grandes retos de investigación científica y...

Red Temática de Tecnologías de Información y Comunicaciones del CONACYT

Grandes Retos de Investigación Científica y Tecnológica

en Tecnologías de Información y Comunicaciones

Reporte Final

Mayo 21 y 22, 2009

Autores: Alfonso Ángeles, CITEDI Raúl Aquino Santos, U. de Colima Alejandro Buchmann, Universidad Técnica de Darmstadt Francisco Cantú, ITESM Humberto Carrillo Calvet, UNAM Octavio Castaños, UNAM Francisco Cervantes, UNAM Ofelia Cervantes, UDLAP Edgar Chávez, Universidad Michoacana, CICESE Jesús Favela, CICESE Demetrio Fabián García Nocetti, UNAM Alexander Gelbukh, IPN Víctor M. González, Universidad de Manchester José Luis Gordillo, ITESM Héctor Jiménez, UAM Ángel Kuri, ITAM Christian Lemaitre León, UAM Cristina Loyo Varela, LANIA José Luis Marroquín, CIMAT Verónica Medina, UAM Marcelo Mejía, ITAM Carlos Mex, ITESM Raúl Monroy Borja, ITESM Eduardo Morales, INAOE Rafael Morales, U. de G. David Muñoz, ITESM Santiago Negrete, UAM Juan Arturo Nolazco, ITESM Luis A. Pineda Cortés, UNAM Saúl Pomares, INAOE Víctor Rangel, UNAM Carlos A. Reyes, INAOE Gerardo Reyes Salgado, CENIDET Francisco Rodríguez Henríquez, CINVESTAV Marcela Rodríguez, UABC Raúl Rojas, Universidad Libre de Berlín Alfredo Sánchez, UDLAP Arturo Serrano, CICESE, UABC Gerardo Eugenio Sierra Martínez, UNAM Juan Humberto Sossa Azuela, IPN Luis Enrique Sucar Succar, INAOE Alfred U‘Ren, UNAM Genoveva Vargas, UDLAP Salvador E. Venegas-Andraca, ITESM Luis A. Villaseñor, CICESE José Luis Zechinelli Martini, UDLAP

TabladeContenido

Prefacio .......................................................................................................................................... 41.Introducción ............................................................................................................................ 52.TallerdeGrandesRetosdeInvestigaciónenTICenMéxico................................... 73. GR1:Informaciónrelevanteparalatomadedecisiones:Delosdatosalainformaciónyalconocimiento .............................................................................................. 94GR2:TICparabiomedicina:MejoramientodelaSaludNacional .........................135GR3:TICyeducaciónenelsigloXXI ...............................................................................176GR4:HaciaunMéxicoconfiable:Seguridadytransparenciaenlainformaciónyenlosservicios .......................................................................................................................227GR5:AmbientesInteligentesparaproblemasdegrandesciudades ...................288GR6:Serviciosbasadosenelconocimientoparaelciudadano:Laerainformáticaparatodoslosmexicanos ..............................................................................339Conclusionesyplandeacción ..........................................................................................40

Prefacio

Elpresentereportepresentalosresultadosdeltaller“GrandesRetosdeInvestigaciónenTecnologíadeInformaciónyComunicacionesenMéxico”,celebradoel21y22demayodel2009,enlaciudaddeMonterrey,México.

El taller fue organizado por la Red Temática de Investigación en Tecnologías deInformaciónyComunicacionesdelCONACYT,encolaboraciónconlaRedMexicanadeInvestigación y Desarrollo en Computación (REMIDEC), la Sociedad Mexicana deCiencia de la Computación (SMCC) y la SociedadMexicana de Inteligencia Artificial(SMIA).Eneleventoparticiparon48investigadoresmexicanosde16UniversidadesyCentrosdeInvestigacióndeMéxicoy3delextranjero

ElTallertuvocomopropósitoidentificarycaracterizargrandesretosdeinvestigaciónenTICquepermitanlograravancessignificativosenlainvestigacióneinnovaciónenestaáreadel conocimientoy cuya soluciónpermitaabordaralgunosde losgrandesproblemas sociales y económicos deMéxico. La identificaciónde estos temas es unprimerpasoenladefinicióndeunaagendadeinvestigaciónamedianoplazoenTICennuestropaís.Comoresultadodeltaller,emergen6temasquesurgendelconsensode la comunidad académica en TIC en México y que requieren del concurso deprácticamentetodaslasáreasdeinvestigaciónenTICquesecultivanenMéxico.

Esteesfuerzosedaenunmomentoenelquelaciudadaníaestámásconscientedelaimportancia que tiene la investigación científica y tecnológica para enfrentar retoscomo la reciente emergencia epidemiológica, ante los que la comunidad científicarequiere responder con iniciativas enfocadasa resolverproblemasdegran impactoquerequierendeinvestigaciónmultidisciplinaria.

El comité organizador del taller agradece la valiosa aportación de cada uno de losinvestigadores que participaron en el taller y especialmente de aquellos queparticiparon en la redacción de las secciones que presentan los resultados de cadamesa de trabajo: AlfonsoÁngeles, AlejandroBuchmann, Francisco Cervantes, OfeliaCervantes, Edgar Chávez, Víctor M. González, Cristina Loyo, José Luis Marroquín,VerónicaMedina,EduardoMoralesRafaelMorales,SantiagoNegrete,GerardoReyes,Francisco Rodríguez, Marcela Rodríguez, Alfredo Sánchez, Arturo Serrano, EnriqueSucar.GenovevaVargas,SalvadorVenegas‐Andraca,yJoséLuisZechinelli.

ComitéOrganizador

RaúlAquino,U.deColima,RedCONACYTenTICSJesúsFavela,CICESE,RedCONACYTenTICS

ChristianLemaitre,UAM,CoordinadorREMIDECEduardoMorales,INAOE,RedCONACYTenTICS

LuisPineda,UNAM.CoordinadorREMIDECCarlosA.Reyes,INAOE,PresidentedelaSMIA

GenovevaVargas,CNRS/UDLAP,PresidentadelaSMCC

1.Introducción

La investigación en ciencias de la computación y telecomunicaciones enMéxico haexperimentado un crecimiento importante en los últimos años. El número deinvestigadoresenelSistemaNacionaldeInvestigadoresregistradoenestaáreaenel2008esde236,quecomparadoconlos56investigadoresmiembrosdelsistemaunadécadaantes,representauncrecimientoanualsuperioral15%.Enformasemejanteel número de programas de maestría reconocidos por el Programa Nacional dePosgradosenelCONACYTsetriplicóenlosúltimos7añosllegandoa25yelnúmerodeprogramasdedoctoradocrecióde2a12,uncrecimientodel600%.

Estecrecimiento,essindudaproductodelarelativajuventuddelárea,asícomodelreconocimientoquesehahechoasu importanciasocialyeconómica,mismaquesereflejaenelhechodequeconcasiun10%delamatrículanacionaldeestudiantesdelicenciatura, es con mucho, el área técnico‐científica con más estudiantes.Universidades y Centros de Investigación han reconocido a las ciencias de lacomputaciónytelecomunicacionescomounáreadeinvestigaciónindependienteydeoportunidad. En el 2001, el CONACYT identificó a lasTecnologías de Información yComunicaciones (TIC) como una de las cinco áreas prioritarias de investigación enMéxico.

Anteestepanorama, lacomunidaddeinvestigaciónenTICasumeelcompromisodetener un rol más visible en el desarrollo social y económico de México, buscandosumaresfuerzosparacontinuarrealizandoinvestigacióndecalidad,peroquealavezseamáspertinentealosretosqueenfrentaelpaís.Esbajoestapremisaquesedecidióorganizareltaller“GrandesRetosdeInvestigaciónCientíficayTecnológicaenTICenMéxico”.Elpropósitodeltaller,fueeldeidentificarunreducidogrupodeproblemasdeinvestigación,haciacuyasoluciónpudieranenfocarsemuchosdelosesfuerzosdelacomunidad.

LosGrandesRetosdeInvestigacióndeben:

Ofrecerunavisiónalargoplazo,encontrasteconpropuestasespecíficasdeproyectosdeinvestigación;

Estarsujetosacriteriosdeevaluaciónclarosyobjetivos; Serambiciososyvisionarios,peroa la vez factibles enunplazode tiempo

determinado(porej.10años); SeratractivosypresentarunretoalacomunidaddeinvestigaciónenTICsen

Méxicoymotivaralasociedad; Involucrarproblemasdenaturalezamultidisciplinaria; Emerger del consenso de la comunidad científica y ofrecer un escenario a

largoplazoparalosinvestigadores; Estar enfocados a coadyuvar a resolver algunos de los grandes problemas

socialesyeconómicosdeMéxico.

La identificaciónde losGrandesRetosconstituyeunprimerpasohacia ladefiniciónde una agenda de trabajo a mediano y largo plazo que promueva la formación deredes multidisciplinarias y multi‐institucionales que desarrollen proyectos deinvestigacióneinnovaciónrelevantesparaMéxico.

Laorganizacióndeltallerseapoyódeesfuerzossimilaresrealizadospor laNationalScienceFoundation (http://www.cra.org/reports/gc.systems.pdf) y laNationalAcademyofEngineering(http://www.engineeringchallenges.org/)enlosEstadosUnidos,porlaBritishComputing Society (http://www.ukcrc.org.uk/grand_challenges/) en Gran Bretaña y por laSociedad Brasileña de Computación(http://www.ic.unicamp.br/~cmbm/desafios_SBC/RelatorioFinalingles.pdf)enBrasil.

2.TallerdeGrandesRetosdeInvestigaciónenTICenMéxico

Como parte del plan de trabajo de la Red Temática CONACYT de Investigación enTecnologíasdeInformaciónyComunicaciones,sellevóacaboelTaller:GrandesRetosdeInvestigaciónCientíficayTecnológicaenTICenMéxico,el21y22demayoenlaciudaddeMonterrey,N.L.

El taller se realizó en colaboración con la Sociedad Mexicana de Ciencia de laComputación(SMCC)ylaSociedadMexicanadeInteligenciaArtificial(SMIA)ylaRedMexicanade InvestigaciónyDesarrolloenComputación (REMIDEC),organizacionesqueaglutinanabuenapartedelacomunidaddeinvestigaciónenTICenMéxico.

Asistentes

En el taller participaron 48 investigadores de 16 Universidades y Centros deInvestigacióndeMéxicoy3delextranjero.SecontótambiénconlapresenciadelosdoctoresGuillermoAguilarSahagun,directordeinvestigaciónaplicadadelCONACYT,TomásViveros,directorde redes temáticasdelCONACYTy elMtro. SergioCarrera,quiénhastahacepocosedesempeñabacomoDirectorGeneraldeComercioInterioryEconomía Digital en la Secretaría de Economía, y quien presentó una conferenciainvitada titulada: “La política Pública de desarrollo del sector tecnologías deinformación:avancesypendientes”.

LosinvestigadoresparticipantesfueroninvitadosapresentarporescritopropuestasdeGrandesRetosenTIC.Serecibieron40propuestasantesdeleventoquesirvieroncomobaseparaladiscusiónenmesasdetrabajoysesionesplenarias.Laspropuestasoriginales pueden consultarse en la página del taller:http://turing.iimas.unam.mx/~GrandesRetosTIC/

DesarrollodelTaller

EltallerinicióconunabienvenidaacargodelosDrs.EduardoMorales,coordinadorde la red en TIC de CONACYT, Genoveva Vargas, presidenta de la SMCC, Carlos A.Reyes,presidentedelaSMIA,yChristianLemaitre,coordinadordeREMIDEC.

PosteriormenteelDr.GuillermoAguilarpresentóa losparticipantes la iniciativaderedestemáticasdelCONACYT,susobjetivosyprocedimientosgeneralesdeoperación.El Dr. Eduardo Morales explicó la conformación de la Red temática en TIC, susobjetivosespecíficosyavancesparciales,invitandoalosasistentesaincorporarsealaredencuantoCONACYTpubliquelaconvocatoriadeadhesión.

Después de una descripción de los objetivos y mecanismo de trabajo del taller,presentado por el Dr. Jesús Favela, los investigadores se agruparon en 7mesas detrabajo con aproximadamente 6 investigadores en cada mesa, con el objetivo degenerarideasdeGrandesRetosdeinvestigaciónenTIC.Porunperiodode2horaslos

integrantes de lasmesas de trabajo generaron 20 propuestas de grandes retos. Unrepresentantedecadagrupopresentóbrevementecadaunadeestaspropuestas.

