Red Neuronal Artificial para la Clasificación y Predicción de la Calidad del Aire

Autores/as

  • Sandra Patricia Bombela Jiménez División de Estudios de Posgrado e Investigación/Tecnológico Nacional de México/I.T. León, Av. Tecnológico S/N Fracc. Industrial Julián de Obregón, León Guanajuato, México, C.P. 37290
  • Carlos Lino Ramírez División de Estudios de Posgrado e Investigación/Tecnológico Nacional de México/I.T. León, Av. Tecnológico S/N Fracc. Industrial Julián de Obregón, León Guanajuato, México, C.P. 37290
  • David Asael Gutierrez Hernández División de Estudios de Posgrado e Investigación/Tecnológico Nacional de México/I.T. León, Av. Tecnológico S/N Fracc. Industrial Julián de Obregón, León Guanajuato, México, C.P. 37290
  • Víctor Manuel Zamudio Rodríguez División de Estudios de Posgrado e Investigación/Tecnológico Nacional de México/I.T. León, Av. Tecnológico S/N Fracc. Industrial Julián de Obregón, León Guanajuato, México, C.P. 37290
  • Miguel Ángel Casillas Araiza División de Estudios de Posgrado e Investigación/Tecnológico Nacional de México/I.T. León, Av. Tecnológico S/N Fracc. Industrial Julián de Obregón, León Guanajuato, México, C.P. 37290

DOI:

https://doi.org/10.30973/progmat/2019.11.2/7

Palabras clave:

Extrapolación, Red Neuronal Artificial, Contaminación, Predicción

Resumen

Se entiende por contaminación atmosférica a la presencia en la atmósfera de sustancias en una cantidad que implique molestias o riesgo para la salud de las personas y de los demás seres vivos, vienen de cualquier naturaleza, así como que puedan atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores desagradables. Las emisiones a la atmósfera relacionadas con el cambio climático pueden agravar los efectos de la contaminación del aire sobre la salud de los ciudadanos, no solo indirectamente por el impacto en los fenómenos meteorológicos, sino, de manera inmediata, por los efectos directos de los contaminantes para la salud. En este artículo se propone la aplicación de una red neuronal con un entrenamiento supervisado de tipo Backpropagation para hacer predicciones una hora después acerca del estado de la calidad del aire, utilizando métodos de estimación para completar los registros faltantes de las bases de datos utilizadas. El estudio está basado en cuatro años obtenidos de la estación CICEG, una de las tres estaciones que se encuentran en la ciudad de León, Gto. Se consideran cinco (????????????,????????????????, ????????????, ????????, ????????) además del mes, el día y la hora en que se registró el contaminante. Los resultados muestran una aceptable precisión del modelo utilizado para la predicción de la calidad del aire.

Biografía del autor/a

Sandra Patricia Bombela Jiménez, División de Estudios de Posgrado e Investigación/Tecnológico Nacional de México/I.T. León, Av. Tecnológico S/N Fracc. Industrial Julián de Obregón, León Guanajuato, México, C.P. 37290

Obtuvo el título de Ingeniero en Telemática por la Universidad Politécnica de Juventino Rosas en el 2018. Actualmente cursa la Maestría en Ciencias de la Computación en su segundo año en la División de Estudios de Posgrado e Investigación en el Instituto Tecnológico de León. Ha trabajado con algoritmos genéticos aplicados a la optimización en la clasificación de arritmias cardiacas. Recientemente se encuentra trabajando con métodos de ajustes de datos.

Carlos Lino Ramírez, División de Estudios de Posgrado e Investigación/Tecnológico Nacional de México/I.T. León, Av. Tecnológico S/N Fracc. Industrial Julián de Obregón, León Guanajuato, México, C.P. 37290

Profesor Investigador de la División de Estudios de Posgrado e Investigación (DEPI) del Tecnológico Nacional de México / I. T. de León. Doctorado en Arquitectura y Tecnología de los Sistemas Informáticos por la Universidad de Valencia, España (2012). Maestro en Ciencias en Ciencias Computacionales por el Instituto Tecnológico de León (1999). Ingeniero en Sistemas Computacionales por el Instituto Tecnológico de León (1996). Ha tenido varios cargos administrativos en el Instituto Tecnológico de León, como: jefe de la División de Estudios de Posgrado e Investigación (2015-2017), subdirector académico del (2006-2007), jefe del departamento académico de Sistemas y Computación (2004-2006), entre otros. Ha publicado sus trabajos de investigación en diversos congresos internacionales en España, Italia, Alemania y México. Sus áreas de investigación son Inteligencia de Ambiente, Algoritmos de Encaminamiento y Redes de Sensores Inalámbricas.

David Asael Gutierrez Hernández, División de Estudios de Posgrado e Investigación/Tecnológico Nacional de México/I.T. León, Av. Tecnológico S/N Fracc. Industrial Julián de Obregón, León Guanajuato, México, C.P. 37290

David Asael Gutiérrez Hernández, ha tenido varios cargos administrativos en el Instituto Tecnológico de León, como: jefe de la División de Estudios de Posgrado e Investigación y profesor Investigador de la División de Estudios de Posgrado e Investigación (DEPI) del Tecnológico Nacional de México / I. T. de León. Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica por la Universidad de Guanajuato, Maestro en Ciencias (óptica) por el Centro de Investigaciones en Óptica, Doctor en Física por la Universidad Autónoma de Sinaloa. Investigador Nacional Nivel 1 y Jefe de la División de Estudios de Posgrado e Investigación del Instituto Tecnológico de León. Investigador en el área de metrología óptica con trabajos realizados referentes a pruebas ópticas no destructivas para caracterización de propiedades mecánicas de materiales, procesamiento digital de imágenes y en optoelectrónica aplicada al monitoreo no invasivo de enfermedades crónicodegenerativas y neurodegenerativas. Ha sido ganador del premio de innovación tecnológica Guanajuato 2010 y 2012, así como del premio Nacional de la Cámara Nacional de la Industria Farmacéutica 2013 por sus trabajos de optoelectrónica aplicada a la ingeniería biomédica.

