El objetivo de este trabajo de fin de carrera es realizar un proceso de extracción de patrones secuenciales basado en KDD, empleando el algoritmo de minería de patrones secuenciales PrefixSpan para prever el comportamiento de fenómenos representados por eventos que cambian con el tiempo y el espacio. Estos tipos de fenómenos son llamados fenómenos espacio-temporales, los cuales son un conjunto de eventos o hechos perceptibles por el hombre. Además, están compuestos por un componente espacial (la ubicación donde sucede el fenómeno), un componente temporal (el momento o intervalo de tiempo en el que ocurre el fenómeno) y un componente de análisis (el conjunto de características que describen el comportamiento del fenómeno). En el mundo, se pueden observar una gran diversidad de fenómenos espaciotemporales; sin embargo, el presente trabajo de fin de carrera se centra en los fenómenos naturales, tomando como caso de prueba el fenómeno espacio-temporal de la contaminación de los ríos en Reino Unido. Por lo tanto, con el fin de realizar un estudio completo sobre este fenómeno, se utiliza KDD (Knowledge Discovery in Databases) para la extracción del conocimiento a través de la generación de patrones novedosos y útiles dentro de esquemas sistemáticos complejos. Además, se utilizan métodos de Minería de Datos para extraer información útil a partir de grandes conjuntos de datos. Así mismo, se utilizan patrones secuenciales, los cuales son eventos frecuentes que ocurren en el tiempo y que permiten descubrir correlaciones entre eventos y revelar relaciones de “antes” y “después”. En resumen, el presente trabajo de fin de carrera se trata de un proceso para mejorar el estudio del comportamiento de los fenómenos gracias al uso de patrones secuenciales. De esta manera, se brinda una alternativa adicional para mejorar el entendimiento de los fenómenos espacio-temporales; y a su vez, el conocimiento previo de sus factores causantes y consecuentes que se puedan desencadenar, lo cual permitiría lanzar alertas tempranas ante posibles acontecimientos atípicos. / Tesis

Magíster en Ciencias, Mención Geología / Para optimizar la explotación de recursos mineros se requiere del conocimiento mineralógico del yacimiento y de la abundancia del metal de interés. Estudios de mineralogía y de análisis químico pueden realizarse para obtener mayor comprensión de la composición mineralógica. Estos análisis pueden realizarse mediante disolución selectiva de minerales, donde la extracción secuencial se ha utilizado para este propósito. Sin embargo, la eficiencia de la extracción depende de la selectividad de los agentes lixiviantes, de los cuales existe poca información para diferenciar sulfuros de cobre en pórfidos cupríferos. En este trabajo se presenta la posibilidad de disolver selectivamente sulfuros supérgenos, diferenciándolos de hipógenos e interpretando su distribución según ensayos de extracción secuencial. Concentrados de calcosina, calcopirita y enargita, junto con una muestra de pirita se evaluaron por extracción en medios ácidos oxidantes (H2O2; HCl/H2O2) y básicos en presencia de cianuro. Las condiciones en medio ácido oxidante disolvieron preferentemente calcosina, sin alcanzar completa disolución. Adicionalmente, calcopirita y pirita aumentaron su disolución al incrementar la concentración de oxidante, impidiendo la disolución selectiva de calcosina respecto a sulfuros primarios. Por el contrario, la extracción por cianuración mostró disolver completamente la calcosina dentro de diez minutos, mientras que pirita, calcopirita y enargita mostraron una recuperación de cobre del 1; 10 y 35% respectivamente. La cianuración fue aplicada en un protocolo de extracción secuencial en muestras de tranque de relaves de un pórfido cuprífero, mostrando mejor capacidad de interpretación de sulfuros de cobre que las extracciones en medio oxidante. Adicionalmente se evaluaron las soluciones de cianuración mediante electroforesis capilar para estudiar la especiación de complejos, especies sulfuradas en el sistema y el equilibrio redox durante la extracción. La disolución selectiva de sulfuros secundarios, en conjunto con otras técnicas de evaluación mineralógica, proporcionan una herramienta para interpretar la composición mineralógica, incrementando la predictibilidad del procesamiento metalúrgico del material extraído y a la vez posibilitando una predicción más certera de la generación de aguas ácidas de minas al considerar el aporte diferencial de acidez de sulfuros en el cálculo del balance ácido-base.

