- Escuela Militar de Ingeniería

EQUIPO EDITORIAL:
Director:
Director vitalicio:
Editor:
Editor revista digital:
Diagramación:
Diseño de la portada:
Tcnl. DIM. Julio Cesar Narváez Tamayo
MSc. Fernando Yañez Romero
Ing. Freddy Medina Miranda
Tte. Com. Rolando Sánchez Montalvo
TF.CGON. Wilson Charlie Seoane Sánchez
Univ. Diego Feraudy Pinto
Univ. Cesar Antonio Narváez Gutiérrez
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
[email protected]
EDICIÓN TECNICA:
Escuela Militar de Ingeniería
Unidad Académica La Paz
Carrera de Ingeniería de Sistemas
Irpavi, La Paz - Bolivia
Tel. (0 591) 2775536
URL: www.emi.edu.bo
E-mail: [email protected]
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Copyright © 2014 Ingeniería de Sistemas
CONTENIDO
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
PAG.
EDITORIAL
3
PRESENTACIÓN DEL RECTOR
4
PRESENTACIÓN DEL VICERRECTOR
5
PRESENTACIÓN DEL DIRECTOR DE LA UNIDAD ACADÉMICA LA PAZ
6
ARTÍCULOS DE DOCENTES
7
ARTÍCULOS DE ESTUDIANTES
50
ACTIVIDADES DE LA CARRERA
88
FOTOS DE ESTUDIANTES POR CURSO
92
1
Ingenieria de
Sistemas
Competencia
General
Competencia por
Área
El Ingeniero de Sistemas graduado de la EMI:
“Determina el diseño, desarrollo, implementación, evaluación, mantenimiento,
soporte y retiro de sistemas con enfoque sistémico y visión emprendedora,
aplicando nuevas tecnología de información y comunicación realizando el
modelado y automatización de sistemas, desarrollando sistemas de gestión
empresarial y de producción orientados a la toma de decisiones que optimicen
los procesos, con creatividad, liderazgo y pensamiento crítico en un entorno
complejo conflictivo multidisciplinario”.
√
√
√
√
Sistemas de Información y Conocimiento.
Tecnologías de la Comunicación y Redes.
Modelación y Automatización de Sistemas.
Sistemas de Gestión Empresarial.
EDITORIAL
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Tcnl. DIM. Julio César Narváez Tamayo
JEFE DE LA CARRERA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS
La revista Paradigma, por el importante rol que cumple, de difundir las actividades de
investigación y de interacción social de la comunidad universitaria de la Carrera de Ingeniería
de Sistemas de la Escuela Militar de Ingeniería, a partir de la presente gestión se publicará
semestralmente.
La implantación gradual en la Carrera del nuevo diseño curricular por competencias, que
se enfoca en dotar al estudiante de competencias del saber, saber hacer y saber ser, haciendo
uso de métodos, técnicas y herramientas didácticas centradas en el aprendizaje del estudiante,
el cual es fundamentalmente colaborativo y sustentado en la investigación y en la interacción
social, tiene en la revista Paradigma un instrumento de apoyo para la publicación de los
resultados de investigación y de los efectos de las tareas de interacción social.
Asimismo, la elaboración del trabajo de Grado por estudiantes de quinto año, como requisito
para la titulación, da lugar a la presentación de artículos con los resultados del proceso de
investigación.
La Jefatura de Carrera ha realizado importantes esfuerzos para la implementación del
laboratorio de Redes, que se constituye en el más completo y actual del país y que, a partir
de la presente gestión es utilizado por estudiantes de la Carrera, de otras Carreras y del
postgrado de la EMI. Por otra parte, se está en proceso de adquisición de un moderno
laboratorio de robótica y automatización, que apoyará el área competencial de Modelado
y Automatización de Sistemas del nuevo Diseño Curricular.
El ininterrumpido avance de la Ciencia y de la Tecnología, relacionada con la Ingeniería
de Sistemas hace que la investigación y la interacción social sean una prioridad para los
docentes, estudiantes y los profesionales egresados de la Carrera.
La convergencia tecnológica, la computación en la nube, los métodos estadísticos multivariantes,
la implementación de controles de seguridad de la información, la identificación de modelos
borrosos usando clustering, la detección de patrones caóticos en fenómenos de contaminación
y otras investigaciones presentadas en los artículos de la revista, requieren ser aplicados
en nuestro medio, para generar ventajas competitivas y comparativas que contribuyan al
desarrollo tecnológico del país.
Finalmente, un grato homenaje al MSc. Fernando Yañez Romero, director vitalicio de la
revista, quien, en fecha 6 de junio de 2014, ha sido reconocido por el Señor Rector Cnl.
DAEN. Alvaro Rios Oliver, por los servicios prestados a la EMI.
3
PRESENTACIÓN
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
4
Cnl. DAEN. Álvaro Alfonzo Ríos Oliver
RECTOR DE LA ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA
En las diferentes etapas de mi desarrollo profesional, en la Escuela Militar de Ingeniería,
he tenido la oportunidad de participar y/o ser testigo de la evolución de esta publicación
que recoge el esfuerzo intelectual y de investigación de directivos, docentes y estudiantes
de la Carrera de Ingeniería de Sistemas.
La importancia de una publicación como la presente radica en la posibilidad de permitir
que todo el trabajo desarrollado en la academia trascienda; trascienda el ámbito físico de
los recintos universitarios y, tal vez con mayor preponderancia, trascienda a nuevas
generaciones de profesionales, estudiantes e investigadores en general, que encuentren en
estas páginas la inspiración para nuevos emprendimientos.
A través de estas líneas hago llegar un saludo a las autoridades, docentes, estudiantes y
personal administrativo de la Carrera de ingeniería de Sistemas, además mis congratulaciones
al equipo de trabajo que ha hecho posible una nueva edición de la Revista Paradigma,
esfuerzos de esta naturaleza contribuyen a mantener y dignificar la imagen de nuestra Casa
de Estudios Superiores.
VICERECTOR
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Cnl. DAEN. Francisco Rivero Villca
VICERRECTOR ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA
Los bolivianos hemos ingresado a una etapa de progresiva liberación de nuestras capacidades
productivas, intelectuales e innovadoras, sobre la base de un modelo de desarrollo con
inclusión social y nos encaminamos con paso firme al horizonte de la definitiva emancipación
científico - tecnológico.
La emancipación científico - tecnológica es una condición imprescindible para la
sustentabilidad de cualquier estrategia de verdadero desarrollo en los campos social,
humano y económico.
Soberanía científico - tecnológica implica la potestad de un estado de elegir libremente y
sin condicionamientos externos el rumbo al que prefiere orientar su desarrollo en los campos
de la ciencia y tecnología sobre los cuales se basa su consolidación como nación con
capacidad de responder a las demandas de su población y de insertarse en el contexto
mundial en condiciones de igualdad.
Considerando que el conocimiento ya no es una mercancía de acceso restringido, sino un
bien público cuyo manejo y dominio determinará el poder de un Estado.
El contenido de la presente revista sin duda alguna contribuye a la transmisión, difusión
y divulgación del conocimiento, y representa un aporte importante en la búsqueda de la
soberanía científico - tecnológica.
5
DIRECTOR
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
6
Cnl. DAEN. Roberto René Alarcón Loza
DIRECTOR DE LA UNIDAD ACADÉMICA LA PAZ
La Escuela Militar de Ingeniería y, en particular, la Unidad Académica La Paz, inmersa
en el proceso de implementación del Diseño Curricular por Competencias, tiene el propósito
de impulsar la investigación y la interacción social, para dotar a los estudiantes de una
formación que responda al encargo social, con las competencias requeridas por el mercado
profesional, orientadas a apoyar el desarrollo y la industrialización del país.
La revista Paradigma contribuye a incentivar a los docentes y estudiantes de la Carrera
de Ingeniería de Sistemas en la realización de trabajos de investigación, además de cumplir
con el importante rol de difundir las actividades de interacción social.
En este contexto, es una grata satisfacción para la Dirección de la Unidad Académica La
Paz, presentar una nueva edición de la revista Paradigma, destacando el esfuerzo realizado
en su elaboración por la Jefatura, docentes y estudiantes de la Carrera de Ingeniería de
Sistemas.
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
“Rough sets” y su aplicación en
la Ingeniería Kansei
PAOLA CARRANZA BRAVO
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz-Bolivia
[email protected]
RESUMEN
El presente artículo trata de la teoría de conjuntos Rough, que es una aproximación matemática para el análisis y la modelización de problemas de clasificación
y de decisión relacionados con la información vaga, imprecisa, incierta o incompleta, mostrando sus aplicaciones a la Ingeniería Kansei en la determinación
de las características del diseño que producen las percepciones, sensaciones y gustos identificados del consumidor, concluyendo con la elaboración de la
herramienta informática KES (Kansei Engineering System)
ABSTRACT
This article deals with the Rough Set theory, a mathematical approach to the analysis and modeling ofclassification problems and decisions relating to the
vague, imprecise, uncertain or incomplete information, and show its application to Kansei Engineering in determination of design features that produce
perceptions, feelings and tastes of consumers identified, concluding with the development of the software tool KES (Kansei Engineering System).
INGENIERÍA KANSEI
Es una tecnología que emplea desarrollos y métodos
rigurosos que permiten manejar la información de las
preferencias emocionales de los consumidores, aplicando
técnicas estadísticas y analíticas de ingeniería, para
comprenderlas profundamente y para actuar sobre los
elementos del sistema (producto, servicio, publicidad,
etc.) que percibe el cliente.
elementos del sistema (producto, servicio, publicidad,
etc.) que más inciden en las emociones percibidas por
el usuario, como también, modificar los diseños en
aquellos puntos que pueden facilitar la creación de nuevas
emociones.
ROUGH SET
La técnica “Rough Set” se basa en la suposición de que
con todo objeto X del universo U que está considerando
se puede asociar alguna información (datos,
conocimiento), expresado por medio de atributos que
describen el objeto (Pawlak, 1982) que en general, no
pueden ser caracterizados de manera precisa en términos
de la información disponible.
Figura 1. Kansei
La Ingeniería Kansei permite medir las emociones a
través de estudios de semántica diferencial, conocer los
Figura 3. Rough Set
LA TEORÍA DE LOS ROUGH SETS
Aplicación de la Inteligencia Artificial
Figura 2. Ingeniería Kanse
La teoría de conjuntos Rough es una aproximación
matemática se ocupa del análisis y la modelización de
problemas de clasificación y de decisión relacionados
con la información vaga, imprecisa, incierta o incompleta.
Se han propuesto conjuntos aproximados para una
7
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
variedad de aplicaciones, incluyendo la inteligencia artificial
y las ciencias cognitivas, especialmente la máquina de
aprendizaje, descubrimiento de conocimiento, minería
de datos, sistemas expertos, razonamiento aproximado,
y reconocimiento de patrones. Analiza las decisiones
pasadas (experiencia histórica) de un determinado decisor
de manera cuantitativa, para, basándose en esas
decisiones, explicitar reglas. Estas reglas constituyen la
esencia de las decisiones pasadas y contribuyen a
objetivarlas.
Las reglas obtenidas pueden ayudar a tomar decisiones
futuras.
[Aplicando esta metodología se consigue]:
•
•
Evaluar la importancia de los atributos de condición
(los que describen los objetos del sistema de
información);
Eliminar los atributos y objetos redundantes en el
sistema para obtener los denominados reductos
(conjuntos mínimos de atributos que mantienen
la misma clasificación que el conjunto inicial); una
vez reducido el sistema, se obtiene el algoritmo
consistente en un conjunto de reglas de decisión
en forma de sentencias lógicas:
(si <condiciones> entonces <clase de decisión>)
FUNDAMENTOS DE LA TEORÍA ROUGH SET - RS
La teoría Rough Set (Conjuntos aproximados) ha tenido
un gran desarrollo y aplicación en diferentes campos del
conocimiento. Esta teoría fue desarrollada a mediados
de los años ochenta por el científico Polaco Pawlak. La
teoría Rough Set fue desarrollada en un ámbito de
inteligencia artificial para analizar datos donde existe alta
ambigüedad, permitiendo su clasificación y toma de
decisiones más racional. El propósito principal de la teoría
RS es la transformación de datos en conocimiento, es
decir, se trata de extraer información útil de las bases de
datos (Greco et al. 2001;Pawlak 1982 y 1991).
METODOLOGÍA ROUGH SETS (CONJUNTOS
APROXIMADOS)
1. Modelo Rough Set Original (RSO)
La teoría Rough Set permite establecer una metodología
para la extracción de patrones dentro de un conjunto de
datos y está basada en los conceptos de “discernibilidad
y aproximación”.
1. Discernir significa “conseguir distinguir una cosa
de otra, por medio de los sentidos o de la
8
razonamiento humano”, lo que busca es encontrar
todos aquellos objetos que producen distinto tipo
de información, es decir, aquellos objetos que son
“discernibles” (Pawlak y Slowi_ski, 1994).
2. Aproximación se refiere a la existencia de
vaguedad, imprecisión en la información de un
conjunto de objetos, se puede conseguir una mayor
información cuando se utiliza conjuntos
aproximados. A partir de estos conceptos se
construye toda la estructura matemática del Rough
Set (Pawkak y Skowron, 2007).
Esta consiste en buscar las aproximaciones superior e
inferior basada en las reglas de decisión de los datos
“Rough Kansei”.
Un modelo apoyado en la técnica de inteligencia artificial
“Rough set” para seleccionar el conjunto de amenazas
críticas en las cuales se deben enfocar los gestores de
proyectos de desarrollo de software, para mitigar los riesgos
y dar cumplimiento a los requerimientos y necesidades
demandados por el usuario en este tipo de proyectos.
Esta teoría de “Rough Set” asume la representación del
conocimiento de los objetos en forma de una tabla de
información, que es un caso especial de un sistema de
información. En las filas de la tabla se indican los objetos
(acciones, alternativas, eventos, candidatos, pacientes,
empresas, etc.), mientras que las columnas corresponden
a los atributos (característica, variables, condiciones,
indicadores, etc.). Las entradas en la tabla son los valores
del atributo (Pawlak)
Según O _Leary (1995), los sistemas inteligentes pueden
construirse a través de dos enfoques:
1. Introduciendo en el ordenador el conocimiento
que los expertos humanos han ido acumulando a
lo largo de su vida, obteniéndose lo que se conoce
como sistema experto, ó
2. Elaborando programas capaces de generar
conocimiento a través de datos empíricos y,
posteriormente, usar ese conocimiento para realizar
inferencias sobre nuevos datos que transformará
una base de datos en una base de conocimiento.
Dentro de este enfoque podemos distinguir entre
las técnicas que buscan el conocimiento a través
de anticipar patrones en los datos, entre ellas las
diversas redes neuronales, y las consistentes en
inferir reglas de decisión a partir de los datos de
la base. Entre ellas la teoría Rough Set.
Mosqueda (2010), distingue tres categorías generales
de imprecisión en el análisis científico.
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
1. La teoría Rough Set que es útil cuando las clases
que se catalogan los objetos son imprecisas, pero,
sin embargo, pueden aproximarse mediante
conjuntos precisos. No se necesita ninguna
información adicional acerca de los datos, tales
como una distribución de probabilidad en
estadística, o el grado o probabilidad de pertenencia
en la teoría de lógica difusa. Es así que el modelo
Rough Set se advierte como un método
perteneciente a los Sistemas de Inducción de
Reglas y Árboles de Decisión (o métodos de criterio
múltiple), cuyo enfoque, a su vez, se encuadra
dentro de las aplicaciones de la Inteligencia Artificial.
equivalencia B*, es también referida como la clasificación
y también es notada como U/IND(B).
Los objetos que pertenecen a la misma clase de equivalencia
Xi son indiscernibles, si están en distinta clase los objetos son
discernibles con respecto al subconjunto de atributos B. Las
clases de equivalencia Xi, i=1, 2, ..., r de la relación IND(B) son
llamados los subconjuntos elementales en el sistema de
información S. Un conjunto elemental de B se nota como [x]B
y está definido así: [x]B = {y_U: xIND(B)y}. Un par ordenado
AS=(U,IND(B)) es llamado un espacio de aproximación.
Cualquier unión de conjuntos elementales en AS es llamado
un conjunto compuesto en S.
1.1) SISTEMA DE INFORMACIÓN
1.3) Tablas de decisión
La extracción de conocimiento es un proceso que tiene
como referencia un sistema de información. Un sistema
de información está compuesto por una cuádrupla S=U,
A, V, f, donde: U el universo cerrado es un conjunto finito
de N objetos {x1, x2, ... ,xN}; A es un conjunto no vacío
de r atributos {a1, a2, ..., ar} que describe los objetos;
V=a_AVa donde Va es el dominio del atributo a; y f:U_A_V
es la función de decisión total llamada la función de
información tal que f(x,a)_Va para todo a_A y x_U.
Algunos sistemas de información pueden ser designados
como tablas de decisión. El conjunto de atributos A se
divide en dos subconjuntos disjuntos A=C_D, donde C
es el conjunto de atributos condicionales y D es conjunto
de atributos de decisión con C_D=_.
Cualquier pareja (a,v) con a_A y v_V es llamado un
descriptor en sistema de información S. El sistema de
información puede ser representado por una tabla de
información.
1.2)
RELACIÓN
DE
INDISCERNIBILIDAD
En un sistema de información para cada subconjunto de
atributos del universo se puede definir una relación binaria
que se denomina relación de indiscernibilidad. Sea S=<U,
A, V, f> un sistema de información, y sean B_A un
subconjunto de atributos y los objetos x, y_U, entonces
a x e y se les dice indiscernibles para el conjunto de
atributos B si y solo si f(x,a)=f(y,a) para todo a_B. La
relación de indiscernibilidad en B se nota como IND(B).
Donde:
IND(B)={(x,y)_U_U:para todo a_B,f(x,a)=f(y,a)}
Para cada pareja de objetos (x,y) que pertenece a la
relación IND(B), ((x,y)_IND(B)), a los objetos x e y se
dicen que son indiscernibles con respecto a B es decir,
se puede distinguir los objetos x e y en términos de los
atributos del conjunto B únicamente. La relación de
indiscernibilidad IND(B) separa el universo U en una
familia de clases de equivalencia {X1,X2, ... ,Xr}. La
familia de clases de equivalencia {X1,X2, ... ,Xr} definida
mediante la relación IND(B) en U, genera una partición
de U y es notada como B*. La familia de clases de
Del sistema de información S, se puede considerar una
tabla de decisión denotada como DT=<U,C_D,V.f>, donde:
C es un conjunto de atributos condicionales; D es un
conjunto de atributos de decisión; V=_a_C_D Va con Va
el conjunto de dominio del atributo a_A; y f:U_(C_D)_V
es la función de decisión total llamada la función de
información tal que f(x,a)_Va para todo a_A y x_U.
Una tabla de decisión es notada por (U, C_D) o por DTC donde
C nota el conjunto de atributos condicionales. El conjunto D en
general puede contener muchos atributos de decisión, sin
embargo, de cara a la aplicación a la Ingeniería Kansei este
conjunto contiene un atributo de decisión denotando como un
número dado de clases de categorías c{c1, c2, ... cl}.
En general las tablas de decisión generadas en un estudio
Kansei es no-deterministas debido a que las valoraciones
son obtenidas de un conjunto de consumidores que dan
valoraciones Kansei con algún grado de incertidumbre
generando sistemas de información imprecisos.
1.4) ESPACIO DE APROXIMACIÓN
Algunos subconjuntos de objetos en un sistema de
información no pueden ser distinguidos en términos de
los atributos disponibles. Ellos pueden ser definidos en
forma aproximada. La idea de Rough Sets consiste de
la aproximación de un conjunto mediante un par de
conjuntos, llamados aproximación inferior_BX de X
contiene todos los objetos que, basado en el conocimiento
de atributos B, puede ser clasificado con certeza que
pertenece al concepto X (basado en el conocimiento de
B) y superior de este conjunto, B _X del conjunto X es
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REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
la unión de aquellos conjuntos elementales cada uno de
los cuales tienen una intersección no-vacía con X.
•
•
Figura 4. Espacio de aproximación
2) MÉTODO DE EXTRACCIÓN DE LAS REGLAS DE
DECISIÓN DE LAS REGIONES APROXIMADAS
La gran mayoría de las aplicaciones que tiene la teoría
Rough Sets están fundamentadas en la toma de decisiones,
por tanto una de las partes más importantes de su aplicación
es la generación o extracción de reglas de decisión.
Específicamente en la ingeniería Kansei, la extracción de
reglas de decisión esta asociada a la combinación de
categorías que debe tomar cada propiedad del producto
que permita obtener la máxima valoración.
Generación de un conjunto exhaustivo de reglas,
buscando obtener todas las posibles reglas de
una tabla de decisión.
Generación de un conjunto “robusto” de reglas,
que eventualmente podría se discriminante, pero
cubriendo a muchos objetos de la tabla de decisión,
es decir, no se llega a cubrir necesariamente a
todos los objetos.
En el contexto de la aplicación de Ingeniería Kansei, se
proponen tres índices de evaluación de reglas de decisión
usando las valoraciones de los productos y los efectos
de los productos en la decisión
. Las reglas extraídas
pueden ser representadas en la forma de IF THEN .
Para efectos prácticos se usa la siguiente notación IF
condk THEN Dj con k=1, .... ,m.
El índice de certidumbre notado como CER =cer(condk
;Dj ) es la razón entre el número de eventos que satisfacen
la regla IF - THEN con respecto al número de eventos
que satisfacen la parte condicional condk de la regla:_
_Donde |Cond_k_D_j |
se refiere al número de
eventos que cumplen la condk y d=j que son iguales a:
es el número de eventos que cumplen la condk .
Slowinski y Stefanowski (1989) establecen que dada una
tabla de información S=<U, A, V, f> , donde A= C _D , se
puede definir una tabla de decisión DT=<U,CD,V.f> donde
C es un conjunto de atributos condicionales; D es un
conjunto de atributos de decisión.
Sea U/IND(C) la familia de clases de equivalencia definida
por el conjunto de atributos C y designados por Xi con i
1,...,m , y sea también U/IND(D) la familia de clases de
equivalencia definida por el conjunto de atributos D y
designados por Yj con j= 1,...,n y llamados clases de decisión.
