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% 
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% 
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% 






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%  http://www.scribd.com/doc/49802775/178/Setting-Beamer%E2%80%99s-Colors

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% 	\usepackage[pdftex]{graphicx}  % Paquete de gráficos
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% \defverb\payback!http://www.loyaltypartner.com/de/download/Studie_Verbraucher_Okt03.pdf!

%  Hace saltar una línea entre párrafos
% \addtolength{\parskip}{\baselineskip}
%  Hace saltar unos puntos entre párrafos
% \addtolength{\parskip}{5pt}
\addtolength{\parskip}{5pt}

\usepackage{multimedia}
%
% 	% y la inclusión (pero no la incrustación) de ficheros de vídeo AVI o
% 	% QuickTime es tan fácil como:
%
% \movie[width=60mm,height=45mm,borderwidth=0.5mm]{Título}}{fichero.avi}\\
% \movie[width=60mm,height=45mm,poster,showcontrols]{}{fichero.mov}\\
%
% 	% así como para audio (estos sí que pueden ser incrustables):
%
% \sound[inlinesound,samplingrate=22050,encoding=muLaw,bitspersample=8, channels=2,label=misonido] {} {fichero.au}\\
%
% \hyperlinksound[]{misonido}{\includegraphics[width=10mm]{inicio.png}}
% \hyperlinkmute{\includegraphics[width=10mm]{paro.png}}\\

% \href{run:video.avi}{videolink}
% \usepackage{movie15}


% % rellenamos la info del fichero PDF
\hypersetup{
    pdftitle =
        TOPOS,
    pdfauthor =
        Pablo González Nalda (http://lsi.vc.ehu.es/pablogn/),
    pdfsubject=
        Redes Neuronales de Pulsos,
    pdfkeywords =
        Redes Neuronales de Pulsos Robótica Evolutiva,
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\def\newblock{}

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\def\R2Lurl#1#2{\mbox{\href{#1}{\color{blue}\ttfamily #2}}}



% % % % % % Para imprimir 2 pantallas en una directamente
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\begin{document}
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% \title[]{Navegación}
\title[]{Redes Neuronales de Pulsos\\\textit{Spiking Neural Networks}}
\subtitle{	} % Presentación para Ekaitz, 110330}

\author{\R2Lurl{http://lsi.vc.ehu.es/pablogn/}{Pablo González Nalda}}
% \logo{\includegraphics[scale=0.13]{logoEHU}}
% \logo{\includegraphics[width=1.6cm]{logo_gic}}
\institute[LSI-GIC]{
	  \R2Lurl{http://ji.ehu.es/}{Depto. de Lenguajes y Sistemas Informáticos}\\
	  \R2Lurl{http://www.ehu.es/computationalintelligence}{Grupo de Inteligencia Computacional}
}

% \date{\today}
\date{30 de marzo de 2011}

% \begin{frame}[plain]
% \href{run:kk.avi}{videolink}
% % 	\begin{center}
% % 		\begin{figure}[ht]
% % 			\includemovie[ poster, % shows initial frame before play begins controls
% % 			, % controls are only available on a Mac (they will not appear on windows.)
% % 			% (if no controls are used, then you can double click the movie to start it.)
% % 			repeat, % repeat the movie over and over.
% % 			text=(Loading movie...) % text shown while loading movie
% % 			]{6cm}{6cm}{kk.avi}
% % 		\end{figure}
% % 	\end{center}
% \end{frame}

\begin{frame}[plain]
	\begin{columns}[c]
		\begin{column}[t]{7.9cm}
			\begin{figure}
				\begin{center}
					\includegraphics[width=1.5cm]{logo_gic} \hfill
					\includegraphics[width=3cm]{logoEHU}\hfill
					\includegraphics[width=2.5cm]{logoEUI}
				\end{center}
			\end{figure}
			\titlepage
\begin{center}
\textit{\tiny Modificado el \today}
\end{center}
		\end{column}
		\begin{column}[t]{1.8cm} % para centrar la pág de título es como la anchura del usetheme
% 		    \begin{figure}[b]
% 			    \vskip 6cm
% 			    \begin{center}
% 			    \R2Lurl{http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/es/}{\includegraphics[width=1.8cm]{cclogolarge}}
% 			    \\ \vskip 0.5cm
% 			    \R2Lurl{http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/es/}{\includegraphics[width=1.8cm]{by-sa}}
% 			    \end{center}
% 		    \end{figure}
		\end{column}
	\end{columns}
\end{frame}