Las propuestas fueron agrupadas por afinidad temática para generar 6 mesas detrabajo en las sesiones vespertinas. Los investigadores pudieron adscribirselibrementeacadaunadeestas,deacuerdoasusinteresesdeinvestigación.Lasmesasestuvieronformadasporentre4a10investigadores.

Al terminar el primer día de trabajo las mesas presentaron sus resultados, queincluíanun totalde9GrandesRetosquedespuésdeunabrevediscusiónensesiónplenaria fueron reducidos a 6GrandesRetos. Todos los participantes evaluaron losretosdeacuerdoa4criterios:1.Involucraretoscientíficosy/otecnológicosenTIC;2.Es factible de ser resuelto en el mediano plazo (5 a 15 años); 3. Me inspira comoinvestigadoratrabajarenresolverlo;y4.Susolucióntendráunimportanteimpactosocial y/o económico en México. Los resultados de la evaluación, incluyendo loscomentarios generados fueron presentados a lasmesas de trabajo del segundo díacomoretroalimentación.

Al inicio de la segunda jornada de trabajo se presentaron las conclusiones delcongreso“50añosde lacomputaciónenMéxico”,celebradoenNoviembredel2008enlaciudaddeMéxico,yorganizadoporlaUNAMyREMIDEC.Lapresentacióndelosresultados estuvo a cargo de los doctores Luis Pineda, Christian Lemaitre y FabiánGarcíaNocetti.

Enunasesiónplenariasepresentaronydiscutieronlosresultadosdeldíaanterioryse formaron 6 mesas de trabajo con el objetivo de definir en mayor detalle los 6grandesretosyaidentificados.Estasmesastambiéndefinieronalosresponsablesderedactarunprimerborradordeladescripcióndecadareto.

Resultados

Como resultado del encuentro se logró un consenso en identificar los siguientesGrandesRetosparalainvestigaciónydesarrollotecnológicoenTICenMéxico:

GR1:Informaciónrelevanteparalatomadedecisiones:Delosdatosalainformaciónyalconocimiento

GR2:TICparabiomedicina:MejoramientodelaSaludNacional

GR3:TICyeducaciónenelsigloXXI

GR4:HaciaunMéxicoconfiable:Seguridadytransparenciaenlainformaciónyenlosservicios

GR5:AmbientesInteligentesparaproblemasdegrandesciudades

GR6:Serviciosbasadosenelconocimientoparaelciudadano:Laerainformáticaparatodoslosmexicanos

Estostemassondescritosenmayordetalleenlassiguientessecciones.

3. GR1:Informaciónrelevanteparalatomadedecisiones:Delosdatosalainformaciónyalconocimiento

Introducción

Desde antes de la existencia de las computadoras se ha soñado con organizar elcúmulo de datos, información y conocimientos que la humanidad posee. Quizá laprimera propuesta precisa fue establecida en 1934 por Paul Otlet (considerado elpadre de las ciencias de la información, creador del sistema digital de clasificaciónbibliotecaria,delasfichasbibliográficas,loscardex,etc.)quienpropusolacreacióndeunrepositoriodeinformaciónaccesibleportodoelmundoatravésdeunmecanismoque era una extrapolación del telégrafo y con una representación sucinta de losdocumentos en diversas bibliotecas en los cardex de cada una. Este pionero pudovisualizarlasciudadesdelconocimiento,laweb,lasredessocialesylaaldeamundialbasadoentecnologíasanalógicas.CincuentaycincoañosdespuéslapropuestadeTimBerners‐Leequediolugaralaweb,desdeelCERNylaposteriorproliferacióndelasmáquinasdebúsquedahanpermitidocumplirparcialmentelaexpectativadeteneralamanolainformaciónproducidaportodalahumanidad.

LanocióndeSociedaddelaInformacióntienesusorígenesenlaeconomía,altratardeencontrarelmotordeldesarrolloencosasmenostangiblesquelaproduccióndebienes, con lostrabajospionerosdeFritzMachlup. Ahoraesevidentequeestamosinstalados plenamente en una sociedad en donde el desarrollo depende de lacapacidad de acumular, procesar y asimilar información; pero aparentemente soloestamosconscientesdeunacaradelamoneda:nuestropapelcomoconsumidoresdeinformación.Desdelaeducaciónformal(escolar),hastalaeducacióninformalquedala interacción social en su conjunto lo que hacemos es consumir información. Unacosade laqueno estamos completamente conscientes esquenosotrosproducimosinformación,odemaneramásprecisa,producimosdatosqueposteriormentepuedentraducirse en información. Con el abaratamiento de los dispositivos dealmacenamiento y los avances en los dispositivos de captura podemos almacenaraudioyvideodigitales,tenerinformaciónmultimedia,mapasmundialesalalcancedelamano, a unas cuantas teclas de distancia, demanera instantánea, desde nuestroescritoriocompartidasconelrestodelasociedad.

Todoslosavancesquehemospresenciadosonsolounapartedeloquesepuedehacerconelcúmulodedatosqueexistenenlatelarañamundialderedesdecomputadoras.Hayunapartesutil;perosustancial,queaguardaporunasolución.Lahumanidadestáenelvérticedeuncambio tandramáticocomoelquehaprovocado laweb.Hemosllegadoaunpuntoenelquepodemostenermemorizadatodalaactividadhumana.Elrangodelascosasquesealmacenanvadesdeunpaseoporelparquedondesetomanfotos y video hasta la secuenciación del ADN, datos astrofísicos, colisiones departículaselementales,tomografías,placasradiológicas,seguidodeunlargoetcétera.

Elhechodepoderalmacenarlosdatosnoimplicaquetengamosinformacióndeellosy de la misma manera, tener la información no implica tener el conocimiento.Finalmente,elconocimientonospermitetomardecisiones.

Tomemos como ejemplo el conocimiento que tenemos acerca de las enfermedadesinfecciosas.Sabemosqueestasenfermedadessoncausadasporbacteriasovirusyesopermite tomar la decisión (automática) de esterilizar el instrumental en unaoperación,fijarnuestraatencióneneldesarrollodevacunasoantibióticos.Losdatosquepermitierontenerlainformaciónnecesariaparaelconocimientoanteriorfueronobservacionesdepersonasenfermas,placasdelmicroscopio,epidemias,etc.

Eldesarrollarlastecnologíasnecesariasparalageneracióndeconocimientoapartirdelosdatosyayudaralatomadedecisioneseseltemadeestereto.

Visión

Paraentendermejorelmecanismoquesequiereponerenprácticaalpoderpasardelosdatoscrudosa latomadedecisionesensituacionesde lavidadiaria,veamosunejemplodeaplicación.

Unpacientellegaconuncuadroclínicoquenoseajustaaloscasosquehatratadoelmédico(lomismopodemossuponerqueesunveteranoanteunaenfermedadnuevaouninternoanteuncasoraro;peroconocido).Elmédico,despuésdeunabateríadeanálisisderutina,puederelacionarensuescritorio,conayudadeunacomputadoraanálisishematológicos, radiológicos, electrocardiogramas,etc. en la situaciónactual,con los resultadosde laúltimavezqueelpaciente ingresóaunhospital.Elmédicopuede revisar anotaciones de otrosmédicos, consultar casos con un cuadro clínicosemejante, revisar estadísticas de otras latitudes, saber en línea si existen casossemejantes en ese momento, obtener los protocolos a seguir, informar a sussuperiores,dejaranotacionesacercadediferenciasysimilitudesdesucaso,dejarunmedio de contacto (correo electrónico, teléfono) para que el sistema le informe dehechosrelevantesenesaáreaparticular.Laidentificaciónautomáticadeinformaciónrelevantesepuedeutilizarparaquelacomputadoraencuentrerelacionesrelevantesentre los datos, sugiera un diagnóstico y posibles tratamientos, que le ayuden almédicoaentendermejorelcasoytomardecisionesmásadecuadas.

Podemosimaginarsituacionessemejantesparalaciencia,enbiología,astronomía,enla industria y en el gobierno. La constante es la posibilidad de hacer consultasgeneralizadasabancosdedatosyqueseaposibleidentificarlainformaciónrelevanteusandotécnicasautomáticas.

Principalesretoscientíficosytecnológicos

La alta disponibilidad de datos en la web, el hecho de que podamos obtenerinformaciónsobreaspectosmuyvariadosdelquehacerhumano,crealailusióndequeelproblemadepasardelosdatosalainformaciónestáresuelto.Consideramosquelapartequeesmáscomplicada,desdeelpuntodevistacientíficoytécnicoaunestáporresolverse.Enumeramoslosprincipalesretoscientíficosytecnológicosaresolver.

• Índicesmultimediasúperescalablesyconaltarecuperación.• Medidasdesimilitudquepermitanidentificarfragmentosdeunobjeto

multimediadentrodeotro.• Modelosderecuperacióndeinformación.transversal,integrandodiferentes

aspectosdeunmismodato.• Medidasdecomparacióneinterpretaciónsemánticadetextos.• Herramientasdesegmentacióneidentificacióndeobjetosenimágenes.• Herramientasdevisualizacióndegrandesvolúmenesdedatos.• Herramientasdeanálisistomandoencuentalaevolucióntemporaldelos

datos.• Algoritmosdeidentificaciónyfiltradodeinformaciónnorelevante.• Esquemasdeprivacidadyconfidencialidaddelosdatos.• Algoritmosparadescubrirconocimientotomandoencuentadatomultimedia.• Herramientasparalatomadedecisionesconsiderandoelconocimiento

generadoyloscriteriosynecesidadesdelusuario.

Parapoderresolverestosretosserequieredeexpertosenvariasáreasrelacionadas.En particular en: aprendizaje computacional, algoritmos, visión computacional,reconocimiento de patrones, probabilidad y estadística, procesos de decisión deMarkov, teoría de decisiones, bases de datos, recuperación de información,procesamientodelenguajenatural,seguridadyconfidencialidad,entreotras.

Beneficiosparalasociedad

Dada la cantidad de datos que se generan actualmente en prácticamente todas lasdisciplinas, es de esperarse que avances importantes en un adecuadoaprovechamiento de datos de todo tipo traiga consigo grandes beneficios para lasociedad.

Comoya lomencionamosantes, eldesarrollodeesteGranRetopuedeayudara losmédicosarealizarmejoresdiagnósticosytratamientos.Puedeserviralosbiólogosatenerunmejorentendimientodelosprocesosquedanorigenalavida,locualpuedederivarse en mejores tratamientos médicos alternativos. Ayudará a entenderprocesos físicos relacionados con el clima, como huracanes y cambios climáticos,temblores, y hasta procesos del universo. La industria podrá hacer uso de estosdesarrollos para optimizar sus procesos y mejorar sus productos. Con la grandiversidadycantidaddedatosdisponibles,lalistadeaplicacionesesinterminable.

La solución, así sea parcial, del Gran Reto esbozado en este documento;proporcionaríaalasociedaddeinstrumentosquelepermitiránalciudadanocomúnunaccesodirectoa la informaciónquerequierepararesolverproblemasensuvidadiaria.Elflujodeinformaciónengeneralestámediadoporespecialistas,instituciones,burocraciasybarrerasdeíndolevariada;laimplantacióndelosmecanismosdescritosaumentaríanconsiderablementeelniveldeaccesoalosproductosdelconocimiento.Unadenuestras tesisesqueel accesoa la informaciónyal conocimiento reduce lamarginación.

Esta condición transversal, convierte al área como una de las prioritarias para eldesarrollodelpaísdadoel impactoquepuede teneren la sociedad, en losdiversossectores sociales y económicos, y consecuentemente en su potencial para elevar lacompetitividaddelpaís.

Conclusiones

En esta llamada era del conocimiento, los países que sobresalen son los capaces degenerarconocimiento.Unaformadegenerarconocimientoesmedianteeldesarrolloyaplicacióndetécnicasmodernasdeanálisisdeinformación.

México tiene la oportunidad y la obligaciónde posicionarse comopaís generador yexportadordeunade lastecnologíasquevanamoldearel futurode lasociedad.Sudesarrollo, sin embargo, requiere de una inyección de recursos adecuadamenteenfocados, controlados y rigurosamente evaluados que permitan crear lascondiciones necesarias en el país para impulsar el área, coordinando diferentesgrupos, tanto de TI como de otras disciplinas, y formando recursos humanos quesustentenyledencontinuidadalárea.

