Algoritmo de Optimización Meta-heurístico Aplicado a una Red Neuronal Celular

183 Pages·2017·3.45 MB·Spanish

by  Jesus Enriquez

CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DE ESTUDIOS
AVANZADOS DEL INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD ZACATENCO

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
SECCIÓN DE ELECTRÓNICA DEL ESTADO SÓLIDO

“Algoritmo de Optimización Meta-heurístico Aplicado a
una Red Neuronal Celular”

TESIS QUE PRESENTA:
ING. JESÚS ENRÍQUEZ GAYTÁN
PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS EN LA
ESPECIALIDAD DE:
INGENIERÍA ELÉCTRICA
Directores de la Tesis:
DR. FELIPE GÓMEZ CASTAÑEDA
DR. JOSÉ ANTONIO MORENO CADENAS

México, D.F Noviembre,2015

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Resumen
Los algoritmos meta-heurísticos son algoritmo de optimización de alto nivel que utilizan
técnicas heuristicas para la exploración del espacio de búsqueda. Los algoritmo de
optimización basados en Colonia Artificial de Abejas (ABC por sus siglas en inglés Artificial
Bee Colony) y Cúmulos de Partículas (PSO por sus siglas en inglés Particle Swarm
Optimization), son técnicas evolutivas inspiradas en el comportamiento social de las abejas
y bancos de peces respectivamente. El uso de los algoritmos meta-heurísticos se debe a que
presentan una buena alternativa para la resolución de problemas como fueron:
 Obtención de mascarillas para Redes neuronales Celulares, en procesamiento de
imágenes.
 Segmentación de imágenes, mediante umbralización.
 Aproximador de funciones.
 Entrenamiento de redes neuronales.
Esto debido a que los algoritmos antes mencionados proporcionan una solución de alta
calidad en un tiempo razonable. Para aprovechar estas características y poder disminuir el
tiempo de procesamiento se realizó la aplicación tanto del ABC como del PSO a una tarjeta
de evaluación que contiene un dispositivo FPGA, para las siguientes tareas:
 Segmentación de imágenes, mediante umbralización con PSO.
 Aproximador de funciones con ABC.
Los resultados obtenidos mediante estas tecinas de optimización meta-heurística, tanto
para software como para hardware, dieron buenos resultados para las aplicaciones antes
mencionadas.
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Abstract
The metaheuristics algorithms are optimization algorithm high level using other techniques
to exploration of the search space. The optimization algorithm based on artificial bee colony
(ABC) and particle swarm (PSO), are evolutionary techniques inspired by the social behavior
of bees and fish stocks respectively. The use of meta-heuristic algorithms is due to present
a good alternative for the resolution of problems as they were:
• Obtaining masks Cellular Neural Networks in image processing.
• Image segmentation by thresholding.
• function approximator.
Training of neural networks. This is due to the above algorithms provide a high quality
solution in a reasonable time. To take advantage of these features and to reduce application
processing time both ABC PSO was performed as an evaluation board containing an FPGA
device, for the following tasks:
• Image segmentation by thresholding with PSO.
• function approximator with ABC.
The results obtained by these tesinas meta-heuristic optimization for both software and
hardware, gave good results for the above applications.
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Agradecimientos
A las primeras personas, que les quiero agradecer son a mis asesores el Dr. Felipe Gómez
Castañeda y el Dr. José Antonio Moreno Cadenas, que sin su entrega, dedicación y
conocimientos, no hubiera sido posible realizar esta tesis.
“Un buen maestro nunca se olvida y su enseñanza dura toda la vida”

Agradezco a los excelentes profesores que me han permitido aprender y seguir
superándome académicamente.
Agradezco al CONACYT por el apoyo económico y confianza brindad durante mis
estudios de maestría.
Agradezco al CINVESTAV, a esta institución de calidad, por acogerme y brindarme
todo su apoyo.
Agradezco a los miembros del jurado, el Dr. Alfredo Reyes Barranca y al Dr. Víctor
Hugo Ponce Ponce, por su apoyo y por el tiempo que dedicaron para la revisión de
este trabajo de tesis.
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Dedicatoria.
Al creador de todas las cosas, el que me ha protegido durante todo mi camino y me ha
dado la fortaleza para superar todos los obstáculos presentes en mi vida.
Dedico esta tesis a mis padres, que principalmente han sabido formarme con buenos
principios, hábitos y valores, los cuales están presentes en mí y son mis pilares día a día.
Especialmente a mi padre, por haberme enseñado que nunca nos debemos de
rendir y que en esta vida nadie regala nada.
Especialmente a mi madre, la cual con su ternura y apoyo incondicional me ha dado
la fortaleza y seguridad para soñar, viajar, y por ello cumplir todas mis metas.
A mis hermanos que siempre han estado ahí como una luz en la obscuridad, para guiarme
y ser mi compañía en todos los momentos de mi vida.
A mi novia, la cual a pesar de la distancia siempre se ha mantenido incondicional, dándome
su amor y su ternura para no desfallecer en mis momentos de soledad.
A toda mis familiares y amigos que siguen estando cerca de mí, las cuales con su cariño y
apoyo, me hacen crecer emocional y espiritualmente, exigiéndome siempre sacar lo mejor
de mí.
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