En la actualidad, la miniaturización ha llegado a extremos tales que su propia capacidad está al límite. La idea inicial de una miniaturización radical desde la LSI (Large Scale Integration, gran escala de integración) hasta la ULSI (Ultra Large Scale Integration, Ultra gran escala de integración), que se basaba en realizar sistemas más complejos y rápidos en escalas cada vez más pequeñas, se ha visto en la práctica frenada con la llegada al límite físico de miniaturización; y sin mencionar que a mayor frecuencia, mayor consumo de los sistemas. Esto es fácilmente observable en la nueva tendencia de los procesadores: en vez de pretender hacerlos más rápidos o más pequeños, se está apostando por la multiplicidad de núcleos; es decir, varios procesadores realizando tareas en paralelo.

En los últimos años, los investigadores del Laboratorio de Ecología Evolutiva de la Universidad Peruana Cayetano Heredia (UPCH) han venido estudiando especies nativas del Bosque Seco Ecuatorial del norte del Perú. Este es el caso de la Apodanthera Biflora, raíz comestible de potencial uso alimentario e industrial. Con la finalidad de desarrollar planes de sostenibilidad y preservación de la especie, los expertos requieren realizar estudios más extensos sobre los factores que afectan las características nutricionales e industriales de la especie. Para determinar estos factores se deben descubrir correlaciones temporales a partir de fuentes de datos heterogéneas. Debido a la dificultad de explotar este tipo de datos no estandarizados ni agrupados, los métodos estadísticos tradicionales no son suficientes, por lo que se requiere herramientas permitan al experto identificar qué correlaciones temporales representan patrones frecuentes relevantes. El presente trabajo evalúa el uso de las técnicas de minería de patrones secuenciales y visualización espacial, con el objetivo de determinar si su aplicación facilita la obtención de patrones frecuentes relevantes a partir de distintas fuentes de datos heterogéneos relacionados a la Apodanthera Biflora. Para lograr este objetivo, se utiliza una metodología basada en el Descubrimiento de Conocimiento a partir de Bases de Datos (KDD por sus siglas en inglés), el cuál define fases para la selección, pre procesamiento, transformación, minería y evaluación (visualización) de los datos. Los resultados obtenidos demostraron que la técnica de minería de patrones secuenciales PrefixSpan y la visualización espacial, utilizando librerías de Google Maps API y D3 Js, permitieron a los expertos la obtención de patrones frecuentes relevantes. Así mismo, la técnica de transformación GIS para datos geográficos, y la técnica de discretización por entropía y frecuencia, han permitido el pre procesamiento de datos heterogéneos. A partir de las correlaciones descubiertas, los expertos identificaron patrones frecuentes relevantes, en las localidades de Chulucanas, Cerrato, El Morante, P. Mora y El Porvenir; principalmente relacionados a las características del suelo, precipitaciones y composición química de la raíz. / Tesis

Ingeniera Civil de Minas / En la actualidad, los modelos geológicos son generalmente construidos de modo determinístico, imposibilitando la cuantificación de la incertidumbre asociada. Si bien en la minería se le da mayor enfoque a variables continuas como las leyes minerales, un estudio previo de variables categóricas provee subdivisiones con mayor homogeneidad geológica y estadística. Además se es capaz de agregar información importante sobre procesos mineros posteriores. El kriging de indicadores con proporciones localmente variables posee una limitante teórica que se pretende mejorar con este estudio. Este método utiliza sólo un variograma global para cada indicador. Dada la influencia que se tiene de las medias de los indicadores sobre su varianza, la meseta del variograma varía con esta media, lo que no se está considerando. Se propone un método que sí considere estas variaciones, utilizando una variable indicador transformada, más específicamente, a la variable indicador se le resta su media variable para centrar en cero, y además se estandariza para eliminar el efecto del cambio de varianza. El análisis se lleva a cabo a través de dos casos de estudio. El primer estudio consta de la estimación por kriging de indicadores tradicional y con la mejora propuesta, sobre una base de datos sintética con un indicador. A este caso también se le realiza un análisis de sensibilidad para revisar los resultados. El segundo caso de estudio consta de la simulación secuencial de indicadores sobre una base de datos real de una veta, contando con información de un muestreo por canales. Se comparan ambas metodologías y se validan los modelos a través de jack-knife. De las estimaciones resultantes del primer caso, se hace un estudio de los errores promedio y varianza del kriging promedio. Los resultados para ambas metodologías son similares, a excepción de la varianza del kriging, la cual para el método propuesto presenta menores valores y una alta influencia de la media del indicador. Este resultado se mantiene a pesar de disminuir los datos muestreados y cambiar el variograma de los datos sintéticos. Las simulaciones del caso de estudio real, en ambas metodologías, resultaron similares. De acuerdo a un análisis de errores cuadráticos, se simularon más bloques con menor error para la metodología propuesta que en la tradicional. Mediante un jack-knife se validan los modelos y se comparan sus porcentajes de aciertos. Ambas metodologías poseen porcentajes de aciertos iguales, incluso con distintos modelos variográficos. En conclusión, si bien el método propuesto muestra mejoras respecto al método tradicional, estas no son lo suficientemente significativas como para declararlo mejor método. Ambas metodologías presentan resultados de alto porcentaje de acierto, pero entre sí son muy similares. A pesar de esto, el nuevo método presenta las ventajas de tener mayor respaldo teórico, menores tiempos de simulación y una mejor cuantificación de los errores de estimación a través de la varianza del kriging.