El desarrollo de esta área permitirá realizar avances importantes en diferentesaspectos de las ciencias computacionales, contribuirá al desarrollo de diversasdisciplinasquerequieranutilizardatos,ayudaráamejorarlacompetitividaddelpaís,mejorará aspectos en salud, permitirá a instancias gubernamentales tomarmejoresdecisiones, ayudará a integrar a una comunidad computacional interesada en estasáreasy fomentará lacolaboraciónconinstanciasdegobierno,con la industriayconotrascomunidadescientíficas.

4GR2:TICparabiomedicina:MejoramientodelaSaludNacional

Introducción

Laatencióna lasalud,vistadesdeunpuntodevistageneral,esunode losaspectosdeterminantes en el desarrollo de una nación. El tema abarca desde aspectos delcuidado de la salud de la población, hasta investigación científica básica para elestudioycomprensióndelcuerpohumano.Anivelmundialsehanrealizadoavancescientíficosy tecnológicosmuy importantesen losúltimossiglos,de talmaneraqueactualmente la expectativa de vida es muy alta en la mayoría de los países, lapoblación que tiene acceso a medicina especializada se ha incrementado y se haavanzadoeneldiagnósticoytratamientodemúltiplesenfermedades;sinembargo,ennuestro país observamos que la cobertura es aún desigual entre las ciudades y losambientesrurales,queexistetodavíaunagrandependenciaporimportarsolucionestecnológicasintegralesyenocasionesmuycostosas,nonecesariamenteadaptadasalascondicionesnacionales,yquelacomunicaciónentrelosexpertosinvolucradosenlaatencióndelasaludnoesnisuficienteniadecuada.

Entodosestosaspectos,lasTICsehanconvertidoenherramientaindispensableydegran utilidad para mejorar los servicios de salud en todo el país. La solución demuchosde los problemas involucra equiposmultidisciplinarios con la participaciónde médicos, ingenieros, computólogos, matemáticos, neurobiólogos, etc. Los retos,desdeelpuntodevistade lasTICsonenormes; involucraneldesarrollodetécnicasnovedosasendiversos campos, tales como: InteligenciaArtificial;ProcesamientodeSeñales e Imágenes; Aprendizaje Automático; Reconocimiento de Patrones;Visualización de Conjuntos Complejos de Datos; Bases de Datos, Computacióncuántica,etc.

ConlainvestigaciónydesarrolloenTICparalasaludsepuedendesarrollarsolucionesnovedosasagrandesproblemasconunimpactomuysignificativo.Algunosejemplosprácticosdeloquesepodríalograrsonlossiguientes:

• Unmédicogeneraldeunapequeñaclínicarural,conaccesoasistemasdemedición de parámetros fisiológicos elementales, puede realizar unaconsultaadistanciaconalgúnexpertoenunhospitalremoto;laposibilidadde transferir información a grandes velocidades, sin distorsión, requieresistemasavanzadosentelecomunicaciones.

• Un epidemiólogo requiere realizar un estudio longitudinal comparativoparaver la evolucióndeunapoblacióndeestudio, que incluye imágenes,estudiosclínicos,etc.Elaccesovelozagrandesvolúmenesdeinformaciónyla minería de datos, le permitirán realizar su estudio de manera másefectiva.

• Unneurocirujanorequiereextraeruntumordedifícilacceso,para locualnecesitarealizarunaseriedesimulacionesycirugías“virtuales”deensayo

paraelegir lamejor trayectoriaposiblede intervención.Laposibilidaddemodelar la anatomía cerebral de manera individual y de tenerherramientas de neuronavegación, permitirán realizar cirugíasmínimamente invasivas para el paciente y disminuir el tiempo derecuperación.

Visión

Lograr que los investigadores y profesionalesmexicanos enbiomedicina tengan lasherramientas computacionales adecuadas para resolver los problemas específicosquesonrelevantesparamejorarlasaludanivelnacional.

Principalesáreascientíficasytecnológicasinvolucradas:

El amplio problema que hemos esbozado anteriormente implica el desarrollo dediversoscampos.Hemosidentificadocomoprioritarioslossiguientes:

• Telemedicina(TelediagnósticoyTeletratamiento)• CirugíaAsistidaporComputadora• Neuroinformática• Bioinformática• Procesamientodeimágenesyseñalesmédicas• Rehabilitaciónasistidaporcomputadora• MedicinaGenómica

Queademásconsideranlaparticipacióninterdisciplinariadeprácticamentetodoslosespecialistasinvolucradosenlaatencióndelasalud.

A su vez, a partir de estos grandes sub‐temas, se identifican áreas tecnológicasespecíficas,queestándemaneranaturalinvolucradasencualquieraplicaciónquesedeseedesarrollar:

Sensoresyactuadores Sistemasdecomunicación Sistemasdealmacenamientodeinformación. Herramientasparalacreaciónyusosdegrandesbasesdedatos Cómputoembebido Cómputoubicuo Procesamientodeimágenes Robótica

Demaneraparticular, la comunidaddecómputo, ingeniería,matemáticas,medicina,etc. ha venido abordando áreas científicas particulares, con aplicación específica aproblemasbiomédicos.Porejemplo,sehanidentificadolassiguientes:

• Compresióndedatos• Protocolosyestándaresdecomunicación

• Procesamiento de señales e imágenes, visión computacional,procesamientodevoz

• Modelación tridimensional, realidad aumentada, interfaces hápticas,visualizacióndeinformacióncompleja

• Modelos computacionales de procesos perceptuales, cognitivos y decomportamiento

• Cómputoestadístico,mineríadedatosyanálisisdeinformación,reduccióndedimensionalidad

• Reconocimientodepatrones,clasificación,agrupamiento,modelosgráficosprobabilistas

• Algoritmos cuánticos (Implantación robusta y escalable en sistemasfisicoquímicos e incorporación de propiedades biológicas en dichosalgoritmoscuánticos)


EnlamedidaquesedefinanaplicacionesespecíficasdelasTICeneláreadesalud,losbeneficios para la sociedad son inmediatos y evidentes. Esto requiere de laconformación del equipo de trabajo necesario. Damos como ejemplo una serie deretos y problemas concretos que podrían plantearse, pero es claro que no esexhaustivayqueenestaáreatanimportante,todaaportacióninterdisciplinariaparaelmejoramientodelasaludesnecesaria.

Ejemplosderetoscientíficosconcretos:

1) Fusión de información anatómica y funcional proveniente de diversasmodalidades, por ejemplo, electroencefalografía, resonancia magnéticaanatómicayfuncionaldelcerebro.

2) Organización,integraciónybúsquedadeinformacióncontenidaenfuentesdedatosdistribuidasyheterogéneas, comopueden ser losPACS (PictureArchiving and Communication Systems) y los HIS (Hospital InformationSystems).

3) Estimacióndelaconectividadanatómicadelcerebroinvivo.4) Identificacióndeestructurastridimensionalesdesecuenciasmoleculares.5) Alineacióndemúltiplessecuenciasgenómicas.6) Sistemasdebajocostopararehabilitaciónyterapia(biofeedback)

Ejemplosdeproblemasconcretosquepodríanresolverse:

Apartirdedichosdesarrolloscientíficosy tecnológicos,algunosejemplosconcretosdeproblemasenlaatenciónalasaludquepuedenresolversesonlossiguientes:

1) Desde cualquier clínica del país, un médico puede consultar a unespecialista altamente calificado en forma remota, compartiendoinformaciónsobreestudiospracticadosalpaciente.

2) Es posible hacer uso de la información del genoma del individuo para eldiagnóstico de diversas enfermedades y para el diseño de fármacosefectivos,loqueseconocecomomedicinapersonalizada.

3) Contar con un sistema de información geográfico‐médico que permita elmonitoreoyprediccióndebrotesepidemiológicos.

4) Contarconnormasparabiomarcadores(electroencefalograma,resonanciamagnética anatómica, funcional y de difusión, etc.) específicas para lapoblacióninfantilmexicana.

5) Contar con sistemas para rehabilitación de diversas enfermedades quesean accesibles a clínicas rurales e incluso para el uso en casa de lospacientes.

5GR3:TICyeducaciónenelsigloXXIIntroducción

Elsistemaeducativonacionalatraviesaactualmenteporunadesusfasesmáscríticasdebidoalaevidenciaacumuladaenlosúltimosañosdedeficienciasimportantesensucalidad, en su equidad y en su cobertura. Como respuestas a esta situación, se hanestado produciendo una serie de reformas a los programas de los distintos niveleseducativos en donde se ha puesto particular énfasis al desarrollo de competenciastransversales–aprenderaser,ahacer,aconoceryaconvivir–yalainclusióndelastecnologíasdeinformaciónycomunicación(TIC)enlosprocesoseducativos.

LaEducación,áreaclaveparaelsustentoydesarrollodelasactualessociedadesdelainformaciónyelconocimiento,sehadilatadoenincorporarelcambioqueimplicalainclusión de las TIC en su práctica cotidiana, en franco contraste con la enormeinfluencia que ejercen dichas tecnologías en nuestro quehacer cotidiano fuera delámbitoeducativo.Nodebeextrañarnosestasituación,siendolatareadelaEducaciónuna de las más importantes y delicadas que existen: formar seres humanos.Desafortunadamente,en lamayoríade loscasosen losque lasTICsehan llevadoaparticipar en los procesos de enseñanza‐aprendizaje, ha sido para apoyar laimplantacióndemodeloseducativostradicionalesquepromuevenaprendizajesmásbienmemorísticosypocosignificativos,muchasvecesenrespuestaacuestionesdeldiscursopolítico.

LarelaciónentrelaEducaciónylasTICesampliaycompleja,pueslasoportunidadesdeusode lasTICen losprocesoseducativossonmuyvariadasy lasnecesidadesdeformaciónenelcampodelasTIClosontambién.ElgranretodelaintegracióndeTICyEducaciónenelsigloXXIatiendeasíatresgrandestemas:

T1. La Educación como instrumento para la transformación de la sociedadmexicana en una sociedad que se apropia de las TIC y las incorpora en suquehacerdiario,entodosloscamposyatodoslosniveles,comovehículoparaconvertirseenunasociedaddelainformaciónyelconocimiento.

T2. La transformación de la Educación en un sistema inclusivo y equitativo, quetomaencuenta lascondicionesynecesidadesespecíficasdecadaindividuoycomunidadyaprovechalasTICparaatenderlas.

T3. Las TIC como medios y herramientas para innovar y optimizar el procesoeducativoysucontextodeejecución.

Lostrestemassoninterdependientesyseencuentranestrechamenterelacionados.Elidentificarlosdemaneraindividualfacilitaelanálisisyplanteamientodeungranretoque se busca sea inclusivo y a su vez incorpore la naturaleza de las tres vertientesanteriores

Visión

LarelaciónentrelasTICylaEducacióninvolucraaspectosdegrantrascendenciaporloqueelplanteamientodeunGranRetodebeconsiderarcomopuntodepartida:

CultivarlasimbiosisentrelasTICylaEducaciónatravésdegenerarypromoverunavisión interdisciplinaria,asícomo la formacióndeunacomunidadmultidisciplinariadeinvestigaciónydesarrolloquelapongaenpráctica.

Deestegranretosederivantres(sub)retosmásespecíficos:

R1. Nuevo paradigma educativo basado en TIC: Consiste en responder a lainterrogante sobre si los ambientes virtuales ymixtos que integran las TICcomo elementos esenciales de su operacióndemandan la generaciónde unnuevo modelo para el proceso educativo y, en su caso, construirlo. ExistemuchodebatealrespectoyescepticismoentornoalgradodeinnovaciónquelainclusióndelasTICpuedetraeralaEducación–particularmentecuandola pregunta sale del contexto puramente tecnológico. Sin embargo,consideraciones sobre la llamada cognición extendida, que incluye losentornosylasenormesposibilidadesqueabrenlasTICalarepresentaciónygestión de información y conocimiento (no disponibles en otros medios)mantienenlapreguntaabiertayviva.

