Dr. Fernando Galindo Soria.
Informático y Lingüista Matemático.
UPIICSA del IPN
Miembro de la Fundación Acercándote al Universo.
Hablar de la Informática y su impacto en el sector Aeroespacial es algo enorme ya que estamos hablando de 2 áreas altamente interrelacionadas y que están crecimiento a una velocidad impresionante, por lo que, solo mostraremos un esbozo
Daremos una introducción a la informática y su desarrollo histórico en el mundo y México y veremos algunas de las áreas con desarrollo más acelerado y su relación con el sector espacial, mostrando como la Informática apoya el desarrollo Aeroespacial y como el sector Aeroespacial impacta cada vez más, en los procesos de informatización de la humanidad y en el desarrollo informático.
El Entorno de la Informática
Cuando hablamos de Informática. Hablamos de un área enorme que lo mismo sirve para apoyar el desarrollo de otras ciencias o disciplinas, como para describir el sistema nervioso o endocrino, o para desarrollar robots o para permitir que un niño escriba su tarea.
La Informática es la ciencia o disciplina científico tecnológica que estudia y maneja la Información, La palabra informática proviene del latín Informare que significa dar forma y del griego ike, ikaios (lo relativo a). Por lo que significa “lo relativo a la información”.
Donde, la palabra información está formada por dos vocablos de origen latino que son: in, que significa en, dentro de, y formare que significa dar forma. Por lo que significa “forma interna”, “lo que da la forma interna”
El campo de estudio de la Informática, se encuentra en el espacio integrado por la información, la materia y la energía.
” …Si preguntamos de qué se compone el mundo físico, se nos responderá que de “materia y energía”. Pero quien sepa algo de ingeniería, biología y física nos citará también la información como elemento no menos importante…”
La información en el universo holográfico (1)
Wiener uno de los creadores de la Cibernética dijo “Information is information not matter or energy”. This aphorism suggests that information should be considered along with matter and energy as the third constituent part of the Universe;” (2)
En particular, el área que se dedica al desarrollo de herramientas y a resolver problemas informáticos y que por sí sola es enorme, es la Tecnoinformática
La Tecnoinformática y los que la practican han recibido muchos nombres, por ejemplo: programador IBM, programador de Computadoras, analista de sistemas, programador de PC. Tecnología de la Información, Tecnología de la Información y las Comunicaciones (TICs), Desarrollo de aplicaciones móviles, Científico de Datos, ….
Ahora, si nos remontamos a la Historia de la Informática vemos que, las sociedades humanas han manejado información prácticamente desde su surgimiento y el mecanismo más antiguo donde aparece almacenado algún tipo de datos es el hueso de Ishango, un “utensilio de hueso que data del Paleolítico superior, aproximadamente del año 20 000 a. C. Este objeto consiste en un largo hueso marrón …el hueso de Ishango representa el origen de la contabilidad, o al menos de la racionalidad del conteo que permitió la civilización.” (3)
Ahora, muchas de las aplicaciones actuales de la informática se basan en el manejo de tecnologías basadas en la numeración binaria, que fue descrita por primera vez por Pingara, matemático indio del siglo IV a. C …(4)
Pero, la constitución de la informática como la conocemos ocurre entre el siglo XIX y mediados del siglo XX, a partir de la integración de múltiples investigadores de muchas áreas y países, incluyendo, entre muchos otros:
Santiago Ramón y Cajal científico español, Premio Nobel de Medicina en 1906 por sus trabajos sobre la neurona como mecanismo de manejo de información y la estructura del sistema nervioso. Jacques Lacan, est un psychiatre et psychanalyste français. Jean Piaget, Swiss, psychologist and philosopher, epistemological studies with children, the great pioneer of the constructivist theory of knowing. Lev Semiónovich Vygotsky psicólogo ruso, fundador de la psicología histórico-cultural, precursor de la neuropsicología. Alexander Luria neuropsicólogo y médico ruso. uno de los fundadores de la neurociencia cognitiva. Pierre Teilhard de Chardin, French philosopher and Jesuit priest, Paleontology, Philosophy, Cosmology, Evolutionary theory.
Kurt Gödel austrohúngaro, los teoremas de Gödel establecen que cualquier sistema formal es incompleto o inconsistente. Alan Turing English mathematician, logician, cryptanalyst, and computer scientist, fundamental en el Desarrollo de la informatica. Karl Ludwig von Bertalanffy Austrian-born biologist, founders of general systems theory. Warren McCulloch American neurophysiologist. Walter Harry Pitts, logician worked cognitive psychology, Mculloch y Pitts desarrollan los primeros modelos de Redes Neuronales. Norbert Wiener Columbia Missouri, matemático estadounidense, Arturo Rosenblueth Stearns, Mexican physician and physiologist, Wiener y Rosenblueth son los creadores de la Cibernética. Oskar Ryszard Lange, economista, diplomático y político polaco, en 1957 Vicepresidente de Polonia. Cibernética social. Stafford Beer británico, académico, consultor, Cibernética social, primer proyecto de Gobierno Informático.
Pierre de Latil journaliste scientifique français, introduce en 1952 la idea de máquinas inteligentes. William Ross Ashby médico y neurólogo inglés, Robotica. Homeostat. W. Grey Walter neurophysiologist and robotician. Tortoises, Robotica. Andréi Nikoláyevich Kolmogórov, matemático ruso, fundador de la teoría de la complejidad algorítmica. Claude Shannon ingeniero electrónico y matemático estadounidense, Teoría de la Información. John von Neumann considerado el mejor matemático del siglo XX, Autómatas que se Autorreproducen. Stephen Cole Kleene, American mathematician. Herbert Simon American political scientist, economist, sociologist, and psychologist, cocreador del General Problem Solver (GPS) (1957) e investigador en Teoría de Juegos. Harold V. McIntosh Fundamental en el desarrollo de la Informática en México, Líder mundial en la investigación de la Computación y Autómatas Celulares.
Pablo Rudomín Zevnovaty neurocientífico y académico mexicano. José Negrete-Martinez Cirujano, Biofísica y Física, Decano y precursor de la inteligencia artificial en México, Presidente Fundador de la Sociedad Mexicana de Inteligencia Artificial SMIA, Fundador de la primer Maestría en Inteligencia Artificial en México. Noam Chomsky lingüista, filósofo y activista estadounidense, creador de la Lingüística Generativo Transformacional, que produce la segunda revolución en la Lingüística y establece la Lingüística Matemática. Humberto Maturana biólogo y epistemólogo chileno, autopoiesis. Benoît B. Mandelbrot, French American mathematician, Born in Poland, mathematical physics, the father of fractal geometry. Marvin Lee Minsky PhD in mathematics from Princeton, fundamental en el desarrollo de la Inteligencia Artificial. Seymour Papert South Africa mathematician, computer scientist, and educator, la persona más relevante en el área de la Informática Educativa en el mundo. Jacob David Bekenstein (Ciudad de México) físico, agujeros negros, entropía y su relación con la teoría de la información,
La fórmula de Bekenstein-Hawking S = Akc3 / 4Għ describe la entropía de un agujero negro en términos de materia, energía e información. (5)
La Informática en México tiene sus antecedentes desde hace al menos mil años, con un censo que se realizó en el año 1116.
“… en la Época Prehispánica, …en el año 1116, los primeros conteos de población …consistían en que, para ser contada, cada persona tiraría una piedra en un montón al que llamaron “Nepohualco”, que significa “Contadero”. De esta forma, se tendría el primer censo en México” (6)
Pero no solo se realizaban censo, se tenían, por ejemplo, bibliotecas, gente y dispositivos que preservaban el conocimiento en diferentes formas, como, por ejemplo: el Nepohualtzintzin, el Calendario Azteca. Los amoxtli, códices o libros del México antiguo. huehuehtlahtolli: la palabra del anciano. Amoxcalli o “biblioteca”. Los Tlahtolli o poémas y, textos literarios de diversa índole (tlatoli idioma o palabra, xochitlatoli poemas).
En la época prehispánica ya se tenían sellos y mecanismo de grabado y posteriormente en la Colonia, la primera imprenta de importancia pertenecía a Juan Pablos, quien edito los primeros libros de la nueva España desde 1539, El 1 de abril de 1805 nació el Diario de México, primer periódico que se editó en la Nueva España, el cual estaba dirigido por Don Carlos María de Bustamante
En la época actual, México ha contribuido a la construcción de la informática en el mundo y algunos de los pioneros y personajes fundamentales, que cimentaron el área en México, son:
“Victoria Raquel Bajar Simsolo,
Primera graduada de la carrera de Computador Científico en Argentina; Dra. en Ciencias, especialidad Computación, autora de dos libros y de más de cuarenta artículos, autora de software, directora de más de cuarenta tesis de nivel licenciatura y maestría, profesora de universidades de Argentina, de Francia y de México (desde 1964), investigadora del CINVESTAV (5 años), Presidenta de la Asociación Nacional de Instituciones de Educación en Informática ANIEI (1988-1990), Fundadora y Directora por 15 años de la División Académica de Computación del ITAM (1979-1994), …
Sergio Beltrán López
Introduce la primera computadora en la UNAM en 1958, la primera computadora en una universidad de América Latina, apoyando a múltiples proyectos donde, los investigadores empiezan a aprovechar las potencias de cómputo en sus investigaciones, creando la inercia para hacer que la UNAM aproveche estas herramientas
Jacob David Bekenstein
(Ciudad de México) físico, agujeros negros, entropía y su relación con la Teoría de la información, “The Bekenstein-Hawking entropy or black hole entropy is the amount of entropy that must be assigned to a black hole in order for it to comply with the laws of thermodynamics as they are interpreted by observers external to that black hole. This is particularly true for the first and second laws. Black hole entropy is a concept with geometric root but with many physical consequences. It ties together notions from gravitation, thermodynamics and quantum theory,” and is thus regarded as a window into the as yet mostly hidden world of quantum gravity. (7)
Fórmula de Bekenstein-Hawking S = Akc3 / 4Għ que describe la entropía de un agujero negro en términos de materia, energía e información.