Se quiere establecer una relación de dependencia entre
los atributos de condición y decisión, así una tabla de
decisión puede ser vista como un conjunto de reglas de
decisión. Existen sentencias (implicaciones) lógicas del
tipo “if..., then ...”, donde el antecedente (parte condicional)
especifica valores asumidos por uno o mas atributos de
condición y la consecuente (parte de decisión) especifica
una asignación a uno o más clases de decisión.
PROCEDIMIENTOS- ESTRATEGIAS QUE PERMITEN
DERIVAR REGLAS DE DECISIÓN:
•
10
Generación de un conjunto mínimo de reglas,
cubriendo todos los objetos de una tabla de decisión.
El índice de certidumbre muestra el grado de certeza
para los cuales las condk _Dj se cumplen.
El índice precisión o cobertura notado como PREC=
cov(Condk ,Dj ) es la razón entre es la razón entre el
número de eventos que satisfacen la regla de decisión
con respecto al número de eventos que satisfacen a Dk.
y esta definido como:
El índice de calidad o de fuerza notado como CAL(Condk
,Dj), es la razón entre el número de eventos que satisfacen
la regla de decisión con respecto al numero total de
eventos.
Mediante la Ingeniería Kansei se plasma en imágenes
mentales, las percepciones, sensaciones y gustos del
consumidor. Primero, mediante el uso de cuestionarios
y de métodos tan curiosos como, por ejemplo, el análisis
del movimiento inconsciente de los ojos al ver un producto
nuevo, se obtienen las respuestas de en términos de
Kansei. Posteriormente, mediante herramientas de
regresión y análisis de datos, se identifican qué
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características del diseño producen las respuestas
anteriores. Por último, uniendo todo lo anterior, se elabora
una herramienta informática denominada KES (Kansei
Engineering System) y que consta de cuatro bases de
datos:
•
•
•
Base de datos de palabras -> En esta base de
datos se almacenan todas las palabras que el
consumidor utiliza para describir el producto
Base de datos de imágenes -> Se almacenan
todas las relaciones entre los elementos de diseño
y las palabras.
Base de conocimientos -> A partir de datos
anteriores, decide cuáles son los elementos de
Estudiantes asistiendo a un seminario
•
diseño finales sugeridos para el producto.
Base de datos de diseño y color -> Almacenamiento
de detalles de diseño y colores, considerando
su correlación con las palabras que utiliza el usuario
En resumen, un diseñador que disponga de esta
herramienta introduce en el sistema las palabras que
describen todos los atributos que desea lograr con su
producto o servicio. El sistema busca en la base de datos
de palabras y utiliza las otras tres para indicar los
elementos de diseño y de color que más se ajustan a los
atributos buscados.
11
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
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La Tecnología en Nuestros Días
MSC ING. SERGIO ANTONIO TORO TEJADA
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz-Bolivia
RESUMEN
El presente artículo trata de la convergencia tecnológica, sus pilares y los beneficios para los usuarios que puede traer su aplicación en
nuestro país.
ABSTRACT
This article deals with the technological convergence, its pillars and benefits for users who can bring your application in our country.
INTRODUCCIÓN
Hoy en día estamos rodeados por un mundo multimedia,
donde la tecnología se hace presente en nuestros días
en forma convergente en muchos niveles. Con el presente
artículo se propone realizar una revisión de las
convergencias tecnológicas.
Entonces podemos afirmar fehacientemente que en la
actualidad la tecnología se encuentra en un constante
avance, donde siempre se busca mejorar cada cosa que
es inventada o descubierta, habiendo dejado atrás el
privilegio que tenían los países desarrollados de ser los
únicos propietarios del avance de la humanidad; hoy en
día vemos con relativo asombro que países en vías de
desarrollo son capaces, a través de sus individuos, de
inventar o de al menos aportar con su conocimiento.
Uno que los más grandes retos que nos debemos plantear
quienes estamos inmersos en la educación y en la
producción de científicos e intelectuales, que en un futuro
no muy lejano serán quienes manejen el país, se debe
centrar en ser soberanos en temas de ciencia y tecnología,
y aprovechar esa convergencia tecnológica y esa
presencia de la tecnología en prácticamente todo lo que
nos rodea, siendo capaces de rescatar una identidad
propia a partir de nuestros saberes y conocimientos
ancestrales en beneficio de los bolivianos y de la
humanidad.
Es necesario saldar desde las universidades una deuda
histórica, y ser capaces de generar conocimiento en un
país como Bolivia que, en su visión republicana, siempre
se vio a sí misma como incapaz de avanzar en el
desarrollo del conocimiento científico-tecnológico, pues
desde la colonia el primer mensaje que se recibió fue la
sobrevaloración de lo foráneo y la desvaloración de lo
nuestro. Siempre nos vimos como simples adoptantes y
adaptadores de formas foráneas de hacer y de producir.
12
El desarrollo de la tecnología y la generación del
conocimiento, lo pensábamos, estaba reservado para
países del Norte Imperial o primer mundo, creencias
profundas que son complementarias en una subjetividad
marcada por el auto-sabotaje del ser nacional. Este
bloqueo primordialmente mental del boliviano, resulta
totalmente negativo en un siglo como el actual, donde los
avances de la ciencia y la tecnología, son cada vez más
vertiginosos e inclusivos pues están presentes en casi
todas las actividades del quehacer de las personas, por
lo que resultan determinantes dentro del futuro de cualquier
sociedad. El intelectual Boliviano René Zavaleta Mercado,
en su libro “Lo Nacional Popular en Bolivia” , afirma que
la autonomía y soberanía de un país sólo podía ser posible
en la medida en que éste se incorporara de manera positiva
en las dinámicas económicas globales, y así dejar de ser
tanto periféricos como funcionales y al mismo tiempo
dependientes de las decisiones y direcciones de los países
del Norte Imperial. De ahí la importancia de tomar en
cuenta que el desarrollo tecnológico puede ser un factor
gravitante para generar un desarrollo económico, social
y cultural nacional. Pero esta vez, basados en ser
autosuficientes y soberanos, capaces de generar
conocimiento, revalorizando la identidad y rescatando los
saberes que siempre han estado presentes, pero por esa
obtusa visión se los ha ignorado o simplemente, no se los
ha tomado en cuenta, convencidos de que sólo lo que
llega de fuera es lo que vale.
Debemos estar conscientes de que el hombre opta por unir
varias tecnologías con un bien específico, lo cual mejora y
facilita el trabajo. Como por ejemplo, la red los ordenadores
o computadores, los cuales hoy en día poseen audio, por el
cual se puede reproducir música u otros sonidos diferentes,
el video por el medio del cual podemos reproducir imágenes
y películas.
Otro ejemplo de lo que ha hecho la convergencia
tecnológica hoy en día es la creación de combos, o unión
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PARADIGMA GESTION 2014
de varios productos como es televisión por cable, internet
de alta velocidad, telefonía móvil y telefonía fija.
Originalmente, las redes públicas de telecomunicaciones
fueron concebidas para prestar únicamente un servicio a
través de ellas; por ejemplo, la red de telefonía fija
únicamente transportaba voz, al igual que las redes de
telefonía móvil, mientras que, la red utilizada para prestar
servicios de televisión por cable, sólo permitían prestar el
servicio de radiodifusión.
FUNDAMENTOS
La tecnología comenzó a desarrollarse desde que el
hombre comenzó a utilizar su cerebro más allá de lo
normal. Es decir, no quedarse en la monotonía de realizar
siempre las mismas labores sino buscar más allá de lo
que podía hacer. Explorar el terreno, entonces viene el
desarrollo de herramientas, con un fin, facilitar la caza.
La convergencia tecnológica de dos maneras: una hace
referencia a la capacidad de diferentes plataformas de
red para transportar servicios o señales similares; la otra
se centra en la posibilidad de recibir diversos servicios
a través de un mismo dispositivo como el teléfono, la
televisión o el ordenador personal. En otras palabras, la
convergencia tecnológica puede ser entendida como la
posibilidad para el usuario de servicios de
telecomunicaciones de recibir en un mismo dispositivo
diversos servicios, como pueden ser, telefonía, internet,
televisión, radio y, por otra parte, como la posibilidad de
los proveedores, de soportar el envío por medio de sus
redes, de diversos servicios.
La base de la convergencia tecnológica tal y como se
plantea, choca con una sociedad en la que prima el
consumismo como una expresión fundamental del ser
humano, especialmente en las ciudades o áreas urbanas.
Por ello, y pese a que se pueda apreciar la conversión
de dispositivos tecnológicos (celulares, smartphones,
readers, tabletas y otros), su producción no se ha visto
reducida, sino todo lo contrario, ya que responde a la
premisa consumista imperante en la mente de cada
individuo de ese mundo que hace pensar que tener lo
último es “ser mejor”.
Internet es quizás el ejemplo más extendido de la
convergencia tecnológica. Prácticamente todas las
tecnologías de entretenimiento - de la radio a la televisión,
a los periódicos, a la prensa escrita, al vídeo a los libros
a los juegos - se pueden ver y jugar en línea, a menudo
con una mayor funcionalidad que la que tienen en la
tecnología principal. Tecnologías de la comunicación,
así, se puede utilizar, con la Internet para sustituir las
máquinas de fax, teléfonos, videoteléfonos, y el servicio
postal.
En la convergencia tecnológica la podemos encontrar en
algunos ámbitos, organizada de la siguiente manera,
primero los servicios que nos ofrece, en segundo lugar
están los equipos terminales, donde se reproducirá, más
adelante están las redes o medios de transmisión y el
mercado, como se va a publicar y como se venderá la
convergencia tecnológica al público.
Servicios: Se deben ofrecer variedad de servicios, una
mejora, pes anteriormente cada uno de los servicios
como internet, telefonía, televisión por cable, cada uno
se vendía por aparte. La convergencia tecnológica los
agrupa para venderlos como combotización.
Equipos terminales: Son los medios donde finalmente
llegarán los productos establecidos, como por ejemplo
el internet llegara al ordenador que se encuentre en el
sitio donde se concretó el servicio. De igual manera
sucedería con el equipo de televisión y el servicio de
televisión por cable o satelital.
Redes o medios de transmisión: Se encuentran la
diferentes plataformas por las que se transmiten los
servicios, por ejemplo la televisión puede transmitirse
por ondas satelitales con cables coaxiales que se
encuentran en una red de infraestructura situada desde
la casa hasta el sitio de transmisión del servicio.
Mercado: Aquí se realizaran las tarifas y se promocionaran
los paquetes con la variedad de servicios agrupados para
vender al público. Entonces aquí puede haber tarifas
planas, operaciones integradas por fusiones y
adquisiciones.
LOS CUATRO PILARES DE LA CONVERGENCIA
TECNOLOGICA
Nanotecnología, es el estudio, diseño, creación, síntesis,
manipulación, aplicación de materiales, aparatos y
sistemas funcionales a través del control de la materia
a nano escala, cuando se manipula la materia a la escala
tan pequeña de átomos y moléculas demuestra
fenómenos y propiedades totalmente nuevas, por lo tanto
los científicos utilizan esta nanotecnología para la creación
de materiales y aparatos y sistemas novedosos y
económicos con propiedades únicas e increíbles.
Biotecnología, es una rama de la tecnología que se basa
en la aplicación práctica, orientada necesidades humanas
de la biología y consiste en la manipulación de células
vivas para la obtención y mejora de productos como
medicamentos o alimentos, se utiliza en diferentes campos
como en agricultura, farmacología ciencias forestales
entre otras. Infotecnología es una cultura del trabajo,
basada en un grupo de modernas herramientas
informáticas para la navegación, la búsqueda, la revisión
13
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
y el procesamiento de la información en formato digital.
Permite que profesionales e investigadores sean capaces
de identificar las principales fuentes de información de
frontera, seleccionar las herramientas más adecuadas
de búsqueda, trabajar con bases de datos remotas,
construir bibliotecas personales digitalizadas, realizar
artículos y trabajos científicos en los formatos que exigen
las principales revistas y editoriales del mundo.
Cognotecnologia, es el estudio interdisciplinario de cono
la información es representada y transformada en la
mente, es el conjunto de disciplinas que surgen de la
convergencia transdisciplinaria de investigaciones
científicas y tecnológicas entorno a los fenómenos
funcionales y emergentes dados a partir de las actividades
neurofisiológicas del encéfalo y del sistema nervioso
incorporados y que típicamente se les denomina como
mente y comportamiento, la naturaleza de las
investigaciones cognitivas es decir de naturaleza
lingüística, la psicología cognitiva y la inteligencia artificial
y la neurociencia y la antropología.
Cognitiva. La neurística de las investigaciones cognitivas
ha sido guiada por preocupaciones eminentemente
filosóficas a partir de algunas de sus ramas como la
lógica, gnoseología, la epistemología y la filosofía u
ontología de la mente.
BENEFICIOS DE LAS PROPUESTAS
CONVERGENCIA TECNOLOGICA
DE LA
Una de las formas de aprovechar las diferentes propuestas
de convergencia tecnológica es haciendo uso diario de
ellas ya que hay gran variedad de estas tecnologías en
nuestra sociedad de las cuales muchas veces no sabemos
sus diferentes usos y no es aprovechado totalmente por
lo que además de hacer uso de ellas deberíamos conocer
un poco más a profundidad sus orígenes y propósitos
específicos.
Además de los beneficios que la convergencia genera
en favor de los usuarios, derivados del incremento de la
competencia en servicios de telecomunicaciones, la
convergencia también permite maximizar el
aprovechamiento de la capacidad de las redes,
impulsando su pleno desarrollo y su ampliación hacia
sectores que, todavía no cuentan con acceso a servicios
digitales o éstos se ven muy limitados, ya que pueden
emplearse indistintamente las redes de empresas de
telefonía fija, móvil, de fibra óptica, e incluso de televisión
satelital, para llevar todos los servicios a las comunidades
a las que tengan acceso, multiplicando las posibilidades
de cobertura sin la necesidad de desarrollar una red
para cada tipo de servicio. Cabe señalar que este tipo
de servicios, generalmente asociados al entretenimiento,
14
también son empleados en otros sectores fundamentales
para el desarrollo actual de las comunidades, como
pueden ser salud, educación, empleo y en general, para
su crecimiento económico.
Por ejemplo, al cierre del 2013 habrá en México unos 20
millones de nuevos teléfonos inteligentes y 4.5 millones
de tabletas nuevas respecto al año pasado. Esto refleja
un crecimiento exponencial en la adopción de las
tecnologías móviles en el país pues, en total, existirán
41 millones de teléfonos inteligentes y 10.5 millones de
tabletas en el país, de acuerdo con cálculos de la firma
de análisis IDC. La adopción de estas tecnologías va en
aumento. Una encuesta de IDC en Latinoamérica mostró
que al 2013, el 46% de las empresas ya tenían al menos
una solución que corre en la nube, desde el 3.5% del
2009.
Pero el innovar también implica tomar riesgos, advirtió
Jorge Zavala, cofundador y director de innovación Kinnevo,
una empresa con sede en Silicon Valley que brinda
asesoría y mentaría a emprendedores. Esta precisamente
ha sido la clave para el éxito de las startups tecnológicas
donde la velocidad de aprendizaje es la clave para el
crecimiento.
“Innovar implica riesgo, implica incertidumbres y uno
puede ganar pero también puede perder. Si algo va a
salir mal, procura que sea rápido para hacerlo mal. Fallar
no es lo grave; no aprender es catastrófico y el nombre
del juego es velocidad”, dijo.
Los expertos advierten que hay dos factores que
representan un reto para la innovación en las empresas:
generación de talento y el costo de las innovaciones.
“Cuanto a migrar hacia ese modelo de la nube tiene que
ver con la parte de la gente y el talento, que es la principal
barrera porque la parte tecnológica y operativa, derivado
de gran cantidad de dispositivos, de datos y de
aplicaciones, la que se terceariza; tenemos que desarrollar
otro tipo de competencias para maximizar la tercerización
y poder innovar”, dijo Edgar Fierro, de IDC .
Por eso dijo que se debe estimular la comercialización
a pequeñas y medianas empresas, a quienes los nuevos
servicios tecnológicos y soluciones especializadas les
permitirán incrementar su eficiencia en el negocio y
satisfacer sus necesidades con respuestas específicas
a cada una de ellas.
CONCLUSIONES
Es de vital importancia ser capaces de empezar a ver
que el desarrollo tecnológico se lo puede ver desde
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
adentro, EN BOLIVIA SOMOS CAPACES, de subirnos
a ese tren de los llamados adelantos tecnológicos.
Empecemos a vernos a nosotros mismos como
autosuficientes en un campo tan competitivo, y hagamos
que desde las Universidades surjan los profesionales
capaces de generar ciencia, de aportar conocimiento y
de ser lo suficientemente innovadores, para generar
riqueza a partir de nuestros saberes locales y
conocimientos ancestrales, esa al parecer es una de las
únicas fórmulas de hacerle frente a ese mundo cada vez
Asistencia al desfile del 6 de agosto.
más globalizado y poco solidario, en el que el fuerte
irremediablemente empieza a comerse al más débil.
Resulta de fundamental importancia que las autoridades
que se encargan de regular las telecomunicaciones,
impulsen y protejan los procesos de convergencia en las
redes a favor de los usuarios de servicios, proceso que
se encuentra estrechamente relacionado con la
interconexión entre redes
15
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Construcción de
Flujos de Caja
GONZÁLEZ HERRERA JOHNNY.
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz Bolivia
[email protected]
RESUMEN
En el siguiente artículo se tratará sobre la importancia que tienen los flujos de caja en la evaluación de proyectos tanto privados como
sociales, pues éstos constituyen uno de los elementos más importantes del estudio de un proyecto, ya que la evaluación del mismo se
efectuará sobre los resultados que en ella se determinen.
ABSTRACT
In the next article will focus on the importance of the cash flows in the evaluation of projects both private and social, because they are
one of the most important elements of the study of a project, because the evaluation of the same shall be made on the results that it
determined.
PALABRAS CLAVE
Estudio de Mercado, Estudio Técnico, Estudio Organizacional, Depreciación, Amortización, Costos fijos, costos variables y Tasa de
Descuento.
INTRODUCCIÓN
El presente artículo propone la evaluación financiera
dentro de la metodología de evaluación de proyectos,
consiste en expresar en términos monetarios todas las
determinaciones hechas en los estudios de mercado,
técnico y organizacional. Las decisiones que se hayan
tomado en todos los estudios anteriormente citados en
términos de cantidades del producto, bien o servicios que
se piensa introducir al mercado, precios de dicho bien,
materias primas, desechos del proceso, cantidad de
personal, cantidad de mano de obra directa e indirecta,
número y cantidad de equipo y maquinaria necesarios
para el proceso determinado, ahora deberán aparecer
en forma de inversiones y degasto.
OBJETIVO
Una vez que se hayan concluido los estudios de mercado,
técnico y organizacional, se habrá dado
cuenta de que existe un mercado potencial o bien una
demanda insatisfecha por cubrir y que no existe
impedimento tecnológico para llevar a cabo el proyecto.
La parte del análisis del análisis financiero pretende
determinar cual es el monto de los recursos económicos
necesarios para la realización del proyecto, cual será el
costo total de la operación de la planta si es un proyecto
productivo, o cual será el costo total de los componentes
del servicio, así como otra serie de indicadores que
servirán como base para la parte final y definitiva del
proyecto, que es la evaluación financiera.
ANTECEDENTES
16
El problema más común asociado a la construcción de
un flujo de caja es que existen diferentes flujos para
diferentes fines: uno para medir la rentabilidad del proyecto,
otro para medir la rentabilidad de los recursos propios y
un tercero para medir la capacidad de pago frente a los
préstamos que ayudarán a su financiación. También se
producen diferencias cuando el proyecto es financiado
con deuda o mediante leasing, factoring o warrant.
El flujo de caja de cualquier proyecto se compone de
cuatro elementos básicos: a) los egresos iniciales de
fondos, b) los ingresos y egresos de operación, c) el
momento en que ocurren estos ingresos y egresos, y d)
el valor de desecho o salvamento del proyecto y la
recuperación de capital.
Los egresos iniciales corresponden al total de la inversión
inicial requerida para la puesta en marcha del proyecto.
El capital de trabajo, si bien no implicará un desembolso
en su totalidad antes de iniciar la operación, se considerará
también como un egreso en el año cero, ya que deberá
quedar disponible para que el administrador del proyecto
pueda utilizarlo en su gestión. La inversión en capital de
trabajo puede producirse en varios periodos. Si tal fuese
el caso, sólo aquella parte que efectivamente deberá
estar disponible antes de la puesta en marcha se tendrá
en cuenta dentro de los egresos iniciales.
Los ingresos y los egresos de operación constituyen todos
los flujos de entradas y salidas reales de caja. Es usual
encontrar cálculos de ingresos y egresos basados en los
flujos contables en estudios de proyectos, los cuales, por
su carácter de causados o devengados, no necesariamente
ocurren en forma simultanea con los flujos reales. Por
ejemplo la contabilidad considera como ingreso el total de
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
la venta, sin reconocer la posible recepción diferida de los
ingresos si ésta se hubiese efectuado a crédito. Igualmente
concibe como egreso la totalidad del costo de ventas, que
por definición corresponde al costo de los productos
vendidos solamente, sin inclusión de aquellos costos en
que se haya incurrido por concepto de elaboración de
productos para existencias.
La diferencia entre devengados o causados reales se
hace necesaria, ya que el momento en que realmente
se hacen efectivos los ingresos y egresos será
determinante para la evaluación del proyecto.
El flujo de caja se expresa en momentos. El momento
cero reflejara todos los egresos previos a la puesta en
marcha del proyecto. Si se proyecta reemplazar un activo
durante el período de evaluación, se aplicara la convención
de que en el momento de reemplazo se considerara
tanto el ingreso por la venta del equipo antiguo como el
egreso por la compra del nuevo. Con esto se evitaran
las distorsiones ocasionadas por los supuestos de cuando
se logra vender efectivamente un equipo usado o de las
condiciones de crédito de un equipo que se adquiere.