R2. Formación en el uso de las TIC: Se refiere a la formación de la sociedadmexicana necesaria para reducir la llamada brecha digital y habilitar latransformacióndenuestrasociedadenunaquegestionala informaciónyelconocimientodemaneracompetitivaenelentornode laglobalización.ParaelloesindispensableampliarelalcanceycalidaddelaEducaciónennuestropaís,hacermásflexibleslosprocesoseducativoseincluiralascomunidadesmarginadas,objetivosalosquepuedencontribuirsignificativamentelasTICa través de la provisión de los medios de comunicación y los entornosvirtualesdeaprendizajeycolaboraciónadistancia.

R3. FormaciónparalainnovaciónenTIC:Consisteenlaformacióndeloscuadrosde profesionales, desarrolladores e investigadores en TIC y Educacióncapaces de dirigir el gran proyecto, organizarlo y construir las teorías,metodologías, tecnologías, plataformas y herramientas informáticas y decomunicaciones,asícomolasprácticasquepermitanalcanzarelgranretodegenerarygestionarlasimbiosisentreTICyEducaciónenelsigloXXI.

Retos como éstos solamente pueden ser conquistados con un acercamientointerdisciplinar, tanto al nivel micro de los diferentes equipos de investigación ydesarrollo,comoalnivelmacrodelossectoreseconómicosysocialesimplicadosenlaempresa. Al nivel micro se requiere de la incorporación de maestros, expertosdisciplinares, pedagogos, comunicólogos, tecnólogos, diseñadores y gestores paraconformarredesinterdisciplinaresdecolaboraciónparalainvestigaciónydesarrollo.Al nivel macro se requiere el establecimiento de alianzas estratégicas entre lossectoresdeinvestigaciónydesarrollo,educativo,empresarialygobierno,integrandoesfuerzosyrecursosparalaconsecucióndelosretosnosolamenteparaunoscuantos,

de manera temporal e irrepetible, sino de manera generalizada, permanente yeconómicamenteviable.

Retoscientíficosytecnológicos

Los nuevos ambientes educativos plantean una serie de retos importantes,comenzando por el desarrollo de nuevos modelos educativos que consideren lastransformaciones en la comunicación, el acceso a la información y los mismosprocesoscognitivos[1]queproducenlasTICenelentornoeducativo.LasTICasumenaquíunadoblefunción,comoinstrumentosparalainnovacióncuyoimpactonecesitaser comprendido ymanejado y como lenguajes formales para la representación deteorías y modelos educativos, su análisis y evaluación [2, 3]. Las TIC proveen losnuevos dispositivos que gradualmente sustituyen al equipamiento tradicional delsalóndeclases,desdeellápizylagomadeborrarhastaelpizarrónyelproyectodediapositivas;seconviertenenlosespaciosdeconstrucciónquemodelanydansoportealosprocesosdeenseñanza‐aprendizajeynospermitenobservarlosyrepresentarloscomputacionalmente [4], lo cual plantea el reto del diseño de interfaces“transparentes”quefacilitenlosprocesoscognitivos.

Las necesidades de cobertura e inclusión de la Educación en México demandanflexibilidaddelosnuevosentornoseducativosendiferentessentidos:disponibilidadencualquierlugarymomento,accesibilidadaestudiantescondiscapacidadesfísicasocognitivasyatenciónalasnecesidadesespecíficasdecadaindividuoensucontexto.La satisfacción de estas demandas requiere la aplicación de terminales móviles yubicuas, el diseño e implementación de nuevos dispositivos para acceder a losentornos educativos y la aplicación de técnicas de inteligencia artificial parareconoceralestudiante(uotroactoreducativo),personalizarsuentornoyoptimizarsusprocesosconelapoyodeherramientasyagentesinteligentes.


Laconsecucióndelgranretode la inclusióngeneralizadade lasTICen losprocesoseducativosy la formacióneneluso innovador,desarrolloe investigaciónde lasTICtendríaparaelpaísbeneficioseconómicosysocialesmuyimportantes,entrelosqueseencuentran:

B1. Inclusióndecomunidadesmarginadasa losprocesosdeformaciónformaleinformal,medianteelusoderedesinalámbricas,computadorasdebajocostoydispositivosmóviles.

B2. Ampliación del alcance y la calidad educativamediante el uso de TIC paraincluir comunidades marginadas, formalizar teorías y modelos educativosque permitan construir sistemas inteligentes de apoyo a la Educación yelaborarcontenidoseducativosinteractivosymultimedia.

B3. Flexibilizacióndelosprocesoseducativosatravésdeunmodelodeaccesoencualquierlugarymomentoparasatisfacerlasnecesidadesespecíficasdecadasujeto, de sistemas inteligentes para la atención personalizada y ambientesvirtualesparalaformacióndecomunidadesdeaprendizaje.

B4. Acceso a la sociedad de la información y reducción de la brecha digital atravésdenuevosmodeloseducativosparaprogramasformaleseinformalesque promuevan el desarrollo y faciliten la ejecución coordinada decompetenciasmediacionales[5],degestióndeinformaciónyconocimientoydeusoeinnovacióndelasTIC.

B5. IncrementodelacompetitividadnacionalenTICatravésdelaformacióndecuadrosprofesionaleseneluso,desarrolloeinvestigacióndelasTIC.

Porotraparte, la integraciónde lasTICenlaEducaciónesunprocesoquedebeservigiladoestrechamentedesdeunaperspectivaéticaymoral,porquese tratadeunatransformaciónsustancialdelentornoeducativoquepuedetenerimpactossocialesyeconómicosnegativostalescomolaexclusióndepersonascondiscapacidadesfísicasomentales,laviolacióndelaprivacidad,lageneracióndebarrerasalaccesoatrabajosbienremuneradosyencondicionesadecuadascuandolaformaciónenTICeslimitaday no se produce demanera equitativa, así como la falta de ética en los usos de losmedios,lainformaciónyelconocimiento.

Conclusiones

La transformación de los entornos y prácticas educativas mediante la inclusióngeneralizadade lasTICes inevitable,siendoestasúltimasprecisamenteextensionesdenuestrascapacidadescognitivas,entrelasqueseencuentranladeaprenderyladeenseñar.Elgranretoeshacerquedichatransformaciónserealicedelamejormaneraposible, en beneficio de los individuos, de las comunidades y del país; de maneracontrolada,con indicadoresclarosyresultadostangibles. Requisitos indispensablespara lograrlo son mantener consciencia de la complejidad de la problemática yaproximarse y actuar sobre ella demaneramultidisciplinaria ymultisectorial, paraevitar caer en reduccionismos conceptuales y acciones unilaterales que retrasen elproceso y coloquen a nuestro país en desventaja en el mundo competitivo yglobalizadodehoy.

El uso de las TIC en la Educación puede impactar de manera muy positiva laadquisición de competencias básicas, disciplinares y profesionales, produciendo unimpacto social muy importante a través del aprendizaje en la gestión de lainformacióncontresnivelesdecompetencia[6]:

N1. Acceso a la información: Acceder a ella de manera eficiente y efectiva,evaluarlademaneracríticaycompetenteyutilizarlademaneraadecuadayprecisa.

N2. Capacidaddeaprendizajeindependiente:Utilizarlainformaciónrelacionadaconinteresespropios,apreciarexpresionescreativasdelainformación,comolaliteratura,ygenerarconocimientopropio.

N3. Responsabilidadsocialenelusodelainformación:Reconocersuimportanciaparaunasociedaddemocrática,comportarsedemaneraéticaconrespectoaella y a las TIC y participar efectivamente en grupos para obtenerla ygenerarla.

Las TIC no son solamente parte del problema, sino también elementos clave de lasolución,aportandosucapacidadpararepresentarsituacionesydinámicascomplejas,para modelar nuestras teorías y evaluar su compatibilidad con la realidad, pararepresentar y procesar cantidades gigantescas de información y facilitarnos laconstrucción de conocimiento, para constituirse en la sustancia de agentesinteligentes capaces de apoyar demanera proactiva a los actores educativos en lasolucióndesusproblemas.Todoestonoseráposible,sinembargo,sinoseformanloscuadros de usuarios, desarrolladores e investigadores capaces de encontraraplicaciones,extensionesyteoríasinnovadorasdelastecnologíasdelainformaciónylacomunicación.

Referencias

1. Clark,A.andD.J.Chalmers,Theextendedmind.Analysis,1998.58:p.10‐23.2. IMS,LearningDesignSpecification.2003,IMSGlobalLearningConsortium,Inc.p.87.

3. Cooper,R.P.,ModellingHigh‐LevelCognitiveProcesses.2002:LawrenceErlbaumAssociates.

4. Dillenbourg,P.,TheComputerasaConstructorium:ToolsforObservingOne'sOwnLearning,inKnowledgeNegotiation,R.Moyse,Editor.1992,AcademicPress.p.185‐198.

5. ChanNúñez,M.E.,Competenciasmediacionalesparalaeducaciónenlínea.RevistaElectrónicadeInvestigaciónEducativa,2005.7(2).

6. AmericanAssociationofSchoolLibrariansandAssociationforEducationalCommunicationsandTechnology,InformationLiteracyStandardsforStudentLearning.1998:AmericanLibraryAssociation.

6GR4:HaciaunMéxicoconfiable:Seguridadytransparenciaenlainformaciónyenlosservicios

Introducción

Demanera informal, entendemos por Seguridad el estado de sentirse seguro, o lasacciones realizadas para alcanzar este estado, es decir, sentirse sin miedo de serlastimado o atacado. Desde el punto de vista de las tecnologías de información ycomunicación, ir hacia un México seguro implica poner las capacidades de estasdisciplinas al servicio de la información y de los procesos que rigen la vida social,económicaygubernamentaldelpaís.

Pensamosqueelconceptodeunanaciónmexicanamodernaeinmersaenlosavancestecnológicossurgidosenlasúltimasdécadas,nopodríaconcebirsesinelpapelcentralque juegan las tecnologías de la información en la instrumentación eficiente,transparente y eficaz de los servicios de educación, de salud, de gobierno y decomercio electrónico, conocidos comúnmente como e‐gobierno. Los sistemas deinformaciónqueapoyaneldesarrollodelosserviciosdee‐gobierno,sonresponsablesdealmacenar,administrareintercambiardocumentosytransacciones,ydegestionarprocesos que permiten la correcta interacción entre ciudadanos, empresas yentidadesgubernamentales,medianteelusodemodelosdearquitecturasmultinivelsobreredescomoInternetyotroscanalesdecomunicaciónquesecaracterizanporsuinherenteinseguridad.

Para disminuir las vulnerabilidades asociadas a los escenarios computacionalesdescritosarriba,esnecesariodiseñaraplicacionesconunafuncionalidadtrasparente,apoyadasporherramientasdeseguridadinformáticarobustasytécnicamentesólidas.EsasícomoenestedocumentoseidentificandosgrandesretosdeinvestigaciónparacontribuiraatacarelproblemadelaseguridadenMéxico:

1. Transparencia en la información pública, de la que se distinguen dosproblemas fundamentales: captura, gestión, distribución y vigilancia de lainformaciónpública;yelaccesoyanálisisseguroyrespetuosodelaprivacidaddeinformaciónmultimodal.

2. Calidadenlosserviciosdeseguridadinformática,delaquesedistinguentresproblemas fundamentales: administración y gestión segura y eficiente degrandes volúmenes de datos; protocolos de intercambio seguro deinformación;ylaautentificaciónefectivadeusuariosyentidades.

Calidadytransparenciaenlosserviciosinformáticos

Se describen en seguida los desafíos computacionales asociados a tres ejemplosemblemáticos que están presentes en la realidad del México de hoy. El propósitoprincipaldediscutirestostrescasoseselderesaltar la importanciaestratégicaque

tieneparaelpaísestablecerenelcortoymedianoplazo,mecanismosconfiablesdetransparenciay seguridad informáticaenaplicacionesquepor supropianaturalezasuelenserdemuyaltovolumeny,consecuentemente,demuyaltoimpacto.