En Chile, el aumento del número de plantas de tratamiento de aguas servidas ha traído como consecuencia un aumento de la generación de lodos. Una de las formas de disposición de estos lodos es su aplicación a suelos agrícolas. Sin embargo, esto involucra algunos problemas, como la acumulación de metales pesados, el incremento de la materia orgánica y otros componentes del lodo, pudiendo cambiar la distribución y movilidad de los metales pesados, modificando su disponibilidad, que dependerá del tipo de suelo, de las propiedades físicas y químicas tanto del lodo como del suelo y del tipo de cultivo. Por ello no es recomendable extrapolar la experiencia extranjera a suelos locales, sin realizar estudios preliminares. El propósito de este estudio fue determinar el efecto de la aplicación de lodo en la distribución y disponibilidad a las plantas de algunos metales pesados, tales como: Zn, Cu, Cr, Ni y Pb en suelos agrícolas de Chile Central. Se muestrearon cuatro suelos diferentes; dos Inceptisoles (AP y EB) y dos Alfisoles (LG y LQ). Éstos fueron tratados con 0 y 30 ton ha-1 de lodo. Con estos suelos se realizaron ensayos con plantas en invernadero para determinar la disponibilidad de estos metales, utilizando dos especies de plantas; ballica (Lolium perenne L) y trébol (Trifolium repens L.). El lodo utilizado fue obtenido de una importante planta de tratamientos de aguas de Santiago. Los suelos y lodo fueron caracterizados a través del pH, contenido de materia orgánica, capacidad de intercambio catiónico (CIC) y contenido total de metales pesados. Los suelos tratados con las respectivas dosis de lodo fueron extraídos secuencialmente antes y después del cultivo de plantas con una técnica de seis etapas de manera de obtener las fracciones lábiles (intercambiable y unida a carbonatos), potencialmente lábiles (asociada a óxidos de manganeso, hierro y materia orgánica) y residual. La determinación de estos metales se realizó por Espectroscopía de Absorción Atómica (EAA) con llama. Las muestras de plantas se secaron en una estufa a 70°C (48 h), y luego de disgregadas fueron digeridas en un horno microondas utilizando una mezcla de HNO3 y H2O2. Los metales pesados se determinaron por ICP-Masa. Los resultados obtenidos se trataron estadísticamente a través de pruebas de análisis de varianza y correlación simple. En los suelos Zn, Cu, Cr, Ni y Pb se encontraron predominantemente en formas menos móviles (asociados a los óxidos de hierro y residual). Se encontró, principalmente en el caso de Zn y Cu, un incremento de las formas lábiles debido a la aplicación de lodo. La aplicación de lodo aumentó de forma importante la movilidad de Zn en todos los suelos. En los suelos cultivados, cinc y cobre fueron los metales absorbidos en mayor proporción. La aplicación de lodo incrementó la concentración de Zn en trébol y ballica, siendo esta última la que presentó una mayor absorción de este metal. Además, todos los metales se concentraron predominantemente en la raíz

Magíster en Minería / Ingeniero Civil de Minas / El presente trabajo corresponde al desarrollo de una herramienta que permite simular valores de una variable regionalizada considerando que tales valores tienen una variación sistemática en el espacio. En este contexto, se desarrolla una nueva herramienta de simulación consistente en un algoritmo de simulación Gaussiana secuencial con rechazo considerando una deriva de referencia como input, bajo la hipótesis que esta herramienta permite respetar tal deriva, obteniendo resultados representativos de la base de datos en cuanto a sus estadísticos de orden 1 (histograma) y orden 2 (variograma). La metodología del algoritmo comienza definiendo la secuencia de visitas de nodos a simular de manera aleatoria. Se acepta o rechaza el nodo simulado en base a la deriva de referencia considerando un rechazo determinístico o probabilístico y una tolerancia dinámica. Para cada nodo se considera una vecindad de búsqueda de datos condicionantes para la simulación y una vecindad de búsqueda de datos para el cálculo de una media local simulada. El algoritmo permite ajustar el número aceptable de rechazos, el tamaño de la vecindad de búsqueda de la media local, la tolerancia y el tipo de rechazo. Se presentan dos casos de estudio. El primero consiste en un ejemplo sintético de una coordenada con deriva lineal. En este primer caso se tiene que, a mayor tolerancia o mayor vecindad de búsqueda de la media local, los valores simulados se distribuyen con mayor dispersión en torno a la deriva de referencia. El segundo