El horizonte de evaluación depende de las características
de cada proyecto y de la realidad existente en cada país.
Por ejemplo en Chile un buen horizonte de tiempo son
diez años, en México se considera cinco años, en nuestro
país yo sugeriría, dependiendo del monto de la inversión
que se vaya efectuar, una variable importante es el tiempo
en que la entidad financiadora otorgue el préstamo que
vendría a ser el horizonte de tiempo del proyecto que en
promedio son cuatro años.
Los costos que componen el flujo de caja se derivan de
los estudios de mercado, técnico y organizacional.
Un egreso que no es proporcionado como información
por otros estudios y que necesariamente tiene que incluirse
en el flujo de caja del proyecto es el impuesto a las
utilidades, teniendo la salvedad que si el proyecto es
localizado en la ciudad de El Alto esta exento por una
determinada cantidad de años de acuerdo a una ley de
la República de Bolivia.
Para su cálculo deben tomarse en cuenta algunos gastos
contables que no constituyen movimientos de caja, pero
que permiten reducir la utilidad contable sobre la cual deberá
pagarse el impuesto correspondiente. Estos gastos conocidos
como no desembolsables, están constituidos por las
depreciaciones de los activos fijos como ser maquinaria,
muebles, equipos, movilidades y todo aquel activo que
tenga una vida útil; la amortización de activos intangibles
como ser seguros, patentes, gastos de puesta en marcha
y el valor libro o contable de los activos que se venden.
Puesto que el desembolso se origina al adquirir un activo,
los gastos por depreciación no implican un gasto en
efectivo, sino uno contable para compensar, mediante
una reducción en el pago de impuestos, la pérdida del
valor del activo por su uso. Mientras mayor sea el gasto
por depreciación el ingreso grabable disminuye y, por
tanto, también el impuesto pagadero por las utilidades
del negocio. Por eso que esta normado la vida útil de los
activos y en nuestro caso la entidad que regula la vida
útil es el Servicio de Impuestos Nacionales.
Al depreciarse todo el activo por cualquier método se obtendrá
el mismo ahorro tributario, diferenciándose solo el momento
en que ocurre. Al ser tan marginal el efecto, se opta por el
método de línea recta que además de ser más fácil de
aplicar es el que entrega el escenario más conservador.
Aunque lo que interesa al preparador y evaluador de
proyectos es incorporar la totalidad de desembolsos,
independientemente de cualquier ordenamiento o
clasificación de costos que permita verificar su inclusión.
Una clasificación usual de costos se agrupa, según el
objeto del gasto, en costos de fabricación, gastos de
operación, financieros y otros.
Los costos de fabricación pueden ser fijos o variables
(estos últimos conocidos como también gastos de
fabricación). Los costos fijos los componen los materiales
directos y la mano de obra directa, que debe incluir los
salarios, la previsión social, las indemnizaciones, bonos
y otros desembolsos relacionados con un salario o sueldo.
Los costos variables por su parte, se componen de la
mano obra indirecta (jefes de producción, choferes,
personal de reparación y mantenimiento, personal de
limpieza, guardias de seguridad); materiales indirectos
(repuestos, combustibles y lubricantes, útiles de aseo),
y los gastos indirectos, como energía (electricidad, agua,
gas), comunicaciones (teléfono, fax, internet), seguros,
alquileres depreciaciones, etc.
Los gastos de operación pueden ser gastos de venta o
gastos generales y de administración. Los gastos de
venta están compuestos por los gastos laborales (como
sueldos, bonos y otros), comisiones de venta y de
cobranza, publicidad, empaques, transportes y
almacenamiento. Los gastos generales y de administración
los componen los gastos laborales (aguinaldos,
vacaciones, aportes patronales a las AFP s, fondo
solidario, seguro social médico, fondo de vivienda,
beneficio social por año), gastos de representación,
seguros alquileres, materiales y útiles de oficina,
depreciación de edificios administrativos y equipos de
oficina, impuestos y otros.
17
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Los gastos financieros que también están afectos a
impuestos, salen de descomponer de la cuota que se
paga al ente financiador. Cabe aclarar de que de la cuota
se debe descomponer solo el interés y que la parte de
la amortización de la deuda va después de impuestos.
para la estimación del costo de capital o tasa de descuento
relevante, el 14% utiliza modelos factoriales, el 10%
utiliza tasas de descuento basadas en políticas
corporativas 7y el 34% restante en lo que llaman “olfato”.
CONCLUSIONES
Otra de las variables que más influyen en el resultado
de la evaluación de un proyecto es la tasa de descuento
empleada en la actualización de sus flujos de caja.
El costo de capital corresponde a aquella tasa que se
utiliza para determinar el valor actual de los flujos futuros
que genera un proyecto y representa la rentabilidad que
se le debe exigir a la inversión por renunciar a un uso
alternativo de los recursos en proyectos de riesgos
similares.
Toda empresa o inversionista espera ciertos retornos por
la implementación de proyectos de inversión. Inicialmente
se desarrollan diversos sistemas para determinar e
incorporar el costo de capital, como las razones
precio/utilidad, los dividendos esperados, los retornos
esperados de la acción, los retornos sobre proyectos
marginales, etcétera. Ninguno de estos métodos
tradicionales incorpora el riesgo asociado con la inversión.
Si los proyectos estuviesen libres de riesgo, no habría
mayor dificultad en determinar el costo de capital, ya que
bastaría usar como aproximación el retorno de los activos
libres de riesgo. No obstante, la gran mayoría de los
proyectos no están libres de riesgo, por lo que se debe
exigir un premio sobre la tasa libre de riesgo, el que
dependerá de cuan riesgoso sea el proyecto.
La estimación del costo de capital es un punto de
constante controversia entre los analistas. Un estudio
realizado por McKinsey y la Escuela de Negocios de la
Universidad de Chicago determino que el 42% de los
analistas y académicos utilizan modelos lineales basados
en el CAPM (Modelo de Valorización de Activos de Capital)
18
En conclusión se puede indicar que en la elaboración de
un proyecto de factibilidad un factor muy importante es
la correcta elaboración en la construcción de un flujo de
caja. Ya que los datos que conlleva viene de los estudios
de marcado, técnico y organizacional. Se tienen que
considerar todas las erogaciones de dinero en las que
se incurrirá o llamadas desembolsos de efectivo como
también no se deben de olvidar los gastos no
desembolsables que ayudan a aminorar el pago de
impuestos.
Existen dos tipos de beneficios que no debemos olvidar
al final del periodo de evaluación que son el valor de
desecho del proyecto como la recuperación del capital
de trabajo ya que si obviamos dichos montos hará variar
la tasa interna de retorno del proyecto y el valor actual
neto.
Por último otro factor importante es la tasa de descuento
ya que si no es aplicada de la manera adecuada nos
hará variar en la aceptación o rechazo del proyecto de
inversión.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
•
•
•
•
•
Bolten, Steven, Administración Financiera. México;
Limusa 1981
Brealey, R. y S.Myers, Principles of Corporate
Finance. New York; Mc Graw Hill, 1998
Neveu, Raymond, Fundamentals of Managerial
Finance. Cincinnati Ohio; South Western. 1981
Van Horne. Administración de Finanzas. México.
Prentice Hall. 1998.
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Algunos de los errores más frecuentes
en la implementación de controles de
seguridad de la Información
LIMBERG F. ILLANES MURILLO
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz Bolivia
RESUMEN
Hablar de seguridad de la información, muchas veces se piensa que es hablar de criterios de confidencialidad, pero también comprende
criterios de integridad y disponibilidad. Ahora, al momento de implementar controles de Seguridad de la Información que cumplan con
estos criterios. Entre los errores más comunes está: la elección inadecuada del Líder del Proyecto de Seguridad de la Información, creer
que únicamente con aplicaciones o sistemas se resuelven los problemas, hacer las cosas solo por cumplir, los proyectos no está alineados
a los objetivos estratégicos del negocio y por último pensar que los consultores conocen más la Organización que uno mismo. El presente
artículo explica de forma resumida cual la causa de estos errores frecuentes.
ABSTRACT
To talk about information security, often we thought to be only talk about confidentiality criteria, but also includes integrity and availability´s
criterias. Now, when implemented Information Security controls that meet these criteria. Among the most common mistakes are: improper
choice of the Information Security´s Project Leader, believing that only applications or systems solved the problems, do things just to meet,
projects are not aligned to business objectives strategic and finally think that consultants know the Organization more than oneself. This
article explains summarizes the cause of these common mistakes.
INTRODUCCIÓN
Existen diferentes situaciones que se presentan al
momento de querer implementar controles de Seguridad
de la Información que desnudan la madurez que tiene
una Organización.
Muchas veces esta madurez en Seguridad de la
Información de una Organización tiene bases en la falta
de comprensión o entendimiento de la Alta Gerencia,
falta de concientización de los funcionarios, rechazo a
los cambios, rechazo a los controles y sobre todo la falta
de cultura en Seguridad de la Información. Pero lo descrito
anteriormente ocurre muchas veces por los errores que
cometen los responsables, líderes o auspiciadores de
los diferentes proyectos de la empresa.
Cabe aclarar que uno de los primeros errores que
comenten las organizaciones es no realizar una Gestión
de Riesgos de Seguridad de la Información, pero al ser
éste un tema tan crítico y amplio lo mencionaremos en
otro artículo. Ahora solo veremos algunos de los errores
más comunes de la parte operativa de una organización
así como de su área de Tecnología o Sistemas en temas
de Seguridad de la Información.
ERRORES MÁS FRECUENTES
A continuación se describen algunos de esos errores:
Elección inadecuada del Líder del Proyecto de
Seguridad de la Información
En muchos casos el líder de proyecto es muy técnico y
debe llevar adelante tareas o actividades que van más
allá de su cargo y responsabilidad, afectando la
segregación de funciones.
A raíz de esto, los requerimientos se traban, la información
requerida se demora y ante la falta de apoyo, finalmente
otro funcionario que desconoce el objetivo y alcance del
proyecto decide sobre los temas desconociendo la
problemática.
Muchas veces los recursos humanos para encarar el
proyecto no se asignan y si se hace, el proyecto se
demora dado que hay que "poner en tema" al recurso
asignado, ya que en gran parte tampoco tienen la jerarquía
necesaria para tomar decisiones.
Es un problema muy difícil de resolver si nuestro Líder
de Proyecto no está en condiciones de obtener la
información requerida, convocar a los referentes
necesarios y/o tomar alguna decisión relevante en relación
al proyecto.
De presentarse esta situación estaríamos ante una
Organización no muy comprometida con la
implementación de controles de Seguridad de la
Información.
19
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Creer que únicamente con aplicaciones o sistemas
se resuelven los problemas
Hay proyectos que se generan para generar una
determinada aplicación o sistema, pero llegado el
momento de la implementación comienzan a aparecer
los problemas, que pueden ser que:
•
•
•
El producto no hace todo lo que queríamos, esto
a raíz de que no se hizo el relevamiento adecuado
o se comenzó el desarrollo sin tener claro el
objetivo y alcance.
Requiere información que aún no hemos podido
recolectar
Depende de procesos que la Organización aún
no tiene implementados o con el nivel de madurez
necesario.
Por ejemplo es muy frecuente escuchar acerca de
proyectos de Data Loss Prevention (DLP) en
Organizaciones que aún no tienen un inventario
centralizado de activos o no tienen establecido su
Clasificación de la Información.
Finalmente para "justificar" el proyecto, la herramienta
se implementa con funcionalidades mínimas para luego
volver a generar algún proyecto que regularice la situación
(que muchas veces no lo hace).
cumplir o para que los responsables de un determinado
problema no asuman la responsabilidad de la falta de
gestión.
No está alineados a los objetivos estratégicos del
negocio
Si bien parece muy claro que el área de Tecnología o
Sistemas debe brindar un servicio al negocio y
acompañarlo para lograr el cumplimiento de los objetivos
estratégicos, es frecuente encontrarse con proyectos que
no tienen ninguna relación con el rumbo que tiene el
negocio.
Negocios que están pensando en ir hacia la nube (Cloud
computing), en donde el área de Tecnología o Sistemas
ejecuta proyectos de centralización de aplicaciones
cliente/servidor o restricciones para el trabajo remoto,
ambas cuestiones que muestran un camino
completamente distinto entre el negocio y su área de
Tecnología o Sistemas.
Negocios que se despliegan sobre plataformas o redes
sociales y canales de comunicación con sus clientes,
frente a proyectos que buscan restringir el uso de redes
sociales sin un análisis de riesgos previo para determinar
que controles de Seguridad implementar.
Hacer las cosas solo por cumplir
No deja de ser un signo de problemas aún mayores,
dado que generalmente en ese tipo de organizaciones,
el área de Tecnología o Sistemas se considera dueña de
los servidores y es frecuente que sea el usuario quien
notifica los problemas dado que la "independencia" de
gestión es absoluta y se prescinde o evita contar con
una Gestión de Incidentes por temor a mostrar los
problemas internos.
Lamentablemente en reiteradas ocasiones se escucha
que un determinado proyecto se hace:
Pensar que los consultores conocen más la
Organización que uno mismo
En las organizaciones en las cuales se presenta esta
situación, normalmente el área de Tecnología o Sistemas
es la encargada de la mayoría de los temas referentes
a Seguridad de la Información y las demás áreas no
tienen ningún involucramiento al respecto.
•
•
•
•
Por cumplir PCI DSS
Porque me lo pide Auditoria
Porque me lo exige mi ente Regulador
Porque surgió de una reunión entre gente que
desconoce los problemas (Comités de Riesgos,
Reuniones de Directorio) y el auditor confundiendo
su rol hace consultoría.
Si el consultor toma decisiones que debe tomar la
Organización, los controles de Seguridad de la Información
presentan síntomas de fracaso. El valor agregado del
consultor viene relacionado con la experiencia en otros
proyectos, su formación, el hecho de mantenerse
actualizado y de la dedicación a los temas relacionados
con Seguridad de la Información.
Por ende, el resultado es conocido, surge un proyecto
de remediación de un problema que quizás no existe.
Ahora bien, eso no lo convierte en la persona adecuada
para tomar decisiones que le corresponden a los miembros
de la Organización, dado que ellos conocen el valor de
la información involucrada, los objetivos de negocio de
corto, mediano y largo plazo, las idas y vueltas políticas,
los intereses internos y todo aquello que es tan importante
al momento de tomar decisiones.
Más allá de que sería ideal que los proyectos surjan de
necesidades reales de la Organización, que correspondan
con un objetivo claro y medible, es poco frecuente
encontrarse con tal escenario. A veces se hacen para
20
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
CONCLUSIONES
En muchas oportunidades se menciona y repite la
importancia del involucramiento de los máximos referentes
de una Organización en temas relacionados con Seguridad
de la Información.
Es una responsabilidad de la Alta Gerencia y la Dirección
el estado de seguridad de su negocio, definir el nivel de
protección adecuado para sus activos y asignar los
recursos necesarios para lograrlo. Si esto no se presenta,
Frontis de la Unidad Académica La Paz - Irpavi.
es muy probable que alguien asuma una responsabilidad
que lo excede y por consiguiente el propio
desconocimiento del negocio haga que la estrategia de
seguridad sea errónea.
El desafío para quienes deben gestionar la Seguridad
de la Información es lograr el interés e involucramiento
de los líderes, es allí en donde se debe invertir el mayor
esfuerzo, para luego no dedicarle tanto tiempo y esfuerzo
a reparar los errores producto de decisiones equivocadas,
mal uso de los recursos y medidas desacertadas
21
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Generación de Sinergias, basada
en actividades académicas para
potenciar la investigación
ALEJANDRO MIGUEL ZAMBRANA CAMBEROS
Departamento Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz Bolivia
[email protected]
RESUMEN
Este artículo explora la posibilidad de verificar competencias universitarias mediante la generación de sinergias positivas desencadenadas
a raíz de actividades académicas que propicien un espacio que motive tanto a estudiantes como docentes a investigar. La actividad
académica utilizada para tener un acercamiento es el concurso de programación que se realiza en la Carrera de Ingeniería de Sistemas
de la Universidad.
ABSTRACT
This article explores the possibility of verifying college skills through the generation of positive synergies triggered as a result of academic
activities to foster a space that motivates both students and teachers to investigate. The academic activity used to be a rapprochement
is the programming contest that takes place in the career of Systems Engineering of the University.
PALABRAS CLAVES:
Competencias, Investigación, Programación, Concurso de Programación, Verificación.
INTRODUCCION
Las actividades académicas realizadas en la Universidad,
normalmente son para lograr visibilidad en el entorno y
fortalecer el proceso de enseñanza - aprendizaje, en el
cual, el estudiante que se encuentra motivado por obtener
un buen desempeño en la actividad y por lograr
satisfacción personal, investiga, hace praxis y alcanza
niveles verificables de competencias profesionales que
pueden ser medidas por diversos medios.
La Figura 1, muestra la metodología abordada en base
a las sinergias entre los siguientes sistemas:
•
•
•
•
•
•
•
•
Actividad académica.
Habilidades de Estudiantes.
Investigación de estudiantes.
Exigencias a las materias afines.
Investigación de Docentes.
Aportes intelectuales.
Generación de Proyectos de Investigación.
Implementación de TIC´s
La problemática radica, en ¿cómo lograr sinergias
positivas para que a raíz de las actividades académicas,
docentes y estudiantes investiguen y generen productos
que puedan ayudar a verificar competencias desarrolladas
en la Universidad?
Para ello exploraremos el camino que puede trazarse a
partir de la actividad denominada “Concurso de
Programación” para la carrera de Ingeniería de Sistemas
que tiene inicialmente el objetivo de mejorar las habilidades
de programación de sistemas de información y TIC´s en
los futuros profesionales de la carrera.
CONTENIDO
Iniciamos con la metodología para afrontar la problemática
presentada, para luego evaluar los logros reales
alcanzados y concluir con los retos que aún quedan para
avanzar en la investigación planteada.
22
Básicamente se presenta la siguiente relación sinérgica
en base al comportamiento deseado de los sistemas en
consideración:
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
•
•
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•
•
•
•
El incremento de la realización de la actividad
académica, genera un incremento de las
habilidades en estudiantes para mejorar su
rendimiento en la actividad académica.
El incremento de habilidades de los estudiantes,
genera incremento de la investigación estudiantil
para resolver la actividad.
El incremento de la investigación estudiantil, genera
mayores exigencias de estos en las materias afines
que nutren en conocimiento y practica.
En paralelo, el incremento de la realización de la
actividad académica y El incremento en la exigencia
de los estudiantes, genera el incremento en la
investigación en los Docentes para apoyar a los
estudiantes.
El incremento de investigación en los docentes,
genera mayores Aportes Intelectuales (artículos,
libros y otros) más el incremento de Proyectos de
investigación.
El incremento de Proyectos de investigación,
generan incremento en implementación de TIC´s
en la Universidad.
El incremento de implementación de TIC´s en la
universidad, generan evolución en la realización
de la actividad académica, que desencadena
nuevamente las relaciones sinérgicas ya
explicadas.
Realizado este análisis lo que queda es evaluar la
metodología planteada en base modelo causa efecto
planteado
Luego revisar los indicadores en cada sistema involucrado.
Los logros alcanzados pueden ser medidos en base a la
verificación de los niveles alcanzados, al incremento de
estudiantes involucrados y con el número de docentes
generadores de investigaciones con base de actividades
académicas.
Otro aspecto importante, es considerar que el modelo,
hasta el momento no asegura que se llegará a buen
puerto con pocas realizaciones de la actividad
académica en cuestión y que dependerá de las
características específicas de la actividad que sea
impulsada.
La figura 2, muestra que el detonante es la realización
de la actividad académica y que requiere del apoyo
constante por parte de la Universidad. Sin embargo, los
indicadores no podrán ser considerados como objetivos
de gestión hasta que se identifiquen claramente las tareas
necesarias para ajustar cada sistema y se logre el
rendimiento esperado.
Evaluemos ahora una actividad académica específica,
realizada en la carrera de Ingeniería de Sistemas. “La
Competencia de programación”, esta consiste en la
resolución de problemas, de diversa complejidad,
empleando un lenguaje de programación informática y
tiene la finalidad de descubrir estudiantes con habilidades
inherentes a la programación informática, trabajo en
equipo en un entorno competitivo y empleando
conocimientos de elaboración de algoritmos a niveles
altos.
Los estudiantes calificados en esta competencia pueden
representar en varios niveles a la Universidad y su
aprendizaje debe ser apoyado por los docentes, quienes
se actualizan en las técnicas de programación
empleadas por los mejores a nivel mundial. Los
estudiantes participan en equipos de tres de acuerdo
a reglas internacionales.
Las Universidades que se tomaron en cuenta, fueron
en las que el autor lideró esta actividad. Las Figuras 3
y 4, muestra el rendimiento obtenido de los equipos en
las competencias locales, considerando las variables
de:
•
•
•
•
Número de problemas resueltos.
Porcentaje de equipos con por lo menos un
problema resuelto.
Porcentaje de equipos con por lo menos 2
problemas resueltos.
Porcentaje de equipos con por lo menos 3
problemas resueltos.
Es necesario resaltar que los datos se extrajeron de los
resultados de las competencias aceptadas por la ACMICPC sección Bolivia, realizadas en las Universidades
de La Salle y la Escuela Militar de Ingeniería y que el
mejor rendimiento de un equipo Boliviano es de 4
problemas resueltos de 11 planteados.
23
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Con este análisis, observamos que las Universidades
han logrado un proceso Docente - Estudiante para obtener
logros y crecimiento, reflejados en el rendimiento de la
actividad en las últimas gestiones. En la Escuela Militar
de Ingeniería, el estado real muestra la presentación de
proyectos orientados a respaldar un crecimiento mayor,
que permita reducir la brecha con la región.
Estos proyectos se han clasificado en dos categorías:
Categoría Estudiantes:
•
La evolución del número de problemas resueltos respecto
a los planeados es lenta, debido a la complejidad que
representa su resolución. Otro dato importante es que
en la región (Perú, Chile, Bolivia, Argentina y Colombia),
la mayor cantidad de problemas resueltos también ha
tenido una evolución lenta.