EscenarioI.RegistroNacionaldeUsuariosdeTelefoníaMóvilenMéxico

En las reformas a la Ley de Telecomunicaciones aprobadas por el Senado de laRepúblicaenseptiembrede2008conelpropósitoespecíficodedisminuirelusodelos teléfonos celulares en extorsiones y secuestros virtuales, se establece que losproveedoresdetelefoníacelularenMéxicotendránlaobligaciónporleydemantenerun registro que oficialmente ha sido denominadoRegistroNacional deUsuarios deTelefoníaMóvil (RNUTM),el cual seráutilizadopor lasautoridadesmexicanasparaidentificaralosusuariosqueincurranenesosyotrosdelitos.Así,encadacontratodetelefoníacelularquesecelebreenMéxico, losconcesionariossolicitaránatodossusclientes, una pieza de identificación oficial la cual deberá ir acompañada de unaconstanciaoficialdedomicilio juntocon la impresióndesuhuelladigital.Seestimaquehaymásdeochentamillonesdeusuariosde teléfonoscelularesenMéxicoy seespeculaqueentresañosmás,esacifrapodríaalcanzarloscienmillonesdeusuarios.Consecuentemente, lacreación,mantenimientoyadministracióndelRNUTMsuponeundesafíoformidabledesdeelpuntodevistadelastecnologíasdelainformación.

Eneste tipodeaplicaciones,es fundamentalgarantizar lacalidadde la información,desde su capturahasta lamanera enque se administra, sedistribuyey se vigila suevolución y su producción en informaciónmultiforme y multimedia. Para alcanzareste objetivo, se deben resolver problemas del estado del arte de diferentesdisciplinas en TIC. Por ejemplo, es necesario diseñar métodos para automatizar elproceso de captura de la información considerando procesos de validación, perotambién,estrategiasquepermitanrespetarlaconfidencialidadylaprivacidaddelaspersonasqueserelacionanconlainformacióncapturada.

El desarrollo del cómputo de ambiente (ambient computing) y ubicuo, abreperspectivas interesantes para abordar el problema de captura automática de lainformaciónatravésdelainstalaciónderedesdedispositivosdeobservación(talescomo sensores, cámaras, etiquetas RFID, etc.). El diseño e instalación óptimos deredesdeobservaciónesaldíadehoyunproblemaabierto,puessedebeescogereltipodedispositivosmásadecuadodeacuerdoalaclasededatosaobservar,tomandoen cuenta las características físicas del lugar donde éstas serán instaladas. Un retocientífico/tecnológico importante consiste en minimizar el costo (debido al tipo ynúmero de dispositivos de observación), mientras se maximiza la cantidad deinformaciónútilobservadayseminimiza la intrusiónqueimplicatenersistemasdeobservaciónquepuedenatacarlaprivacidaddelaspersonas.

Otro componente clave es filtrar la información capturada para generar bancos dedatosconinformaciónpertinenteydecalidadqueapoyeaprocesosdeanálisisydetoma de decisiones. Las soluciones existentes en términos de filtrado y análisis deinformaciónhanabordadodemaneraimportantelaconstrucciónyprocesodebancosde datos de texto (siendo un ejemplo emblemático de esto, las técnicas derecuperacióndeinformaciónqueimplementanlosmotoresdebúsqueda).Además,se

han hechomuchos avances en el procesamiento de voz y de documentos de audio,imágenes y video. Sin embargo, las propuestas actuales tienden a ser costosas entérminosdeespaciodealmacenamiento,detiempoyderecursosdecómputo,porloqueundesafíodirectamenteasociadoaesteescenarioeseldiseñoeficientedeunabasededatosmultimediaparaelRNUTM,quepermitalaidentificaciónbiométricadesujetos en situaciones extraordinarias, tales como intentos de secuestros virtuales,extorsionesychantajesrealizadosporusuariosdelatelefoníacelular.Estaaplicaciónimponeretosteóricosytécnicosimportantes,talescomolaidentificacióndepersonasa través de su voz, con una tasa de error equitativo (EER por sus siglas en inglés)menor al 5%, y la detección de autoría mediante léxico utilizando técnicas de lalingüísticaforense.

Los avances en arquitecturas de sistemas tipoGrid o cloud son prometedores paraaliviar las enormes necesidades de recursos computacionales que este tipo deaplicacionesrequieren,porloquesehavueltoprioritariohacermásinvestigacióneneldesarrollodesistemasconestasarquitecturasyeneldiseñodesistemasque lasutilicen.Serequiereigualmenteavancesenlaparalelizacióndealgoritmosdeanálisisde informaciónmultiforme ymultimedia que aprovechen los recursos que ofrecenestasnuevasarquitecturas.Lagestióncorrectayoportunadedatossensiblespuedeapoyareldesarrollodeestrategiasdedifusiónquehagantransparenteslosprocesosde captura y de uso de la información pero que al mismo tiempo, respetenrestriccionesdecontroldeacceso.

EscenarioII.ElcasodelasfacturaselectrónicasdelSAT

Apartirdeenerodel2005,elgobiernomexicanoofrecióaloscontribuyentesatravésdel Sistema de Administración Tributaria (SAT), un sistema para el manejo deComprobantes Fiscales Digitales (CFD), comúnmente conocidos como facturasdigitalesofacturaselectrónicas.UnodelosobjetivosprincipalesdelserviciodeCFDeseldeautomatizarelprocesocontableparaelpagodeimpuestosdepersonasfísicasypersonasmorales,permitiendoqueloscontribuyentesaccedanatravésdeInternetalsistemadeCFD.

La factura digital del SAT puede entonces ser vista como un tipo de comprobantefiscal digital, en el que cada factura que se emite cuenta con un sello digital que laidentifica como única. Este tipo de documento fiscal agiliza la comprobación de lainformacióncontable,reducecostosyerroresenelprocesodegeneración,capturayalmacenamiento,yprometeconvertirseenuninstrumentoinvaluabledele‐gobiernomexicanoparareducirlaevasiónfiscaldemaneradrástica.Paragarantizarsuvalidez,loscomprobantesfiscalesdigitalesdelSATutilizanlatecnologíadeFirmaElectrónicaAvanzada (FIEL). De acuerdo con las reformas al Código Fiscal de la Federación,publicadasenelDiariodelaNaciónendiciembrede2006,todosloscontribuyentesmexicanos, unos 70 millones de ciudadanos, estamos obligados a tramitar nuestraFIEL;ydeacuerdoalportal InternetdelSAT,desdeel5deenerode2005al31demayo de 2008, se han emitido en el país más de treinta y un millones decomprobantesfiscalesdigitales.

Algunosdesafíosrelevantesdelastecnologíasdelainformaciónenestecontexto,loscualesnosonsoportadosactualmenteporelSAT,incluyen:¿Cómogarantizarqueuncomprobante fiscaldigital fueemitidoen la fechayhoraquetienemarcado?¿Cómoeliminar los problemas de seguridad detectados en el procedimiento establecidounilateralmenteporelSAT?,¿Cómoponerenprácticamecanismoscriptográficosmásrobustos, protocolos de autentificación alternativos, autoridades emisoras decertificados con validez oficial, autoridades que emitan estampillas de tiempo y unsistemadealmacenamientoalargoplazoseguro?

Es conveniente señalar que la construcción de este tipo de sistemas de e‐gobiernoimponeretosimportantesalaingenieríadesoftware.Enefecto,serequiereproponermetodologías de construcción de sistemas que aborden problemas deinteroperabilidad y de mantenimiento automático de sistemas complejos (porejemplo,losllamadossistemasautonómicos).Lasmetodologíasdebenincluirfasesdeanálisisquegenereninformaciónnecesariaparatomardecisionessobrelatecnologíaadecuadaausar,comprarodesarrollarconrespectoalasnecesidadesdelosprocesosgubernamentalesyalosrecursosdeTIconlosquesecuentan.

EscenarioIII.EleccionesyUrnasElectrónicas

Elvelozcrecimientoencapacidadyvariedaddelasredescomputacionales,aunadoalaofertacadavezmayordeprotocoloscriptográficosseguros,hanpropiciadoqueelvoto en línea seauna alternativa razonable a las elecciones convencionales. El votoelectrónico en línea permite que los votantes participen en una elección desdecualquierlugarenelquesecuenteconaccesoared(yaseaintranetoInternet)bienpor medios alámbricos, bien a través de conexión inalámbrica. Una opción, menosambiciosa, a las elecciones electrónicas que ya ha sido puesta en prácticarecientementeennuestropaís,eselusodeurnaselectrónicas.

Sin embargo, si un sistema electrónico no cuenta con medidas adecuadas deseguridad, éste podría ser comprometido causando resultados electoralesfraudulentos o violaciones a la privacidad de los participantes. Un desafío de lastecnologíasdelainformaciónenestecontextoesencontrarlosmejoresmediosparaaplicar la tecnología de las elecciones y/o urnas electrónicas de tal manera quepermitan la automatización en los procesos electorales para elegir servidorespúblicostantoanivelestatalcomoanivelfederal,deunamanerarobustayconfiable.

La democracia, y los procesos que la ponen en práctica para la elección de losgobernantesdeunpaís,sonesencialesparadesarrollarunsentimientodeconfianzayseguridad entre los ciudadanos, siendo los procesos electorales particularmentesensibles a la transparencia y a la seguridad. Desde el punto de vista de las TIC,automatizarlos implica un reto importante, pues es necesario capturar datosasegurando su calidad, construir bases de datos con estrategias que aseguren sudisponibilidad y accesibilidad en todomomento, siguiendo estrategias de cifrado ycontrol de acceso que garanticen la privacidad de la información. Los procesosautomatizadosdebentener,además,propiedadesdetoleranciaafallasydeseguridad(dependability) que los hagan fiables. Se deben desarrollar aplicaciones que denacceso a los procesos a través de diferentes dispositivos sin que implique tener

recursosdecómputodemasiadosofisticados(capacidaddecálculo,video,memoria),pues dada la diversidad en cultura tecnológica que prevalece en México, esindispensableeldesarrollodeinterfaceshumano‐computadoraqueresultensimpleseintuitivasparacualquierestratoculturaldelapoblación.


LosbeneficiosdetenerunMéxicoseguroatravésdelacalidadytransparenciadelainformación y los servicios, se traducen enmejoras sociales reales en la calidad devidadelosciudadanos.Encuantoaseguridadfísica,losmecanismosdeobservaciónyde captura de información multimedia así como su análisis oportuno y eficaz,propician la existencia de espacios seguros donde los ciudadanos podrán vivir conmayortranquilidad,peroalmismotiempo,sinrenunciarasuprivacidad.Lossistemasde observaciónpueden replegar la delincuencia ymejorar la calidadde vidade losciudadanos. Formar parte de un ambiente transparente tiende a generar confianzaentre los ciudadanosyaanimar suparticipaciónactivaen lapromocióneconómicadelpaís,loqueredundaenunbeneficioparasociedadygobierno.

Pensamos que si además las soluciones tecnológicas aplicadas son respaldadas porinvestigación y desarrollo hechos en México, se generará una derrama económicaimportanteentérminosdetransferenciayventadetecnología,rubrosqueMéxiconohaexplorado‐olohahechodeunamaneramuytímida‐,yquesonactualmentenichosdemercadoanivelinternacionalquepaísesdediferentesregionesdeEuropa,AsiayAméricaLatinaimpulsanactivamenteenlabúsquedadesolucionesquelespermitantransparentaryasegurarsusprocesosyservicios.

Conclusiones

LainvestigaciónfundamentalaplicadaenTICpuedecontribuiraenfrentarelretoqueimplicatenerunMéxicoseguro.Comoloseñalamosenestedocumento,esnecesariohacerinvestigaciónendiferentesáreasdeTICpararesolverlosproblemasdescritos.Se requiere, de manera indiscutible tener mecanismos que permitan aplicar losresultadosdeinvestigaciónensolucionesconcretasyútilesparalasociedad.Elretode la transparencia de la información y la calidad de los servicios implica haceravanzarelestadodelarteyde la tecnologíaendiferentesdisciplinasenTIC, locualimpulsatambiénaldesarrollodelainvestigaciónmexicanaenfavordesusproblemasinternos prioritarios. Resulta importante no perder de vista que el desarrollo deconocimiento(capitalsimbólico)debeserunafuentederiquezaparaelpaís,elcualdebetraducirseenbeneficiosconcretosparalasociedad.

Consideramos que los procesos gubernamentales, y en particular las soluciones deegobierno, deberán apoyarse en la experiencia de expertos que trabajan en laacademiaylainvestigaciónquecoadyuvenadesarrollarprocesostransparentesconun uso adecuado de la tecnología. La asesoría de expertos en TIC en el desarrollo,validación y evaluación de las soluciones de TI (tecnologías de información) queimplementaelgobierno,buscaríamejorarlacalidadenlosservicios,latransparenciaen la evaluaciónobjetivade estos servicios, y la implementacióndeestrategiasque

permitan que los usuarios confíen en las herramientas de e‐gobierno. Con ello secrearía,idealmente,uncírculovirtuosodondelosusuarioscontaríanconinformacióndetalladadelassolucionesdeTIdelgobierno,delusoquesehacedesuinformaciónydelseguimientodelosprocesosenlosqueparticipan(actores,resultados,difusión),obteniendoasí,procesostransparentesyconfiables.