S entropía, A área, k constante de Boltzmann, c velocidad de la luz, G constante de la gravitación, ħ=h/2π, donde h es la constante de Planck.
”…Si preguntamos de qué se compone el mundo físico, se nos responderá que de “materia y energía”. Pero quien sepa algo de ingeniería, biología y física nos citará también la información como elemento no menos importante…” (8)
Yolanda Campos Campos
Doctora en Pedagogia
Maestra emérita de México, 2002.
Reconocimiento por 50 años de labor docente.
Presidente de la Sociedad Mexicana de Computación en la Educación (SOMECE), 1994-1996.
Mario Fosado Peñaloza
Físico, creador, fundador y durante muchos años motor de la Academia Mexicana de Informática A.C. AMIAC
Adolfo Guzmán Arenas
Premio Nacional de Ciencias y Artes 1996
En 1965, desarrolló el lenguaje CONVERT bajo la dirección de Harold V. McIntosh,
La máquina AHR (Arquitecturas Heterárquicas Reconfigurables) fue propuesta en 1973. y funciono en 1981, AHR ejecuta Lisp puro en paralelo
Creación del primer doctorado en Computación en México en 1983, en el CINVESTAV del IPN.
Fundó en 1996 el Centro de Investigación en Computación (CIC) del IPN y lo dirigió hasta 2002.
Es miembro de la Academia de Ingeniería, de la Academia Mexicana de Informática, de la Academia Mexicana de Ciencias y el Consejo Consultivo de Ciencias. Doctor Honoris Causa del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. Fellow of the Association for Computing Machinery (ACM), y Fellow of the Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE). Investigador Emérito del Sistema Nacional de Investigadores.
Daniel León García
Creador de la Jurismática, al desarrollar la Jurismática marca el punto de inflexión entre la Informática como un área de apoyo a otras áreas y la informática como un área que además de apoyar a otras permite conceptualizarlas, modelarlas y fundamentarlas, poniéndola al nivel de la Física y las Matemáticas.
María Cristina Loyo Varela
Miembro fundador del Laboratorio Nacional de Informática Avanzada, LANIA, en Xalapa, y Directora General desde su fundación en 1991
“Doctora y Maestra en Matemáticas Aplicadas, por la Universidad de París VI en el campo de las Matemáticas Aplicadas a la Inteligencia Artificial.
Ha trabajado en investigación en los campos de Inteligencia Artificial: Comprensión de Lenguaje Natural y Programación Lógica …..
…. En el plano internacional ha participado en importantes proyectos con países como Estados Unidos, Francia y Canadá;…” http://seseav.veracruz.gob.mx/mclv/
Harold V. McIntosh
Fundamental en el desarrollo de la Informática en México, Líder mundial en la investigación de la Computación y Autómatas Celulares.
Entre muchas aportaciones se tiene: el lenguaje Convert, la programación a base de ejemplos. REC, Compilador de Expresiones Regulares, Primera Microcomputadora comercial mexicana producida durante varios años desde 1976.
Marcos Moshinsky Borodiansky
Symmetries in Nature / Simetrías en la Naturaleza
“La elegancia y la parsimonia de entender la naturaleza a través de métodos de simetría era una de las características de la obra del profesor Marcos Moshinsky (1921-2009). Estos métodos siguen floreciendo en una profusión de herramientas, temas y ámbitos de la física y las matemáticas modernas….(9)
Marco A. Murray Lasso
Consejero del MIT Educational Council durante más de 30 años consecutivos.
Investigador en los Bell Telephone Laboratories, la NASA le encargó un proyecto de un año para la elaboración de un compilador para el análisis de circuitos …para misiones en el espacio.
Presidente Fundador de la Academia Nacional de Ingeniería, Presidente Fundador de la Sociedad Mexicana de Computación en la Educación, Presidente Fundador de la Comisión de Honor de la Academia Mexicana de Ciencias, Artes, Tecnología y Humanidades, Presidente Mundial del Consejo de Academias Nacionales de Ingeniería y Ciencias Tecnológicas (CAETS).
Ha sido Investigador Nacional, consultor del Senado de la República en sus Comisiones de Informática y Ciencia y Tecnología y de su Centro de Informática Legislativa, Consejero de la NASA, PEMEX, TELMEX, SEP, SCT, Conacyt, Universidad Iberoamericana, CONALEP, Consejero Consultivo de la Universidad de Guanajuato, la Universidad de Texas, el Stanford Research Institute, el Bureau Intergubernamental de Informática, el Gobierno de Costa Rica y UNESCO.
José Negrete Martínez.
Decano y precursor de la inteligencia artificial en México, Presidente Fundador de la Sociedad Mexicana de Inteligencia Artificial, Fundador de la Maestría en Inteligencia Artificial.
El Dr. José Negrete es una de las personas más importantes de la IA en el mundo, como lo demuestra su trayectoria, sus trabajos en la frontera sobre robótica evolutiva y consciente, y la existencia del Premio “José Negrete Martínez.” al mejor artículo de investigación presentado en los congresos bianuales de IBERAMIA.
Arturo Rosenblueth Stearns.
Creador de la Cibernética junto con el Dr. Norbert Wiener
Fue un investigador, médico y fisiólogo mexicano…Entre 1931 y 1945 trabajó con varios especialistas, entre ellos Cannon, del Pozo, H.G. Schwartz y Norbert Wiener, con el último de los cuales escribió Behavior, Purpose and Teleology, que, según el mismo Wiener, fijó las bases para la nueva ciencia de la cibernética.” (Wikipedia, 6 de Octubre del 2008).
Pablo Rudomin Zevnovaty.
Análisis de señales y flujo de Información en el sistema nervioso, cerebro y neuronas
El Dr. Rudomin a sido Coordinador General del Consejo Consultivo de Ciencias de la Presidencia de la Republica desde 1995. Ha recibido entre otros, el Premio “Príncipe de Asturias” de España en 1987 y el Premio Nacional de Ciencias otorgado por el gobierno de México en 1979. Jefe e investigador del Dpto. de Fisiología, Biofísica y Neurociencias del Centro de Investigación y Estudios Avanzados (CINVESTAV) del IPN, Investigador Emérito del CINVESTAV e Investigador Emérito del Sistema Nacional de Investigadores.” (10)
En el ámbito tecnoinformático, desde los años 20 del siglo XX, se realizan investigaciones y se aplica la informática en México:
“A partir de finales del siglo XIX, …el procesamiento de datos se realizaba utilizando máquinas electromecánicas llamadas equipos de registro de unidades, máquinas contables eléctricas ( EAM ) o máquinas tabuladoras .
…Permitieron que se realizaran tareas de procesamiento de datos sofisticadas y de gran volumen antes de que se inventaran las computadoras electrónicas…. Este procesamiento de datos se logró procesando tarjetas perforadas a través de varias máquinas de registro de unidades …” (11)
“México instaló su primer centro (con máquinas tabuladoras) en 1927, en los Ferrocarriles Nacionales y en 1928 instaló en: Petróleos del Águila, Fábrica de Papel San Rafael y el banco de México. En 1929 instaló en: Compañía de Luz (Mexicana Power and Light Co.), Departamento Central, Petróleos El Águila, en Tampico y Coatzacoalcos (primeras instalaciones foráneas del país) y en el Departamento de Estadísticas, para preparar el Censo de 1930.” (12)
“En 1932 Carlos Chávez viaja a EUA …visita los estudios RCA Victor y los laboratorios Bell Telephone. A su regreso a México publica en el periódico Universal …artículos de música y tecnología (“Música y física”, “Producción y reproducción musical” y “Los instrumentos eléctricos de reproducción musical”) … parte de un libro que publicará en 1937 (García Morillo, 1960).
En 1937 publica “Hacia una nueva música: música y electricidad”, …Chávez considera que cuando los artistas sean capaces de familiarizarse con las nuevas tecnologías sin intermediarios técnicos, ese día se abrirá el camino para el nacimiento de nuevas formas de arte (Chávez, 1937).” (13)
En 1957 la CFE (Comisión Federal de Electricidad) introduce la primera computadora en México
“En 1958 El ingeniero Raúl Pavón (n. 1927) escucha un concierto de música concreta de Pierre Schaeffer en Radio Francia en París, el cual …lo lleva a ser uno de los fundadores del primer laboratorio de música electrónica en México, … el primer investigador de esta área en nuestro país. Ese mismo año construye en México un … prototipo de un instrumento musical a base de cintas magnéticas (una octava), donde cada nota la daba una cabeza de lectura aplicada a una cinta sin fin montada sobre un cilindro (Pavón, 1981).