•
•
•
Proyecto 001: Capacitación para equipos para
preparación a la competencia nacional, agosto
2011, propuesta por los estudiantes José
Machicado y Miguel Machicado, aprobado por
Consejo de Carrera de Ingeniería de Sistemas
EMI.
Proyecto 002: Desarrollo de juez virtual para la
EMI, enero 2012, propuesta por los estudiantes
José Machicado y Miguel Machicado, aprobado
por Consejo de Carrera de Ingeniería de Sistemas
EMI.
Proyecto 003: Documentación para preparación
de estudiantes para la competencia interna de
programación EMI 2012, enero 2012, propuesta
por los estudiantes José Machicado y Miguel
Machicado, aprobado por Consejo de Carrera de
Ingeniería de Sistemas EMI.
Proyecto 004: Cursos de capacitación para
equipos para la competencia interna EMI 2012,
abril 2012, propuesta por los estudiantes José
Machicado y Miguel Machicado, aprobado por
Consejo de Carrera de Ingeniería de Sistemas
EMI.
Categoría Docentes:
•
La Figura 4, muestra esta evolución en los ejercicios
resueltos en los últimos 5 años.
Respecto al rendimiento interno, este análisis nos permite
ser más exhaustivo, puesto que demuestra la interacción
entre docentes y estudiantes en el apoyo para la resolución
de estos problemas. Observamos que cada gestión, la
cantidad de equipos que por lo menos resuelven un
problema ha incrementado, eso denota mejorías
considerables en los participantes y que adicionalmente,
equipos lograron resolver por lo menos 3 problemas.
Aunque todavía queda por avanzar, para alcanzar a los
mejores de la región, la brecha puede ser disminuida
empleando las sinergias planteadas en este artículo.
24
Proyecto 005: Implementación de Juez Virtual en
la página Web de la EMI a cargo del equipo de
trabajo de la competencia de programación, febrero
2012, aprobado por Consejo de Carrera de
Ingeniería de Sistemas EMI.
El análisis de los proyectos planteados y su efecto en la
investigación, serán sujetos de un nuevo artículo que
complementarán a éste, puesto que la rueda sigue girando
y dependiendo de los logros, en aportes de estudiantes
y docentes generados en esta gestión, permitirá obtener
un parámetro más para evaluar Competencias trazadas
por la Carrera de Ingeniería de Sistemas.
Otro indicador interno, es el número de estudiantes
involucrados en las investigaciones referidas a las
exigencias de la competencia de programación.
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
a la formación de estudiantes, para mejorar el rendimiento
en la competencia de programación, puede ser impulsada
a partir de actividades académicas.
También pueden evaluarse competencias académicas y
de liderazgo relativas al proceso de investigación,
considerando el avance en los logros obtenidos en las
distintas instancias de la actividad.
Se recomienda apoyar a iniciativas que permitan generar
sinergias en base a actividades académicas.
También se recomienda motivar a los docentes para que
lideren actividades de investigación impulsadas por
actividades académicas, de esta manera estos podrán
presentar investigaciones sobre los métodos teóricos y
prácticos empleados para mejorar continuamente.
BIBLIOGRAFÍA
El indicador mencionado en el anterior párrafo, muestra
que en los seis últimos años, ha incrementado el interés
de estudiantes involucrados, permitiendo que la
competencia de programación presente no solo a
competidores, sino también a líderes que son referentes
para los estudiantes internos y externos a la universidad.
El trabajo desarrollado para potenciar el liderazgo
estudiantil, para incrementar los niveles de investigación
de los estudiantes, ha permitido que estos líderes capaciten
a sus compañeros desde una perspectiva entre pares.
La labor docente entonces puede concentrarse en los
nuevos retos, alcanzar niveles más altos de dominio y
proporcionando herramientas mas complejas.
CONCLUSIONES
Y
RECOMENDACIONES
Referencias de libros:
• Oscar Johanssen, Introducción a la Teoría General
de Sistemas, Limusa, 1983.
• Javier Aracil y Francisco Gordillo, Dinámica de
Sistemas, Alianza editorial, 1997.
• Benjamin Blanchard, Ingeniería de Sistemas,
Isdefe, 1995.
• Angel Sarabia, Teoria General de Sistemas, Isfede,
1995.
• George Beal, Conducción y Acción Dinámica del
Grupo, KAPELUSZ, 1964
• Noemi Paymal, Pedagogía 3000, Ox La-Hun,2008.
Informes de actividades:
• Informe Competencia de Programación, EMI, 2007,
2008, 2009, 2010 y 2011.
• Informe Competencia de Programación,
Universidad La Salle, 2009,2010 y 2011.
Como se observó, la actividad de investigación relativa
Unidad Académica Santa Cruz.
25
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Identificación de modelos borrosos
utilizando la tecnicas de clustering
ING. GERMAN JESÚS PEREIRA MUÑOZ
Departamento Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
[email protected]
RESUMEN
La aplicación de las técnicas de clustering borroso para la identificación de modelos borrosos se está extendiendo cada vez más. Sin
embargo, y dado que su origen es bien distinto a la ingeniería de control, aparecen numerosos problemas en su aplicación. En este
trabajo se definen las características de un algoritmo de clustering ideal para su aplicación a la construcción de modelos locales de
sistemas complejos no lineales para control. Posteriormente se desarrolla una nueva familia de algoritmos de clustering llamada AFCRC
(Adaptive Fuzzy C-Regresssion models with Convex membership functions) que permite desarrollar modelos con esas características
ideales, mejorando (respecto a algoritmos previamente existentes) la interpretabilidad de los modelos borrosos obtenidos y el descubrimiento
de estructuras (hiper-)lineales en los mismos.
Palabras Clave
Clustering borrosas, identificación de sistemas complejos, sistemas borrosos
INTRODUCCIÓN
ALGORITMO DE CLUSTERING FUZZY C-MEANS
Para tratar de modelar sistemas complejos se puede
recurrir a su descomposición en un conjunto más o menos
grande de submodelos con un rango de validez limitado,
que denominamos modelos locales. El modelo global del
sistema se puede obtener a través de la integración de
los modelos locales utilizando, por ejemplo, una base de
reglas borrosa que permite la selección de los modelos
adecuados a la situación en que se encuentra el sistema
[9]. Con este enfoque se dispone de una técnica simple
e intuitiva para el modelado de procesos complejos,
además de una herramienta muy útil para el diseño de
sistemas de control.
La mayoría de las técnicas analíticas de clustering borroso
se basan en la optimización de la función objetivo cmeans [2] o alguna modificación de ésta.
Los problemas que surgen a la hora de utilizar esta
técnica son la selección del número de modelos locales
que se deben emplear y la identificación de los distintos
modelos locales utilizados. Una de las alternativas es la
utilización de datos experimentales y extraer a partir de
éstos la estructura del sistema de reglas borrosas
(extracción de reglas) y los parámetros de los modelos
locales (identificación paramétrica). Existen diversos
métodos para resolver este problema y se basan en
algoritmos genéticos, redes neuronales, plantillas o
técnicas de agrupamiento (clustering)[1]. Los algoritmos
de agrupamiento borroso son los más adecuados para
la identificación borrosa ([12], [5], [1]). Los más utilizados
en este tipo de aplicaciones son el método de Fuzzy CMeans (FCM) [2] y el método de Gustafson-Kessel (GK)
[6].
Función objetivo c-means
La función objetivo base de una gran familia de algoritmos
de clustering borroso es la siguiente:
Donde:
son los datos que deben ser clasificados,
(3)
es una matriz partición borrosa de Z,
(4)
es el vector de centros (centroides, prototipos) a
determinar,
(5)
es una norma, y
(6)
es un exponente que determina la "borrosidad" de los
clusters resultantes. El valor de la función de coste (1)
es una medida ponderada del error cuadrático que se
comete al representar los c clusters por los prototipos ci.
Algoritmo fuzzy c-means (FCM)
La minimización de la función objetivo (1) es un problema
de optimización no lineal que puede ser resuelto de
muchas formas, pero la más habitual es la conocida como
algoritmo fuzzy c-means.
26
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Los puntos estacionarios de la función objetivo (1) se
encuentran añadiendo la condición de que la suma de
las pertenencias de un punto a todos los clusters debe
ser igual a uno a J mediante los multiplicadores de
Lagrange [13]:
aunque no tanto como el FCM, se usa bastante en la
bibliografía para la obtención de modelos borrosos,
dado que los clusters hiperlipsoidales que busca,
detectan de forma bastante correcta los
comportamientos quasi-lineales de los diversos
regímenes de funcionamiento que pueden existir en un
conjunto de datos.
(7)
ALGORITMO DE GUSTAFSON-KESSEL (GK)
Igualando a cero las derivadas parciales de _ con respecto
a U, C y _, las condiciones necesarias para que (1)
alcance su mínimo son:
Este algoritmo, al extender el algoritmo básico fuzzy cmeans eligiendo una norma diferente Bi para cada cluster,
convierte (5) en [6]:
(10)
(8)
(9)
Estas matrices son ahora tomadas como posibles
variables para la optimización de la función (1), con lo
que se adaptará la norma a cada cluster según sus
características. Sea B = {B1, B2, ..., Bc} el vector que
contiene las c normas. La nueva función a minimizar
será:
(11)
La ecuación (9) nos da un valor para ci como la media
ponderada de los datos que pertenecen a un cluster,
donde los pesos son las funciones de pertenencia.
El problema más importante con el que nos enfrentamos
al emplear el algoritmo FCM para la identificación de
modelos borrosos, es que los clusters identificados
tienen forma hiper-elipsoidal, cuando lo deseable para
una posterior aplicación a control es que, como se ha
dicho, dichos clusters tengan una estructura afín o
lineal.
Existen muchas extensiones y modificaciones al algoritmo
básico c-means que se ha descrito. Estos nuevos métodos
pueden ser clasificados en tres grandes grupos:
•
•
•
Algoritmos que utilizan una medida de la distancia
adaptativa (una norma diferente para cada cluster).
Esto posibilita la detección de clusters de datos con
estructuras (tamaños y formas) diferentes.
Algoritmos basados en prototipos lineales (norma
constante y prototipos variables). Es una alternativa
a la solución anterior de las restricciones de FCM.
Algoritmos basados en prototipos no lineales. Este
tipo de algoritmos no tienen aplicación al caso que
nos ocupa (clusters huecos).
De entre los algoritmos con distancia adaptativa, cabe
destacar el de Gustafson-Kessel (GK), algoritmo que
extiende el algoritmo básico fuzzy c-means eligiendo
una norma diferente Bi para cada cluster. Este algoritmo,
cumpliendo (3), (4) y (6). Para obtener una solución
viable, Bi debe ser limitada de alguna forma. La forma
más habitual es fijar el determinante de Bi, lo que es
equivalente a optimizar la forma del cluster manteniendo
su volumen constante:
(12)
con _i constante para cada cluster. La expresión que se
obtiene mediante los multiplicadores de Lagrange es:
(13)
siendo Fi la matriz de covarianzas de cluster i definida
por:
(14)
Una vez determinados los clusters hiperlipsoidales, si lo
que se desea es conseguir un modelo borroso de TakagiSugeno, se deberán ajustar dichos clusters a estructuras
lineales siguiendo la información proporcionada por el
eje mayor de dicho cluster y mediante el uso de, por
ejemplo, el algoritmo de mínimos cuadrados.
El algoritmo GK es bastante adecuado para el propósito
de la identificación, ya que tiene las siguientes
27
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
propiedades:
•
•
•
La dimensión de los clusters viene limitada por la
medida de la distancia y por la definición del prototipo
de los clusters como un punto.
En comparación con otros algoritmos, GK es
relativamente insensible a la inicialización de la matriz
de partición.
Como el algoritmo está basado en una norma
adaptativa, no es sensible al escalado de los datos,
con lo que se hace innecesaria la normalización previa
de los mismos.
El objetivo primordial de este trabajo es buscar técnicas
de clustering que desarrollan clusters lineales o
hiperplanos (consecuente deseado), manteniendo la
interpretabilidad de las reglas (antecedente deseado)
y todo ello con resultados de error de modelado al
menos tan buenos como el algoritmo GK, de forma que
se pueda facilitar el uso posterior de dichos modelos
para el control del sistema que está siendo modelado.
Como se verá, esto se consigue por medio de la
implementación de lo que se ha llamado función de
coste mixta.
ALGORITMOS CON PROTOTIPOS LINEALES
Por todas estas características es bastante empleado en
la identificación de los sistemas que no ocupan. Sin
embargo, también tiene sus desventajas:
•
•
•
•
La carga computacional es bastante elevada, sobre
todo en el caso de grandes cantidades de datos.
El algoritmo GK puede detectar clusters de diferentes
formas, no solo subespacios lineales que son los que
en principio nos interesan (en realidad busca clusters
hiperelipsoidales).
Cuando el número de datos disponibles es pequeño,
o cuando los datos son linealmente dependientes,
pueden aparecer problemas numéricos ya que la
matriz de covarianzas se hace casi singular. El
algoritmo GK no podrá ser aplicado a problemas
puramente lineales en el caso ideal de no existir
ruido.
Si no hay información al respecto, los volúmenes de
los clusters se inicializan a valores todos iguales. De
esta forma, no se podrán detectar clusters con grandes
diferencias en tamaño.
Por otra parte, es una característica común de la
identificación de modelos borrosos por clustering olvidar
el fin (el modelo borroso) en la etapa de agrupación de
los datos. Siempre es un paso posterior derivar reglas
en alguno de los tipos de modelo borroso existentes
(Takagi-Sugeno en nuestro caso). Para ello, la solución
más sencilla es proyectar la pertenencia a los clusters
obtenidos en el espacio deseado, obteniendo así
funciones de pertenencia que definirán conjuntos
borrosos en los espacios que se proyecten. Otra opción
en conservar en el espacio n-dimensional la función de
pertenecía obtenida. Si no se realiza la proyección en
el espacio de salida (modelo Mandami), se emplea un
método alternativo de ajuste apropiado para la
determinación del consecuente (mínimos cuadrados,
algoritmos genéticos, ...).
Además, se suele perder la interpretabilidad de las reglas
a cambio de un bajo error de modelado.
28
Existen diferentes algoritmos que eliminan el problema
de la limitación de forma y tamaño de los clusters
impuesta por FCM manteniendo la norma constante
pero definiendo prototipos r-dimensionales (0 ≤r ≤n-1),
lineales o no lineales, en subespacios del espacio de
datos. Esta opción es opuesta a la idea de GK de
emplear normas variables, pero también obtiene buenos
resultados.
Los algoritmos de este tipo y que pueden ser de
nuestro interés, referentes a espacios o subespacios
lineales, son el algoritmo fuzzy c-varieties [2] (FCV)
y el algoritmo fuzzy c-regression models [8] (FCRM).
De entre todos estos algoritmos, el que en un principio
parece más interesante es el FCRM, ya que ajusta
los parámetros de la clasificación a un modelo de
regresión genérico:
(15)
con las funciones fi parametrizadas por _i _R pi. El grado
de pertenencia µik _U se interpreta en este caso como
la cercanía existente entre el valor predicho por el modelo
(15) e yk. El error de predicción suele calcularse como:
(16)
Las funciones objetivo a minimizar con el método que se
presenta, son definidas por U _Mfc y (_1, ...,_c) _R p1x
R p2 x ... x R pc para
(17)
Una posibilidad para minimizar (17) se presenta en [7] .
A pesar de lo interesante que en un principio parece el
algoritmo, tan solo Kim [10] sugiere emplearlo para el
modelado borroso. Además, los resultados que obtiene
no son muy prometedores, y se considera que solo debe
ser empleado como una primera aproximación y el ajuste
fino del modelo final se hará posteriormente, por ejemplo,
con el método del gradiente. En cuanto al antecedente
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
de las reglas lo obtiene en un paso también posterior al
clustering, mediante un ajuste de U a funciones
exponenciales.
El comportamiento de FCRM cuando en los datos no hay
estrictamente clusters lineales, sino que lo que
se pretende es obtener modelos lineales que aproximen
a un sistema que no es lineal (ni siquiera a tramos) se
puede comprobar buscando modelos lineales con alguna
curva, por ejemplo, una parábola. Las soluciones que
obtiene FCRM para este caso se muestran en la figura 1.
Figura 1. FCRM en la detección de datos sin estructura
lineal (azul: datos, verde: simulación, rojo: modelos
lineales identificados).
Una inicialización de la matriz de partición U más cercana
al resultado deseado lleva a resultados como los
mostrados es la figura 2a, pero nunca comparables a los
que se obtienen con el algoritmo GK (figura 2.b). Por
tanto, este algoritmo no consigue los objetivos deseados
aunque su filosofía no sea desechable. Existe una familia
de algoritmos que combina ventajas de uno y otro enfoque
y que se presenta a continuación.
Figura 2. a) FCRM en la detección de datos sin estructura
lineal con U dada (azul: datos, verde: simulación, rojo:
modelos lineales), b) GK en el mismo caso (azul: datos,
rojo: simulación, verde: modelos lineales).
A L G O R I T M O S C O N P R O TO T I P O S M I X TO S
El problema del que adolece el algoritmo es que aunque
el error entre los datos de salida y los del modelo se
minimiza, los modelos lineales obtenidos no son nada
parecidos a lo esperado (aproximar la función a modelar
con modelos lineales en el entorno de un punto de
funcionamiento), tal y como se muestra especialmente en
la figura 1.b.
Existe un tercer tipo de algoritmos (además de los que
tienen norma adaptativa o los que emplean prototipos
lineales) que intentan superar los problemas de los
algoritmos con prototipos lineales mediante la combinación
de éstos con los de norma adaptativa. Estos algoritmos
son el algoritmo fuzzy celliptotypes [2] (FCE) y el algoritmo
29
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
adaptive fuzzy c-regression models [11] (AFCR), y a los
que podríamos llamar algoritmos con prototipos mixtos.
Con FCE se pretenden superar algunos de los problemas
del FCV. Se toma un criterio genérico,
(18)
se fuerza a cada cluster a tener un centro de gravedad
cdgi y se mide la distancia como combinación de las
distancias de FCM (Dik) y FCV (Drik)
(19)
con _ _[0,1]. El problema en este algoritmo es la elección
del _ correcto para cada cluster.
El algoritmo AFCR (del que tan solo se han encontrado
referencias en la literatura japonesa) intent proporcionar
un tratamiento similar a FCRM del que hace FCE con
FCV. En este caso el criterio queda:
(20)
y se toma la distancia como combinación de las distancias
de FCRM (Eik) y FCM (Dik):
Figura 3. AFCR en la detección de datos sin estructura
lineal (azul: datos, verde: simulación, rojo: modelos
lineales) para 3 clusters (a) y 5 clusters (b).
(21)
con _ _[0,1]. El primer término proporciona el mismo
criterio que FCRM y el segundo incrementa la capacidad
de partición en el espacio de las variables ya que tiene
en cuenta la distancia de los datos al prototipo de los
clusters. La elección del _ se hace de forma dinámica en
este algoritmo y se acerca a 1 según la estructura
descubierta en el cluster es más lineal. Su determinación
se basa en
(22)
con _kl los autovalores de la matriz de covarianzas
definida en (14) para GK.
De este modo se conjuga en un solo algoritmo ventajas
de FCRM, FCM y GK. El parámetro _ sirve de balance
entre los términos cuando su tamaño medio es muy
diferente y no hay ningún estudio respecto a su
determinación.
Los resultados que obtiene AFCR para el mismo ejemplo
planteado en las figuras 1 y 2 se pueden observar en la
figura 3 y se pueden comparar con el resultado obtenido
por GK en la figura 4 y FCRM en la figura 3.
30
Figura 4.GK la detección de datos sin estructura lineal
con U dada (azul: datos, rojo: simulación, verde: modelos
lineales) para 3 clusters (a) y 5 clusters (b).
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Los resultados se corresponden con la mejora indicada
en [11] respecto a FCRM, igualando resultados de
algoritmos como el GK y obteniendo, al tiempo de
realización del clustering, una serie de modelos locales
lineales que se ajustan perfectamente a la función en
estudio e incluyendo el error de modelado en la función
de coste. Además, la capacidad de detección de
estructuras lineales no se ha perdido en AFCR,
obteniendo resultados idénticos a FCRM con diferentes
conjuntos de datos en lo que éste funcionaba
correctamente. A continuación, y dados los buenos
resultados obtenidos, se estudió el campo en el que
GK se comporta mejor y que es, por otra parte, el que
más interesa: el mapeado de funciones estáticas y
dinámicas, como nos vamos a encontrar en control.
Para ello, se ha tomado en primer lugar una serie de
datos reales de un biorreactor [3], ejemplo que se
muestra en la figura 5.
Figura 6. GK detectando estructuras lineales en datos
reales (azul: datos, rojo: simulación, verde: modelos
lineales).
Este efecto (el de la pérdida de la interpretabilidad) se
hace mucho más claro en sistemas más "complejos".
Figura 5. AFCR (a) y FCRM (b) detectando estructuras
lineales en datos reales (azul: datos, rojo: simulación,
verde: modelos lineales).
Claramente AFCR supera FCRM (figura 5) e iguala GK
(figura 6). Cabe destacar que en ambos casos de resultado
positivo (AFCR y GK) las funciones de pertenencia
borrosas obtenidas pierden parte de su interpretabilidad
(convexidad), como se muestra en la parte inferior de la
figura 6.
Figura 8. AFCR (a) y GK (b) en la detección de datos
dinámicos.
31
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Los resultados mostrados en 8 no son demasiado buenos
al fijarnos en las funciones de pertenencia y, aunque
nuevas ejecuciones de AFCR (variando el valor de _) o
GK dan clusters que aproximan mejor (localmente) la
función en estudio, las funciones de pertenencia han
perdido su interpretabiblidad a cambio de un bajo error
de modelado.
