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Mapas Autoorganizados o
Mapas de Kohonen (s2)
Miguel BARRETO
Investigador

MINISTERIO DE
AGRICULTURA Y
DESARROLLO
RURAL

asocaña
Bondades de los SOM
Los mapas auto organizados son una herramienta para la visualización
de datos en altas dimensiones. Básicamente SOM produce un grafico de
similaridad de los datos de entrada. Convierte las relaciones estadísticas
no lineales entre datos de alta dimensionalidad en simples relaciones
geométricas en puntos de una imagen en una visualización de baja
dimensionalidad

En contraste con los métodos clásicos, los SOM proporcionan una fácil
visualización, tomando pocas suposiciones y restricciones además es
capaz de manejar grandes grupos de datos y aislar patrones y
estructuras de los datos.

Por estas razones los Self-organizing maps han empezado a ser de gran
interés para en exploración y análisis de datos, data mining también y en
procesos agro-ecológicos.
Reducción de dimensionalidad

x
y
t=0
Ejemplos
(Estímulos del espacio de
entrada)

x

y
tfinal

Reducción de dimension
Tres dimensiones
z

Ejemplos
(Estímulos del espacio
de entrada)

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Salida
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Reducción de dimension

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Tres dimensiones
Ejemplos
(Estímulos del espacio de
entrada)

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Tres dimensiones
Ejemplos
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de entrada)

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13 Dimensiones
13 Dimensiones
Atributo

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Búho

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Vaca

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2 patas

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0

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0

0

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4 Patas

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1

1

1

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Pelo

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0

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1

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Pezuñas

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0

0

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0

0

0

0

0

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Crin

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0

0

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0

0

0

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0

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0

0

1

1

1

0

Plumas
Otros

Pato

Grande
Tiene

Gallina

Mediano
(a)

Es

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1

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0

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0

Caza

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Corre

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Vuela

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Nada

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Reducción de dimension

0
13 Dimensiones
Ganso

Pato

Cebra
Vaca

Caballo

Gallina

Paloma
Tigre

Halcón

León

Gato
Lobo

Búho

Perro

Águila
Zorro

Reducción de dimension
13 Dimensiones
Ganso

Pato

Cebra
Vaca

Caballo

Gallina

Paloma
Tigre
Halcón

Gato
Lobo

Búho

Perro

Águila
Zorro

Reducción de dimension

León
Procesar información incompleta
Calidad de vida en el mundo
Calidad de vida en el mundo
Estadísticas del banco mundial sobre
varios países en el año 1992 fueron
usadas.
39 indicadores fueron tomados
describiendo varios factores de calidad
de vida tales como salud, nutrición,
calida de los servicios públicos, acceso a
la educación etc.
Países que tenían indicadores similares
se ubicaron cerca el uno del otro en el
mapa.

Procesar información incompleta
Calidad de vida en el mundo
Países en mayúscula fueron usados
para crear el mapa de Kohonen, algunos
con datos faltantes.

Países en minúscula fueron ubicados
después del entrenamiento del mapa,
algunos con mas de 11 datos faltantes

Procesar información incompleta
Calidad de vida en el mundo
che = Suiza
mas de once
datos faltantes
moz =
Mozambique
mas de once
datos faltantes

mex = México
mas de once
datos faltantes

Procesar información incompleta

Calidades de vida
similares en países
de Europa y Japon

Calidades de vida
similares
en países de
Europa del este y
Portugal

Calidades de vida
similares en África
Conservación de la topología
Doble hélice

Conservación de la topología
Visualización
Análisis de los mapas

Visualización
Ejemplo práctico
Características de la base de datos
Título: Iris Plants Database
Fuentes:
(a) Creador: R.A. Fisher
Atributos :
1. Largo del sépalo en cm.
2. Ancho del sépalo en cm.
3. Largo del pétalo en cm.
4. Ancho del pétalo en cm.
5. Clases:
Iris Setosa
Iris Versicolor
Iris Virgínica

Numero de datos: 150 (50 en cada una de las tres clases)
Datos Faltantes : Ninguno
Distribución de las clases: 33.3% para cada una de las tres clases

Ejemplo práctico
Iris Plants Database

Iris Setosa

Ejemplo práctico

Iris Versicolor

Iris Virgínica
Distribución de clases de iris en América del norte

Iris Setosa

Ejemplo práctico

Iris Versicolor

Iris Virgínica
Visualización de los mapas

Ejemplo práctico
Visualización de los mapas

Ejemplo práctico
Visualización de los mapas

Ejemplo práctico
U-matrix

Ejemplo práctico
Planos que componen el mapa

Ejemplo práctico
Planos que componen el mapa

Ejemplo práctico
Planos que componen el mapa

Ejemplo práctico
Labels

Ejemplo práctico
Labels

Ejemplo práctico
Herramientas
SOMToolbox
http://www.cis.hut.fi/projects/somtoolbox/
Herramienta elaborada en el laboratorio de Teuvo Kohonen en: The
Laboratory of Computer and Information Science (CIS) en Helsinki
University of Technology.
Es un toobox gratuito, que explota las bondades de Matlab
(visualización, programación etc.).
Esta muy bien documentado y ha sido usado para el desarrollo de
numerosos artículos científicos.
Su utilización es sencilla y posee entornos gráficos que facilitan su uso.
Existe una versión llamada sompack, para uso en línea de comandos que no
necesita el uso de Matlab.
http://www.cis.hut.fi/research/som_lvq_pak.shtml

Herramientas
Data bionics ESOM
http://databionic-esom.sourceforge.net/
Esta herramienta al igual que el SOMToolbox permite el entrenamiento,
visualización y análisis de mapas de Kohonen.
Es una herramienta de domino publico elaborada enteramente en JAVA.
Su código fuente esta disponible.
Es una herramienta fácil de usar y totalmente grafica.

Herramientas
Practica SOMToolbox
Adiccionar el toolbox a Matlab
>>pathtool
Leer los datos de nuestro archivo
>> sD = som_read_data (‘iris.data');
Preprocesamiento de los datos
>> preprocess(sD)
Normalizacion
>> sD = som_normalize(sD,'var');
Entrenar la red
>> sM = som_make(sD);
Calcular los labels
>> sM = som_autolabel(sM,sD,'vote');

Herramientas/ SOMToolbox
Practica SOMToolbox
Visualizar el mapa (U-Matrix) y los planos que lo componen
>> som_show(sM,'umat','all','comp',1:4,'empty','Labels','norm','d');
Colocar los labels
>>som_show_add('label',sM,'subplot',6);

Herramientas/ SOMToolbox
Utilizando la ayuda gráfica
Leer los datos de nuestro archivo
>> sD = som_read_data (‘iris.data');
Normalizar
>> sD = som_normalize(sD,'var');
Lanzar la aplicación ajustar parámetros y entrenar
>> som_gui([sD])
Calcular los labels
>> sM = som_autolabel(sM,sD,'vote');
Visualizar el mapa (U-Matrix) y los planos que lo componen
>> som_show(sM,'umat','all','comp',1:4,'empty','Labels','norm','d');
Colocar los labels
>>som_show_add('label',sM,'subplot',6);

Herramientas/ SOMToolbox

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