En 1960 … construye el primer sintetizador en México llamado “Omnifón” …. Este aparato será el antecedente de un proyecto llamado “Icofón” (desarrollado en los años setenta y ochenta), un instrumento que permitiría hacer relaciones algorítmicas entre luz, color y sonido.” (13)
También el Ing. Raúl Pavón presenta en 1958, el primer artículo mexicano en un evento de la Association for Computing Machinery ACM
The Mexican light and power company introduces a direct way for fast computation of industrial services with power factor adjustment (14)
Desde los años 50 y 60 del Siglo XX, el Dr. Marcos Moshinsky Borodiansky, considerado como, el físico mexicano más destacado en los ámbitos nacional y mundial, se involucró en el estudio de la simetría de la naturaleza, Donde la simetría es una propiedad informática fundamental (15)
Symmetries in Nature: Symposium in Memoriam Marcos Moshinsky / Edition 1
“Elegance and parsimony to understand Nature through symmetry methods was one of the hallmarks in the work of Professor Marcos Moshinsky (1921—2009). These methods continue to blossom in a profusion of tools, topics, and areas of modern physics and mathematics. The Symposium on Symmetries in Nature was convened to manifest the present diversity of their applications.” (14)
En 1958, Sergio Beltrán López introduce la primera computadora en la UNAM, siendo la primera computadora en una universidad de América Latina e introduce las bases para el desarrollo de la Informática en la UNAM
Computadora analógica Unikornio, en 1960, el Departamento de Teoría Administrativa de la UNAM, diseñó la computadora analógica Unikornio que puede ser considerada la primera computadora construida en México
A principios de los años 60 se comenzaron a construir robots en la UNAM
A principios de los años 60 del siglo XX el Lic. Daniel León García, Coronel y Abogado Militar crea la Jurismática (16)
“La Jurismática interrelaciona el Derecho y la Informática, en tres ejes principales, la aplicación del Derecho a la Informática, la aplicación de la Informática al Derecho y la integración de los fundamentos del Derecho y de la Informática en una nueva disciplina.
“Al desarrollar la Jurismática marca el punto de inflexión entre la Informática como un área de apoyo a otras áreas y la informática como un área que …permite conceptualizarlas, modelarlas y fundamentarlas, poniéndola al nivel de la Física y las Matemáticas.” (17)
En el IPN se crean las primeras escuelas de bachillerato a postgrado, en las áreas de Informática en México y América Latina:
En 1964 se crean las especialidades de Computación Electrónica y Mantenimiento de Sistemas de Computación en el Centro de Estudios Científicos y Tecnológicos (CECyT) Núm. 9 Juan de Dios Bátiz del IPN. La Maestría en Ciencias de la Computación del Centro Nacional de Calculo (CENAC) / CIC del IPN, fue creada en 1965. En noviembre de 1974, inició la licenciatura de Ciencias de la Informática en la UPIICSA, siendo su primer director el Ing. Moisés Sorkin Álvarez.
Desde que llego a México y hasta su muerte el 30 de Noviembre del 2015, el Dr. Harold V. McIntosh contribuyo fuertemente al desarrollo de la Computación y la Informática en México.
Algunas de sus aportaciones fueron:
En el Departamento de Física del Centro de Investigación y Estudios Avanzados del IPN (de 1964 a 1965); dirigió las tesis de Licenciatura de Adolfo Guzmán Arenas y Raymundo Segovia Navarro, sobre la construcción de compiladores para el lenguaje de programación Convert (18) (19)(20)(21)
En 1970 Oscar Toledo Esteva diseñó y construyó en su hogar una computadora evolutiva: Hardware, firmware, software… Creado en México (22)
La red Datex comunica centros administrativos, industriales y comerciales en las ciudades de México, Monterrey, Guadalajara, Hermosillo y Coatzacoalcos en 1973
Cuando era investigador en la UPIICSA del IPN, a finales de los 70 y principios de los 80, el Dr. Miguel Lindig Boss, desarrollo una computadora orientada al análisis de señales en tiempo real.
“En1980 se crea la UIDC (Unidad de Investigación y Desarrollo en Computación) en la UPIICSA del IPN, buscando la formación de investigadores y propiciar el desarrollo de proyectos de investigación de frontera en Computación e Informática, y repercutir en la …actualización de profesores y alumnos.
… en la U.I.D.C. se buscó despertar la creatividad de los alumnos y su integración a los proyectos de investigación desde los primeros semestres de licenciatura o antes si es posible.
Para 1983 se contaba con alrededor de 200 participantes que trabajaban en múltiples áreas de investigación incluyendo: Proceso Distribuido, Construcción de herramientas automatizadas como generadores de programas y sistemas, compiladores, manejadores de base de datos, reconocimiento de formas, graficación, Informática Medica, Jurismática, Auditoria Informática, Administración de la Investigación, Informática Educativa y Fundamentación de la Informática entre otras.
En 1983 se comenzó a cambiar el enfoque de los cursos de la carrera de Informática, con el fin de integrar la investigación ,… y los alumnos comenzaron a desarrollar proyectos de investigación y desarrollo, dentro de las materias y la carrera; llegando a ser común ver brazos de robot, carros controlados por computadora, juegos y sistemas de Informática educativa, proyectos de reconocimiento de sonido, lenguaje natural e imagen, sistemas evolutivos, pianos y muchos otros productos desarrollados por los estudiantes.
Desde el inicio de la UIDC, se buscó que los alumnos enviaran sus trabajos a diferentes foros y para 1989 estaban enviándolos y presentándolos en otros países, incluyendo trabajos desarrollados por alumnos de 1:- semestre de la carrera y presentados en el extranjero.
En 1985 se comenzó a reestructurar la UIDC con el fin de transformarla en la Red de Desarrollo (REDI) una red de investigación independiente cuyo propósito es apoyar el desarrollo mundial.” (23)(24)
Áreas y Fronteras de la Informáticas y su impacto en el Entorno Aeroespacial
Tanto el campo Aeroespacial como la Informática son enormes y desde su surgimiento han estado interrelacionadas, por lo que, mostraremos algunas áreas que están en la frontera de la Informática y que se entrelazan con el área aeroespacial. Incluyendo: Inteligencia Artificial, Sistemas Evolutivos, Afectivos y Conscientes, Informática Cuántica, Interfaz cerebro máquina, Haptic, Enjambres de robots y satélites, Clústers de computadoras, Sistemas de Comunicaciones, robots, autoreproducción, Sistemas de Percepción, Diseño e Impresión 3D y 4D, Realidad Virtual y Aumentada, Simuladores, ….
Durante la segunda guerra mundial, los aliados tenían el problema de que, las señales que guiaban por radio a los torpedos eran fáciles de interferir, por lo que, a principios de los 40, Hedy Lamarr. gran actriz e inventora junto con George Antheil, musico y también inventor, desarrollaron un sistema, para que las señales de control no mantuvieran una frecuencia fija, sino que pudieran cambiar entre diferentes frecuencias, esa idea es la base de los métodos de comunicación actuales y principalmente el Wi Fi. O sea que, un problema de control de torpedos termino siendo la base de las comunicaciones actuales.
A mediados de los 60, el Dr. Marco Antonio Murray-Lasso, investigador en los Bell Telephone Laboratories, estaba dedicado a la investigación de componentes de comunicación, sistemas de control de misiles y la NASA le encargó un proyecto para la elaboración de un compilador para el análisis de circuitos para misiones en el espacio.
Otro ejemplo, de esta interacción temprana, se dio entre dos grandes genios el Dr. Norbert Wiener y el Dr. Arturo Rosenblueth Stearns, en 1942 el Dr. Rosenblueth investigaba sobre problemas del cerebro y el Dr. Wiener participaba en un proyecto para controlar misiles, por lo que, al platicar, vieron que estaban hablando de problemas muy similares, y empezaron a investigar conjuntamente, encontrando que eran problemas de control, que se podían resolver si se tenía algún mecanismo de retroalimentación,
Por ejemplo, en los problemas del cerebro, el monitoreo de señales, se podía usar para tomar acciones antes de que ocurriera algún problema y en el de los misiles, a partir del comportamiento del misil se podían tomar acciones y enviar señales que pudieran corregir el rumbo,
O sea que, dos problemas aparentemente diferentes, eran muy similares en su conceptualización y las técnicas usadas para resolver uno, eran equivalentes a las usadas para resolver el otro, a partir de eso empezaron a consolidar y crear la Cibernética, la ciencia que estudia el control y la retroalimentación en los seres vivos y las maquinas,
El desarrollo aeroespacial ha usado mecanismos de control y retroalimentación, lo que involucra múltiples herramientas de percepción, como radares, estaciones de comunicación y monitoreo, telescopios, …, para recibir las señales enviadas por satélites, cohetes, robots y demás dispositivos en el espacio.
Y de mecanismos que permitan enviar señales de control a los dispositivos. Por lo que, desde el principio se ha requerido de sistemas de hardware y software que reciba las señales, las analice, principalmente mediante técnicas de Inteligencia Artificial y envié las señales de respuesta.
Inteligencia Artificial (IA),
La Inteligencia Artificial (IA), es de los campos con mayor interacción con el área aeroespacial, por ejemplo, desde los años 60 y 70 del siglo XX, se usaban técnicas de Inteligencia Artificial para analizar imágenes tomadas por los satélites, en los años 70 el Dr. Adolfo Guzmán Arenas, investigador del IIMAS de la UNAM, analizaba imágenes generadas por el satélite Landsat, lo que propicio el desarrollo de nuevas técnicas de reconocimiento de patrones e imágenes.
“La Inteligencia Artificial …se utiliza para detectar nuevos planetas, predecir climas espaciales (tormentas solares, vientos radioactivos, etc); automatización de satélites y también en robots capaces de realizar tareas complejas en órbita, meteoritos u otros planetas.