Víctor Manuel Zamudio Rodríguez, División de Estudios de Posgrado e Investigación/Tecnológico Nacional de México/I.T. León, Av. Tecnológico S/N Fracc. Industrial Julián de Obregón, León Guanajuato, México, C.P. 37290

Profesor Investigador de la División de Estudios de Posgrado e Investigación (DEPI) del Tecnológico Nacional de México / I. T. de León. Doctorado en Ciencias de la Computación por la Universidad de Essex, Reino Unido. Maestro en Ciencias de la Computación por el Instituto Tecnológico de Monterrey, México. Licenciado en Física y Matemáticas por la Universidad Autónoma de San Luis Potosí, México. Sus áreas de interés es la aplicación de métodos de Inteligencia Artificial como la inteligencia ambienta, robótica, informática móvil, educación, salud, realidad mixta, etc. También está interesado en la innovación y el emprendimiento, el aprendizaje basado en proyectos, el prototipado de ciencia ficción y las artes más la tecnología.

Miguel Ángel Casillas Araiza, División de Estudios de Posgrado e Investigación/Tecnológico Nacional de México/I.T. León, Av. Tecnológico S/N Fracc. Industrial Julián de Obregón, León Guanajuato, México, C.P. 37290

Maestro en Ciencias, ha trabajado sobre Ambientes Inteligentes (AmI), diseñando un Sistema Operativo para IoT (AIOS), construyendo sensores y actuadores para el AmI, sus áreas de interés abarcan los controladores digitales para la Robótica y la Inteligencia Artificial para la optimización de movimientos y tareas en Robots Manipuladores Industriales.

Citas

Salvador, G. L. Contaminación Industrial. Periódico el Financiero, 2016. [Acceso online; accesado el 22- Noviembre-2017] http://www.elfinanciero.com.mx/opinion/contaminacion-industrial.html.

Anthony, S., Godden, D., MacNee, W., and Donaldson, K. Particulate air pollution and acute health effects. The lancet, 345(8943):176, 178, 1995. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(95)90173-6

Alfonso, J. L. Cuatro ciudades en Guanajuato que se asfixian. Periódico am, 2018. [Acceso online; el 22- Marzo-2018] https://www.am.com.mx/2018/02/22/local/cuatrociudades-de-guanajuato-se-asfixian-vives-en-unade-ellas-437943.

Mage, D., Ozolins, G., Peterson, P., Webster, A., Orthofer, R., Vandeweerd, V., and Gwynne, M. Urban air pollution in megacities of the world. Atmospheric Environment, 30(5):681, 686, 1996. https://doi.org/10.1016/1352-2310(95)00219-7

Oscar Alvear, Willian Zamora, Carlos Calafate, Juan Carlos Cano, and Pietro Manzoni. An architecture oering mobile pollution sensing with high spatial resolution. Journal of Sensors, 2016, 2016. https://doi.org/10.1155/2016/1458147

Januchs, M. G. Aplicación de técnicas de Inteligencia Artificial a la predicción de contaminantes atmosféticos. En M. G. Januchs, Aplicación de técnicas de Inteligencia Artificial a la predicción de contaminantes atmosféticos (pág. 259). Universidad Politécnica de Madrid: Escuela Técnica Superior de Ingenieros y Telecomunicaciones (2012).

Cerna-Vázquez, D., Lino-Ramírez, C., DíazRamírez, A., Mosiño, J. F., Casillas-Araiza, M. Á., Baltazar-Flores, R., & Mendez-Zamora, G. Red neuronal Backpropagation para la predicción de datos de contaminación y prevención de ataques a personas con padecimientos de rinitis alérgica y asma

Estado, I. d. (19 de mayo de 2018). Sistema Estatal de Información de Calidad del Aire. Obtenido de SEICA: https://seica.guanajuato.gob.mx/

Chávez, M. A. Interpolación y Extrapolación. Licenciatura en Electrónica y Computación: Métodos Numéricos CIICAp, 7 (2017).

Heaton, J.: Introduction to the Math of Neural Networks (2012)

Varela, I. C.. Impacto de la contaminación en la salud del ser humano análisis del reglamento de la ley general del equilibrio ecológico y la protección al ambiente en materia de prevención y control de la contaminación atmosférica. Delos: desarrollo local sostenible, (2012), 5(15), 20.

Ballester, F. Contaminación atmosférica, cambio climático y salud. Revista Española de Salud Pública (2005). 79(2), 159-175.

David Mage, Guntis Ozolins, Peter Peterson, Anthony Webster, Rudi Orthofer, Veerle Vandeweerd, and Michael

Gwynne. Urban air pollution in megacities of the world. Atmospheric Environment, 30(5):681, 686, 1996. https://doi.org/10.1016/1352-2310(95)00219-7

Descargas

Publicado

28-06-2019

Cómo citar

Bombela Jiménez, S. P., Lino Ramírez, C., Gutierrez Hernández, D. A., Zamudio Rodríguez, V. M., & Casillas Araiza, M. Ángel. (2019). Red Neuronal Artificial para la Clasificación y Predicción de la Calidad del Aire. Programación matemática Y Software, 11(2), 57–66. https://doi.org/10.30973/progmat/2019.11.2/7

Número

Sección

Artículos

Artículos más leídos del mismo autor/a