Esrazonablepensarquelaresolucióndelosproblemasdescritosenestedocumentoserá vital para determinar cuánto y qué tanto las tecnologías de la informaciónpodrán revolucionar en los próximos diez años la realidad científica, tecnológica ysocioeconómica mexicanas, catapultándonos hacia una Nación más próspera y,sobretodo,mássegura.

7GR5:AmbientesInteligentesparaproblemasdegrandesciudades

Introducción

Hoy es notorio como las vidas dependen del uso de dispositivos de cómputo(computadorasclásicas,PDAs,teléfonosinteligentes)queseapoyanentecnologíasderedes y comunicaciones (GPS, 3G, Internet, redes ad hoc). El abaratamiento yminiaturización de estos dispositivos ha facilitado su adopción, y por lo tanto hapenetradoentodoslosaspectosdelavidacotidiana.Lascomputadoraspersonalesymóviles,ylosteléfonoscelularessehanconvertidoenherramientasimprescindiblespara realizar nuestras actividades desde los diferentes entornos que visitamosdurante el día (hogar, metro, oficina, escuela de los hijos, hospitales, etc.). Así, escomúnobservarqueunapersonadesdesuautoutilizaunteléfonomóvilparaaccedersucorreoelectrónicomientrasestáenunembotellamiento;ounaamadecasarealizasuscomprasporInternetparaadquirirdelsupermercadoproductosbásicosodeusodiario, que son entregados en su hogar. Aunque es evidente que los dispositivoscomputacionales están simplificando y apoyando nuestras actividades, su usodemandaatención, loquepuede resultarperturbadorparaeldesarrollodenuestraactividad principal. Por ejemplo, es común que nuestro teléfono móvil suene a lamitaddeunareunión,interrumpiendoladiscusióndelosasistentes.

Para aprovechar plenamente el potencial de los dispositivos computacionales y decomunicacionesexistentes,hacefaltaunainfraestructuraquefacilitelacomunicacióne interacción de estos dispositivos, así como la integración de otros másespecializados, tal como sensores y procesadores embebidos en los objetos delambiente.Estasinfraestructurasdeberánapoyararegularelusodeestosdispositivossegúnlasnecesidadesdelosusuariosylascaracterísticasaplicativasasociadasydelcontextodondeserealizaránlasaplicaciones.Losambientesinteligentessurgencomounapropuestapararesponderaestanecesidad.

LosAmbientes Inteligentes se caracterizanporque las computadoras “desaparecen”delapercepciónhumana,loquesignificaquelascomputadorasseconviertenenunaherramienta naturalmente integrada a nuestra vida diaria, que nos proporcionaservicios e información oportunamente y demanera transparente. Imaginemos unambiente en el que médicos y enfermeras en un hospital inteligente, cuentan condispositivosque lespresentan informacióndelestadodesuspacientes,y les facilitacomunicarseycoordinarseconcolegasparaatenderadecuadamenteasuspacientes.Así,cuandoelmédicovisitaasupaciente,suteléfonosepersonalizaparapresentarleel registro médico reciente. Similarmente, la enfermera tiene una computadoravestible(enformadepulsera)quelenotificadecambiosenelestadodelospacientes(p.ej.,seagotóelsuero),loquepermitequeacudaaatenderlosdeformainmediata.

Los ambientes inteligentes cambiarán la manera en que las personas sedesenvolveránenespacioscerradosyabiertos, losqueseconvertiránenambientesamigables que permitirán vivir con seguridad, ser eficaces en las actividadescotidianas,yserautónomosapesardeposibles limitaciones físicas. Desdeelpuntode vista de la investigación en TIC identificamos que para crear AmbientesInteligentesdebenabordarseretosenlassiguientesdisciplinas:

• Redesytelecomunicaciones• ArquitecturadesistemasyMiddleware• Interacciónhumano‐computadora• Reconocimientodepatrones• Seguridadyprivacidad


Desarrollar las tecnologías de información y comunicación (TIC) implica diseñar lasiguientegeneracióndeinfraestructurasconcapacidadesdecomunicaciónglobalyagranescala,concapacidadesmasivasdecálculoydealmacenamientoparadaraccesotransparente, eficaz y personalizado a servicios que faciliten diversas actividadesrealizadas en ambientes inteligentes: pasear enuna ciudad sinperderse, alcanzar atiempo una conexión de vuelo en un aeropuerto desconocido, teledirigir una casa,prevenirdesastresnaturalesobservandoríosylascondicionesmeteorológicas,entreotras. La diferencia con la tecnología existente es que las nuevas infraestructuras yservicios deberán estar centradas en el usuario demanera que pueda personalizarfácilmente su propio ambiente. Este objetivo introduce un reto mayor para lainvestigaciónenTIC,yaquesolicitaherramientasquepermitanalosusuarioslambdaconfigurarsuspropiassolucionesconunmínimodecriteriosdecalidaddeservicio(toleranciaafallas,escalabilidad,adaptabilidad,autoadministración).

Redesytelecomunicaciones

Las nuevas tecnologías en redes y telecomunicaciones deberán asegurar laconectividadentodolugaryentodomomentodemaneratransparente.Ademáslosdispositivos basados en sensores, las computadoras clásicas, PDAs, teléfonosinteligentes, nano‐robots, formarán redes ad‐hoc y colaborarán para observar elmedioambiente,recolectardatossignificativos,procesarlosydifundirlos.Lacalidadde servicioy la transparenciaenel accesoa redesheterogéneas seránunelementoclave para permitir una comunicación e interacción masiva de dispositivosconectadosentreellosoatravésdediferentestecnologías(GPS,wifi,3G).Asegurarlafiabilidad en la comunicación a pesar de la movilidad de los dispositivos y de lasdiferentescapacidadesfísicasdelasredesseráunodelosgrandesretosaresolver.Elretoes llegaratenerconectividadcomosetieneaccesoa laelectricidad,demaneratransparente, sin tener que preocuparse por los nodos que se comunican paraproveer el servicio y con suficiente calidad de servicio para mantener aparatosconectados a pesar de lamovilidad y diferencias en requerimientos (e.g., ancho debanda,retardo).

Arquitecturadesistemasymiddleware

Laarquitecturadeunsistemadeterminaloscomponentes, lasinterfacesylasreglasdecomposiciónydeinteracciónentrecomponentes.Estasreglasdependendeláreade aplicación y del tipo de dispositivos presentes en el sistema. La arquitectura deambientesinteligentesdeberásercapazdedescribirunsinnúmerodecomponentesdepropiedadesyrecursosmuyheterogéneos,debeabstraermúltiples tecnologíasydebe ser capaz de evolucionar para integrar nuevas tecnologías y nuevas áreas deaplicación. La especificación abstracta de espacios inteligentes debe sermapeada arealizaciones específicas en base a stacks de tecnologías concretas. Tanto lasespecificacionesabstractas como las realizacionesconcretasdebenconsiderar tantocaracterísticas funcionales asi comopropiedades no funcionales. En este sentido, elmiddleware deberá permitir la integración de sistemas altamente heterogéneos através de interfaces para interacción tanto en forma solicitud/respuesta comointeracciónproactivabasadaeneventos.Losmecanismosdenotificacióndeeventoscapaces de filtrar y agregar eventos y datos de sensores, detectar eventos másabstractos y notificar a los interesados deben ser escalables y deben funcionar entiemporeal.

Un reto consiste en definir las abstracciones apropiadas para apoyar nuevasaplicacionesenareasmuydiversasysinmecanismosdecontrolcentralizados.Otroreto consiste en garantizar propiedades no funcionales, como disponibilidad,seguridad,olacapacidaddegarantizarelcomportamientodetiemporealensistemasheterogéneos que continuamente se reconfiguran. Estas características estáníntimamenteligadasalasarquitecturasyalmiddlewareperoactualmentenoexistenlosmecanismosparapredecirelcomportamientodesistemasantelareconfiguraciónyheterogeneidaddelosambientesinteligentes.

Porotrolado,lacapadedatosydeinformacióneslabasedelasinfraestructurasdecómputoambientecuyasnecesidadeshanpasadodelasimpleconsultapuntualaunabasededatos,alaccesocontinuoentiemporealdegrandesmasasdedatosqueestánalmacenadosenserviciosdealmacenamientoygranjasdeservidoresobienquesonproducidos de manera continua por dispositivos como sensores, cámaras, autos yteléfonos celulares. Las oportunidades de investigación y desarrollo para lograr laadministración y el acceso a la información en este nuevo contexto incluyendiferentesáreasdeTICquevandesdeaspectosdecomunicaciónyruteode(flujos)dedatos,lasnuevasarquitecturascomoloscloudsdeservicios,loslenguajesdeconsultay losalgoritmosdeprocesodedatosydeoptimizacióndeprocesos,y las interfacesflexiblesquefacilitenelaccesoalosrecursosdehardwareysoftware.

InteracciónHumanoComputadora

Uno de los aspectos fundamentales de la computación ambiental es permitir a losusuarios interactuar con el ambiente inteligente de manera natural. Para ello, esnecesario tener avances en el reconocimiento del habla y de gestos, así como lamanipulacióndirectadeobjetos físicosque tenganunarepresentaciónenelmundodigital. De igual forma, la notificación de información relevante debe ser sutil eintegrada al ambiente. Para ello es necesario desarrollar y evaluar pantallas

ambientalesqueofrezcaninformacióndemaneraperiférica,sininterrumpirlatareadel usuario. La evaluación de estos modos de interacción involucra también retosimportantes, ya que a diferencia de las interfaces tradicionales, la interacción encomputación ambiental no es la tarea principal del usuario y no se desarrolla enambientescontrolados,comoeselcasodelasaplicacionesdeescritorio.

Reconocimientodepatrones

La proactividad de un ambiente inteligente depende en gran medida del uso deinformacióncontextual, tal como la identidaddelusuario, suubicación, susituaciónsocial, su estado de ánimo o la actividad que desarrolla. Estimar esta informacióncontextual puede resultar extremadamente complejo, sobre todo si se requierehacerloendispositivosdepocacapacidad,comoloeselteléfonocelulardelusuario.Resolver este problema involucra retos relacionados con la integración deinformacióndesensoresqueportaelusuario,conaquellossituadosenelambiente,así como el desarrollo de algoritmos de reconocimiento de patrones eficientes yefectivos.Modelosgeneradosconinformacióndecontextodemuchosusuariosyporperiodos extendidos de tiempo (rutas, frecuencia de interacción, velocidad demovimiento, etc.), permitirán identificar situaciones anómalas que requieran de laintervenciónproactivadeservicios.

Seguridadyprivacidad

Laseguridadenambientes inteligentescomprendeporun lado la seguridaddeunainfraestructura crítica y la protecciónde la integridadde esta infraestructura yporotro lado la seguridad y confidencialidadde los datos y la informaciónderivadadeellos.Losmecanismosclásicosdeseguridadconsistenenimponercontrolesrígidosyestán anclados en componetes confiables que certifican la autenticidad de losparticipantes. Estos mecanismos no son efectivos en sistemas distribuídos y sincontrol centralizado. Ambientes inteligentes requieren de políticas de seguridadnuevas que sean capaces de integrar las características del contexto y adaptarse acambiosdelmismo.Laescasezderecursosdecómputoyenergíaenmuchosde losdispositivos comunes en ambientes inteligentes requiere de nuevas soluciones decriptografía “light”paradispositivosdepocosrecursos.La faltadecontrolesrígidospor otra parte implica que soluciones basadas en la confianza entre participantes(trust)ganenimportanciaenambientesinteligentes.


La telefonía celular y los dispositivos con capacidades de cálculo inteligentes yportableshan tenidoun ritmode adopciónmuchomayor a la de las computadorastradicionales. Estos dispositivos cuentan con un poder de cómputo y comunicaciónequiparable al de computadoras de escritorio de hace apenas unos pocos años.Aunado a la incorporación de acelerómetros, cámaras digitales, GPS, etc., estosdispositivos se convierten en losmedios ideales paramediar entre el usuario y unambientequeofreceserviciosconscientesdelcontextoyproactivos.Laubicuidaddelos teléfonos celulares permitirá que servicios integrados de salud, educación,

seguridad, y entretenimiento estén al alcance de un mayor número de individuos,ayudandoconelloaacortarlabrechadigital.