…Además de la exploración espacial, el campo de la Observación de la Tierra o EO (por sus siglas en inglés) es otro ejemplo donde ambas tecnologías se unen.
Otro de los problemas que resuelve la Inteligencia Artificial …, es el procesamiento y análisis de datos. La NASA recibe y almacena aproximadamente 2 gigabites de datos cada 15 segundos entre toda su flota espacial. …el telescopio James Webb, … transmitirá 458 gigabits de datos cada día y será tan poderoso que podremos ver a través del tiempo, literalmente. Este telescopio …permitirá observar el universo … 100 millones de años luego del Big Bang. Esto es un fenómeno que tiene que ver con la velocidad a la que viaja la luz en el espacio.” (25)
“…todos estos conceptos de grandes volúmenes de datos y analítica no son nuevos, para la industria aeroespacial. Durante …años los sensores han estado recopilando información de aviones, ya sea desde datos binarios, o datos referentes a velocidad, altura, latitud, longitud, etc.…en una aeronave se puede predecir a través de los datos cuando una pieza puede fallar. …
El estudio de datos meteorológicos se ha convertido en un factor clave en la industria aeroespacial, … mediante sistemas distribuidos que analizan dichos datos, …
Otro factor también a tener en cuenta es la optimización del consumo de las aeronaves, …
… la ingeniería aeroespacial… aprovechando el Data Science para hacer que volar sea más seguro…
Y en el futuro, en qué puede ayudar el Big Data? La gran cantidad de datos que se generan constantemente es el principal desafío del Big Data, … un ejemplo … los aviones 787 generan cantidades de terabytes …por viaje.
… gran cantidad de los procesos que se generan en la industria aeroespacial tienden a automatizarse, … en el futuro gracias al procesamiento de datos se podrá seleccionar la información para poder realizar simulaciones de vuelo y trayectoria fiables. …
… se están abriendo nuevos usos para los datos espaciales en muchas industrias … En el … sector de la agricultura …, en el sector inmobiliario se pueden detectar áreas propensas a inundaciones o sumideros con mayor precisión, … las imágenes obtenidas por satélites sobre el tráfico peatonal en centros comerciales se pueden monitorear …” (26)
Sistemas Evolutivos Afectivos y Conscientes
En 1982, platicando con Juan Martin González Vázquez (que entre muchas otras cosas, en 1983 desarrollo, un Sistema Evolutivo Generador de Nóminas Federales, al cual solo se le tenía que indicar los datos básicos y donde estaba la base de datos, para generar en tiempo real la nueva nomina federal y que fue el creador de las primeras dependencias dedicadas a ciberseguridad en el país), sobre lo que implicaba para el ser humano salir y tener presencia en el espacio, vimos que, si queremos salí al espacio, más nos vale salir acompañados, por lo que, necesitamos integrarnos con otros seres como los perros, gatos y robots
Ahora, en el caso de los robots, llegamos a la conclusión de que, más nos vale verlos como compañeros y aliados, por lo que, empezamos a apoyar el desarrollo de los sistemas afectivos (27) o sea sistemas que detectan y muestran sentimientos, incluyendo sistemas que interactúan con su entorno, con las personas y entre ellos mismos.
Un problema crítico, que se presenta para poder salir al espacio, es el del control y retroalimentación a distancia y en tiempo real, porque, las distancias de donde se reciben y envían las señales es cada día mayor, por ejemplo, una señal de la tierra a la luna tarda entre 1.3 y 2.5 segundos dependiendo de sus posiciones, y el tiempo que tarda una señal entre Marte y la Tierra es de 5 a 20 minutos,
Por lo que, desde hace tiempo, se ha buscado desarrollar sistemas autónomos o semiautónomos y el desarrollo de asistentes e interfaces inteligentes y amigables para: naves, satélites, vehículos, robots, drones, hologramas, …, que funcionen en las naves y estaciones terrestres y en otros planetas, sin depender del monitoreo constante de un operador, esa es precisamente una de las aplicaciones de los Sistemas Conscientes (28) en el campo aeroespacial
Estamos lejos de desarrollar “Sistemas Conscientes”, o sea “sistemas conscientes de los demás”; “sistemas conscientes de su entorno”, y “sistemas conscientes de sí mismos”. lo que realmente se tiene son sistemas de percepción muy impresionantes (que, en algunos casos, dan la idea de consciencia), aun a ese nivel elemental, se tiene aplicaciones como los sistemas de apoyo al tránsito vehicular, que perciben la densidad del tránsito y recomiendan rutas, o los sistemas que recomiendan en base a los interese de los clientes.
“Un robot dotado de Inteligencia Artificial es consciente del entorno: puede reconocer a cada trabajador del equipo y coordinar sus movimientos para evitar colisiones con las personas …
Investigadores del Royal Institute of Technology (KTH) de Estocolmo han desarrollado el primer robot que es consciente del entorno en el que trabaja.
Está pensado para su aplicación en la industria, ya que puede identificar individualmente a cada trabajador del taller en el que está instalado, reconocer sus hábitos y predecir sus movimientos.
….El nuevo robot llega a ser consciente del entorno del taller donde está instalado y de las circunstancias que tienen lugar … derivadas del movimiento de las personas que lo rodean.
Los experimentos con el sistema demostraron que, incorporando el contexto, un robot puede operar de manera más segura y eficiente sin ralentizar la producción.” (30)
Los Sistemas Evolutivos (29), que están en el núcleo generador de los sistemas afectivos y conscientes, son sistemas capaces de transformarse permanentemente a partir de los flujos de materia, energía e información en los que están inmersos. por ejemplo, Internet es un sistema que está permanentemente evolucionando y transformado su contenido y estructura.
Estas áreas se están integrando como, los sistemas evolutivos afectivos y conscientes, donde se busca desarrollar “sistema consciente” que surgen de la afectividad y siempre están evolucionando.
Nuevas Arquitecturas de procesamiento y comunicaciones:
Qubits, Cutrits, Cúdits, Computación cuántica, Desarrollo paralelo, CPU, GPU, TPU, Clústers de computadoras, Beowulf clúster, Clústers de Celulares, Clústers de Embebidos.
Informática Cuántica:
Qubits, Cutrits, Cúdits, Computación cuántica, criptografía cuántica, Spintronica, comunicación o teletransportación cuántica, Transmisión instantánea de información.
En los años 70 / 80 del siglo XX se empezó a desarrollar una de las áreas que tiende a ser fundamental, la Informática Cuántica, que involucra la: Computación cuántica, criptografía cuántica, comunicación o teletransportación cuánticas, transmisión instantánea de información.
Actualmente esta área se ha seguido desarrollando, teniéndose ya, computadoras cuánticas de cientos de qubits, y experimentos de comunicación y teletransportación cuántica entre satélites y la tierra, uno de los problemas de las computadoras cuánticas es que requieren de temperaturas cercanas al cero absoluto (aunque ya se empiezan a desarrollar opciones para que funcionen en temperatura ambiental), por lo que son candidatos ideales para su desarrollo en el espacio
“Un cúbit[1][2] o bit cuántico (del inglés quantum bit o qubit) es un sistema cuántico con dos estados propios y que puede ser manipulado arbitrariamente. Solo puede ser descrito correctamente mediante la mecánica cuántica, y solamente tiene dos estados bien distinguibles mediante medidas físicas. También se entiende por cúbit la información que contiene ese sistema cuántico de dos estados posibles. En esta acepción, el cúbit es la unidad mínima y por lo tanto constitutiva de la teoría de la información cuántica. Es un concepto fundamental para la computación cuántica y para la criptografía cuántica, ….” (68)
Todo lo que un Qubit puede Enseñarte sobre Física Cuántica
“El entrelazamiento cuántico se suele estudiar entre cubits (2D). También se pueden usar cutrits (3D), e incluso cudits (d-D). Más aún, incluso sistemas asimétricos. Anton Zeilinger y varios colegas publican en Nature Photonics el entrelazamiento (3,3,2) entre tres fotones, es decir, dos cutrits y un cubit. Este tipo de estados entrelazados (3,3,2) permiten estudiar la contextualidad cuántica en acción.
Recuerda que los estados de los cubits se suelen representar con los dígitos binarios {0, 1} y los de los cutrits con los dígitos {0,1,2} o {−1,0,+1}. Usando fotones los cutrits se deben implementar usando el momento angular orbital. Los estados multifotón son útiles en los protocolos de comunicaciones cuánticas. También son útiles en cifrado cuántico ya que para garantizar la seguridad basta usar el cubit, mientras que los dos cutrits se pueden usar para enviar información.
El artículo es Mehul Malik, Manuel Erhard, […] Anton Zeilinger, «Multi-photon entanglement in high dimensions,» Nature Photonics 10: 248–252 (2016), doi: 10.1038/nphoton.2016.12, arXiv:1509.02561 [quant-ph].” (69)
“…muchos de los problemas a los que…se podrá enfrentar un ordenador cuántico …contienen información con una estructura multidimensional muy rica que a menudo se ve artificialmente restringida a tan solo dos dimensiones.