\author{\scshape Contenidos}

\begin{frame}
	\frametitle{Contenidos de la presentación}
                        \tableofcontents[
                                % ...showing the active section in the context of other sections...
                                sectionstyle=show/show,
                                % ... while hiding subsections
                                subsectionstyle=hide/hide/hide
                        ]
\end{frame}

\AtBeginSection[] {
%                 \begin{frame}[plain]
% 				Sección \thesection{}
%                 \end{frame}
                \begin{frame}
%                         \frametitle{
%                                 % Put in the section number
%                                         \sectionname{} \thesection{}%:
%                                 % Now also put in the section description
%                          %            [description]
%                                 }
                                % Generate the table of contents...
                        \tableofcontents[
                                % ...showing the active section in the context of other sections...
                                sectionstyle=show/shaded,
                                % ... while hiding subsections
                                subsectionstyle=hide/hide/hide
                        ]
                \end{frame}
        }

% % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % %

% % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % %

% % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % %

% % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % %


\section{Introducción}
% 	\subsection{Robótica}
		\begin{frame}
			\frametitle{Introducción}
			Contextualización: mi área de investigación
			\begin{itemize}
				\item Robótica Evolutiva
				\item entornos no estructurados (representación inviable)
					\begin{itemize}
						\item por falta de información,
						\item porque el entorno es cambiante
						\item descripción no manejable por complicada.
					\end{itemize}
				\item comportamientos emergentes
			\end{itemize}
		\end{frame}

		\begin{frame}
			\frametitle{¿Por qué Redes Neuronales en la Robótica Evolutiva?}
			¿Por qué Redes Neuronales (RN) en la Robótica Evolutiva?
			\begin{itemize}
				\item fácilmente representables en Algoritmos Genéticos
				\item son buenos aproximadores del entorno
				\item se adaptan a un entorno cambiante
			\end{itemize}
		\end{frame}

\section{Usos de las Redes Neuronales}
% 	\subsection{Robótica}
		\begin{frame}
			\frametitle{Usos de las Redes Neuronales}
			Usos de las Redes Neuronales: son un modelo
			\begin{itemize}
				\item aproximador de funciones
				\item interpolador y mezclador de información \citep{inmo}
				\item aproximador de Sistemas Dinámicos \citep{funa}\citep*{bee:2}
				\item extractor de características en espacio y tiempo
				\item uso desde punto de vista bioinspirado, científico y técnico
			\end{itemize}
		\end{frame}

\section{Redes Neuronales de Pulsos}
	\subsection{Fisiología}
		\begin{frame}
			\frametitle{EEG, Electroencefalograma y \\ECG, Electrocardiograma}
				\begin{center}
					\includegraphics[width=10cm]{EEG}\vfill
					\includegraphics[width=10cm]{ECG}
				\end{center}
		\end{frame}
		\begin{frame}
			\frametitle{Pulso eléctrico o \textit{Potencial de acción}}
				\begin{center}
					\includegraphics[width=5cm]{Potencial_accion}
					\R2Lurl{http://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_de_acci\%C3\%B3n}{En Wikipedia}
				\end{center}
		\end{frame}
		\begin{frame}
			\frametitle{Umbral (\textit{threshold})}
				\begin{center}
					\includegraphics[width=8cm]{umbral}
				\end{center}
		\end{frame}

		\begin{frame}
			\frametitle{Química de la sinapsis}
				Potenciales post-sinápticos (PSPs)
				\begin{center}
					\includegraphics[width=10cm]{Sinapsis}
				\end{center}
		\end{frame}

	\subsection{Modelos}
		\begin{frame}
			\frametitle{Dinámica de las neuronas}
				La dinámica electroquímica de una neurona está determinada por las sustancias producidas mediante la \textit{expresión} de la información genética de la propia neurona.