Lacomputaciónambientaltieneelpotencialdeincidirencampospocopropiciosparala computación tradicional.Unodeestos es elde la salud,por ejemploasistiendoaadultos mayores a llevar una vida independiente, un problema social y económicocrecientetantoenMéxicocomoenelmundo.Asímismo, loshospitalesycentrosdesalud, las ciudades, las carreteras, los aeropuertos, las casas pueden convertirse enambientes inteligentes que ayuden a las personas a integrar en forma oportuna lagran cantidadde informaciónque se generaenestos espacios, ayudando conello areducir costos y sobre todo, a mejorar la calidad de los servicios (por ejemplo, laatenciónmédica, la orientaciónparadesplazarse en la ciudad, información sobre eltráficoyeltransporteparamejorarelflujovial,configurarpatronesdeconfortdentrodelacasa).

Lainvestigaciónylatecnologíaparaconstruirambientesinteligentesabrennichosdemercado donde las telecomunicaciones y los requerimientos de conexión sonesencialesparapromoverlainteracciónylamovilidaddelaspersonas;paraofrecerlaposibilidada loshabitantesderegiones físicamente inaccesibles teneraccesoamásservicios (e.g. educación, atención médica, servicios de gobierno) que estánnormalmenteconcentradosenlasgrandesurbes.

Conclusiones

El cómputo ambiental abre la posibilidad de tener un medio ambiente reactivo,personalizadoqueponeadisposicióntecnologíademaneratrasparenteyporlotantoquefacilitalavidaylaactividadproductivadelosciudadanos.Losbeneficiossocialesyeconómicospuedenser importantesparaunpaíscomoMéxico,quedebe integrarsectores de poblaciónmuy heterogéneos a través del acceso a servicios básicos. Eldesarrollodelcómputoambientalpuedeserunaestrategiatecnológicaparalograrlo.Desdeelpuntodevistadeinvestigación,elcómputoambientalabrenuevosretoseninvestigaciónbásicayaplicadaquellamaalacolaboracióndevariasdisciplinasdelasCiencias de la Computación. Estos retos pueden permitir a la comunidad científicadesarrollar proyectos con impacto científico nacional e internacional en diferentesáreasdeespecialidadyquepuedantransferirseensolucionesútilesparaelpaís.Nosedebeolvidarquelaintervencióndelossectoresgubernamentalesydelaindustriaserá un factor esencial para que México obtenga el máximo de beneficios de losresultadoscientíficosytecnológicosgeneradosentornoalcómputoambiental.

8GR6:Serviciosbasadosenelconocimientoparaelciudadano:LaerainformáticaparatodoslosmexicanosIntroducción

Enlosúltimosveinteañoslastecnologíasdelainformaciónycomunicación(TIC)hancausadocambiosimportantesenvariosámbitosdelavidadelciudadano.LasredesdecomputadorasyelInternetpermitenelintercambiodegrandiversidaddefuentesdeinformación (datos, voz, imágenes,música, videos, etc.) que pueden ser usadas pordiferentes aplicaciones que van desde el esparcimiento, hasta el desarrolloemprendedor, pasando por el cuidado de la salud, la educación y la participaciónciudadana.Hoyendía,lagranmayoríadelasactividadesprofesionales,demandaelusoestratégicodealgunaformadetecnologíadeinformaciónycomunicación.Anivelpersonalydoméstico,elimpactodelasTICesvisibleenlacotidianapresenciadelatelefonía móvil, de la incorporación de juegos digitales a las formas deentretenimientoenelhogarydelaccesoacomputadorase Internet. Estoscambiosson facilitadospor lapresenciadeunarede infraestructuradecomunicacionesqueporlanaturalezadelfenómenotienequecreceryproveerunmayoranchodebanda,mayorseguridadylaposibilidaddeaccesoatravésdedispositivosmóviles,asícomonuevasformasdecómputopervasivoyubicuo.

EnMéxico,deacuerdoalAsociaciónMexicanadeInternet(AMIPCI),enMayode2009,secalculauntotalde27.6millonesdeusuariosdeInternet,reflejandouncrecimientodel 16.4% en relación con el año anterior, con 40% accediendo a la red desde suhogar.Sereportaademásquelamayoríadeusuarios(22.7millones)habitanenzonasurbanas y el resto (4.9) en zonas rurales. Estos reportes indican que el acceso esbalanceadoentérminosdegénero(56%hombres,y44%mujeres),yqueelusodelInternettiendeademocratizarse,yaquetieneunacoberturamásampliaentodoslosnivelessocio‐económicosytodoslossectoresdelapoblación.

LadisponibilidaddelainformaciónyelaccesoalasTIC,noessinembargo,sinónimode facilidad de acceso o uso universal. Existen restricciones de tipo educativo,tecnológico,cultural,socialyeconómico.ElobjetivodeesteretodeinvestigaciónenTIC para México, es disminuir (reducir, anular) estas barreras, diseñando eimplementandosistemas,herramientas,modelos,métodos,procedimientosyteoríasquepermitanofreceralciudadanomexicano,serviciosbasadosenconocimiento,paraatender sus necesidades de información, de acuerdo a su contexto y situaciónindividual.

Losciudadanos,organizacionesycomunidadespuedenbeneficiarsedelaintegraciónde diversas ymúltiples fuentes de información y conocimiento que se traducen enserviciosde apoyo adecuados a su contextopara resolvernecesidades yproblemasespecíficos.Estaadaptaciónalcontextoconsideraelperfildequiensolicitaelservicioylosmediosconquecuentaparasolicitarlo.

Los servicios basados en conocimiento, deberán ser accesibles para todos losmexicanos, independientemente de su nivel educativo, cultural, social o económico.Dicho acceso debe ser universal y participativo, de manera que los ciudadanos noseránusuariospasivosquerecibenel conocimiento, sinoque también,debenpoderparticipar en la generación, construcción y transformación del conocimiento. Estemodelodeparticipaciónactiva,endondeelcontenidoesgeneradoporlosusuarios,esla base del crecimiento que experimentan las TIC hoy en día. Servicios popularescomo que permiten compartir videos (ej.,YouTube), fuentes de información (ej.Wikipedia) o innovación abierta (ej. Innocentive) son ejemplos donde las nuevascaracterísticasde la tecnología (compresióndevideo, anchodebanda,plataformasinteractivas, etc.) han permitido una participación libre, activa y con resultadosinsospechados.

A pesar del aumento de la cobertura del sistema educativo durante las últimasdécadas, ofrecer servicios basados en conocimiento a todos los ciudadanosmexicanos,esunretoqueadoptagrandesproporciones,yaqueelanalfabetismoyelanalfabetismo funcional siguen siendo problemas relevantes y urgentes para lacohesión de nuestra sociedad. Por esta razón, el gobierno, las universidades, loscentrosdeinvestigaciónylasempresas,debenbuscardemaneraconjunta,solucionestecnológicas, de impacto social, que contribuyan a disminuir las diferencias deoportunidadesennuestrasociedadmexicana,incrementandolasopcionesdeaccesoalainformaciónyalconocimiento.

Visión

Los siguientes escenarios ilustran la manera en que los servicios basados enconocimientospuedenapoyaralciudadanomexicano ensu interaccióncon lasTIC,facilitándole la obtención de los resultados óptimos, oportunos y adecuadosrequeridospararesponderasusnecesidadesespecíficas.

Escenario1

Juan es un agricultor en Sayula Jalisco que cultiva jitomate. Ese día por la tarde,encuentraunaplagaquedesconoce.Sacasuteléfonomóvildesubolsillo,ysedirigeaéldiciendo¨micultivotieneunaplaga¨.Suasistentebasadoenconocimientoleindicaqueconsuteléfonoenvíeunvideo. ElasistenteevalúaydiagnosticalaplagaconlaayudadelainformacióndisponibleenlaWeb,yenvíaaJuanlasrecomendacionesdecómotratarsucultivo.

Escenario2

María llega a la TAPO en la CiudaddeMéxico y para conocer cómo llegar al lugardondedebeentregarsumercancía,seacercaaunkioscomultimodalubicadoafueradelaterminal.Dirigiéndosealkiosko,ledicequeladirecciónquebuscaescercadelzócalo,aunacuadradeunestacionamientoyquelerecomendaronlaestaciónAllendeparanocaminarmucho.EldiálogocontinúaentreMaríayelkiosco,paraprecisarlainformación y determinar su destino. Cuando llegan a un acuerdo, el kiosco le

imprime un mapa donde está señalada su posición actual y la dirección buscada.Maríarecibetambién,elitinerariodetalladoaseguirparallegarasudestino.

Escenario3

Manuelesunmicro‐empresarioenTabascoquellamaalcentrodeatencióndelSAT,donde un sistema asesor basado en conocimiento lo atiende. Manuel describe lascaracterísticas de su negocio y pide asesoría para realizar su declaración deimpuestos. El sistema asesor le recomienda los pasos a seguir y si lo desea, leproponeelaborarjuntoconél,sudeclaraciónparaqueManuelsolamenteagreguesufirmaelectrónicaylaenvíe.

Escenario4

Guadalupeesunaamadecasainteresadaendefinirporquienvotarenlaseleccionespróximaspararenovarelcongreso.AccedealportaldelIFEenelque,proporcionandosu código postal, obtiene una comparación personalizada de las principalespropuestas de los candidatos de su distrito, revisa las respuestas que han dado acuestionamientosciudadanosyregistrasuspropiaspreguntasmedianteunainterfazdevoz.

Los escenarios arriba descritos ilustran que el objetivo es producir tecnologíacomputacionalquemotiveyapoyealusuarioalaparticipaciónactivaenelprocesodeuso y producción del conocimiento.No se trata solamente de capturar, organizar ydiseminar la información y el conocimiento. Tampoco se trata de reducir lasdificultades de acceso físico a las computadoras y al Internet, causado por laslimitaciones económicas o las barreras de educación o cultura, o bien pordiscapacidadesmotorasosensoriales.EsteretodeinvestigaciónenTICrequieredelacooperacióndecompetenciasmultidisciplinarias,paraproducir interfaceshumano‐computadora flexibles y adaptables que sustenten una cultura digital de acceso alconocimiento, tomando en cuenta la diversidad y las particularidades de losindividuos. Abordar este reto, incluye otros temas abiertos de investigación talescomo: diseño e implementación de ambientes adecuados al contexto, usandohardwaredebajocostoysoftwaredeusolibreyadaptablealasnecesidadeslocales.La producción del conocimiento involucra la producción de nuevos contenidos, asícomo su almacenamiento y recuperación en bibliotecas digitales, tomando enconsideraciónaspectosculturales,sociales,psicológicos,lingüísticosyantropológicosdelosciudadanos.

Los resultadosde la investigaciónproducidos al abordar laproducciónde serviciosbasados en conocimiento, beneficiarán a todos los ciudadanos mexicanos ycontribuiránareducir labrechaquelimitaelaccesoa lasociedaddelconocimiento.Por otro lado, los resultados científicos que se producirán serán aportaciones a lacomunidad científica de ciencias de la computación, en las áreas de diseño ydesarrollodeinfraestructuradecomunicaciones,dispositivosmóviles,modeladosdecontenidos,estructurasontológicasextensiblesparapermitirlainteroperabilidaddeservicios, agentes cooperativos, almacenamiento y recuperación de la informacióndistribuida,procesamientodelenguajenatural,interfacesinteligentes(multimodales

y adaptables). Los servicios basados en conocimiento que se ofrecerán a losciudadanos,facilitaránelaccesoaserviciosyadisponiblescomogobiernoelectrónico,comercioelectrónico,bibliotecasdigitalessobremúltiplesdominiosdelconocimiento,sistemasdeinformacióngeográfica,etc.