estudio de caso consiste en una zona de interés del yacimiento Compañía Minera Cerro Colorado donde se realiza el proceso de simulación en seis unidades de estimación considerando diecisiete sensibilizaciones de los parámetros del algoritmo más una simulación basada en Kriging Simple (SK) y otra basada en Kriging de residuos (BT). En el caso de presencia de deriva se obtiene en general mejores resultados con el algoritmo propuesto que con el SK o BT cuando la deriva se ve reflejada de manera clara en el variograma como en la unidad de estimación cuatro. Las estadísticas de validación en términos de desempeño de las simulaciones como estimación (coeficiente de determinación R2, pendiente de la regresión de datos reales versus simulados y error medio) y en términos de cuantificación de la incertidumbre de los datos originales (accuracy plot) mejoran en relación al SK y BT. De esta manera, la herramienta desarrollada ofrece una alternativa flexible que mejora los estadísticos de validación en comparación al enfoque tradicional frente a un escenario de simulación con presencia de deriva clara en el variograma.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Eléctrico / El Aprendizaje Reforzado Profundo (DRL) se ha transformado en una metodología poderosa para resolver problemas complejos de toma de decisión secuencial. Sin embargo, el DRL tiene varias limitaciones cuando es usado en problemas del mundo real (p.ej. aplicaciones de robótica). Por ejemplo, largos tiempos de entrenamiento (que no se pueden acelerar) son requeridos, en contraste con ambientes simulados, y las funciones de recompensa pueden ser difíciles de especificar/modelar y/o computar. Más aún, el traspaso de políticas aprendidas en simulaciones al mundo real no es directo (\emph{reality gap}). Por otro lado, métodos de aprendizaje de máquinas basados en la transferencia de conocimiento humano a un agente han mostrado ser capaces de obtener políticas con buenos desempeños sin necesariamente requerir el uso de una función de recompensa, siendo eficientes en lo que respecta al tiempo. En este contexto, en esta tesis se introduce una estrategia de Aprendizaje Interactivo de Máquinas (IML) para entrenar políticas modeladas como Redes Neuronales Profundas (DNNs), basada en retroalimentación correctiva humana con un método llamado D-COACH. Se combina Aprendizaje Profundo (DL) con el método Asesoramiento Correctivo Comunicado por Humanos (COACH), en donde humanos no expertos pueden entrenar políticas corrigiendo las acciones que va tomando el agente en ejecución. El método D-COACH tiene el potencial de resolver problemas complejos sin la necesidad de utilizar muchos datos o tiempo. Resultados experimentales validan la eficiencia del método propuesto en plataformas simuladas y del mundo real, en espacios de estados de baja y alta dimensionalidad, mostrando la capacidad de aprender políticas en espacios de acción continuos de manera efectiva. El método propuesto mostró resultados particularmente interesantes cuando políticas parametrizadas con Redes Neuronales Convolucionales (CNNs) fueron usadas para resolver problemas con espacios de estado de alta dimensionalidad, como pixeles desde una imagen. Al usar CNNs, los agentes tienen la capacidad de construir valiosas representaciones del estado del ambiente sin la necesidad de hacer ingeniería de características por el lado del diseñador (lo que era siempre necesario en el Aprendizaje Reforzado (RL) clásico). Estas propiedades pueden ser muy útiles en robótica, ya que es común encontrar aplicaciones en donde la información adquirida por los sensores del sistema es de alta dimensionalidad, como imágenes RGB. Darles la habilidad a los robots de aprender desde datos del alta dimensionalidad va a permitir aumentar la complejidad de los problemas que estos pueden resolver. A lo largo de esta tesis se proponen y validan tres variaciones de D-COACH. La primera introduce una estructura general para resolver problemas de estado de baja y alta dimensionalidad. La segunda propone una variación del primer método propuesto para problemas de estado de alta dimensionalidad, reduciendo el tiempo y esfuerzo de un humano al entrenar una política. Y por último, la tercera introduce el uso de Redes Neuronales Recurrentes para añadirle memoria a los agentes en problemas con observabilidad parcial. / FONDECYT 1161500