Una inspección de la matriz U definitiva a la que llevan
AFCR o GK, nos indica que se minimiza el error no por
cercanía del modelo obtenido, sino por la ponderación
de varios modelos. Sin embargo, lo que nosotros
pretendemos buscando modelos cuyo fin es un posterior
control, son modelos locales lineales que se aproximen
lo más posible al modelo del sistema: se pretende
aproximar la función desconocida que representa al
sistema con hiperplanos en el entorno del prototipo del
cluster que representará un punto de funcionamiento. La
idea que se persigue a partir de este momento es incluir
en el proceso de clustering alguna condición que favorezca
la pertenencia a clusters concretos: entradas de U
(pertenencias) cercanas a 1 si estamos cerca del prototipo
del cluster y cercanas a 0 si estamos lejos del prototipo.
Se pretende, por tanto, conseguir la convexidad de las
funciones de pertenencia borrosas suministradas en el
proceso de identificación, pues es lo que se necesita
para una posterior interpretación y validación y ni el
algoritmo AFCR ni el GK lo consiguen. A pesar de esto,
con los algoritmos propuestos hasta el momento, ya se
puede decir que el funcionamiento de AFCR supera a
GK, dado que para los mismos conjuntos de datos se
obtienen resultados finales similares y siempre con la
ventaja de que el consecuente afín de las reglas borrosas
identificadas forma parte del propio proceso de clustering.
(24)
con _ _[0,1] siguiendo para su determinación el criterio (22).
El parámetro _se mantiene para el balance entre los términos
cuando su tamaño medio es muy diferente y se incluyen _1y
_2con el mismo fin. Para determinar los valores de Dlejos
iky Dcerca ik se identifica en (25) y (26), respectivamente,
el criterio de distancia que es necesario incluir en un índice
para expresar la penalización por alta pertenencia de puntos
lejanos a un prototipo (25) y baja pertenencia de puntos
cercanos al prototipo (26). Se ha utilizado una penalización
exponencial en ambos casos, lo que llevará a una preferencia
por la generación de funciones de pertenencia exponenciales,
aunque dicho criterio puede ser modificado según el criterio
que pueda interesar en cada caso.
(25)
(26)
Este nuevo algoritmo, denominado AFCRC (adaptive fuzzy
c-regression models with convex membership functions),
ha sido programado y, aunque se pretende realizar en el
futuro un estudio teórico para la determinación más adecuada
de _1y _2, numerosas simulaciones se han llevado a cabo
con resultados muy interesantes. Para el mismo conjunto
de datos empleados en el ejemplo de la figura 8, el nuevo
algoritmo se comporta para diferentes valores de _1(no se
han incluido en este caso variaciones del término _2) como
se observa en las figuras 9 a 11.
ALGORITMOS QUE FAVORECEN LA CONVEXIDAD
Aprovechando, como ya se ha comentado, la demostración
de [2] en la que se indica que la única condición para la
convergencia del índice J de los algoritmos de clustering
es que la distancia sea siempre positiva, se van a añadir
nuevos términos a la distancia (21) empleada en AFCR
para mejorar la convexidad de las funciones de pertenencia
y manteniendo lo positivo de este algoritmo. Para un criterio
como el mostrado en (23)
(23)
se incluirá en DC ikun término para penalizar la alta
pertenencia de los puntos lejanos a un prototipo (Dlejos
ik) y otro para penalizar la baja pertenencia de puntos
cercanos al prototipo (Dcerca ik), manteniendo también
las distancias de FCRM (Eik) y FCM (Dik ). La nueva
distancia global que se empleará será:
32
Figura 9. Clusters (a) y funciones de pertenencia (b) con
AFCRC (_1= 10^5)
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
forma de las funciones de pertenencia y mejorar su
convexidad con una correcta elección de parámetros, tal
y como muestras las últimas figuras. El efecto de (26),
aunque no tan espectacular, tampoco es despreciable.
La combinación de ambos términos lleva a resultados
como el de la figura 12, donde se ha tomado el mejor de
los valores observados para _1en las simulaciones
anteriores y se han probado distintos valores de _2 hasta
obtener los resultados mostrados en la figura.
Figura 10. Clusters (a) y funciones de pertenencia (b)
con AFCRC (_1= 10^3
Figura 1 Clusters (a) y funciones de pertenencia (b) con
AFCRC (_1= 10^3 y _2= 10^-2).
Con este segundo término se aprecia una mejora en las
pertenencias de los puntos centrales de los clusters, pero
muy ligera. Por tanto, parece que ambos términos cumplen
su cometido y ayudan a conseguir unas funciones de
pertenencia más interpretables y unos clusters más
ajustados a lo deseado.
Figura 11. Clusters (a) y funciones de pertenencia (b)
con AFCRC (_1= 10^2).
El efecto del término generado en (25) en el proceso de
clustering es muy claro en lo que respecta a modificar la
Sin embargo, para el ejemplo anterior el ajuste de _1 y _2 se
ha hecho de forma manual. Como ya se ha dicho, es un trabajo
para el futuro determinar algún criterio para que fuese el propio
proceso de clustering el que determinase el _ apropiado en
cada caso. Una primera aproximación sencilla se ha determinado
viendo que los términos sigma están situados en el denominador
de un término exponencial, cuyo numerador es la distancia al
cuadrado del punto que se está evaluando. Es por ello que se
intuye una dependencia del _ adecuado con las distancias, el
rango máximo de las variables (universo de discurso) y el
número de clusters que se pretende emplear para explicar el
sistema. Como regla sencilla se ha empleado en este artículo
_1=DM/(clusters/2) y _2=Dm/(clusters/2). Los resultados con
33
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
esta estimación y permitiendo que los valores de DM (Distancia
Máxima) y Dm (Distancia mínima) sean dinámicos (recalculados
en cada iteración), se obtienen los resultados de la figura 13
para 4 y 6 clusters.
Figura 13. Clusters y funciones de pertenencia con
AFCRC y asignación automática de _.
Los resultados en este caso son buenos para todo número
de clusters y se puede comprobar una clara mejoría respecto
al algoritmo GK en el caso concreto de tomar 6 clusters (figura
8.b). En el caso de volver a tomar los datos del biorreactor
(como en las figuras 5 y 6) y aplicar AFCRC con este criterio,
el algoritmo también llega a resultados correctos, tanto en
modelado con funciones lineales (consecuentes de las reglas
borrosas) como en la interpretabilidad de las funciones de
pertenencia (antecedentes de las reglas borrosas). Los
resultados de AFCRC se pueden observar en las figuras 14.a
a 16.a y son fácilmente comparables con el algoritmo GK en
las figuras 14.b a 16.b, siendo la mejora muy clara.
34
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Figura 15. Detección de 4 clusters y funciones de pertenencia
con AFCRC de asignación automática de _(a) y GK (b).
Figura 16. Detección de 5 clusters y funciones de pertenencia
con AFCRC de asignación automática de _(a) y GK (b).
En combinaciones de datos más sencillas, como el caso
de la parábola empleada en las figuras 2 a 5, AFCRC no
pierde sus capacidades. Esto queda claramente mostrado
en la figura 17 para 2, 3, 4 y 8 clusters.
Figura 17. Detección de diferentes números de clusters
y sus funciones de pertenencia con AFCRC de asignación
automática de _.
CONCLUSIONES
En el artículo se propone la definición e implementación
de un nuevo algoritmo que mejora la interpretabilidad de
las reglas borrosas, además de generar en el proceso
de clustering los consecuentes afines de las reglas
borrosas de tipo Takagi-Sugeno.
Figura 14. Detección de 3 clusters y funciones de pertenencia
con AFCRC de asignación automática de _(a) y GK (b).
Este algoritmo de clustering (especialmente diseñado
para identificar modelos borrosos para control) se espera
que proporcione modelos que experimenten en su
funcionamiento para simulación mejoras importantes,
tanto por la facilidad de implementación de los
antecedentes del modelo basado en reglas como
distancias (ponderadas exponencialmente) al prototipo
(gracias a la convexidad de las funciones de pertenencia),
35
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
como por la generación del consecuente en el proceso
de clustering teniendo en cuenta el error de modelado
en cada paso de la iteración. Igualmente se observa
mejoría respecto al efecto del ruido en el proceso de
identificación, pues la tendencia a la convexidad de las
funciones de pertenencia hace disminuir la importancia
de aquellos puntos que se salgan del comportamiento
más común, no obligando al modelo a tener un error nulo
en los mismos.
•
•
•
REFERENCIAS
•
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36
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Vista Aérea Unidad Académica La Paz - Irpavi
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Detección de patrones caóticos
en fenómenos de contaminación
GIMMY NARDÓ SANJINÉS TUDELA
Departamento Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz - Bolivia
[email protected]
RESUMEN
En el presente trabajo se realiza una aplicación del método para la detección de caos. El trabajo empírico se realiza para la ciudad de
Bogotá que según datos del Departamento Técnico Administrativo del Medio Ambiente (DAMA), en la primera década del presente siglo
se superaron consecutivamente los niveles estándares de ozono y material particulado. Así, la concentración de partículas suspendidas
(PM10) supera en varias estaciones en Bogotá la norma de 170 _g/m3. También las concentraciones máximas cada 8 horas de ozono
llegan a superar los límites estándar establecidos, lo cual genera un ambiente de contaminación alto (DAMA, 2010). Es así que viendo
la necesidad de estudios, donde se analicen las características dinámicas y de comportamiento no lineal o caótico de los datos, el presente
trabajo muestra la aplicación de un método para la detección de caos. Creando de esta manera una herramienta para describir con
características propias los fenómenos de contaminación ambiental.
KEYWORDS
Exponente de Lyapunov, Dimensión Fractal, Análisis Espectral, Teoría del Caos, Dinámica no Lineal, Dinámica de Sistemas Complejos.
INTRODUCCIÓN
La importancia de conservar el medio ambiente ha crecido
considerablemente en la actualidad. Es así que se crearon
metodologías y técnicas para poder explotar, asignar y
conservar eficientemente los recursos naturales y
ambientales.
La prevención y mitigación de episodios de alta
contaminación, por su parte, debe considerar medidas
que sean efectivas, en cuanto a la disminución de
concentración de contaminantes en el aire y también en
términos de costos.
Este tipo de estudios, es decir, sobre pronóstico de
contaminación atmosférica, en la ciudad de Santa Fe de
Bogotá, toma un papel importante a futuro, puesto que
como sucede en países como Chile, este tipo de
pronósticos son muy comunes y se aplican para realizar
trabajos de prevención en cuadros de alta contaminación.
Dada la importancia de conocer los patrones de
comportamiento de los niveles de contaminación, la
detección de caos muestra si las series de datos poseen
características como la sensibilidad a condiciones iniciales,
una dimensión fractal y si posee frecuencias complejas,
Estos se describen con un cierto grado de confiabilidad,
para determinar medios que ayuden determinar la
ocurrencia de episodios críticos, con el fin de iniciar
acciones que tiendan a prevenir, revertir o mitigar una
situación de alta contaminación.
El objetivo del presente trabajo es detectar caos en las
series temporales de contaminación con la finalidad de
permitir mostrar si las series poseen, enterradas en ruido,
patrones de dinámica no lineal caótica. El método se
muestra en la figura 1.
Figura 1. Método para Detectar Caos en S.T.
ANÁLISIS DE DATOS
En la presente sección se inicia el estudio de las series
temporales reales, en tal caso, las series temporales de
partículas suspendidas serán del sector Nor-Occidental
de la ciudad de Bogotá, en particular de la estación que
se encuentra en "Carrefour", pues en dicha estación se
superó en varias oportunidades los niveles permitidos.
Las series temporales de Ozono serán tomadas de la
estación de "SONY" ya que según información del DAMA,
en esta estación se tienen los mayores niveles
monitoreados de O3 en datos diarios. Así, se muestran
las series en estudio de la siguiente manera; Ozono
(Figura 3) y Partículas Suspendidas (Figura 4).
Se prefieren los datos de estaciones que sobrepasaron
los niveles establecidos, para buscar pronosticar los
eventos extremos en el comportamiento de la serie, y
así predecir niveles altos de contaminación, los cuales
37
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
son los que en realidad tienen efecto a corto plazo en
las personas.
La serie temporal de Ozono bajo la prueba de Dickey
Figura 6, Desintegración logarítmica de PM10
Figura 3, Serie temporal 1000 datos de Ozono Estación
“SONY”
En la prueba de normalidad ambas series transformadas
rechazan la hipótesis nula de normalidad mediante la
prueba de Jarque-Bera a un nivel del 5%, esta
característica se debe a la existencia de puntos atípicos
en el comportamiento (outlier) los cuales responden a
puntos de alta contaminación (puntos extremos).
DETECCIÓN EMPÍRICA DE DINÁMICA NO LINEAL
CAÓTICA
Figura 4, Serie temporal 1200 datos de Partículas
Suspendidas Estación "Carrefour"
Fuller Ampliado (DFA) muestra estacionariedad, lo mismo
sucede con la serie temporal de Partículas Suspendidas
pues esta presenta la misma característica en los datos.
Para buscar que la media sea cero, minimizar el efecto
de puntos atípicos y conseguir normalidad en los datos
se procede a encontrar la diferencia de logarítmica de
los datos como se muestra en la ecuación 7, así esta es
una transformación que es un caso particular de la
transformación Box-Cox, Cromwell (1994).
La noción de caos se puede abordar desde un punto
de vista topológico, pero en el presente trabajo tendrá
un enfoque distinto, puesto que se trabajaran con series
temporales reales y de las cuales no tenemos el modelo
caótico que lo genera, por lo tanto se hablará de caos
en el contexto de cumplir requisitos que caracterizan la
existencia de no linealidad y caos en las series
temporales.
Por otra parte cuando se analiza una serie temporal
experimental no se conoce a priori si la serie es de tipo
determinista o estocástica, por eso es fundamental aclarar
que la aplicación de técnicas caóticas no implica que la
serie sea de origen determinista a pesar que la teoría
sea determinista.
Así, el primer paso en la detección de caos es el modelado
de las series temporales, mediante modelos lineales,
como se muestra a continuación.
Un modelo ARIMA(p,d,q) se define de la siguiente manera,
(Judge & Hill, 1988):
Sea
entonces se tiene:
Figura 5, Desintegración logarítmica de Ozono
38
con "L" el operador retrazo,
Para el presente caso se estima el modelo mediante
la metodología (Box & Jenkins, 1976), obteniendo para
la serie temporal del Ozono el siguiente modelo
ARMA(1,1) de la serie transformada con diferencia
logarítmica.
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dimensiones. Para cada una de las dimensiones de
transformación m, se elige un épsilon , con cuyos datos
la correlación integral está definida por:
Tabla 1. Modelo Autoregresivo y de medias móviles para el ozono
El presente modelo se diagnostica mediante la prueba
de Ljung-Box, bajo diferentes cantidades de retrasos y
a un nivel de significancia del 5% , con lo que se puede
inferir de manera estadística la independencia lineal de
los errores y con ello que el modelo a filtrado la
componente lineal de la serie temporal.
donde: Tm=T-m+1, t y s tienen rango de 1 a T-m+1 en
la sumatoria y son restringidos tal que t`s. La función
indicada en (11) es:
El modelo estimado para partículas suspendidas se
muestra en la tabla 2, el cual está conformado por un
modelo ARMA(0,3)xSARMA(1,1), con rezago estacional
de d = 7, esto significaría que el comportamiento de la
contaminación se reproduce en cantidades similares en
días iguales de cada semana, así también este tiene
base en los datos resultado de diferencia logarítmica.
En Cromwell, et al. (1994) se muestra que bajo la hipótesis
nula de independencia, la presente prueba estará
asintóticamente distribuida normal estándar.
Se debe tomar en cuenta que en el estadístico se tienen
dos variables no conocidas, la transformación o empotrado
de dimensión m y el épsilon .
Bajo la prueba de Brock, Dechert y Scheinkman se puede
afirmar que la serie temporal correspondiente a los datos
de partículas suspendidas y ozono, a un nivel de
significancia del 5%, tiene comportamiento no lineal .
Tabla 2. Parámetros del modelo para Partículas Suspendidas
Bajo la prueba de Ljung-Box, a un nivel de significancia
del 5% y diferentes cantidades de retrasos, se puede
afirmar que los errores del modelo son linealmente
independientes, por lo cual el modelo captura el
componente lineal de la serie satisfactoriamente .
Lo anteriormente descrito se ve respaldado por la
propiedad de invertibilidad, ya que las raíces recíprocas
reales son menores que uno, así también las raíces
complejas se encuentran dentro del circulo de la unidad.
Sin embargo, aunque se logró independencia en los
datos, los errores no se comportan de manera normal,
esto debido supuestamente a un comportamiento de
dinámica no lineal, lo que se pasa a demostrar.
Para lograr demostrar dinámica no lineal en la serie se aplica
la prueba dada por Brock, Dechert y Scheinkman, el cual por
su robustez es utilizado para detectar patrones de
comportamientos no lineales y por ultimo caos, (Cromwell,
et al. 1994).
La dependencia de x(t) es examinada a través del
concepto de correlación integral, una medida que examina
las distancias entre puntos, estos mediante una
transformación en una dimensión m dada, para diferentes
Complementando, si bien los resultados de la presente
sección muestran la existencia de dinámica no lineal en las
series de tiempo en estudio, no se puede afirmar aun si
este comportamiento no lineal responde a un proceso
determinístico o estocástico. Para determinar si alguno de
los procesos - estocástco o caótico - existen en las series
temporales se procede a estimar y demostrar la existencia
de una dimensión fractal, el exponente de Lyapunov y
finamente la existencia de frecuencias dentro de las series.
Estimación de la Dimensión Fractal.
Una importante propiedad de los sistemas no lineales es que
ellos generan procesos aleatorios aunque el sistema sea
determinístico. Así aunque ambos procesos deterministicos y
estocásticos generan comportamientos similares a los aleatorios,
la dimensión de los procesos de estos modelos son diferentes.
Los procesos generados por modelos determinísticos tienen
dimensión finita mientras que los procesos estocásticos tienen
dimensión infinita, esto en el contexto teórico.
Este resultado es importante ya que esto forma parte de
las bases para identificar si un sistema es determinístico
o estocástico, (Creedy & Martin, 1994).
Por un lado ya se ha visto que los atractores extraños
poseen una dimensión fractal, en general no entera,
39
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
cuando se la define a través de la óptica de Haussdorf.
En la presente sección se va hablar de la autosimilaridad
como un concepto central cuantitativo de la fractalidad.
Intuitivamente, la dimensión fractal de un objeto geométrico
es relacionada con un valor entero, pero en este caso la
dimensión es más abstracta pues esta es representada
por un número real positivo.
Luego podemos definir la dimensión de Hausdorff que
H
denotamos por D como:
Donde
Estimación del exponente de Lyapunov.
Para lograr el fin de estimar el exponente de Lyapunov
- que es otra característica a cumplir para diagnosticar
caos - en el presente trabajo se utiliza el método dado
por Roseintein, que se muestra en (Fernández, et al.,
2000).
Con base en lo anterior, se tiene un consistente y robusto
estimador para estimar el máximo exponente de Lyapunov,
el cual está dado por la siguiente expresión:
el cuadrado usado sirve para
propósitos de remplazar por hipercubos menores a _.
Como se muestra en la figura 7 perteneciente a la serie
temporal de Ozono, se puede observar que existe una
zona entre 0.7 y 1.3 que si se estima una recta esta tiene
una pendiente de 0, por lo cual se puede afirmar que la
presente serie temporal tiene una dimensión fractal igual
a: 2.275 ± 0.391. Cabe aclarar que cada curva graficada
responde a una dimensión n de empotramiento.
También se puede apreciar en la figura 8, perteneciente
a la serie temporal de partículas suspendidas que esta
no presenta ninguna "meseta" o lugar donde se pueda
lograr una recta a partir del punto 1.3 del eje de las x,
esto implica que en la serie analizada no se presenta
una dimensión fractal.
Si exhibe un incremento lineal con una pendiente
constante positiva para todo tamaño de dimensión, m
para un m0 adecuado y un razonable rango de _,
entonces está pendiente que puede ser estimada por
mínimos cuadrados, es el exponente máximo de Lyapunov
(Schreiber & Schmitz,1999).
En las figuras 9 y 10 se muestran los resultados de la
estimación del exponente de Lyapunov. Estas fueron
generadas con la aplicación de la metodología antes
expuesta. Como se puede observar en la figura 9, se puede
deducir la existencia de un exponente positivo el cual confirma
la existencia de caos en la serie temporal de ozono.
Figura 9. Exponente de Lyapunov, Ozono.
Distancia de correlación
Figura 7, Dimensión fractal de ozono - Sony
Distancia de correlación
Figura 8, Dimensión fractal de Partículas Suspendidas Estación "Carrefour"
40
Figura 10. Exponente de Lyapunov, PM10
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PARADIGMA GESTION 2014
Así, en la figura 10, se puede deducir que no existe un
exponente positivo o este es muy pequeño para ser
considerado una serie caótica, esto porque, no se puede
visualizar rectas con pendiente muy diferente a cero con
lo que se puede deducir que la serie temporal no tiene
características caóticas o estas son muy pequeñas.
Las anteriores afirmaciones son corroboradas por el
método estadístico por lo que con base en este análisis
se puede afirmar que el exponente de Lyapunov para
la serie temporal de ozono es, 0.05±0.01, con lo que
podemos afirmar que existe caos en esta serie temporal.
Para la serie temporal de partículas suspendidas se
puede decir que el exponente de Lyapunov es muy
pequeño, 0.03±0.02 cuyo valor mínimo es 0.01 que es
muy cercano a cero por lo que el caos contenido en la
serie puede considerarse muy pequeño.
frecuencia, fn
Figura 11, Transformada de Fourier Rápida de ozono,
Estación "SONY"
Análisis Espectral.
El objetivo de una transformada de Fourier es el de
encontrar frecuencias, expresadas en sus características,
denominados armónicos, con lo que se puede re-construir
la función original a partir de coeficientes numéricos
multiplicados por funciones armónicas puras. En otras
palabras, la Transformada de Fourier: es una
descomposición del espacio temporal en componentes
de frecuencias que la forman. Se trata de una curva en
el espacio de frecuencias.
En función del método descrito, el cual es aplicado con
los datos en estudio, los que fueron muestreados en
intervalo diario se puede apreciar que el ruido que
distorsiona el patrón de comportamiento en las series
temporales es muy grande.