				Se pueden usar varias ecuaciones en derivadas parciales para modelar la dinámica de una neurona.

				El modelo más complejo, el de Hodgkin-Huxley, tiene cuatro ecuaciones, decenas de parámetros y 1200 operaciones de coma flotante para un milisegundo de simulación. Sus valores tienen significado y medida biológica.
		\end{frame}

		\begin{frame}
			\frametitle{¿Cuál elegir, qué modelo de neurona?}
				El modelo debe simular de la forma más fiel posible la mayor cantidad de características de diferentes tipos de neuronas. Por contra, debe ser un modelo computacionalmente asumible, para poder hacer redes de mayor tamaño.

				Respuesta: Eugene Izhikevich

				\begin{center}
					\includegraphics[width=6cm]{Eugene_and_Kate}
				\end{center}

		\end{frame}

	\subsection{Modelo de Izhikevich}
		\begin{frame}
			\frametitle{El modelo de Izhikevich}

				\cite*{izhi:Which} plantea su modelo como el más adecuado, ya que con dos ecuaciones y cuatro parámetros simula todos los tipos de neuronas y es rápido (13 FLOPS), aunque no tiene traducción biológica directa (no es un modelo basado en la conductancia). 

			\begin{align}\label{f-izhi}
				\dot v_{i} &= 0.04v_{i}^2+5v_{i}+140-u_{i}+I
\\
				\dot u_{i} &= a(bv_{i}-u_{i})
\\
				\text{si}&~ v_{i} \geq 30 mV \begin{cases} v_{i} \leftarrow c \\ u_{i}  \leftarrow  u_{i} + d \end{cases}
			\end{align}
			Es importante indicar que el valor $30 mV$ no es un umbral de activación (\textit{threshold}) sino el pico del disparo.
		\end{frame}

		\begin{frame}
			\frametitle{El modelo de Izhikevich}
			Más información sobre el modelo, con código en C y MATLAB en la web  \R2Lurl{http://www.izhikevich.org/publications/whichmod.htm}{izhikevich.org}

				\begin{center}
					\includegraphics[width=9cm]{izhik}
				\end{center}
		\end{frame}

		\begin{frame}
			\frametitle{Policronización}

				\begin{center}
					\includegraphics[width=9.5cm]{policroniz}
				\end{center}
		\end{frame}

		\begin{frame}
			\frametitle{STDP}
				\textit{Plasticidad dependiente del intervalo entre pulsos} (Spike-Timing-Dependent Plasticity), una plasticidad sináptica de tipo Hebbiano~\citep{Hebb49} asimétrico respecto al tiempo.
				\begin{center}
					\includegraphics[width=5cm]{STDP}
				\end{center}
		\end{frame}

		\begin{frame}
			\frametitle{Consecuencias de STDP}
				Produce variación en los regímenes de disparo del conjunto de las neuronas
				\begin{center}
					\includegraphics[width=10cm]{disparos}
				\end{center}
		\end{frame}

		\begin{frame}
			\frametitle{Homeostasis}
			\begin{block}{Homeostasis u homeocinesis}
				Homeostasis es el comportamiento de autorregulación para mantener un régimen de funcionamiento estable o equilibrio como sistema dinámico
			\end{block}