….un cúdit es una unidad de información…. multidimensional que podemos utilizar como alternativa a los cúbits, que operan en dos…dimensiones, …” (70)
“En Quantum Brilliance, una empresa emergente de Australia y Alemania, los investigadores han estado desarrollando aceleradores cuánticos basados en diamantes. De esa forma ya tienen la primera computadora cuántica del mundo en funcionar con temperatura ambiente en el Centro de Supercomputación Pawsey de Australia.”(71)
Le invito buscar en el You Tube “La Ecuación Más Bella de la Matemática y el Spin”, y tendrá una mejor prespectiva de lo que planteo en los párrafos anteriores y posteriores. ¡Gracias!
En diferentes experimentos se ha logrado realizar teletransportación cuántica de información entre diferentes puntos de la tierra y entre satélites y la tierra, estos procesos de teletransportación se realizan en forma instantánea ya que se basan en el entrelazamiento cuántico
“El primer satélite de comunicación cuántica que China puso en el espacio hace un año logró enviar con éxito datos a la tierra, sentando las bases para construir una red global de comunicación cuántica, informaron hoy fuentes oficiales. La agencia oficial de noticias Xinhua explica que el QUESS, siglas en inglés de “Experimentos con Cuantos a Escala Espacial”, ha operado con éxito y que sus resultados han sido publicados en la revista académica Nature…..”
Los científicos chinos se han convertido en los primeros en realizar la distribución de claves cuánticas hasta la tierra desde un satélite, después de que en agosto del año pasado fuera enviado desde el centro de lanzamiento espacial de Jiuquan, en el desierto de Gobi (noroeste de China), a una altitud de 500 kilómetros.” (72)
A mediados de los años 70 del siglo XX, al leer un artículo sobre spintronica, me entere del entrelazamiento cuántico y para tratar de explicarlo desarrolle un ejercicio muy simple, donde la idea es mover un lápiz, que en un extremo tiene un punzo y en el otro una pluma, de tal manera que cuando se mueve el punzón siguiendo una curva, del otro lado la pluma va dibujando una curva idéntica, lo interesante es que, en el momento que se recorre la curva en un lado, se dibuja en forma instantánea del otro lado.
Obsérvese que, “la información se trasmite instantánea y simultánea de un punto a otro, pero no existe movimiento o flujo de información entre los dos puntos, …estamos acostumbrados a que la información fluye de un punto a otro (por ejemplo como una corriente en un cable o luz en una fibra óptica), pero en este caso no existe movimiento o flujo de información, ya que no va una señal de un extremo al otro de la barra, los dos extremos de la barra (y todos los otros puntos que forman parte de la barra) se mueven al mismo tiempo, o sea que, no se rompe con el límite de la velocidad de la luz, porque no depende de la velocidad de la luz, porque no fluye información de un punto al otro.” (33)
Desarrollo paralelo, CPU, GPU, TPU
“El paralelismo es una técnica … basada en principios aparentemente simples:
“Divida un gran problema en varios pequeños y resuélvalos al mismo tiempo” (34)
Las primeras PCs usaban un procesador central o CPU, pero algunos problemas, por ejemplo, juegos de computadora. no corrían a la velocidad que esperaban sus usuarios, por lo que se buscó la forma de acelerar el juego, metiendo otro procesador a la máquina,
Bajo esta idea, NVIDIA encontró una solución genial, ya que, se dieron cuenta que los juegos requerían cierto tipo de operaciones, pero no todas las que resuelve un CPU, por lo que, desarrollaron un procesador con menos funciones y construyeron un circuito donde pusieron muchos de esos procesadores especializados, de tal manera que. esas tarjetas podían realizar en paralelo muchas operaciones orientadas al manejo de los gráficos del juego, con lo que los juegos se aceleraron en forma impresionante, a esos circuitos, por su orientación al procesamiento de graficas (o imágenes) se les llamo GPU (Graphics Processing Unit). (34)
Posteriormente se encontró que convenia usar los GPU para otros tipos de problemas, donde se requiriera resolver una gran cantidad de operaciones matriciales, por ejemplo, en la solución de las redes neuronales necesarias para resolver problemas de inteligencia artificial, incluyendo big data y machine Learning, por lo que. actualmente los GPU son unas de las herramientas mas usadas para resolver problemas de redes neuronales, reconocimiento de imágenes y en general de patrones y cada vez se extiende mas su uso. Necesitándose, cada vez más gente capaz de programar los GPUs, ya que, existe situaciones donde es la única forma de manejarlos
A partir del desarrollo de los GPU, surgió la idea de desarrollar otros tipos de procesadores dedicados ( o sea que solo resuelven algún tipo de problema), muy rápidos y altamente paralelizables, en particular Google para apoyar a su software de aprendizaje TensorFlow (35) desarrollo los TPU (Tensor Processing Unit) o unidades de procesamiento tensorial ( un Tensor puede ser desde un elemento, un vector, una matriz de 2 dimensiones o una matriz de n dimensiones, a la que se le exige que sea invariante, por ejemplo una circulo es invariante bajo rotación, porque no importa cuánto se rote, el circulo original y el rotado siguen siendo iguales)
Clústers de computadoras, Beowulf clúster, Clústers de Celulares, Clústers de Embebidos
Las primeras computadoras eran lentas para resolver ciertos tipos de problemas, lo que ocasionó el surgimiento de varios enfoques para acelerar el procesamiento, por ejemplo, se empezaron a desarrollar las supercomputadoras, la programación distribuida y el surgimiento de los clústers o agrupamientos de computadoras, que comparten sus recursos como memoria, disco y principalmente procesadores, de tal forma que, funcionan con si fueran una sola máquina
En 1994 Donald Becker y Thomas Sterling en la NASA, necesitaban resolver unos problemas que requerían una supercomputadora, a la que no tenían acceso, por lo que decidieron armar un clúster barato, buscaron equipo de cómputo obsoleto y consiguieron reunir 16 procesadores a los que integraron en un clúster, al que llamaron Beowulf. Lo impresionante fue cuando mostraron que, Beowulf tenía el poder de cómputo de una supercomputadora, posicionándose en el octavo lugar entre las supercomputadoras más rápidas. Eso creo tal impresión que muchísimas instituciones se pusieron a desarrollar sus propios clústers, ya que se puede obtener potencias de cómputo impresionantes sin necesidad de la inversión de grandes supercomputadoras.
Desde hace tiempo la idea ha sido desarrollar clústers de celulares o dispositivos embebidos, o sea aprovechar la potencia de cómputo de procesadores que se encuentran masivamente y que normalmente no se usan a sus capacidades.
Colaboración hombre-máquina.
Los procesos de colaboración hombre maquina se han desarrollado desde hace años, por ejemplo, los correctores de ortografía e idiomas, cuentan con mecanismos que les permiten ir afinando sus propuestas o procesos de corrección conforme interactúan con una persona mediante su celular o computadora,
Otro ejemplo se da con Watson, un sistema evolutivo desarrollado por IBM para competir en el juego de Jeopardy, donde ganó el campeonato mundial y que luego se orientó a apoyar la solución de otros muchos problemas.
Por ejemplo, ha participado en el tratamiento de cáncer, donde se ha integrado con equipos de doctores especialistas, para lo cual, alimentaron a Watson con la Base de Imágenes más grande del mundo sobre cáncer, lo que le permite proponer diagnósticos que complementan los propuestos por los médicos, esas propuestas son evaluadas y es retroalimentados con los resultados, evolucionando y afinando sus propuestas.
Colaboración entre humanos y robots, Robots, Cobots
Cuando hablamos de robots estamos hablando de una gran variedad de objetos, desde los robots humanoides hasta los nanobots que se pueden ingerir para ayudar a curar alguna enfermedad.
Los robots en el ámbito espacial se están convirtiendo en compañeros de viaje indispensable, desde los robots en las estaciones espaciales, los Rover, las sondas robots que se lanzan al espacio profundo, los robots orientados a construir la infraestructura que permita vivir en otros planetas, robots que nos acompañen y colaboren en la exploración.
Algunas ideas plantean, el lanzamiento de enjambres de robots a otros planetas o al espacio interestelar, con el fin de acelerar la exploración espacial y la construcción de nuevos entornos.
Con el surgimiento de la Industria 4.0, donde ya es normal el uso de los Cobots, robots colaborativos, que cuentan con mecanismos de percepción y actuación, que les permiten interactuar con los humanos sin necesidad de barreras de protección o espacios restringidos, la colaboración entre humanos y robots se ha vuelto cotidiana en muchas organizaciones
”Los avances en el campo de la robótica, especialmente los temas relacionados con la colaboración entre humanos y robots, son aspectos fundamentales en el diseño de las misiones espaciales a Marte”, manifestó Steve Jurczyk, miembro del Consejo de Administración de la Misión de Tecnología Espacial de la NASA (STMD por sus siglas en inglés).” (37)
Complejidad, Constelaciones y Enjambres de partículas, Constelaciones y Enjambres de Satélites, Nanorobots, Enjambres de robots.
“¿Qué tienen en común las hormigas, el cerebro y la sociedad? ¡Todos ellos forman sistemas complejos….
Diremos, de forma genérica, que un sistema es un conjunto de elementos conectados. Un grupo de cosas, vivas o inanimadas, capaces de interactuar entre ellas dando lugar a un determinado comportamiento. … un sistema no complejo puede ser … entendido a través del estudio de sus unidades individuales. Al contrario, para entender el comportamiento de un sistema complejo se requiere algo más que la simple suma de la contribución de cada elemento.
…Todo se reduce a las interacciones. Cada uno de los componentes tienen su comportamiento individual pero sus acciones influyen en los otros componentes. Esto lleva a que el sistema sea capaz de adaptarse al entorno y a que surja un comportamiento colectivo difícil de predecir.” (38)
“Los enjambres de abejas, los cardúmenes de peces o la organización de las hormigas –que de forma individual parecen tener conductas erráticas– son claros ejemplos para el hombre sobre el comportamiento colectivo.