Art Spiegelman realitzà a Maus una biografia sobre les experiències del seu pare com a víctima de l’Holocaust. El que normalment hagués estat una altra narració de supervivència va constituir un abans i un després per tractar-se d’una novel·la gràfica, un suport molt poc habitual per temes de tanta gravetat. Spiegelman dibuixa a jueus i nazis mitjançant ratolins i gats, respectivament. Aquest plantejament representatiu és assumit de forma natural pel lector, però en realitat es tracta d’una inversió de caràcters entre els dos animals, que només es pot entendre si s’analitzen els precedents gràfics de l’autor. L’animalització dels jueus per part dels nazis, la propaganda bèl·lica feta des del món de l’animació de la mà de Disney i la càrrega visual dels dibuixos animats des del anys trenta convergeixen en l’imaginari de Spiegelman i en la correcta comprensió del seu text. / Art Spiegelman made in Maus a biography about his father's experiences as a victim of the Holocaust. What normally would have been another story of survival made a difference for its genre: the graphic novel, which is an unusual support for topics with such burden. Spiegelman draws the Jews and Nazis as mice and cats, respectively. This representational approach is naturally assumed by the reader, but actually it is a reversal of characters between the two animals, which can only be understood if we analyze the author's graphic background. The animalisation of Jews by Nazis, the war propaganda from Disney’s animation, and the visual influence of cartoons from the thirties, converge in Spiegelman’s imaginary and in the correct understanding of his text.

Ingeniero Civil / El uso de piques circulares como estructura de contención en suelos urbanos se ha vuelto común, entre otras cosas, debido al desarrollo de infraestructura subterránea. El diseño de este tipo de estructura es comúnmente realizado en base a teorías desarrolladas para muros de contención rígidos, planos e infinitamente largos, lo que corresponde a una simplificación que no se condice con la realidad de su comportamiento. Numerosos autores han estudiado de forma teórica la distribución del empuje sobre el sostenimiento de piques circulares, existiendo acuerdo en que las metodologías tradicionales de diseño sobreestiman su empuje activo. Sin embargo, dichas metodologías no hacen referencia a las deformaciones que se requieren para alcanzar dicha condición activa, ni consideran el método constructivo a utilizar. Según lo descrito, en este trabajo de título se estudia la influencia del método constructivo en la distribución del empuje del suelo sobre el sostenimiento de piques circulares. La metodología adoptada consiste en modelar numéricamente los piques Plaza Chacabuco y El Cortijo de la nueva Línea 3 de Metro de Santiago, considerando que para su construcción se utilizan los métodos constructivos Excavación secuencial (SEM) y Muro pantalla (MP). Esto permite observar las diferencias que generan en la magnitud y distribución del empuje al usar secuencias constructivas diferentes, en adición a las deformaciones que conllevan. Adicionalmente, los resultados obtenidos de los casos modelados se comparan con distintas teorías disponibles en la literatura, permitiendo analizar su validez en relación a las condiciones geométricas y geotécnicas consideradas en los modelos. Según lo anterior, al usar el método constructivo SEM se obtienen magnitudes de empuje menor a las que se alcanza con el método constructivo MP. Las diferencias son de un 20% para el pique Plaza Chacabuco y un 35% para El Cortijo, aproximadamente. De forma complementaria se tiene que las deformaciones radiales son mayores al usar el método constructivo SEM, lo que resulta consistente con las diferencias de empuje observadas. Sin embargo, las deformaciones observadas en los modelos numéricos no son suficientes para que se alcance la condición activa, lo que explica que las teorías desarrolladas para obtener el empuje activo en piques circulares no sean aplicables a los casos estudiados, observándose que el empuje obtenido numéricamente sea de un 10 a un 75% mayor al que se calculado de forma teórica. Finalmente, es importante mencionar que tanto la distribución del empuje como las deformaciones radiales reflejan los hitos constructivos que se producen durante la construcción, en especial aquellos que afectan de forma brusca las condiciones de confinamiento del suelo, por lo que se concluye que el método constructivo tiene un efecto apreciable tanto en la magnitud y distribución del empuje como en las deformaciones del suelo, de modo que considerar este factor en el proceso de diseño resulta favorable para la obtención de resultados más representativos, y diseños más eficientes.