Los resultados obtenidos mediante la transformada de
Fourier rápida, correspondiente a ozono, muestran que
a un nivel de significancia del 95% se puede afirmar que
no existen frecuencias en ninguna de las series en estudio,
los resultados de este análisis se muestran en las figuras
11 y 12. Por lo que se diagnostica infrecuencia en las
series temporales.
También se puede decir que las series tienen gran
incidencia de ruido, que se muestra en el análisis espectral
y que se acompaña de que en estas no exhiben
frecuencias significativas, por lo que ambas no cumplen
la característica de existencia de frecuencia. Esta
afirmación se realiza en el sentido de búsqueda de
frecuencias de ciclos pertenecientes a señales senoidales,
cosenoidales o cualquier combinación de estas. Pero
dada la estructura de los resultados, que se muestran
en las figuras anteriores, se presumen frecuencias
complejas o caóticas.
frecuencia, fn
Figura 12, Transformada de Fourier de Partículas
Suspendidas Estación "Carrefour"
CONCLUSIONES
Con base en los análisis realizados se puede afirmar que
la serie temporal de ozono exhibe comportamiento de
dinámica no lineal caótica. Esto se afirma porque cumple
la prueba BDS, posee un exponente de Lyapunov y una
dimensión fractal signigicativos.
En contraste, en la serie perteneciente a partículas
suspendidas se menciona que posee dinámica no lineal,
empero, el exponente de Lyapunov y la dimensión fractal
no son significativas. Entonces se asevera que la serie
temporal de partículas suspendidas pertenece a la
dinámica no lineal estocástica.
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41
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Las Tics en la educación
moderna
Carlos Fernando Torrez Belmonte
Dirección Nacional de Informática
Escuela Militar de Ingeniería
RESUMEN
La nueva tecnología Wearable promete transformar el proceso de aprendizaje y enseñanza, en el que los estudiantes lidiarán con el
conocimiento de una forma activa, auto-dirigida y constructiva. Una herramienta educativa con tecnología “wearable” puede ayudar a
los estudiantes a ejercer su creatividad e innovación, para interactuar con su entorno al recibir información de una forma más rápida.
‘ANTECEDENTES
La palabra Wearable tiene una raíz inglesa cuya
traducción significa "llevable" o "vestible"; en el campo
tecnológico hacemos referencia a computadoras
corporales o llevables con el usuario. Bajo esta
concepción el ordenador o PC deja de ser un dispositivo
ajeno al usuario, el cual lo utilizaba en un espacio
definido pasando a ser un elemento que se incorpora
e interactúa continuamente, además de acompañarlo
a todas partes. Por tanto la tecnología Wearable hace
referencia a todos los productos que incorporan un
microprocesador y que utilizamos diariamente formando
parte de nosotros.
Los Wearable son dispositivos electrónicos que se han
miniaturizado lo suficiente como para poder emplearse
como accesorios o complementos, con las comodidades
que ello conlleva, ofreciéndonos funciones dignas de
productos de un tamaño mucho mayor sin apenas darnos
cuenta de que los llevamos encima. Dentro de estos
dispositivos, podemos mencionar las gafas inteligentes
(Google Glass), su funcionamiento es simple: hacer todo
lo que imaginamos con nuestro smartphone sin tener que
usar las manos ni sacarlo del bolsillo, todo ello gracias a
una pantalla que veremos frente a nosotros. Los relojes
inteligentes donde la idea principal reside nuevamente en
la posibilidad de conectarnos y utilizar nuestro teléfono
móvil sin necesidad de sacarlo del bolsillo, todo desde
nuestra muñeca. Las pulseras inteligentes, con este
pequeño dispositivo podremos monitorizar una gran cantidad
de datos durante nuestras sesiones de ejercicio, que será
sincronizada en todo momento en internet, para que
podamos consultarla desde la comodidad del ordenador.
Cada vez que existe un cambio tecnológico se produce
una innovación social y finalmente una reforma
representativa. Con Wearable Technologies nos
acabaremos adaptando poco a poco hasta estar totalmente
sumergidos en la nueva “tecnología puesta”. Aunque en
nuestro medio Wearable Technologies no están siendo
utilizadas al 100%, se puede observar que en las
Universidades bolivianas su uso se está incrementado.
Entonces es momento de preguntarnos, ¿Cómo afectará
las nuevas TICs en la educación Superior?
DESARROLLO
Una nueva generación de dispositivos inteligentes: gafas,
relojes, pulseras, anillos son ahora etiquetados como
inteligentes y las personas pretenden aprovechar estas
capacidades tanto en el trabajo como en la educación.
Las llamamos “Wearable Technologies”, que en una
traducción a nuestro idioma se refiere a las Tecnologías
que se llevan puestas, como una prenda o un
complemento.
42
Dentro de nuestro sistema educativo boliviano, contamos
con una década de múltiples y ricas experiencias en
materia de introducción de TICs en los procesos de
enseñanza-aprendizaje. Muchas veces, los programas
y proyectos vienen empujados por una fuerte presión
social y económica para que se incluyan las nuevas
tecnologías en la Educación Superior. Sobre todo si nos
referimos a la enseñanza a distancia o semipresencial.
Lastimosamente estas tecnologías requieren de nuevas
competencias en docentes y alumnos, esto para que
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
dichas fórmulas resulten exitosas. Sin embargo, este
método exige de los docentes nuevas competencias tanto
en la preparación de la información y las guías de
aprendizaje, como en el mantenimiento de una relación
tutorial a través de la red Internet. Exige de los alumnos
junto a la competencia técnica básica para el manejo de
los dispositivos técnicos, la capacidad y actitudes para
llevar a cabo un proceso de aprendizaje autónomo y para
mantener una relación fluida con su tutor.
Algunas de las ventajas que podemos apreciar en el uso
de las nuevas tecnologías para la formación universitaria
son:
•
•
•
•
•
•
•
•
Acceso de los estudiantes a un abanico ilimitado de
recursos educativos.
Acceso rápido a una gran cantidad de información en
tiempo real.
Obtención rápida de resultados.
Gran flexibilidad en los tiempos y espacios dedicados
al aprendizaje.
Adopción de métodos pedagógicos más innovadores,
más interactivos y adaptados para diferentes tipos de
estudiantes.
Interactividad entre el docente, el alumno, la tecnología
y los contenidos del proceso de enseñanzaaprendizaje.
Mayor interacción entre estudiantes y docentes a
través de las videoconferencias, el correo electrónico
e Internet.
Colaboración mayor entre estudiantes, favoreciendo
la aparición de grupos de trabajo y de discusión.
En cuanto a los inconvenientes, podemos citar los
siguientes:
•
•
•
•
•
•
Elevado coste de adquisición y mantenimiento de los
equipos informáticos.
Velocidad vertiginosa con la que avanzan los recursos
técnicos, volviendo los equipos obsoletos en un plazo
muy corto de tiempo.
Dependencia de elementos técnicos para interactuar
y poder utilizar los materiales.
Se corre el riesgo de la desvinculación del estudiante
del resto de agentes participantes (compañeros y
docentes) por una falta de personalización en la
enseñanza.
La preparación de materiales implica necesariamente
un esfuerzo y largo período de concepción.
Es una forma totalmente distinta de organizar las
enseñanzas, lo que puede generar rechazo en algunos
docentes que no acepten el cambio.
Integrar la tecnología en el aula va más allá del simple
uso del laboratorio, la computadora y su software. Para
que la integración sea efectiva, se necesita una
investigación que muestre profundizar y mejorar el proceso
de aprendizaje además apoyar cuatro conceptos claves
de la enseñanza:
1. Participación activa por parte del estudiante,
2. Interacción de manera frecuente entre el docente y
el estudiante,
3. Participación y colaboración en grupo y
4. Conexión con el mundo real.
Es importante hacer notar que la educación a distancia
es similar a la autoeducación, la cual depende mucho de
la voluntad y la perseverancia de cada persona, la cual
en muchos casos necesita un contexto para motivarse
a sí misma, ya sea teniendo un horario predeterminado
que es controlado por un docente o una actividad donde
existe un compromiso con un grupo de trabajo.
Una de las metas principales de las políticas educativas
es: capacitar a todos los docentes para que puedan usar
y aprovechar las TICs en todas las áreas curriculares,
de manera cotidiana.
En los términos del aprendizaje, creatividad y uso de las
tecnologías también se ha planteado una dicotomía entre
quienes ponen el énfasis en una formación dura y
tradicional en el dominio del hardware y el uso del software,
contrapuesto a una formación más “polivalente” que
incorpore las disciplinas que trabajan con la afectividad,
las emociones y que lleve a los alumnos a desarrollar
destrezas expresivas y cognitivas que tienen en su base
esta dimensión emocional.
CONCLUSIONES
Sin duda, todo indica que en un futuro próximo no
podremos hablar de la educación sin hablar de la
tecnología y de la personalización y flexibilidad que ésta
proporcionará, aunque un aspecto preocupante, será el
grado de dependencia de estos dispositivos. De momento
parecen más un centro de notificaciones que un dispositivo
independiente.
43
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Descripcion de los equipos del
laboratorio de redes de la Escuela
Militar de IngenierÍa
Luis Alberto Ruiz Lara.
Calle Litoral #1826 - Miraflores - La Paz
e-mail: [email protected]
Escuela Militar de Ingeniería
Irpavi La Paz - Bolivia
RESUMEN
En el Artículo se presenta una breve descripción de los equipos del laboratorio de redes “Lic. Fernando Yañez Romero”
ABSTRACT
A brief description of the laboratory computers networks “Lic. Fernando Yañez Romero” is presented in this article.
comunicaciones con tecnología 4G, etc.
Es bueno recalcar que ninguna Universidad del ámbito
Nacional cuenta con equipos de dichas características.
El presente artículo tiene como finalidad dar una breve
descripción de los equipos de laboratorio.
DESARROLLO
Routers
Un router o encaminador es un dispositivo de red que
permite la interconexión de redes al nivel de la capa de
Red del Modelo de Referencia OSI.
INTRODUCCIÓN
En la gestión 2014 la carrera de Ingeniería de sistemas
de la Escuela Militar de Ingeniería Campus La Paz, cuenta
con un laboratorio Moderno de Redes y
telecomunicaciones, un laboratorio que proporcione a
los alumnos el “Now How” que demanda el Mercado
Laboral, sin duda este logro que potencia nuestra carrera
es gracias a las gestiones realizadas por nuestro jefe de
carrera el Sr. Tcnl. Julio Cesar Narvaez Tamayo durante
las gestiones académicas 2012 y 2013
Inquietud que surgió desde el análisis del mercado laboral
y las necesidades de enseñanza aprendizaje que
demanda la inclusión de las NTIC´s en el siglo 21, donde
el despliegue de las redes y las comunicaciones se
convierten en un factor diferenciador para la competitividad
y porque no decir la integración.
Los laboratorios cuentan con equipamiento del fabricante
líder en el rubro como es CISCO, los equipos de
laboratorio proporcionaran a nuestros estudiantes
habilidades en IPV4, IPV6, Enrutamiento, Voz y Telefonía
IP, Seguridad, Wireless, Wireless extendida,
44
Desde el punto de vista funcional, un router puede
concebirse como una computadora de propósito
específico, en contraposición a una computadora personal
a la que suele caracterizarse como de “propósito general”.
En efecto, en una computadora personal podemos ejecutar
software tan variado como un procesador de texto,
programas para el tratamiento de imágenes o de sonido,
aplicaciones que accedan a bases de datos, programas
de contabilidad e incluso juegos.
En un router no es posible ejecutar este tipo de software;
en particular, en un router de Cisco solo se ejecuta un
software específicamente diseñado para el mismo. Se
trata del sistema operativo IOS, Internetwork Operating
System, que realiza todas las funciones lógicas del router
como ser el encaminamiento de paquetes, registro de
tráfico de datagramas, actualización de tablas de
encaminamiento a otras redes, etc.
Por este motivo, configurar un router significa establecer
los valores de una serie de parámetros de funcionamiento
de este sistema operativo tales como, por ejemplo, el
nombre de host del router o las direcciones IP de sus
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interfaces de red, habilitar la ejecución de ciertos procesos
como, por ejemplo, el encaminamiento de datagramas
IP mediante los protocolos de encaminamiento RIP o E
IGRP, entre otros.
Considerado el router, entonces, como una computadora
especial, entre sus componentes de hardware principales
se encuentran un procesador, encargado de la ejecución
de tareas y procesos, una placa madre y distintos tipos
de memorias, así como ranuras o “slots” de expansión
y dispositivos para la entrada y salida de datos. Lo que
no suele tener un router es monitor y teclado, ni unidades
de almacenamiento secundarias de datos como lo son
las unidades de disquetes y de discos duros.
De los elementos de hardware que sí están presentes,
vamos a analizar aquellos con los cuales el usuario
responsable de la configuración del router interactúa más
habitualmente.
Memorias
Un router de Cisco normalmente consta de cuatro tipos
de memoria, cada uno destinado a almacenar, en forma
temporal o permanente, diferentes tipos de información.
Estos cuatro tipos de memoria se denominan:
•
•
•
•
RAM
ROM
NVRAM
FLASH
En la memoria RAM se almacena, entre otros elementos,
las tablas de encaminamiento del router, la caché del
protocolo ARP, los datagramas entrantes y también las
colas de datagramas salientes. Es, en esencia, la memoria
de trabajo del router.
En esta memoria también se encuentra un archivo con
los parámetros de ejecución del router; este archivo se
denomina RUNNING-CONFIG, el cual se va a tratar mas
adelante.
En la memoria RAM, por otra parte, es donde se carga
el sistema operativo IOS para su ejecución, de modo
similar a como ocurre con el sistema operativo de una
computadora personal que se carga desde disco a la
memoria RAM en el proceso de arranque.
La memoria ROM contiene el código de arranque del
router, encargado de realizar las tareas de inicialización
y carga del sistema operativo IOS. También en esta
memoria se encuentra una versión “reducida” del sistema
operativo a la cual se accede en caso que se necesite
realizar alguna tarea de mantenimiento del router o en
caso en que no se encuentre la imagen “normal” del
sistema operativo. En el capítulo 10 se tratará mas en
detalle este punto.
La memoria NVRAM es un tipo especial de memoria que
tiene la particularidad de que su contenido no se borra
cuando se apaga el router. NV significa Non-Volatile, es
decir no volátil. En esta memoria se almacenan dos
elementos muy importantes para la operativa del router:
el archivo de configuración de arranque, denominado
STARTUP-CONFIG y el registro de configuración,
denominado CONFIG-REGISTER.
Finalmente, en la memoria FLASH, que también es una
memoria no volátil, se almacena la imagen del sistema
operativo, pudiéndose almacenar más de una imagen si
el tamaño de la memoria FLASH instalada resulta
suficiente.
Los routers de Cisco disponen principalmente de dos
tipos de dispositivos para entrada y
salida de datos: puertos e interfaces de red.
Puertos
A través de los puertos es que el Administrador accede
al router para ver y modificar su configuración y también
para ver sus estadísticas de funcionamiento.
Todos los routers de Cisco disponen de un puerto
denominado CONSOLA (CONSOLE) y la mayoría de
ellos también disponen de un puerto denominado
AUXILIAR (AUX). Ambos puertos suelen estar ubicados
en el panel posterior del router.
El puerto de CONSOLA proporciona una conexión serial
asincrónica del tipo EIA/TIA-232 (anteriormente
denominada RS-232). El tipo de conector depende del
modelo del router; algunos tienen un conector del tipo
DB25 y otros tienen un conector del tipo RJ-45.
Puesto que un router no tiene ni teclado ni monitor, se
debe utilizar una computadora personal para suplir esta
ausencia. Mediante un cable especial se conecta la
computadora a través de uno de sus puertos seriales
(COM1, por ejemplo.
El tipo de cable a utilizar depende del tipo de conector
de consola que tenga el router. Si el conector es del tipo
RJ-45, el cable a utilizar debe ser del tipo “rollover” y si
el conector es DB25 se ha de utilizar un cable serial. El
cable, cualquiera sea su tipo, es provisto por el fabricante
junto con el router.
El puerto AUXILIAR también proporciona una conexión
serial asincrónica del tipo EIA/TIA-232. Este puerto se
45
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PARADIGMA GESTION 2014
utiliza principalmente para acceder al router en forma
remota a través de un modem y su correspondiente línea
telefónica. Esta forma de acceso es útil cuando no se
tiene acceso físico directo al router. Este puerto también
puede utilizarse como una interfaz de red, por ejemplo,
para respaldo discado (“dial backup”) o discado bajo
demanda (“dial on-demand”).
Interfaces de red
Las interfaces de red se utilizan para conectar físicamente
el router a las redes que el router va a interconectar. Es
a través de estas interfaces que los paquetes de datos
entran y salen del router.
Habitualmente los routers tienen una interface de tipo
LAN y una o más interfaces del tipo WAN. La cantidad
y tipos de interfaces de red dependerán del modelo de
router de que se trate. Incluso, algunos modelos de Cisco
tienen ranuras de expansión que permiten insertar
módulos de hardware con interfaces LAN o WAN
adicionales.
Mediante una interfaz LAN se conecta el router a la red
local y las interfaces WAN se utilizan para conectar el
router a redes remotas.
Este modelo dispone de un puerto de consola RJ-45 y
USB, un puerto auxiliar del tipo RJ-45, y tres interfaces
de red Ethernet de 10/100/1000 Mbps., también del tipo
RJ-45. Asimismo, dispone de cuatro ranuras de expansión
en las que pueden insertarse tarjetas de hardware con
interfaces WAN (WIC, WAN Interface Card) o con
interfaces para voz (VIC, Voice Interface Card). Las
interfaces WAN permiten conectar el router a redes de
área extensa basadas en las principales tecnologías de
uso actual tales como Frame Relay, ISDN, DSL de banda
ancha y enlaces dedicados punto a punto. Por su parte,
las interfaces de voz permiten digitalizar el tráfico de voz
para luego encapsularlo en paquetes de datos y
priorizarlos sobre el tráfico de datos normal.
En cuanto a las capacidades de memoria, el modelo
base 2911 tiene 2 GB de memoria FLASH y 1 GB de
memoria RAM.
Entre las varias funcionalidades que brinda el modelo
2911 podemos destacar el soporte para VLANs (LANs
virtuales) IEEE 802.1Q, soporte para la creación de VPNs
(Virtual Private Network) y capacidades de firewall
(mediante el paquete de IOS firewall), así como de
administración basadas en el protocolo SNMP.
Cisco ha definido una forma normalizada para identificar
cada interfaz de un router; la forma general es TIPO
#RANURA/#INTERFACE. TIPO hace referencia al tipo
de interface, tal como Ethernet, FastEthernet, TokenRing, Serial, etc. y #RANURA/#INTERFACE hace
referencia al número de identificación de una interface
específica (#INTERFACE) del módulo de expansión
inserto en la ranura #RANURA. La numeración de las
ranuras de expansión y de las interfaces en cada ranura
comienza en 0, es decir, la primera interface será la 0,
la segunda la 1, etc. Por ejemplo, para hacer referencia
a la primera interface LAN de tipo GigabitEthernet de la
primera ranura se indica como GigabitEthernet 0/0 y la
identificación de la primera interface serial de la segunda
ranura es serial 1/0.
46
Los seis routers de laboratorio cuentan con un modulo
HWIC, provista con dos interfaces seriales tal y como se
ve en la figura:
Las interfaces en serie de router permiten conectar varias
redes LAN utilizando tecnologías WAN. Los protocolos
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WAN transmiten datos a través de interfaces asíncronos
y síncronos en serie (dentro del router), que están
conectadas entre sí mediante líneas contratadas y otras
tecnologías de conectividad suministradas por terceros.
Las tecnologías WAN en la capa de enlace que más se
utilizan en la actualidad son HDLC, X.25, Frame Relay,
RDSI y PPP. Todos estos protocolos WAN se configuran
en ciertas interfaces del router, como en una interfaz
serie o una interfaz RDSI. La conexión física en serie de
los routers Cisco es un puerto hembra de 60 pines, y
soportan varios estándares de señalización como el V.35,
X.21bis, y el EIA-530. Las interfaces en serie instaladas
en routers no tienen direcciones MAC.
dispositivos CSU/DSU pueden conectarse a un router
utilizando un cable serial V.35). Otra posibilidad es que
el router esté conectado directamente al equipo de
conmutación de la compañía telefónica.
Red Digital de Servicios Integrados (RDSI). Se trata de
un protocolo WAN asíncrono que requiere que la red
esté conectada a la línea telefónica a través de un equipo
terminal comúnmente denominado modem RDSI. Sin
embargo, también puede utilizarse routers de Cisco que
integren una interfaz BRI, o conectar un puerto Serial del
router a un modem RDSI.
Cables Seriales inteligentes V35
Las comunicaciones síncronas en serie utilizan un
dispositivo de sincronización que proporciona una
sincronización exacta de los datos cuando éstos se
transmiten del emisor al receptor a través de una conexión
serie. Las comunicaciones asíncronas se sirven de los
bits de inicio y de parada para garantizar que la interfaz
de destino ha recibido todos los datos.
HDLC. Es un protocolo de la capa de enlace que se
encarga de encapsular los datos transferidos a través de
enlaces síncronos. En un router, los puertos serie están
conectados a un modem u otro tipo de dispositivo
CSU/DSU a través de cables especiales. La
implementación HDLC de Cisco es propietaria, por lo
que no puede comunicarse con implementaciones HDLC
de otros fabricantes.
Protocolo Punto a Punto (PPP). Es otro protocolo de la
capa de enlace que soporta los routers Cisco. No es
propietario, por lo que puede utilizarse con dispositivos
de otros fabricantes. PPP opera tanto en modo asíncrono
como síncrono, y puede utilizarse para conectar redes
IP, AppleTalk e IPX a través de conexiones WAN. PPP
se configura en el puerto serie del router que proporciona
la conexión a una línea dedicada u otro tipo de conexión
WAN.
X.25. Es un protocolo de conmutación de paquetes que
se utiliza en las redes telefónicas públicas conmutadas,
utilizando circuitos virtuales. Es muy lento, ya que efectua
muchas comprobaciones de error, al estar desarrollado
para funcionar sobre líneas antiguas. X.25 normalmente
se implementa entre un dispositivo DTE y un dispositivo
DCE. El DTE suele ser un router y el DCE el conmutador
X.25 perteneciente a la red pública conmutada.