…es difícil entender la complejidad al analizar solo una de las piezas. Por eso, es vital comprender las relaciones que se establecen entre individuos y las pautas de conducta generadas entre los mismos” (39)
Enjambres de partículas
Sistemas de enjambres, seguidores, modelos de partículas, constelaciones de satélites, modelos de interacción planetaria, galáctica, cúmulos de galaxias, enjambres de robots, drones, vehículos, “La inteligencia de enjambre (algoritmos de enjambre) es el estudio de los sistemas informáticos inspirados en la “inteligencia colectiva”. La inteligencia colectiva surge gracias a la cooperación de un gran número de agentes homogéneos en el entorno. Los ejemplos incluyen bancos de peces, bandadas de pájaros y colonias de hormigas.
Esta inteligencia está descentralizada, autoorganizada y distribuida en un entorno. En la naturaleza, estos sistemas se utilizan comúnmente para resolver problemas como la búsqueda de alimento eficiente, evadir presas o mover colonias.” (40)
“…agrupaciones de varias decenas [de drones] conocidas como enjambres (“drone swarm” en inglés). Para ello es necesario que cada unidad posea unos sensores y una inteligencia adecuada que lo convierta en un robot colaborativo.” (41)
Constelaciones y Enjambres de Satélites
“Los enjambres de pequeños satélites podrían comunicarse entre sí para recoger datos sobre patrones meteorológicos importantes en diferentes momentos del día o del año, y desde múltiples ángulos. Estos enjambres, utilizando algoritmos de aprendizaje automático, podrían revolucionar la comprensión de los científicos sobre los cambios meteorológicos y climáticos.” (42)
Enjambres de robots
Científicos que trabajan en enjambres autónomos de robots para minar la Luna
Por mineriaenlinea, Última actualización Sep 13, 2021
“…un equipo de investigación de la Universidad de Arizona $ 500,000 para desarrollar un enjambre de robots capaces de extraer, excavar e incluso construir estructuras simples en la superficie del satélite natural de nuestro mundo.
Los robots, que se construirán y entrenarán en la Tierra, al principio recibirán instrucciones de los operadores de este planeta, pero el objetivo es hacerlos completamente autónomos, …” (43)
Autoreproduccion, Biobots, Xenobots, Flores que se Autoreproducen
En los años 40 del Siglo XX, el más grande matemático del siglo XX, John von Neumann diseño el primer modelo de una máquina que se autorreproduce, esa propuesta ha sido un campo fértil para el surgimiento de varias ideas revolucionarias como los autómatas celulares, el Juego de la Vida de John Horton Conway desarrollado en 1970 y diferentes propuestas de sistemas que se autoreproducen
Flores que se Autoreproducen, Fernando Galindo Soria, https://youtu.be/SKkaDInGI-A (34)
Y apenas en noviembre de 2019, surgieron los primeros organismos que se autorreproducen abriendo la puerta a una nueva revolución los Biobots o Xenobots, donde para desarrollarlos, se combinaron técnicas del área biológica con herramientas de inteligencia artificial,
La idea general es que se tomaron células musculares y de la piel de un tipo de rana, y mediante los algoritmos evolutivos se buscó la mejor forma de combinarlas, para desarrollar organismos que ya para 2021 se autoreproducían.
Interactividad
Sensores y Actuadores, Sistemas de percepción y Actuadores
Realidad Virtual, Realidad Aumentada, Realidad Mixta, Simuladores, Holografía. interfaces emergentes, Interfaz cerebro máquina, haptics,
“El área de los sistemas interactivos estudia los mecanismos y la forma para lograr que dos o más dispositivos o sistemas se relacionen entre sí, de tal manera que las acciones e información generada por unos repercutan en los otros. Es un área en la que se manejan cientos de miles de millones de dólares y en la que se involucran la robótica, realidad virtual, sistemas evolutivos, telecontrol, simuladores, biótica, multimedia, sistemas de comunicación, control distribuido, música por computadora, etc.
Se encuentran presenten en prácticamente todas las actividades cotidianas. Por ejemplo, la interrelación entre el sensor de temperatura y un calentador para regular la temperatura del agua., la forma como se relacionan una cámara de video con una televisión, una computadora con un sistema de audio, en los sistemas para detectar la presencia de personas, en un simulador (de vuelo, del metro, de una planta termoeléctrica), en sistemas de telecontrol, etc.” (49)
Es un área enorme, donde se está realizando muchísima actividad, incluyendo el desarrollo de nuevos tipos de sensores y actuadores, como las interfaces cerebro máquina, o los dispositivos hápticos, que originalmente permitían sentir. mediante el tacto, caricias o los movimientos del personaje de un juego y que actualmente, ya permiten percibir humedad o temperatura. Lo cual a complementado la realidad virtual, realidad aumentada, realidad mixta, holografía, simuladores y otros mecanismos, con los que podemos simular y analizar problemas médicos, educativos, viajes al espacio, reactores nucleares.
Existen múltiples mecanismos de percepción o sensoriales y dispositivos actuadores, por ejemplo, la vista, el oído, los mecanismos con los que los perros y los gatos se ubican, el sistema motriz, brazos, piernas, alas y muchísimos otros, por lo que una de las actividades dentro de la informática consiste en lograr que los robots, computadoras, carros, drones, celulares, cuenten con sistemas que les permitan percibir su entorno y actuar sobre él.
“Un actuador es un dispositivo que convierte la energía en movimiento o que se utiliza para aplicar fuerza. El dispositivo toma energía de una …fuente (que puede ser energía creada por aire, líquido o electricidad) y la convierte en el movimiento deseado. Los dos tipos de movimiento básico deseados son lineal y rotativo, pero también es común el movimiento oscilatorio.” (50)
“Las interfaces cerebro-máquina … son dispositivos que pueden leer actividad de las ondas cerebrales y también escribir información nueva en ellas. Puede ser un electrodo que se pone en el cráneo o un microchip que se inserta directamente en el cerebro.
Estos sensores recogen los datos de la actividad neuronal y los envían a un ordenador, donde los algoritmos los procesan e interpretan: así podemos llegar a saber qué hay codificado en nuestras neuronas. También funciona al revés: el ordenador puede introducir información nueva en el cerebro modificando su actividad.
… escribir sensaciones en el cerebro que la persona no está sintiendo. Por ejemplo, es útil en un paciente que está aprendiendo a manejar un brazo robótico y quiere sentir a través del brazo. En ese caso, se tiene que hacer de forma artificial: consiste en codificar esa información en las neuronas, escribir esa sensación en el cerebro ……” (31)
En 1983 en la Unidad de Investigación y Desarrollo en Computación (UIDC) UPIICSA del IPN, el Lic. Roberto Mendoza Padilla junto con el ingeniero Ángel Zapata del Instituto Nacional de Neurología, desarrollaron una interface cerebro – computadora, con la que lograron captar señales del cerebro con la computadora.
Y también dentro del IPN, entre 1997 y 1998 en la ESCOM del IPN, Rosario Joffre Mastachi y Diego Antonio Solís Figueroa junto con Omar Flores Garrido construyeron HM1, un electroencefalógrafo digital, que adquiría señales eléctricas generadas por la actividad cerebral, las acondicionaba, digitalizaba y transmita a una computadora para su tratamiento y análisis.
“El Dr. Christian Peñaloza ha desarrollado un brazo robótico que permite a una persona… aumentar sus capacidades físicas, …Se trata de un sistema que controla el brazo robótico mediante una interfaz que registra la actividad cerebral y ordena a la extremidad la actividad a realizar. …El miembro robótico se probó en 15 voluntarios, quienes trataron de tomar una botella con el tercer brazo mientras rodaban una pelota en una bandeja con sus propios brazos. Ocho de ellos lograron hacer las dos cosas al mismo tiempo…Esta es la primera vez que se diseña un sistema para personas saludables con la idea de aumentar sus capacidades físicas y que les permita realizar más de una tarea a la vez.” (66)
“… El piloto lleva una gorra blanca con innumerables cables conectados. Su mirada se concentra en la pista que tiene delante. De repente la palanca del mando comienza a moverse sola, como por arte de magia. El avión se ladea y luego se encamina hacia la pista de aterrizaje. La posición del aeroplano es corregida una y otra vez hasta que el tren de aterrizaje toca suavemente el pavimento. Durante toda esta maniobra el piloto no ha tocado los pedales ni los controles.
…es …una de las pruebas efectuadas en el Instituto de Sistemas Dinámicos de Vuelo de la Universidad Técnica de Múnich, TUM, por el equipo del profesor Florian Holzapfel” (32)
El envío de señales de las maquinas al cerebro ya se empieza a usar, por ejemplo, para el tratamiento de problemas del cerebro o el implante coclear que permite a personas sordas o con poco nivel auditivo escuchar. (67)
El desarrollo de mecanismos hápticos es un área emergente de los sistemas interactivos, donde:
“El término háptica… designa la ciencia del tacto, por analogía con la acústica (el oído) y la óptica (la vista). La palabra proviene del griego háptō («tocar», relativo al tacto).