De la manera que se propone, los servicios basados en conocimiento para elciudadano implican esfuerzospara integrar fuentesde información y conocimiento,asícomoparaadaptarsealadiversidaddeposiblesusuariosymanerasdeaccederadichos servicios.Así, parahacerposibleque los ciudadanosmexicanos cuenten conacceso a este tipo de servicios, deben involucrarse un número importante de sub‐áreas de las ciencias de la computación, demandando investigación científica ydesarrolloenlassiguienteslíneas:

Interfacesdeusuario

Elacceso flexibleyadaptablea ladiversidaddeusuariosydispositivos requieredeavanceseneldesarrollodeinterfacesdeusuario,loqueincluye:

• interfaces multimodales en las que están presentes los métodostradicionales como el teclado y ratón, pero también el uso extensivo demétodos táctiles, de seguimiento ocular, ademanes, uso de objetostangiblesyesquemashíbridosqueproducenunarealidadaumentada.

• interfaces multilingües que consideren las particularidades del idiomaespañolydelasotraslenguasusadasenelpaís,asícomolosmecanismosdevisualizaciónde informaciónquepermitanrealizaranálisisdegrandesvolúmenesapartirdeabstraccionesyrepresentaciones intuitivasque losusuariospuedanmanipularypersonalizarsegúnsusintereses.Estetipodeinterfazrequieredelaprofundizacióndelanálisisdeldiscurso.

• interfacesvocalesquepermitanalciudadanodescribirelserviciosolicitadodemanerahablada,considerandoladiversidadylacomplejidaddetemasposibles, así como las particularidades provenientes de los acentosregionales de los usuarios. Las interfaces vocales podrán emitir losresultadostambiéndemaneraoral,extendiendoalaspersonasanalfabetaslasposibilidadesdeaccesoalosserviciosbasadosenconocimiento.

Redesycomunicaciones

Aunquelainfraestructuraderedesycomunicacionesseextiendearitmoaceleradoennuestro país y cada día es más popular el acceso a dicha plataforma a través dedispositivosmóviles,esnecesarioaúnprofundizarlainvestigaciónen:

• redes de alto desempeño, cuyo objetivo es reducir los tiempos derespuesta,atendiendodemaneraeficiente, laspeticionesdeserviciosporparte de los usuarios, adecuándose de manera dinámica a suscircunstanciasespecíficasdeacceso,

• middleware e infraestructuras orientadas a servicios (Service OrientedArchitectures),proponiendomodelosdeprovisióndeservicios,técnicasdecoleccióndedatos,visualizaciónygestióndegrids,asícomolastendenciasdecloudcomputingygreen‐IT(sistemaseco‐eficientes),sistemasbasadosen localización (ej. GPS‐Global Positioning Systems, RFID´s – RadioFrequencyIDentification,etc.),loscualesexplotanelconocimientodelaubicación geográfica del usuario y los datos asociados (provenientes desensores,cámaras,etc.)obtenidosdemaneradinámica,

• mecanismos que garanticen la seguridad y la confidencialidad de lainformación, ya que para promover la participación activa de losciudadanosesnecesariogarantizarelusoéticodelainformacióngeneradaa partir de las interacciones que se registren, así como del conocimientorepresentadoenlossistemasporpartedelosciudadanos,considerandolacomplejidadaportadapor ladistribución físicade la informaciónyde losrecursosdecómputodisponiblesparaprocesarla.

EspaciosdeDatosyConocimientos

La cantidad de información y conocimientos acumulada en las bases de datos esconsiderable.Darun sentidoa todaesta informaciónyponerlaadisposiciónde losciudadanos,constituyeundesafíoparalosinvestigadoresencienciasytecnologíasdela información y de la comunicación, dada la heterogeneidad y distribución de lasfuentes de datos y conocimientos a partir de las cuales se construyen los serviciosbasadosenconocimientos.Esnecesarioentoncesproduciravancesen:

• modeladodelasemánticadelosserviciosbasadosenconocimiento,resolviendolaintegracióndeesquemasheterogéneosydistribuidos,

• accesoeficientealosdatosyconocimientosrequeridosporlosservicios,• optimizacióndetécnicasparalaextraccióndelconocimientoapartirdel

análisisdegrandesvolúmenesdedatos,produciendoindicadores,reglas,gráficas,etc.,queauxilienalciudadanoensuprocesodetomadedecisiones,

• gestióndelosaspectosnofuncionalesdelosespaciosdedatosyconocimientostalescomoseguridad,confidencialidad,recuperaciónencasodecaídas,accesoconcurrente,etc.

Visiónporcomputadora

Reconocimientoderostros,ademanes,escenarios,biometría

InteligenciaArtificial

Parafacilitarlainteraccióndelciudadanoconlosserviciosdisponibles,esnecesarialaaplicación de técnicas avanzadas de Inteligencia Artificial (IA), integrando yadaptandoresultadosprovenientesderesultadosdeinvestigaciónen:

• representacióneinferenciadelconocimiento,paraincorporarlasemánticarequeridaporlosserviciosespecializadosbasadosenconocimiento,

• agentesasistentesysistemasmulti‐agentes,capacesdecomunicarseparanegociar la resolucióndeproblemascomplejos,utilizando técnicasde I.A.(talescomosistemasexpertos,modelosborrosos,razonamientobasadoencasos,actosdelhabla,etc.)

• reconocimiento de patrones, para la manipulación de imágenes y laidentificación de las similitudes entre las diferentes peticiones emitidasporelciudadano.

• técnicas avanzadas de aprendizaje, para la generación de nuevoconocimiento,apartirdelanálisisdebasesdedatos.

La diversidad de sub‐aéreas requeridas para lograr este reto también incluye laformacióndeequiposmulti‐disciplinariosparadesarrollarinnovaciónentecnologíasyserviciosyproducirconocimientocientíficoconunenfoqueholístico:humano,consentidosocial,incluyente,yresponsable.Dependiendodelcontextodeaplicaciónestodemandalaintegracióndeespecialistasdelsectorcientífico,públicoysocialdeotrasáreas, y demanera general de la integración de conocimientos en campos como laantropología,sociología,lapsicología,yotrasdisciplinashumanísticas.


Desde el punto de vista social, los avances con respecto a este gran reto tendránimpacto en la inclusión de prácticamente todos los sectores de la población en lasociedaddelconocimiento.Demanerastangibles,losciudadanospodránbeneficiarsedeladisponibilidadatravésdelaredglobaldegrandesvolúmenesdeinformación,lacual ha permanecido inaccesible tanto por falta de infraestructura como deaplicaciones basadas en conocimiento que permitan aprovecharla para atendernecesidadesespecíficasdelosmexicanos.ElobjetivoprimordialesquelasTICtenganunimpactonotableenmejorarlacalidaddevidadelosciudadanosenMéxico.

Desde la perspectiva económica, es importante señalar que la innovación y lacompetitividaddependenenbuenamedidadelconocimiento.Seestimaqueentre70y80porcientodelcrecimientoeconómicodeunpaíssedebeaconocimientonuevoomejorado (ISC 2002). Al avanzar en la construcción de servicios basados enconocimiento y de herramientas para aprovecharlo, las entidades de los sectorespúblico y privado estarán en posición de usar su memoria organizacional paraaprender,innovar,evolucionarygenerarunambientedecompetitividad.

EsnecesariaentonceslapuestaenmarchadepolíticasqueimpulseneldesarrollodeserviciosbasadosenconocimientoparatodoslosciudadanosseincentivarátambiénunademandasignificativadebienesyserviciosrelacionadosconlasTIC.

A nivel global, estos avances permitirán al país tener presencia y participaractivamente en formas de expresión y organización que sólo están al alcance parasociedadesquecuentanconunaestrategiapararepresentar,preservarydifundirsuconocimiento.

Conclusiones

Los avances en investigación y desarrollo de las TIC permitenprever que es viableplantearseelretodeofrecerserviciosbasadosenelconocimientoparalosciudadanosa mediano y largo plazo. Sin embargo, su logro requiere de estrategias y accionesconcertadas en las que la comunidadde ciencias de la computación juega un papelprimordial.Entreotrasáreas,losserviciosaofrecerestaránsustentadosporavancesen técnicasy algoritmospara recuperaciónde información, respuestas apreguntas,tecnologías del habla, inteligencia ambiental, sistemas de información geográfica,visualización de información e interfaces multimodales de usuario. Será de vitalimportancia contar con una adecuada infraestructura de redes y dispositivos deacceso, así como construir grandes repositorios de información y bases deconocimiento.

Referencias

ISC.2002.Buildingtheknowledgesociety.ReporttoGovernment.InformationSocietyComission,Ireland(Dec.).Disponibleenhttp://www.isc.ie/downloads/know.pdf.

AMIPCI, 2009. ESTUDIO AMIPCI 2009 de Hábitos de los usuarios de Internet enMéxico.Disponibleen:http://amipci.org.mx/estudios/

9Conclusionesyplandeacción

Lastecnologíasdeinformaciónycomunicacionespermeanenprácticamentetodaslasáreasdelquehacerhumano,incluyendoactividadestandiversascomolaproducciónindustrial,laeducaciónyelentretenimiento.AlmismotiempolasTICconstituyenuncampodeconocimientorecienteyconvigorosocrecimientoqueconstantementehaceposiblenuevas aplicacionesque afectan la formaenque trabajamos, aprendemos ynoscomunicamos.

Losresultadosdeltaller“GrandesRetosdeInvestigaciónCientíficayTecnológicaenTICenMéxico”quesepresentanenestedocumento,constituyenunpasoimportantehacialasumadeesfuerzospararealizarinvestigaciónorientadaaatenderalgunosdelosapremiantesproblemassocialesyeconómicosqueenfrentaMéxico.

Ha sido la propia comunidad de investigación la que ha identificado un grupo deproblemas cuya solución tendría un gran impacto en la sociedad y que son de lacompetenciayelinteréscientíficodelosinvestigadoresmexicanosenTIC.

Avanzarenlasolucióndeestosproblemasrequerirádelconcursodeinvestigadoresen TIC con diversas áreas de especialidad, así como de especialistas de otrasdisciplinas y de otros sectores como el gobierno e iniciativa privada. Es por elloimportante difundir estos resultados para buscar coincidencias y disidencias quepermitan elaborar propuestas concretas de proyectos y conseguir los recursoshumanosyfinancierosnecesariosparallevarlosacabo.

A corto y mediano plazo se dará seguimiento a esta iniciativa con las siguientesacciones:

• DardifusiónalosresultadosdeltallerentrelacomunidadacadémicaenTIC.Lassociedades científicas del área, la SMCC y la SMIA, darán a conocer losresultadosdeltallerdurantesuscongresosanualesquecelebraránenelotoñodel 2009. REMIDEC informará a sus miembros los resultados del taller pormedio de sus boletines. Las tres organizaciones difundirán el reporte deresultadospormediodesuspáginasweb.

• Presentar y discutir los resultados con otros sectores. Se tiene planeadoorganizar un segundo taller de Grandes Retos en Innovación en TIC con laparticipación de empresarios del sector, consultores y grandes usuarios. Sebuscará alinear los resultados de ambos esfuerzos, para encontrar sinergiasentrelosdistintossectores.

• Integración de la Red Temática en TIC del CONACYT. En la convocatoria deintegración de la Red Temática en TIC del CONACYT se identificarán comoáreasestratégicasaquellasasociadasconlosgrandesretos,demaneraquelos

investigadores interesados en formar parte de la red deberán enfocar suspropuestasenunodeestostemas.

• Fomentar la creación de una convocatoria a propuestas de investigaciónasociadasalosgrandesretos.Sepromoverálacreacióndeunaconvocatoriadeproyectosafinesa losgrandesretos identificadosenesta iniciativa.NoexisteactualmenteunfondosectorialdelCONACYTeneláreadeTIC,noobstantelaindudableimportanciaquetieneelsector.Seplantealacreacióndeunfondoespecífico para TIC o posiblemente una convocatoria a proyectos deinnovacióndentrodelFondoSectorialconlaSecretaríadeEconomía.

• Identificar áreas de interés común con la comunidad académica internacional.Otrospaísesyregioneshanrealizadoejerciciossemejantesdeidentificaráreasde oportunidad y prioritarias hacia las cuáles enfocar sus esfuerzos deinvestigación. Los resultados de este taller servirán para buscar puntos deinterésmutuohacia loscualessepuedenenfocarconvocatoriasdeproyectosdecolaboracióninternacional.UnejemplodeelloseríaparticipareneldiálogoqueestablecelaUniónEuropeacondistintospaísesyregionesparadecidirlostemasaincluirensusconvocatoriasdeAccionesdeCooperaciónInternacionalEspecífica(SICA)dentrodelSéptimoProgramaMarco(FP7).

grandes retos de investigación científica y...

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