Los cables que se utilizan para conectar los puertos serie
de router a router, el cable que utilizaremos en los
laboratorios son del tipo serial V.35, que es una norma
originalmente desarrollada por el CCITT (ahora ITU) que
hoy día se considera incluida dentro de la norma V.11.
Es una norma de transmisión sincrónica de datos que
especifica:
•
•
•
tipo de conector
pin out
niveles de tensión y corriente
Las señales usadas en V35 son una combinación de las
especificaciones V.11 (para clocks y data) y V.28 (para
señales de control), utiliza señales balanceadas (niveles
de tensión diferencial) para transportar datos y clock (alta
velocidad).
En una comunicación hay cuatro unidades básicas
involucradas, un DTE y un DCE en un extremo y un DTE
y un DCE en el otro. Un DTE genera los datos y los pasa
a su DCE que los convierte a un formato apropiado y los
introduce en la red. Cuando llega la señal al receptor, se
efectúa el proceso inverso. Para entendernos un DTE
podría ser un ordenador y un DCE un modem.
EQUIPO TERMINAL DE DATOS (DTE): Incluye cualquier
unidad que funcione como origen o destino para datos
digitales binarios.
Frame Relay. Es un protocolo de la capa de enlace de
datos para la conmutación de paquetes que reemplaza
X.25, y que también utiliza circuitos virtuales. En una
conexión frame relay, un DTE como un router, está
conectado a un DCE del tipo CSU/DSU (la mayoría de
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PARADIGMA GESTION 2014
EQUIPO TERMINAL DEL CIRCUITO DE DATOS (DCE):
En cualquier dispositivo que transmite o recibe datos en
forma de señal analógica o digital a través de una red.
Telefonia
Sin una centralita, el teléfono se conecta directamente
al puerto FXS que brinda la empresa telefónica.
Si tiene centralita, debe conectar las líneas que suministra
la empresa telefónica a la centralita y luego los teléfonos
a la centralita. Por lo tanto, la centralita debe tener puertos
FXO (para conectarse a los puertos FXS que suministra
la empresa telefónica) y puertos FXS (para conectar los
dispositivos de teléfono o fax)
Dos de los routers de los seis que componen el laboratorio
de redes de la Escuela Militar de Ingenieria cuentan con
dos modulos de telefonia, es decir con puertos FXS y
FXO.
Un modulo cuenta con 4 puertos FXO.
FXS, FXO y VOIP
Cuando decida adquirir equipos que le permitan conectar
líneas telefónicas analógicas con una centralita telefónica
VOIP, teléfonos analógicos con una centralita telefónica
VOIP o las Centralitas tradicionales con un suministrador
de servicios VOIP o unos a otros a través de Internet, se
cruzará con los términos FXS y FXO.
Pasarela FXO
FXS y FXO son los nombres de los puertos usados por
las líneas telefónicas analógicas (también denominados
POTS - Servicio Telefónico Básico y Antiguo)
FXS - La interfaz de abonado externo es el puerto que
efectivamente envía la línea analógica al abonado. En
otras palabras, es el “enchufe de la pared” que envía
tono de marcado, corriente para la batería y tensión de
llamada
Para conectar líneas telefónicas analógicas con una
centralita IP, se necesita una pasarela FXO. Ello le
permitirá conectar el puerto FXS con el puerto FXO de
la pasarela, que luego convierte la línea telefónica
analógica en una llamada VOIP.
FXO - Interfaz de central externa es el puerto que recibe
la línea analógica. Es un enchufe del teléfono o aparato
de fax, o el enchufe de su centralita telefónica analógica.
Envía una indicación de colgado/descolgado (cierre de
bucle). Como el puerto FXO está adjunto a un dispositivo,
tal como un fax o teléfono, el dispositivo a menudo se
denomina “dispositivo FXO”.
Pasarela FXS
FXO y FXS son siempre pares, es decir, similar a un
enchufe macho/hembra.
48
La pasarela FXS se usa para conectar una o más líneas
de una centralita tradicional con una centralita o
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suministrador telefónico VOIP. Usted necesitará una
pasarela FXS ya que usted desea conectar los puertos
FXO (que normalmente se conectan a la empresa
telefónica) a la Internet o centralita VOIP
Licencias
Los routers necesitan de un licenciamiento para operar
correctamente, Las licencias se se dividen en: Licencias
Technology Package que se trata de paquetes de grupos de
características y servicios que se activan de forma independiente:
•
•
•
IPBASE: imagen por defecto. Añade BGP, OSPF,
EIGRP, ISIS
SECURITY: añade Firewall IOS, IPS, IPSEC, VPN y
3DES a las características de IPBase.
UC: VoIP y Telefonía IP
Adaptador FXS, también denominado adaptador ATA
El adaptador FXS se usa para conectar un teléfono
analógico o aparato de fax a un sistema telefónico VOIP
o a un prestador VOIP. Usted lo necesitará para conectar
el puerto FXO del teléfono/fax con el adaptador.
Cuatro de los seis routers de laboratorio cuentan con los
dos primeros paquetes de licencias y dos de los routers
tienen licencias ademas de la IPBASE y SECURITY la
de Comunicaciones Unificadas (UC), estos routers son
los que cuentan con los modulos de voz y telefonia IP.
CONCLUSIONES
Se puede llegar a la conclusion que le Escuela Militar de
Ingenieria, cuenta con un moderno laboraratorio de Redes
y Comunicaciones, acorde a las necesidades de formacion
de los estudiantes, dotado de caracteristicas tecnicas
que posibilitara la enseñanza según las necesidades del
mercado laboral, dotando al estudiante de competencias
en el ambito de las redes, comunicaciones, telefonia Ip,
wireless y seguridad.
Unidad Académica La Paz - Irpavi.
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PARADIGMA GESTION 2014
Reconocimiento de imágenes basado en
redes neuronales para el diagnóstico de
enfermedades cutáneo infecciosas
FIDEL ALEJANDRO TAPIA QUEZADA
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
[email protected]
La Paz-Bolivia
RESUMEN
El presente artículo expone el desarrollo de un prototipo de reconocimiento de imágenes para el diagnóstico de enfermedades cutáneas
de tipo infecciosas utilizando redes neuronales artificiales. El prototipo presentado se encuadra dentro de lo que se conoce comúnmente
como reconocimiento de patrones basado en Redes Neuronales. El objetivo de este prototipo es realizar el reconocimiento de imágenes
basado en redes neuronales, para proporcionar al médico general información necesaria en la toma de decisiones del diagnóstico de la
enfermedad de tipo cutáneo infeccioso.
ABSTRACT
This article presents the development of images recognition prototype for the diagnosis of infectious diseases skin using artificial neural
network. The prototype exposed into this article is known as pattern recognition on neural network. The objective of this prototype is
perform the image recognition based on neural network to provide to the general doctor, necessary information, for take the best decision
into the diagnosis of a disease infectious skin type.
INTRODUCCIÓN
Una forma de relacionar la medicina con un computador
es a través de las redes neuronales, que es un campo
muy amplio y que aun continua en evolución, en el
cual se distinguen importantes áreas de aplicación
como ser procesadores de lenguaje, reconocimiento
de imágenes, reconocimiento de sonidos, y
diagnósticos médicos. Con el presente trabajo se
pretende contribuir a esta evolución, aplicando las
redes neuronales como una herramienta que ayude
al proceso de diagnóstico de enfermedades cutáneas
infecciosas por medio de imágenes.
Las redes neuronales artificiales son modelos matemáticos
que pueden ser entrenados para aprender relaciones no
lineales entre un conjunto de datos de entrada y un
conjunto de datos de salida. En medicina la aplicación
más común de estos modelos, es la clasificación de
patrones con el propósito de apoyar al médico en el
diagnóstico y tratamiento del paciente.
los significativos, que en las enfermedades de la piel
conlleva a imprecisiones en su diagnóstico.
Al realizar el examen visual al paciente se nota la presencia
de signos que corresponden a diferentes variantes de
las enfermedades cutáneo infecciosas, lo que provoca
confusiones al momento de brindar el diagnóstico.
Tomando como referencia el anterior problema se inició
el proceso de desarrollo reconocimiento de imágenes
tomando como base las redes neuronales.
RECONOCIMIENTO DE IMÁGENES
El punto esencial del reconocimiento de patrones es la
clasificación: se quiere clasificar una señal dependiendo
de sus características.
Un esquema que se muestra a continuación describe el
proceso de reconocimiento.
•
Entrada de Datos (adquisición de la imagen)
En esta etapa se realiza la obtención de la imagen
por medio de una cámara digital, para
posteriormente subirla al computador y cargarla
al sistema para obtener el diagnóstico de la
enfermedad.
•
Pre-procesamiento
En esta etapa se lleva a cabo algunas operaciones
para adaptar la información de una imagen y tener
mejor análisis en pasos posteriores. De esta forma
es necesario convertir la imagen a escala de grises
PROBLEMÁTICA
El reconocimiento de enfermedades cutáneo infecciosas
que realiza el médico general al paciente, basado en un
análisis visual y su experiencia, provoca dificultad en
el diagnóstico, lo cual incide en la asignación de un
correspondiente tratamiento inicial.
También el problema radica en el poder diferenciar los
hallazgos normales de los anormales y los triviales de
50
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PARADIGMA GESTION 2014
previamente ya que los métodos de segmentación
son de carácter bidimensional.
•
•
Segmentación
La segmentación, es un proceso en el cual una
imagen es subdividida en las regiones u objetos
que la componen. La segmentación concluye
cuando los objetos de interés han sido aislados.
En nuestro caso, la segmentación deberá concluir
cuando se delimite la región afectada separándola
de la piel.
Deteccion de objeto y clasificacion
En esta etapa se realiza la determinación y
clasificación de los objetos contenidos en la imagen.
Para tal motivo se debe realizar una bancarización
de la imagen.
es lógico suponer una imagen en esas condiciones es
mucho más fácil encontrar y distinguir características
estructurales.
•
Análisis de la Imagen
El análisis de la imagen consiste en obtener
información de alto nivel acerca de lo que la imagen
muestra. Para tal motivo se realizarán operaciones
morfológicas sobre imágenes binarias basadas
en formas. Las principales operaciones
morfológicas son la dilatación y la erosión.
REDES NEURONALES
El modelo de red neuronal que se utilizó es la red neuronal
Backpropagation, por sus características. La importancia
de la red consiste en su capacidad de auto adaptar los
pesos de las neuronas de las capas intermedias, para
aprender la relación que existe entre un conjunto de
patrones dados como ejemplo y sus salidas
correspondientes. Después del entrenamiento, puede
aplicar esta misma relación a nuevos vectores de entrada
con ruido o incompletas, dando una salida activa si la
nueva entrada es parecida a las presentadas durante el
aprendizaje.
Figura 1: Estructura de la Red Neuronal
•
Una imagen binaria es una imagen en la cual cada píxel
puede tener solo uno de dos valores posibles 1 o 0. Como
Capa de Entrada
En esta etapa se ingresa la información, consistente
en imágenes digitales, es decir, imágenes de
infecciones cutáneas previamente procesadas. La
misma será una matriz definida por 150 x 150,
existiendo 22500 pixeles, donde cada pixel
representa la intensidad de color, o la asociación
de un grupo de binarios de manera que represente
el tipo de infección cutánea. De esta matriz se
extraerá una matriz de entrada 20 x 20, por lo
tanto obtendremos una matriz de entrada de 400
neuronas.
51
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Este proceso de extracción y reducción en carga de
neuronas y pixeles reduce la cantidad de información
que representa a cada uno de los patrones obtenidos de
esta forma. Obteniendo un vector con una dimensión
más pequeña a la que se ha dado como entrada a la red
neuronal, lo que tiene como beneficios: menor cantidad
de pesos que deben hacer aprendidos, y al tener menos
pesos, el tiempo de entrenamiento reduce.
•
Capas Ocultas
Se utilizó tres capas ocultas, lo cual permite más
conexiones, lo que significa almacenamiento de
información. El número de neuronas de la capa
oculta, se determinó mediante experimentación,
entrenando a la red con imágenes de distintos
tipos de infecciones cutáneas, llegando a tener
como resultado 150 neuronas.
HERRAMIENTAS
La aplicación principal para el reconocimiento de
imágenes se desarrolla con el software Matlab mientras
que el módulo de gestión de usuarios y de pacientes
se lo desarrolló en Microsoft Visual Studio C Sharp.
Esto se debe a las capacidades de procesamiento que
se necesita para el tratamiento de los datos, imágenes
y el entrenamiento y simulación de la red neuronal son
más efectivos con los programas mencionados
previamente.
METODOLOGÍA
La metodología del presente trabajo de grado que consta
de las cuatro fases siguientes:
•
•
Capa de salida
Los parámetros de aprendizaje se obtuvieron en
función a experiencias basadas en estudio de los
distintos casos de infecciones cutáneas, y luego
la corrección y obtención del error mínimo, con 13
neuronas en la capa de salida indicando el tipo
de infección cutánea que padece el paciente.
Análisis de Datos
Esta fase empieza con la identificación informal
de todos los requisitos que deberían ser parte del
sistema, para ello se empieza con la recolección
de datos mediante la observación y principalmente
utilizando la elaboración de entrevista programando
citas con el experto dermatólogo.
También en esta sección se realiza un análisis del caso
de estudio del presente trabajo de grado en relación a
la patología en estudio y el procedimiento que realiza el
médico especialista dermatólogo y el médico general en
el respectivo diagnóstico de las enfermedades cutáneo
infecciosas.
Para ello es necesario realizar una descripción de los
procesos que son imprescindibles para el diagnóstico de
las enfermedades cutáneo infecciosas, las cuales pueden
ser tratadas por un médico general o un especialista
dermatólogo.
•
Diseño del Prototipo
Seguidamente se podrá realizar un diagrama de
clases de alto nivel que muestre los objetos y
todas sus relaciones, definido como modelo de
dominio.
Para seguir con la identificación de los procesos del
sistema se procede a realizar los casos de uso expandido,
además de la descripción detallada de todos los procesos
mostrados en el caso de uso de alto nivel.
Figura 2: Diagrama del funcionamiento de la red neuronal
52
Posteriormente se realiza el diagrama de robustez, para
poder ilustrar gráficamente las interacciones entre los
objetos participantes de un caso de uso. El análisis de
robustez ayuda a saber si las especificaciones del sistema
son razonables.
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
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Posteriormente se realiza el diagrama de secuencia, que
representa la interacción entre objetos internos del sistema
y las interacciones entre los mismos, es decir,
interfaces graficas de usuario, procesos de control
y entidades.
Para ello se deben aplicar las siguientes reglas básicas:
-
•
Actores solo pueden comunicarse con objetos
interfaz.
Los objetos entidad solo pueden comunicarse con
controles.
Los controles se comunican con interfaces, objetos
identidad y con otros controles pero nunca con
actores.
Construcción de Prototipo
A partir del análisis de las características, se
determinan las variables que ingresaran al modelo
para que la red neuronal pueda aprender.
Mediante los diagramas de modelado mencionados
anteriormente se puede describir el comportamiento del
modelo a partir de la acciones de un usuario.
Con respecto a la red neuronal se tendrá que determinar
cuántas entradas y salidas tendrá la misma dependiendo
de las entradas que se tengan. Además se tendrá que
conocer el número de neuronas y como estas están
distribuidas en capas e interconectadas entre sí. En esta
fase también se determinan las funciones de transferencia
que se usarán.
•
Prueba del Prototipo
Una vez que se terminó el prototipo es necesario
comprobar que realiza las tareas para las que ha
sido diseñado y produce el resultado correcto y
esperado.
Para comprobar el funcionamiento del prototipo se
realizaron pruebas con distintas imágenes que
pertenecen al tipo de enfermedad de estudio, las cuales
terminaron siendo positivos para los resultados
esperados.
La validación del software se consiguió mediante una
serie de pruebas de caja negra que demuestran la
conformidad con los requerimientos por parte del usuario.
Este proceso de validación se llevó a cabo con un conjunto
de treinta imágenes.
El prototipo es validado en base a resultados reales bajo
supervisión de médico dermatólogo, que es especialista
en lesiones cutáneas.
Tabla 1: Comparación Sistema - Experto
Comprobación de la Hipótesis
El cumplimiento del objetivo principal del proyecto debe
ser comprobado a través de la prueba de hipótesis
planteada, para lo cual se debe comprobar que el nivel
de concordancia entre los resultados del sistema experto
y el médico especialista sea de un grado aceptable, en
correspondencia de la siguiente tabla de valoración del
índice Kappa
Tabla 2: Valoración de Índice Kappa
Coeficiente kappa
0.00
0,01 - 0,20
0,21 - 0,40
0,41 - 0,60
0,61 - 0,80
0,81 - 1,00
Fuerza de concordancia
Pobre
Leve
Aceptable
Moderada
Considerable
Casi perfecta
53
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Las investigaciones realizadas para obtener datos e
información requeridos fueron las siguientes:
•
•
Entrevistas a expertos del área de Salud,
específicamente dermatólogos, y observación de
muestras de casos de infección.
Investigación bibliográfica referente al marco
teórico, mediante recopilación de información de
libros, artículos, folletos, seminarios, todos los
mencionados en el área de dermatología en las
infecciones cutáneas.
Inicialmente se realizó una recolección de resultados de
diagnóstico que determinó el sistema experto y el médico
especialista, el cual es representado en la tabla cruzada
siguiente:
Tabla 3: Frecuencias cruzadas de resultados de
diagnóstico
próximo del 0,60 - 0,80 y 0,81 - 1,00, logrando aceptar
de manera estadística la hipótesis planteada, por lo tanto
se deduce que las conclusiones de diagnóstico
determinadas por el sistema experto tiene un grado
significativo de importancia y confiabilidad que puede
considerar el médico proseguir con el protocolo de
atención médica a los pacientes.
CONCLUSION
Este artículo presenta las directrices generales para el
desarrollo de un prototipo de reconocimiento de imágenes
basado en redes neuronales.
Los procedimientos por los cuales pasa el desarrollo son
metodologías generales aplicadas a cubrir requerimientos
de desarrollo de sistemas expertos.
La capacidad de las redes neuronales como clasificadores
ha sido demostrada teóricamente y con múltiples
aplicaciones.
Las redes neuronales introducen las ventajas de un
examen cuantitativo en la práctica médica. Los registros
médicos contienen información valiosa que puede ser
utilizada para entrenar redes neuronales y crear sistemas
expertos, estos enriquecen el diagnóstico del médico
general y brindan una nueva perspectiva al médico
especialista.
Con el prototipo concluido y cada paso terminado, se
puede concluir que cada objetivo propuesto ha sido
cumplido a cabalidad.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
‘En relación a los datos de la Tabla 3 los resultados son
los siguientes:
Los resultados de diagnóstico tienen un grado del 90,00%,
sin embargo si bien este valor es una estimación concreta
del nivel de concordancia es necesario conocer su
variabilidad, reflejado en su intervalo de confianza.
Para determinar el intervalo de confianza se utilizó la
siguiente ecuación, considerando un nivel de significación
(_) del 5%.
k=(k ) _± Z_(_/2)* √((Po(1-Po))/(N(1-Pe)))
En relación a la valoración de la Tabla 2, el índice Kappa
es casi perfecto debido a que se encuentra en un rango
54
•
Arun Kumar M. (2012) Implementation of Neural
Network Back Propagation Training Algorithm on
FPGA
•
Berkow (1986) El manual Merck de Diagnóstico
y Terapeuta 7ma edición en español
•
Duda (2001) Pattern Clasification 2da Edición
•
Erik Cuevas y Daniel Zaldivar (2008) Vision por
Computador utilizando Matlab y el Toolbox de
procesamiento Digital de Imágenes
•
M Hajek. (2005). Neural Networks
•
Pressman, R. (2005). Ingeniería del Software.
McGraw-Hill.
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Implementación de sistema gráfico
de cableado estructurado en función
a Norma ISO 11801, enfocado a la
construcción de edificios
GUSTAVO ELÍAS ALCONZ EVIA
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz - Bolivia
[email protected]
RESUMEN
El artículo presenta el desarrollo de un sistema de grafico de cableado estructurado en función a la norma ISO 11801, de tal manera
que se pueda realizar el trazado de planos de red y el diseño de nuevas redes dentro de infraestructuras cumpliendo los parámetros
necesarios para cumplir los requerimientos mínimos de la norma.
ABSTRACT
The article presents the development of a system of graphic of structured cabling in function to the ISO 11801, so that they might be able
to make the path of planes on network and the design of new networks within infrastructure fulfilling the necessary parameters to meet
the minimum requirements of the standard.
INTRODUCCIÓN
Un Sistema Experto guía a los usuarios a través de los
problemas y esto lo hace formulando un conjunto
ordenado de preguntas sobre la situación y obteniendo
conclusiones a partir de respuestas que ellos dan. La
capacidad de solución de problemas se guía por un grupo
de reglas programadas según el modelado de procesos
de razonamiento de los expertos de la especialidad.
Las redes de computadoras se desarrollan como
consecuencia de aplicaciones comerciales diseñadas
para computadoras ya que no existia otra manera de
crecimiento en la calidad y el tamaño de las redes, estas
fueron creciendo a medida que se introducían nuevas
tecnologías de red.
permita garantizar la correcta aplicación de normas
internacionales, lo que da lugar a problemas y fallas en
las redes al implementar y poner en funcionamiento las
mismas.
JUSTIFICACION
El sistema propuesto se desarrolló en base a las técnicas
y herramientas de Tecnologías de Comunicación y Redes,
contribuyendo a la realización de las aplicaciones de
Ingeniería de Software, así mismo la aplicación de
Seguridad de sistemas para la utilización de normar
internacionales.
Por consiguiente el proposito del presente Trabajo de
Grado es el de desarrollar una herramienta para apoyar
a los expertos y/o tecnicos que deseen realizar el diseño
fisico de una red LAN. Usando esta herramienta se podrá
contar con un diseño fisico de una red que esté apoyado
sobre las normas que se deseen aplicar con lo que se
conseguira una red muy bien instalada y diseñada.