Algunos teóricos, como Herbert Read, han extendido el significado de la palabra háptica, refiriéndose por exclusión a todo el conjunto de sensaciones no visuales y no auditivas que experimenta un individuo.” (51)
A principios del 2000, Omar Flores Garrido, investigando la manera en que una persona percibe la forma de un objeto por medios hacticos o táctiles, desarrollo en la ESCOM del IPN un chaleco táctil asociado con un dispositivo sensor, que permitía a la persona que se lo ponía sentir en la espalda, como una caricia, cuando alguien pasaba la mano por el sensor táctil.
El sensor consistía en una matriz de sensores de luz, que se activaban cuando se pasaba la mano o algún objeto por encima, de ahí se enviaba la señal al chaleco, que tenía integrada una matriz de “bocinas” (una por cada sensor) que vibraban cuando el sensor detectaba el paso de algo.
“Teslasuit, el traje de retroalimentación Haptic …. Un traje de cuerpo completo con retroalimentación háptica para las experiencias de realidad virtual más completas que puedas sentir.
Agregue a todo el cuerpo capacidades de retroalimentación háptica, como seguimiento de movimiento de todo el cuerpo integrado en el traje. Así como controles de temperatura localizados para transmitir sensaciones de calor y frío. Y también hay retroalimentación biométrica incorporada …. Para ayudar a los desarrolladores en su recopilación de datos.” (53)
Estos mecanismos de percepción y actuación, se usan por ejemplo para interactuar con los juegos de computadora, pero también con sistemas de realidad virtual, aumentada y simuladores
Los sistemas de realidad virtual y aumentada y los simuladores nos permiten crear mecanismos para que los astronautas y la gente interesada, puedan vivir la experiencia de estar en otro planeta o en el espacio o en una nave, por lo que agencias espaciales de Europa, Asia y América han desarrollado herramientas que recrean esos ambientes, en algunos caso en una forma muy “realista, por ejemplo uno de los problemas más complicados es el manejo de la gravedad y se han desarrollado diferentes soluciones, incluyendo: tanques donde se crea el efecto de menor gravedad o grúas u otros dispositivos donde se recrea procesos de aceleración.
Arquitecturas Organizacionales e Informáticas
Estamos acostumbrados a trabajar en empresas , escuelas y otras organizaciones que tienen una estructura jerárquica desde presidente o director general hasta las bases de las organizaciones, pero estas estructuras no son las únicas, existen otras que se han mantenido en segundo plano pero que con el surgimiento y disponibilidad de herramientas informáticas de comunicación e interacción empiezan a ser aprovechadas, para organizarnos y organizar las estructuras informáticas, algunas de esas arquitecturas organizacionales, son:
Los Sistemas Distribuidos, Sistemas heterarquicos, Máquinas heterarquicas, Organizaciones virtuales, Quinta Generación de Computadoras
Sistemas Distribuidos
Los sistemas distribuidos surgieron desde la época de César y fueron brillantemente implementados por el Mariscal Rommel, el Zorro de Desierto durante la II Guerra Mundial.
Rommel dividió sus ejércitos en grupos pequeños, pero autónomos, o sea eran unidades militares completas que integraban todas las armas y áreas de apoyo, de tal modo que, tenían la capacidad para enfrentarse a sus enemigos.
Además, estas unidades, en caso de necesidad, se podían integrar con otras unidades para enfrentar a grupos que los pudieran sobrepasar y terminada la emergencia se dividían en sus unidades originales para cumplir otras misiones.
Esta estructura, formada por células relativamente autónomas, que pueden usarse para diferentes misiones y no están amarradas o encasilladas a una sola labor y capaces de integrarse para resolver problemas mayores, se les conoce como Sistemas Distribuidos y son un tipo de organización que se ha usado desde la antigüedad. Y en la actualidad con el surgimiento de las organizaciones virtuales se han vuelto una forma natural de organización.
Los sistemas distribuidos en el ámbito computacional, se empezaron a desarrollar en los años 70 del siglo XX, pero con el surgimiento del modelo cliente servido, fueron relegados y con el surgimiento de nuevas tecnologías se empiezan a retomar su importancia para el desarrollo.
Sistemas y máquinas heterárquicas.
Los Sistemas Heterarquicos integra estructuras organizacionales muy poderosas, una Heterarquia está formada por un grupo de células o elementos relacionados, de tal manera que, cuando uno de los nodos recibe un requerimiento o problema, lo divide en subproblemas, si algún otro nodo esta libre, toma alguno de los subproblemas y lo resuelve o si es necesario lo subdivide, así los nodos van resolviendo el problema e integrando las soluciones hasta resolver el problema.
Cada vez es más común ver empresas u organizaciones que, cuando llega un problema lo colocan en un pisaron y de ahí alguna persona libe lo toma y si es necesario lo subdivide y coloca las subdivisiones en el pisaron (existen diferentes convenciones de coordinación, por ejemplo, manejo de diferentes colores o pizarrones en diferentes niveles) de donde los participantes van tomando los subproblemas, dividiéndolos o entregando e integrando soluciones hasta terminar.
A principios de los años 80, tuve una experiencia impresionante, cuando el Dr. Adolfo Guzmán Arenas nos invitó a conocer la maquina AHR (Arquitectura Heterarquica Reconfigurable), la primera computadora heterarquica que se desarrolló en el mundo, esta computadora causo tanto impacto, que estando en esa época en el comité asesor de Política Informática del país, nos llegó la invitación, por parte de los japoneses, para asistir al lanzamiento del proyecto de Quinta Generación de Computadoras. Aunque no pude asistir, si leí el documento donde describían el proyecto y me causo mucha alegría ver que entre los documentos base del proyecto se encontraba la Arquitectura Heterarquica Reconfigurable (AHR) del Dr. Guzmán Arenas.
Los japoneses lo integraron dentro de las bases del proyecto de Quinta- Generación, los suecos lo invitaron a dar conferencias, los soviéticos lo invitaron a Rusia, donde reestructuraron una fábrica de computadoras para construir la maquina AHR y los norteamericanos, cuando lanzaron su propio proyecto de Quinta Generación, invitaron al Dr. Guzmán Arenas. para ser uno de los que dirigió ese proyecto.
Quinta Generación de Computadoras
Como comenté, el proyecto de Quinta Generación de Computadoras, fue lanzado por Japón a principios de los años 80 y la idea era dar un salto radical, por eso se le llamo Quinta Generación, en esa época estábamos en la tercera generación y con eso los japoneses quisieron indicar, que lo que proponían era un salto enorme y un cambio radical con lo anterior. Básicamente proponían el desarrollo de Tejidos (NO redes) ubicuos e inteligentes de Computadoras (donde la diferencia de un tejido y una red es la diferencia entre una red de pescar y el tejido completamente cerrado de una camisa o de una gabardina).
Tanto el proyecto japonés, como el norteamericano y el europeo (que también lanzaron su proyecto) al final no se pudieron continuar, porque no se tenía la infraestructura necesaria para realizarlos. Pero sentaron las bases del desarrollo actual, nos tardamos, nada más, como 30 años, pero actualmente estamos inmersos en la Quinta Generación de Computadoras.
Organizaciones virtuales.
Estamos en una era donde las organizaciones y personas son virtuales, globales, con identidad, donde su principal activo es el conocimiento, tienen poco inventario físico, tienden al cambio permanente y a la actividad multipresencial.
Las Organizaciones Virtuales, son organizaciones que invierten pocos recursos en infraestructura en comparación con las organizaciones físicas tradicionales, por lo que también se les conoce como organizaciones sin paredes. En contra de lo que se cree las organizaciones virtuales no necesariamente son organizaciones en internet, aunque es una de las formas naturales de construirlas.
Actualmente las organizaciones virtuales se están volviendo cotidianas e indistintamente interactuamos en comunidades físicas, virtuales y mixtas.
El Dr. Eduardo Press menciona que “una empresa u organización virtual está formada por personas que no están ubicadas en el mismo espacio físico, a veces ni en la misma localidad o país” y también indica que “en estas organizaciones se reemplaza el sentido de pertenencia a un lugar por el de pertenencia a una comunidad, aunque la comunidad sea en gran parte virtual”
Existen empresas que no tienen fabricas propias, todos sus productos son maquilados, tampoco tienen tiendas propias, todo lo distribuyen mediante franquicias, son empresas que mueven miles de millones de dólares, pero que tiene una infraestructura propia muy pequeña” (45)(46)
Ubicuidad, Informática Ubicua. IoT Internet de las cosas
La tierra tendrá una piel electrónica (48)
Otra gran revolución se presenta por el desarrollo de la Ubicuidad y en particular de la la Computación o Informática ubicua y donde un primer paso se está dando con el desarrollo del IoT (Internet Of Things o Internet de las cosas)
“La Computación o Informática ubicua … es entendida como la integración de la informática en el entorno de la persona, de forma que los ordenadores no se perciban como objetos diferenciados, apareciendo en cualquier lugar y en cualquier momento.” (47)
La Informática Ubicua Integra tres conceptos básicos:
a) Capacidad de Computo en todos lados o Computación Ubicua
b) Capacidad de Comunicación en todos lados
c) Inteligencia Artificial en todos lados.
“En el futuro, algunos científicos esperan que de los cientos de miles de computadoras que trabajan en concierto abordando los problemas complejos de computación, emerjan espontáneamente redes de computadoras formando una ‘enorme criatura digital.” (48)
Con la nube, datos que antes almacenábamos y actividades que realizábamos en nuestras computadoras, ahora son almacenados o procesadas en la Nube, donde la Nube está formada por una red de computadoras distribuidas por todo el mundo, donde se almacenan los datos y se realizan los procesos; Ahora, con el surgimiento del IoT (el primer paso hacia la Ubicuidad), el manejo de la nube se ha complicado, porque, la cantidad de dispositivos que quieren almacenar y procesar datos remotamente, ha crecido en forma explosiva y aunque las propuestas de 5G y 6G tienden a mejorar la conectividad, las capacidades de cómputo pueden colapsar, por lo que, actualmente está surgiendo la Niebla, donde se establece que el procesamiento (que se pueda) se realice en los nodos o en puntos intermedios de la red, y solo se realice en la nube cuando se requiera , por ejemplo, para el desarrollo de procesos de Inteligencia Artificial que requieran un poder de cómputo enorme (o sea se está desarrollando una especie de sistemas distribuidos heterarquicos ubicuo)
Algunos ejemplos de la Industria Informática:
Hasta aquí, hemos dado una introducción a algunas de las áreas frontera de la Informática y como se interrelacionan con el campo aeroespacial, ahora daremos un vistazo a como está impactando en el área industrial, incluyendo el surgimiento de la industria del conocimiento; la industria espacial, dedicada a producir los productos e insumos que requiere el reto espacial; Fábricas en el espacio, Aplicaciones de la Industria Espacial en la vida cotidiana, en el desarrollo científico tecnológico , social e industrial del mundo; el surgimiento de la producción industrial en el espacio, la minería espacial, entre otros.
La Industria del Conocimiento
Estamos entrando a la Economía del Conocimiento, la mayoría de las empresas más ricas del mundo basan su riqueza en el manejo del conocimiento, una economía donde el principal activo es el conocimiento, en ese entorno surge la Industria del Conocimiento, una industria dedicada a transforma y generar conocimiento, donde sus insumos y productos son conocimiento.
Buscando que. el conocimiento de millones de personas llegue a millones de personas y se basa en tres ejes:
1.-Lograr que, cualquier persona pueda encontrar el conocimiento que quiere o necesita
2.-Lograr que, cualquier persona pueda poner su información a disposición de todo el mundo
3.-Lograr que, a partir de la información presente en el mundo se genere nueva información. (54)
“La Industria Espacial hace referencia a la fabricación de cualquier objeto diseñado para salir de la Tierra y a todos los servicios relacionados con su viaje por el espacio. La Industria Espacial tiene tres sectores principales: satélites, sondas y rovers; equipos de apoyo y seguimiento en tierra; y la industria del lanzamiento. El sector de satélites, sondas y rovers, está compuesto por fabricantes de subsistemas, por programadores de software y por los ensambladores finales de los satélites, sondas y rovers. El sector de equipos de apoyo y seguimiento en tierra está compuesto por fabricantes de terminales móviles, pasarelas, estaciones de control, VSAT, antenas parabólicas de transmisión directa y otros fabricantes de equipos especializados, y por los programadores y operadores de estos instrumentos. La industria del lanzamiento está compuesta por los servicios de lanzamiento y los fabricantes de vehículos de lanzamiento.” (56)
Dentro de la producción industrial de insumos y productos aplicados a la industria espacial (y a muchas otras industrias) estamos en una situación coyuntural, donde por situaciones puntuales y ajenas estos procesos industriales, se ha encontrado que algunos suministros se han vuelto difíciles de conseguir, esto ha prendido focos de atención en todo el mundo, existen ciertas materias primas y productos que solo se pueden conseguir en algunos o en un solo país, por lo que, si ese producto se deja de conseguir se puede producir una detención de ciclos de producción completos. Esto ha ocasionado que, en diferentes países y zonas se empiece a buscar soluciones alternas o mecanismos de producción propios.
Este fenómeno ha ocurrido otras veces y se puede recordar algunas estrategias de producción industrial, para evitar esos rompimientos de los ciclos industriales. Por ejemplo, a principios de los 80 del siglo XX, el Dr. Miguel Lindig Boss, estaba dirigiendo el proceso para producir masivamente computadoras de tipo PC en el IPN, por lo que diseñaron la arquitectura de esa computadora y cuando la presento, me llamo la atención el procesador que se estaba proponiendo, ya que, en ese momento, ya se tenía en el mercado un procesador mejor que el propuesto, cuando le pregunte por esa propuesta, me dijo que, el procesador nuevo se conseguía en un solo lugar del mundo y el que ellos estaban integrando en su arquitectura, tenía productores en diferentes zonas del mundo, o sea que eran altamente accesibles y aseguraba la permanencia de la producción industrial.
Actualmente se están desarrollando procesos para asegurar la accesibilidad de diferentes productos industriales, que dependen de uno o muy pocos proveedores abriendo más zonas de producción, (55)
Impresoras aditivas 3D y 4D
Unas de las herramientas informáticas, que más van a contribuir al desarrollo de la industria en el espacio son las impresoras aditivas 3D y 4D. La impresión aditiva ya se usa o va a usar en varias empresas de todo el mundo, para imprimir desde componentes hasta nanosatélites, reduciendo costos de producción (58)(59)
También la impresión 3D se está planteando para la fabricación de antenas en el espacio, y cuando se vuelva cotidiano se va a ahorrar mucho. además, que se podrán construir antenas más poderosas, eso ocurre porque, cuando se va a lanzar una antena al espacio, ésta tiene que ser fabricada para que soporte los rigores del lanzamiento y su tamaño depende de la capacidad del transporte, por lo que, en el espacio se pueden fabricar antenas menos pesadas y más grandes al no tener las limitantes del lanzamiento. (57)
Ahora acompañando a la impresión 3D, surge la impresión 4D, que en esencia es como la impresión 3d, pero cambiando los materiales, ya que la idea de los productos impresos en 4D, es que puedan modificarse dependiendo de factores externos, como temperatura, presión o humedad, son productos que cuando se fabrican tienen una forma, pero que si se cambia por ejemplo la temperatura cambian su forma llegando a auto repararse. (60)(61)
Como se vio anteriormente, ya se está desarrollando la idea de fabricar antenas en el espacio, pero esa es la punta de lanza de las Fábricas en el Espacio, existen muchos procesos que, con las condiciones de presión, temperatura, gravedad, … del espacio serían más fáciles de producir, dando oportunidad, de desarrollar nuevos productos que en la tierra no son factibles. ahora la producción industrial en el espacio se puede desarrollar para cubrir diferentes demandas, por ejemplo, para auto equipamiento, para enviar a la tierra o a otras naves o planetas o para producir lo necesario para nuevas misiones. Por ejemplo, una de las ideas de ir a la luna es para tener una base donde se puedan producir nuevas lanzaderas, robots, y equipo para ir a Marte u otros planetas. (62)(63)
¿Qué nuevas tecnologías ha dejado la exploración espacial?
Por: Paul Lara, Telcel Empresas.
“La exploración espacial ha ayudado a crear nuevas tecnologías que terminan siendo de gran ayuda para toda la humanidad …la tecnología que utiliza explosivos detonados de forma remota para liberar el transbordador espacial de sus propulsores de cohetes … tiene un uso terrestre. Se ha desarrollado un equipo potente para reducir … accidentes automovilísticos, utilizando los mismos dispositivos.
La investigación espacial … dieron paso al desarrollo de una herramienta de detección terrestre que utiliza sensores ópticos de alta resolución para vigilar los bosques en busca de incendios….
Otro ejemplo se da en el sector de la salud. Un gadget creado para controlar la condición de los astronautas, hoy ya comienza a ser de uso común en algunos hospitales del mundo con diversos fines. Una píldora transmisora creada por una pequeña empresa en EU, es tragada para luego rastrear la temperatura, la presión arterial y otros signos vitales de un sujeto…
…Los láseres … que usa la NASA para vigilar los gases en la atmósfera, … han sido adaptados para ayudar a los cirujanos a lidiar con el bloqueo de las arterias. El trabajo de la NASA en telemetría, o el control inalámbrico de dispositivos, … ha permitido la creación de marcapasos de nueva generación.
… Lo mismo ha sucedido cuando la NASA desarrollo un nuevo método para filtrar el agua durante las misiones espaciales tripuladas, y luego cedió su tecnología al mundo. …
Finalmente, una de las tecnologías que utilizas casi todos los días …tiene que ver con la luz LED. Los chips de diodos emisores se desarrollaron primero como una fuente de luz para cultivar plantas en el espacio. … se ha descubierto que esta tecnología puede activar los fármacos sensibles a la luz usados para tratar tumores que, cuando se inyectan por vía intravenosa, pueden destruir completamente las células cancerosas sin causar daño extenso al tejido circundante.” (64),(65).
Fuentes de Información
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Scientific American Latinoamérica, año 2 N. 15, Octubre de 2003, pág. 38-45, Jacob D. Bekenstein,
2 Information revolution
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- 3 Hueso de Ishango
https://es.wikipedia.org/wiki/Hueso_de_Ishango - 4 Pingala
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www.fgalindosoria.com/informaticos/ - 6, ¿Qué es el Nepohualco?, el primer conteo de población en México
11 julio, 2020 por Redacción Uno TV
https://www.unotv.com/nacional/censo-en-mexico-2020-historia-sobre-los-conteos-de-poblacion/
7 http://www.scholarpedia.org/article/Bekenstein-Hawking_entropy- 8 La información en el universo holográfico (Inicio del artículo)
9 Jacob D. Bekenstein,, Scientific American Latinoamérica, año 2 N. 15, Octubre de 2003, pág. 38-459 (Traducción apoyada en Google 20140414)
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