del cerebro. (disculpen lo mal escaneado, je). Por favor, léanla para el martes 23 de febrero.

Saludos.

Nerves - the body electric

Los cangrejos caminan sobre la isla

2009-02-17T12:00:00.000-08:00

Saludos a todos.

Hoy en clase surgió el tema de la adaptación y evolución, para discutir esto léanse el cuento de Anatoli Dneprov "Los cangrejos caminan en la isla" para mañana, lo pueden leer en html o en pdf (para los que quieran leerlo en ingles, está aquí)

Temario

2009-02-05T11:33:00.000-08:00

I.Introducción
Teoría de la computación. Autómatas formales. Fundamentos biológicos. Ejemplos.

II.Cómputo neuronal
Fundamentos biológicos. Perceptrón y perceptrón multicapa. Redes autoorganizativas. Redes autoasociativas.

III.Cómputo evolutivo
Fundamentos biológicos. Algoritmos genéticos. Programación genética. Programación por expresión genética.

IV.Inmunocomputación
Fundamentos biológicos. Paradigma llave-cerradura. Cómputo por complementareidad. Algoritmo básico de reconocimiento.

V.Cómputo basado en fenómenos sociales. Inteligencia de enjambre, autoorganización,

VI.Cómputo con biomoléculas.
Fundamentos biológicos. La complementareidad de Watson-Crick. Experimentos de Adleman y Lippman. Máquinas moleculares. Experimentos de Shapiro.

Bibliografía básica
1.Leandro Nunes de Castro. Fundamentals of natural computing. Chapman & Hall. 2006
2.Nancy Forbes. Imitation of life. MIT Press. 2004.
3.Handbook of Nature-Inspired and Innovative Computing. Springer. 2006.
4.Leandro Nunes de Castro, Fernando von Zubern. Recent develompents in biologically inspired computing. Idea Group. 2005.

Primeras Lecturas

2009-02-05T10:29:00.000-08:00

Bienvenidos al curso.

Estas son las lecturas para la semana del 9 al 13 de febrero, 2009.
Para el lunes:

Para el jueves:

Sección 9 (es lo que discutiremos) de On cumputable numbers, with an application to the Entscheidungsproblem

Del rigor en la ciencia: