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A methodology to 𝐷-augment experimental designs
(Elsevier, 2023-06-15) Calle Arroyo, Carlos de la; Amo Salas, Mariano; López Fidalgo, Jesús; Rodríguez Aragón, Licesio Jesús; Wong, Wengkee
One of the main criticisms of optimal experimental designs is that they tend not to adequately meet the practical needs of the experimenter. For example, optimal designs for estimation of the parameters in a model frequently have too few designs points to check the model adequacy, to discriminate between rival models or to estimate a particular function of the parameters. Further, some experimenters like toxicologists have been schooled to using many doses in an animal experiment and there is great resistance to using a design with just a few doses. This paper uses the General Equivalence Theorem to define regions where the practitioner may select points flexibly to augment a design that meets the practical needs more adequately and has a user-specified minimum efficiency requirement. As examples, we demonstrate the usefulness of our theory-based method in various setups using statistical models, such as Antoine’s Equation, the Michaelis–Menten model and a quadratic heteroscedastic model. We also explore the power of the lack-of-fit test for several
-augmented designs in a simulation study. We provide user-friendly codes, either through the R package optedr or through a graphical user interface in Shiny, to facilitate practitioners implement our methodology to find an improved
-augmented designs for their problems.
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Estrategias y errores en la medida de la longitud en niños de 4 a 8 años: una propuesta didáctica sobre el uso de la regla
(Universidad de Castilla-La Mancha, 2024) Gómez Escobar Camino, Ariadna
Las magnitudes y la medida se asocian con las Matemáticas, pero también con disciplinas científicas como, por ejemplo, con las Ciencias Experimentales. Además, no se utilizan solamente en el ámbito académico, sino que las utilizamos prácticamente a diario, por ejemplo, cuando ponemos el despertador, cuando compramos fruta al peso en el mercado o cuando calculamos a qué distancia se encuentra un lugar que queremos visitar.
Una de las magnitudes cuya comprensión resulta clave es la longitud. Por ello, este trabajo concretamente se centra en la medida de longitud, la cual, por su naturaleza tangible, permite la experimentación mediante la manipulación y resulta accesible para los niños. Tal vez por ello sea la magnitud que primero se enseña de manera formal en la escuela y a partir de la cual, prácticamente de manera sistemática, se abordan el resto de las magnitudes. Además, la longitud es la base de otras magnitudes como la superficie o el volumen, de ahí que su comprensión sea crucial, y la razón por la cual esta tesis doctoral se centra en ella.
Sin embargo, a pesar de su accesibilidad y aparente facilidad, los estudios desvelan que medir longitudes no resulta una práctica sencilla para los niños de edades tempranas (Bragg & Outhred, 2000a, 2000b, 2004; Congdon, Kwon & Levine, 2018; Cullen & Barrett, 2010; Gómezescobar, Fernández-Cézar & Guerrero, 2018, en prensa; Ho & Lowrie, 2013; Irwin, Ell & Vistro-Yu, 2004; Kamii, 1995; Kotsopoulos, Makosz, Zambrzycka & McCarthy, 2015; Levine, Kwon, Huttenlocher, Ratliff & Dietz, 2009; Sisman & Aksu, 2016; Solomon, Vasilyeva, Huttenlocher & Levine, 2015). Según estos estudios, los errores que los niños cometen al medir longitudes están relacionados principalmente con la interpretación que hacen del punto de partida y con la identificación de las unidades dentro del instrumento de medida. En algunos de estos trabajos los autores detallan las estrategias que los niños usan para llegar al resultado, aunque estas son inferidas por los investigadores, pues no preguntan directamente a los niños qué estrategia utilizan para medir (Bragg & Outhred, 2004; Cogndon et al., 2018; Cullen & Barrett, 2010; Irwin et al., 2004; Kamii, 1995; Levine et al., 2009; Solomon et al., 2015).
Por todo ello, los objetivos planteados en esta tesis doctoral son dos, explorar las nociones que tienen los niños que no han recibido instrucción respecto a la medida de longitud con regla y, diseñar una propuesta didáctica a partir de dichas nociones, que constituyen los objetivos 1 y 2 respectivamente. Para abordar el objetivo 1 se plantean dos estudios en los que los niños miden con material manipulable y se les pide una justificación verbalizada de su actuación. En el primero de estos estudios se utiliza como instrumento una regla convencional, con la que realizan una medición libre y otra dirigida, con el objeto situado en la marca del cero de la regla en la segunda medición. En el segundo estudio se emplean cuatro reglas que se diseñan aislando los elementos de las mismas: números, marcas y unidades: 1NUM (regla con marcas y números bajo las marcas), 2MAR (regla con marcas y sin números), 3DUNUM (regla con unidades discretas numeradas) y 4DU (regla con unidades discretas sin numerar). Esta vez los sujetos realizan todas las mediciones con el objeto desplazado. El objetivo 2 se alcanza con el diseño de la propuesta didáctica a partir de los resultados obtenidos en los estudios 1 y 2. Dicha propuesta se presenta en el tercer estudio.
El rango de las edades de los participantes en los dos primeros estudios se sitúa entre los 4 y los 8 años, incluyendo alumnado desde el 2º curso de Educación Infantil al 2º curso de Educación Primaria. El rango de edad escogido permite explorar qué ocurre con sus mediciones de longitud en el cambio de etapa educativa. Además, se controla que ningún niño de la muestra haya recibido instrucción sobre la medida de longitud en el contexto escolar.
Los resultados muestran que, al medir con la regla convencional, los niños tienen dificultades, especialmente cuando miden libremente, sin que le afecte la edad. En este caso, tienen que interpretar la posición relativa del objeto sobre la regla, pues no suelen alinearlo con la marca del cero de la misma. La mayoría de los niños utilizan los números de la regla como etiquetas, es decir, leyéndolas sin tener en cuenta el punto de partida del objeto. Otros, cuentan todas las marcas que constituyen la longitud del objeto. Por ello, podría interpretarse que el papel de los números no es evidente para los niños, y que interpretan las marcas como unidades.
Cuando se separan números, marcas y unidades de longitud en distintas reglas diseñadas al efecto en el estudio 2, se observa la predilección que tienen los niños por los números del instrumento. Estos niños no tienen en cuenta el punto de partida de la medición y utilizan los números como etiquetas, como ya ocurriera con la regla convencional en el estudio 1. Respecto a las marcas, podemos interpretar que, al igual que ocurría con la regla convencional, las consideran como unidades porque las cuentan para indicar el resultado de su medición. Sin embargo, las reglas con objetos discretos sobre el intervalo de espacio entre marcas provocan que los niños cuenten estos objetos y, como consecuencia, que enuncien una medida correcta.
Finalmente, teniendo en cuenta los resultados de los estudios 1 y 2, se plantea una propuesta didáctica que sugiere la secuenciación de las reglas como sigue: regla con unidades discretas sin numerar (4DU), regla con unidades discretas numeradas (3DUNUM), regla con marcas y sin números (2MAR) y regla con marcas y números bajo las marcas (1NUM).
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Comparison of deep learning models for digital H&E staining from unpaired label-free multispectral microscopy images
(Elsevier, 2023-06-15) Salido Tercero, Jesús; Vallez Enano, Noelia; González López, Lucía María; Déniz, Óscar; Bueno, Gloria
Background and objective: This paper presents the quantitative comparison of three generative models of digital staining, also known as virtual staining, in H&E modality (i.e., Hematoxylin and Eosin) that are applied to 5 types of breast tissue. Moreover, a qualitative evaluation of the results achieved with the best model was carried out. This process is based on images of samples without staining captured by a multispectral microscope with previous dimensional reduction to three channels in the RGB range.
Methods: The models compared are based on conditional GAN (pix2pix) which uses images aligned with/without staining, and two models that do not require image alignment, Cycle GAN (cycleGAN) and contrastive learning-based model (CUT). These models are compared based on the structural similarity and chromatic discrepancy between samples with chemical staining and their corresponding ones with digital staining. The correspondence between images is achieved after the chemical staining images are subjected to digital unstaining by means of a model obtained to guarantee the cyclic consistency of the generative models.
Results: The comparison of the three models corroborates the visual evaluation of the results showing the superiority of cycleGAN both for its larger structural similarity with respect to chemical staining (mean value of SSIM
0.95) and lower chromatic discrepancy (10%). To this end, quantization and calculation of EMD (Earth Mover’s Distance) between clusters is used. In addition, quality evaluation through subjective psychophysical tests with three experts was carried out to evaluate quality of the results with the best model (cycleGAN).
Conclusions: The results can be satisfactorily evaluated by metrics that use as reference image a chemically stained sample and the digital staining images of the reference sample with prior digital unstaining. These metrics demonstrate that generative staining models that guarantee cyclic consistency provide the closest results to chemical H&E staining that also is consistent with the result of qualitative evaluation by experts.
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Pairwise learning for the partial label ranking problem
(Elsevier, 2023-04-02) Alfaro Jiménez, Juan Carlos; Aledo Sánchez, Juan Ángel; Gámez Martín, José Antonio
The partial label ranking problem is a particular preference learning scenario that focuses on learning preference models from data, such that they predict a complete ranking with ties defined over the values of the class variable for a given input instance. This work proposes to transform the rankings into preference relations among pairs of class labels and to learn a standard classifier for each of them. This classifier is then used to estimate the probability of each event from the preference relation between the two compared class labels. Finally, the probabilities obtained for each preference comparison are used to compute a preference matrix utilized to solve the corresponding rank aggregation problem and so obtain the ranking among all the class labels. The experimental evaluation shows that the proposed method is ranked ahead of competing algorithms in accuracy while obtaining similar CPU time results.
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Marco para la construcción y adaptación de modelos de evaluación de gestión, calidad y gobierno de datos
(Universidad de Castilla-La Mancha, 2024) Gómez Carretero, Ana Isabel
Los avances tecnológicos que estamos viviendo en los últimos años, como la computación en la nube, internet de las cosas y las redes sociales, han hecho que la cantidad de datos aumenten exponencialmente y se acumulen a una velocidad sin precedentes. El problema radica precisamente en unos niveles inadecuados de calidad de los datos, ya que las decisiones empresariales que pueden llegar a tomarse no serán mejores que los datos sobre los que se basan y por tanto pueden generar errores que impactarán negativamente en la eficiencia global de la organización.
Asegurar la calidad de los datos es una tarea que debe planificarse con suficiente tiempo, realizarse con objetivos claros, alineados a la estrategia de la organización, y dedicando los recursos humanos, materiales y económicos adecuados. Es decir, solo se pueden asegurar niveles adecuados de calidad de datos cuando éstos son gobernados. La mejora de la calidad de datos en las organizaciones se debe afrontar mediante una estrategia a largo plazo como sería una aproximación basada en la mejora de los procesos relacionados con los datos. El objetivo es proporcionar un marco de trabajo que permita a las organizaciones determinar en qué estado están y como desarrollar proyectos para la implantación progresiva de mejoras en los procesos de gestión de datos, gestión de calidad de datos y gobierno de datos de forma integrada.
Por todo esto, se propone un marco para la construcción y adaptación de modelos de evaluación de la gestión de datos, gestión de calidad de datos y gobierno de datos. Se ha llevado a cabo un proceso tanto de verificación como de validación. Para la verificación se ha tomado como referencia la familia de estándares internacionales ISO/IEC 33000 y se aportan evidencias del cumplimiento de los requisitos establecidos. Para la validación se ha llevado a cabo un caso de estudio en un hospital universitario portugués y se ha llevado a cabo un proyecto piloto de certificación en la biblioteca de la Universidad de Castilla ¿ La Mancha dando como resultado el primer certificado de madurez organizacional de los procesos de datos por MAMD - ISO 8000 - ISO/IEC 33000. Además del marco de trabajo de carácter general, se ha desarrollado una adaptación al sector de Internet de las Cosas (IoT).