			Mecanismos homeostáticos en el caso de las redes neuronales (ver \citep{WattDesai} y \citep{LazarSORN}):
			\begin{itemize}
\item \R2Lurl{http://en.wikipedia.org/wiki/Synaptic_plasticity}{plasticidad sináptica}
\item \R2Lurl{http://es.wikipedia.org/wiki/Potenciaci\%C3\%B3n_a_largo_plazo}{LTP, potenciación a largo plazo}
\item \R2Lurl{http://en.wikipedia.org/wiki/Long-term_depression}{LTD, depresión a largo plazo}
\item escalado sináptico
\item plasticidad intrínseca
			\end{itemize}
		\end{frame}

		\begin{frame}
			\frametitle{Modelo del cerebro de Izhikevich}
				RMI (imágenes de resonancia magnética) analizadas por DTI
				\begin{center}
					\includegraphics[width=8cm]{DTI}
				\end{center}
		\end{frame}

		\begin{frame} [plain]
			\frametitle{Modelo del cerebro de Izhikevich}
			\begin{columns}[t]
				\begin{column}[t]{3.25cm}

{\small \textit{[...] in C programming language with MPI and it is run on a Beowulf
cluster of 60 3GHz processors with 1.5 GB of RAM each. Most of
the simulations were performed with one million neurons, tens of
millions of neuronal compartments, and almost half a billion
synapses. It takes [...]
one minute to compute one second of simulated data using a
sub-millisecond time step.}}

				\end{column}
				\begin{column}[t]{7.5cm} 
					\begin{center}
						\includegraphics[width=7.5cm]{thlcrtx}
					\end{center}
				\end{column}
			\end{columns}
		\end{frame}

		\begin{frame}
			\frametitle{Modelo del cerebro de Izhikevich}
				Vídeo de parte de la simulación
% 				\begin{center}
% 					\href{run:2008PNAS-izhik1011.avi}{ghjghm
% % 					  \includegraphics[width=9cm]{videoIzhi}
% 					  \label{fig-videoIzhi}
% 					}
% 			  \movie[width=60mm,height=45mm,borderwidth=0.5mm]{Ttulo}}{2008PNAS-izhik1011.avi}
% 				\end{center}
		\end{frame}

		\begin{frame}
			\frametitle{Paralelización}
				La ejecución del modelo es posible en un sistema paralelo.

				CUDA \citep{CUDA} permite paralelizar las Redes Neuronales usando tarjetas gráficas de la marca NVIDIA. OpenCL es un estándar equivalente.

				En \citep{SNN-CUDA-Elsevier} se muestra que se puede acelerar la ejecución hasta en 26 veces.
		\end{frame}




% \begin{frame}[plain]
% 	\frametitle{Izhikevich, Hopfield, Paugam-Moisy}
% 		\begin{description}[Paugam-Moisy:]
% 			\item [Izhikevich:] equilibrio entre plausibilidad biológica de los modelos del tipo Hodgkin-Huxley y eficiencia computacional de los modelos de neuronas integrar-y-disparo~\citep{izhi:polychr}
% 			\item [Hopfield:] red asociativa~\citep{hopfield82}
% 			\item [Paugam-Moisy:] aprendizaje hebbiano con reglas STDP (\textit{Spike-Timing Dependent Plasticity})~\citep*{paugam2008}
% 		\end{description}
% \end{frame}



% 
% {
% \setbeamercolor{background canvas}{bg=black,fg=white}
% \frame
% {
%   \begin{centering}
%   \includemovie[poster,mouse=true]{.6\linewidth}{0.6\linewidth}{dualStain.mov}\\
%   \setbeamercolor{wonb}{bg=black,fg=white}
%   { \usebeamercolor{wonb}
%   \small caption text
% }
%   \end{centering}
% }
% }

% % 

% {
% \setbeamercolor{background canvas}{bg=black,fg=white}
% \usebeamercolor[fg]{background canvas}
% \frame
% {
%   \begin{centering}
%   \includemovie[poster,mouse=true]{.6\linewidth}{0.6\linewidth}{dualStain.mov}\\
%   \small caption text
%   \end{centering}
% }
% }


	\begin{frame}[allowframebreaks]{Bibliografía}
		\bibliographystyle{tesis}
		\bibliography{bibliotopos}
	\end{frame}

\end{document}