Así mismo en la actualidad existen una serie de programas
que pueden realizar el diseño de cableado estructurado,
pero estas además de ser costosas no utilizan la norma
ISO 11801 para el desarrollo de estas, entre la cuales
podemos citar a la aplicación Fiber Runner de Panduit
y Fiber Routing Layout Tool v1.0, que además de ser de
un valor económico bastante elevado, requieren ejecutarse
con Microsoft Visio 2002 en adelante lo que significa un
costo adicional, y así mismo están son exclusivas para
uso de fabricantes.
PROBLEMÁTICA
NORMA ISO 11801
En la actualidad el desarrollo de nuevas redes LAN es
realizado de manera empírica y carece de procedimientos
que apliquen normativas que garanticen el planteo de
Redes en la construcción de nuevas infraestructuras, así
mismo denota ausencia de una interfaz gráfica que
ISO (Organización Internacional para la Normalización)
es la organización internacional que tiene a su cargo una
amplia gama de estándares, incluyendo aquellos referidos
al networking. ISO desarrolló el modelo de referencia
OSI, un modelo popular de referencia de networking.
55
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
La IS0/IEC estableció en julio de 1994 la norma ISO
11801 que define una instalación completa (componente
y conexiones) y valida la utilización de los cable de 100
o mega o 120 o mega. También especifica cableado para
uso comercial, el que puede abarcar uno o un conjunto
de edificios dentro de un espacio físico limitado llamado
campus.
Figura 1: Longitud de los Latiguillos
La ISO 11801 actualmente trabaja en conjunto para
unificar criterios. La ventaja de la ISO es fundamental ya
que facilita la detección de las fallas, para que al momento
de producirse afecten solamente a la estación que
depende de esta conexión, permite una mayor flexibilidad
para la expansión, eliminación y cambio de usuario del
sistema.
Fuente: Estándares del Cableado Estructurado
Los costos de instalación de UTP son superiores a los
de coaxial, pero se evitan la pérdida económica producida
por la caída del sistema por cuanto se afecte solamente
un dispositivo.
La ISO 11801 reitera la categoría EIA/TIA (Asociación de
industria eléctricas y telecomunicaciones). Este define
las clases de aplicación y es denominado estándar de
cableado de telecomunicaciones para edificio comerciales.
Distribuidor
Debe existir un distribuidor por planta por cada 1.024 m2
de espacio o por cada planta. Debe haber como mínimo
2x4 pares por cada puesto de trabajo y al menos uno
debe ser de categoría 5.
Figura 2: Ubicación del Distribuidor
La ISO 11801 en base a EIA/TIA toma con unos valores
de impedancia, depurando la diafonía y de atenuación
que son diferentes según el tipo de cables y a su vez
define también las clases de aplicación.
Las normas EIA/TIA fueron creadas como norma de
industria en un país, pero se ha empleado como norma
internacional por ser de las primeras en crearse. ISO/IEC
11801, es otra norma internacional. La norma ISO 11801
toma en cuenta los siguientes puntos:
Máxima Longitud de los Latiguillos
Los latiguillos son los cables que permiten conectar el
panel de parcheo y los concentradores.
También se les llama latiguillos a los cables que van a
servir para conectar cada uno de los PCs de la red a sus
correspondientes rosetas de conexión.
Esta distancia debe considerar la longitud del cable de
equipamiento, la distancia de un latiguillo A que una los
puntos de correspondencia dentro de la consola y por
último la distancia de un latiguillo B que vaya desde el
punto de conexión al puesto de trabajo; en total la distancia
no debe ser mayor a los 100 metros.
Para comprender mejor lo anteriormente mencionado lo
plasmaremos en la figura 1.
56
Fuente: Estándares del Cableado Estructurado
Administración
Etiquetado: Cada cable, distribuidor y punto de terminación
debe tener un identificador único.
Documentación
Esquema del cableado desde el armario hasta los puestos
de trabajo.
APLICACIÓN DE LA NORMA ISO 11801
Para la aplicación de la Norma ISO 11801 se tomó en
cuenta aspectos requeridos por la ECE, y así mismo
aspectos que puedan ser aplicados dentro de nuestro
país, para entender mejor la norma se muestra a
continuación parte de esta norma:
Dentro de las instalaciones que el cliente realiza en una
infraestructura, la importancia del cableado de red es
similar a los otros servicios de construcción
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
ser implementado con material de fuentes simples
y múltiples, y se relaciona con:
fundamentales como la calefacción, el alumbrado y la
red eléctrica, y al igual que con los otros servicios, las
interrupciones en una red pueden tener un grave impacto
y esto se debe a la mala calidad del debido a la falta de
previsión en el diseño, el uso de componentes
inapropiados, instalación incorrecta, mala administración
o soporte inadecuado que puede poner en peligro la
eficacia de la organización. Históricamente, el cableado
dentro de las instalaciones comprende tanto la aplicación
específica y multipropósito redes. La edición original de
esta norma permitió una migración controlada de datos
genéricos y la reducción en el uso de cableado específico
de la aplicación.
•
•
•
•
El crecimiento posterior de cableado genérico
diseñado de acuerdo con ISO / IEC 11801 tiene:
Contribución a la economía y el crecimiento de la
Tecnología de Información y Comunicaciones
(TIC).
El apoyo al desarrollo de aplicaciones de alta
velocidad de datos basado en un cableado definido
modelo.
Inició el desarrollo del cableado con un rendimiento
alto superando las clases de potencia especificados
en la norma ISO / IEC 11801:1995 e ISO / IEC
11801 Ed1.2: 2000.
La Norma ISO / IEC 11801, edición 1.2 consiste en la
mejora de la edición 1.0 (1995) y sus enmiendas 1 (1999)
y 2 (1999).
Esta segunda edición de la norma ISO / IEC 11801 ha
sido desarrollada para reflejar este aumento de demandas
y oportunidades.
•
-
-
-
-
Esta Norma Internacional proporciona:
Usuarios con un sistema de cableado genérico
independiente de la aplicación son capaces de
soportar una amplia gama de aplicaciones.
Usuarios con un sistema de cableado flexible, de
manera que las modificaciones son a la vez fácil
y económica.
Profesionales de la construcción (por ejemplo, los
arquitectos) con orientación permitirán el
alojamiento de cableado antes de que se conocen
los requisitos específicos, es decir, en la
planificación inicial, ya sea para construcción o
rehabilitación.
La industria y aplicaciones de los organismos de
normalización con un sistema de cableado que
soporta productos actuales y proporciona una
base para el desarrollo de futuros productos.
-
-
-
-
Requisitos de la capa física para las aplicaciones
enumeradas en la norma y se han analizado para
determinar su compatibilidad con el cableado de las
clases especificadas en esta norma. Estas aplicaciones
requisitos, junto con estadísticas sobre la topología de
los locales y el modelo se describen en la norma y se
han utilizado para desarrollar los requisitos para las clases
A a D y los sistemas de cableado de clase ópticos. Nuevas
clases E y F se han desarrollado en previsión de futuras
tecnologías de red.
•
Como resultado, cableado genérico define dentro
de esta Norma Internacional específica una
estructura de cableado de apoyo a una amplia
variedad de aplicaciones.
-
Especifica las clases de canal y enlace A, B, C, D
y E de reuniones con los requisitos de aplicaciones
estandarizadas.
Especifica canal y enlace de las clases E y F
basado en componentes de mayor rendimiento a
apoyar el desarrollo e implementación de
aplicaciones futuras.
Especifica las clases de canal óptico y el enlace
OF-300, DE-500, y la Reunión de 2000-el requisitos
de las aplicaciones estandarizadas y capacidades
de componentes para facilitar la explotación de la
ejecución de aplicaciones desarrolladas en el
futuro.
Invoca requisitos de los componentes y especifica
las cableadas implementaciones que garanticen
rendimiento de los vínculos permanentes y de
-
-
•
Esta Norma Internacional especifica un sistema
de múltiples proveedores de cableado que puede
Las normas internacionales de cableado
componentes desarrollados por los comités de
la IEC, por ejemplo cables de cobre y
conectores, así como cables de fibra óptica y
los conectores.
Las normas para la instalación y el
funcionamiento de tecnología de la información
de cableado, así como para los la prueba de
cableado instalado.
Las aplicaciones desarrolladas por los comités
técnicos de la IEC, por subcomités ISO / IEC
JTC 1 y de las Comisiones de Estudio del UITT, por ejemplo, para redes LAN y RDSI.
La planificación y las guías de instalación que
tengan en cuenta las necesidades de
aplicaciones específicas para la configuración
y el uso de sistemas de cableado en las
instalaciones del cliente (ISO / IEC 14709
series).
57
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
-
canales que cumplen o superan los requisitos de
cableado de las clases.
Se dirige a, pero no limitado a, el medio ambiente
de oficina en general.
Esta Norma Internacional especifica un sistema de
cableado genérico que se prevé que tenga una vida útil
de más de 10 años.
CONCLUSIONES
Este articulo presenta las directrices generales para el
desarrollo de un sistema gráfico de cableado estructurado
en función a la Norma ISO 11801.
Las metodologías de desarrollo son generales, aplicadas
a cubrir requerimientos de la aplicabilidad de la Norma;
sin embargo, para que estos requerimientos sean tomados
en cuenta, no deben basarse en opiniones propias sino
en estándares analizados previamente.
58
Es por eso que el presente trabajo está enfocado sobre
la norma ISO 11801 y estándares EIA/TIA 570,
ANSI/TIA/EIA-568-A, ANSI/TIA/EIA-569-AANSI/TIA/EIA606, ElA/TIA 607 que se usaron como directrices para el
desarrollo del proyecto
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
•
La Norma ISO / IEC 11801, edición 1.2
•
LOZA, Sistema experto de apoyo al diseño de
redes de área local LAN en base a la norma ISO
11801, TESIS de licenciatura en Ing. de Sistemas.
•
HARMON, KING. Sistemas Expertos Aplicaciones
de la Inteligencia Artificial en la actividad
empresarial. Ediciones Díaz de Santos S.A., Madrid
1988.
•
TANENBAUM. Redes de Computadoras, 4ª
Edición, Pearson Prentice Hall, México 2003.
Unidad Académica La Paz - Alto Irpavi
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Sistema basado en Tecnología Web Móvil
y Datamart para la administración del
Historial Clínico Caso: Clínica del Deporte
CHRISTIAN GABRIEL CUEVAS CARRILLO
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz - Bolivia
e-mail: [email protected]
RESUMEN
En el presente artículo se presenta el desarrollo de un sistema para la clínica del Deporte, basado en tecnología web móvil para mejorar
la disponibilidad y acceso a la información médica de los pacientes, y un Datamart para la administración de historias clínicas y elaboración
de informes, de esta manera se evitarán pérdidas de historiales médicos así como su deterioro. La clínica del deporte actualmente realiza
todo este proceso de forma manual, las búsquedas de estos archivos tienen a demorar varios minutos y a ralentizar la atención a los
pacientes.
ABSTRACT
In the present article presents the development of a system for the medical clinic of the sport, based on mobile web technology to improve
the availability and access to medical information for patients, and a Datamart for the administration of medical histories and the preparation
of reports, this will prevent loss of medical records as well as their deterioration. The clinic of the sport currently does all this process
manually, searches for these files have to take several minutes to slow down and the attention to the patients.
INTRODUCCIÓN
Actualmente los sistemas basados en tecnologías de
la información representan una herramienta de apoyo
muy importante en grandes áreas de las actividades
humanas, proporcionando grandes ventajas sobre los
métodos antiguos de almacenamiento y manejo de
información.
Así también las bases de datos, Datamart's y Data
Warehouse son herramientas que permiten generar
reportes e informes que permiten a las gerencias y
directivos tomar decisiones, buscar patrones de datos
de salud y realizar actividades en pro de los mismos.
El presente trabajo muestra la forma de implementar un
sistema para la administración del historial clínico, mismo
que estará basado en tecnología web móvil para aumentar
la disponibilidad de la información; y Datamart para la
generación de informes para controlar la actividad de la
Clínica Deporte.
a 20 minutos, en algunos casos estos archivos son
extraviados o se encuentran incompletos.
Tomando como referencia el anterior problema se inicio
el proceso de desarrollo del sistema web y datamart
tomando como base los archivos usados en la clínica,
además del proceso que lleva adquirir la ficha médica
deportiva.
DESARROLLO DEL SISTEMA PROPUESTO
La metodología empleada para el diseño y desarrollo del
sistema fue la metodología XP, esta metodología se
caracteriza por enfocarse en la programación ágil, siendo
ideal para el desarrollo de sistemas grandes que llevan
tiempo.
Para la elaboración del DataMart se aplicó la metodología
"Rapid Warehousing Methodology" es una metodología
ágil y se adecua a la XP, se tomaron los puntos más
importantes de cada una de estas metodologías para un
correcto desarrollo del sistema propuesto.
PROBLEMÁTICA
•
Actualmente la Clínica del Deporte trabaja con formularios
que corresponden a tres tipos de exámenes: examen
físico, examen odontológico y el examen de laboratorio.
Estos se llenan de forma manual y luego archivados en
el file del paciente, cada año los pacientes deben realizarse
este examen para obtener la ficha médica, para ello se
debe buscar el historial clínico del anterior año; y este
proceso de búsqueda demora aproximadamente de 15
Análisis de requerimientos
Antes de iniciar con el desarrollo del sistema, se
identificaron los requerimientos que se tienen para el
sistema, estos fueron identificados en 3 categorías:
-
Requerimientos funcionales
Requerimientos no funcionales
Requerimientos del sistema
59
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Una vez definidos estos se procedió con la etapa de
análisis.
•
•
Una vez diseñada la base de datos se procedió a su
construcción en el SGBD, en este caso MySQL para
finalmente obtener las tablas:
Análisis
Dentro esta etapa es necesario identificar el
funcionamiento los actores q tendrá el sistema, sus
funciones, en esta etapa se realizaron las historias
de los usuarios además de realizar el modelado del
negocio.
Diseño
En la etapa de diseño se elaboran los diagramas
formales para que el programador pueda identificar
los roles de los usuarios, para ello se hizo uso de
algunos diagramas UML, dentro del diseño se
realizaron los diagramas de casos de uso.
Nombre Tablas
Consulta_medica
Doctor
Ficha_labo
Ficha_medica
Ficha_nedicina
Ficha_odonto
Paciente
Recepcionista
Nro. Columnas
6
10
19
5
32
27
9
7
Tabla 1. Base de datos transaccional
Una vez creada la base de datos es posible crear el
OLAP (On-line analytical processing).
Las bases de datos OLAP se suelen alimentar de
información procedente de los sistemas operacionales
existentes, mediante un proceso de extracción,
transformación y carga (ETL). En este caso nuestro OLAP
se alimenta de la información procedente de la Base de
datos Transaccional, para este procedimiento se hizo
uso de la herramienta Pentaho.
También se realizaron los diagramas de secuencias,
diagrama de clases y de despliegue.
Primero se realizo la conexión con la herramienta Pentaho,
una vez importado la base de datos se eligen las tabas
y se seleccionan los campos de datos que se desean
copiar al OLAP, de esta manera se van armando los
cubos de información y finalmente se crea la base de
datos OLAP desde la cual se extrae información para la
creación de informes.
•
•
Imagen 1. Caso de uso de alto nivel
Diseño y modelización del Datamart
A partir del análisis de la clínica, se realizo la
identificación de los datos que pasaran a formar parte
de la base de datos transaccional para ello también
se realizo el diagrama Entidad - Relación donde se
muestra la realicen de las tablas.
Implementación del sistema
Una vez creado el Datamart, se procedió a la
construcción de la interfaz de usuario, mismo que
debe ser desarrollado para una plataforma web móvil,
además de cumplir con los requisitos definidos por el
usuario al inicio de la construcción del sistema.
Las pantallas de los usuarios fueron construidos a partir
de la herramienta Dreamweaver, además se hizo uso de
código PHP y Java Script. Hecha la conexión con el
datamart se hizo su implementación en un servidor local
para que pueda ser finalmente revisado por el usuario y
realizar las respectivas pruebas del sistema.
Cada pantalla tiene una interfaz amigable e intuitiva,
las principales pantallas para el registro de historias
clínicas conservan el formato utilizado por la clínica del
deporte, de esta manera no confundir al usuario con
su trabajo.
Imagen 2. Diagrama entidad-relacion
60
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
•
Pruebas del sistema
En esta etapa se realizaron las respectivas pruebas
al sistema, con el fin de identificar errores o
requerimientos no cumplidos.
•
Pruebas de validación
Se realizaron las pruebas de validación para verificar
que el sistema se ajusta a los requerimientos de
usuario final ya definidos.
•
Pruebas de validación de requerimientos
funcionales
Se desea verificar el cumplimiento satisfactorio de los
requerimientos funcionales.
Como se mostró en la etapa de diseño y elaboración
del DataMart se puede verificar todo el proceso de
construcción del DataMart para la clínica del deporte
así como el proceso ETL que permite presentar datos
que son de importancia para la clínica del deporte.
Se realizó la consulta al sistema para poder visualizar el
historial clínico de un paciente en una fecha cualquiera,
el sistema mostro primero la pantalla del examen físico
general.
Los datos que alimentan todo el DataMart son
consecuencia de un proceso de estandarización de
información proveniente de los formularios
antiguamente usados en la clínica del deporte.
•
Pruebas de seguridad
Se desea verificar la existencia de un nivel de
seguridad apropiado en el sistema, lo cual incluye
que solo usuarios autorizados puedan acceder al
mismo y que estos estén restringidos solo a funciones
específicas.
CONCLUSIONES
Imagen 3. Historial clinico, examen fisico
A partir de esta pantalla es posible visualizar los otros
dos exámenes que corresponden al examen odontológico
y el examen de laboratorio.
Además en la interfaz del usuario "Director general" es
posible visualizar algunos informes introduciendo las
fechas de las cuales se desea consultar.
El presente artículo presenta las directrices del desarrollo
de un sistema web móvil y datamart como herramienta
para ayudar en la organización registro y búsqueda de
las historias clínicas para la clínica del deporte.
Los procedimientos por los cuales pasa el desarrollo son
metodologías generales aplicadas al desarrollo de
sistemas complejos y la correcta elaboración del datamart
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
•
Miguel Rodríguez Sanz “Análisis Y Diseño De
Un Datamart Para El Seguimiento Académico De
Alumnos En Unentorno Universitario”, 22 Julio,
2010
•
William H. Inmon: "Building the Data Warehouse"
Technical Publishing Group, 1992
•
SAS Institute, Inc. SAS Rapid Warehousing
Methodology, SAS Institute White Paper, 2001
•
José Joskowicz, "Reglas y Prácticas en eXtreme
Programming", 2008
Imagen 4. Informe de consultas medicas
Se puede apreciar que el sistema permite visualizar los
datos y ordenados según la especialidad y deporte.
61
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Sistema experto para el diagnóstico
de problemas de aprendizaje en niños
de 6 a 8 años en el área de matemática
Caso: U.E.P. Boliviano Holandes de
la Ciudad de El Alto
CLAUDIA INES GUTIERREZ VILLEGAS
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz - Bolivia
e-mail: [email protected]
RESUMEN
En el presente artículo se expone el desarrollo de un sistema experto basado en lógica difusa para diagnosticar problemas de aprendizaje
en el área de matemática en niños de 6 a 8 años de la U.E.P. Boliviano Holandés de la ciudad de El Alto.
ABSTRACT
In this paper the development of an expert system based on fuzzy logic to diagnose learning disabilities in the area of mathematics in
children 6-8 years of UEP exposed Dutch Bolivian city of El Alto.
INTRODUCCIÓN
JUSTIFICACION
Desde el punto de vista educativo, es importante conocer
cuáles son las habilidades matemáticas básicas que los
niños deben aprender para poder así determinar donde
se sitúan las dificultades y planificar su enseñanza y desde
el punto de vista psicológico. Cuanto más temprana sea
la detección, se traducirá en mayores posibilidades de
acción.
El desarrollo de un Sistema Experto para el diagnóstico
de problemas de aprendizaje se justifica de acuerdo a
los criterios siguientes:
•
Entre las dificultades que se presentan con frecuencia
en matemática se tiene la discalculia o dificultades en el
aprendizaje de las matemáticas es una dificultad de
aprendizaje específica en matemática. La discalculia
puede ser causada por un déficit de percepción visual o
problemas en cuanto a la orientación secuencial. El
término discalculia se refiere específicamente a la
incapacidad de realizar operaciones de matemática o
aritméticas. Es una discapacidad relativamente poco
conocida. De hecho, se considera una variación de la
dislexia. Quien padece discalculia por lo general tiene
un cociente intelectual normal o superior, pero manifiesta
problemas con la matemática, señas o direcciones, etc.
De forma técnica, ya que proporciona una
herramienta que apoya a un diagnóstico efectivo
dentro de los problemas que puede presentar un
niño en el aprendizaje en Matemática. El manejo
de Sistemas Expertos tendrá la capacidad de
diagnosticar la discalculia, utilizando como
herramienta la computadora y las reglas que
permiten representar el conocimiento humano de
manera formal y precisa.
•
Socialmente, en el sentido que es de gran
importancia para los padres de familia contar con
un instrumento que apoye con un diagnóstico
acertado de la discalculia. Ya que la discalculia
escolar termina frustrando no solo al estudiante,
sino también al maestro si no está
pedagógicamente apto para tratar con el problema.
PROBLEMÁTICA
•
Económicamente por que ayudará al
Psicopedagogo y al estudiante a recibir un
diagnóstico oportuno lo que a su vez influirá en
una reducción de costos para los padres ya que
el diagnóstico a destiempo, es decir, en la
adolescencia es más costoso y difícil de llevar a
cabo.
Los procedimientos empleados por el profesor y/o
psicólogo no permiten detectar oportunamente las
dificultades de aprendizaje de matemáticas en estudiantes
de 6 a 8 años lo cual incide significativamente en el
rendimiento escolar, la vida diaria, desarrollo cognitivo
y formación académica de los mismos.
62
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
DESARROLLO
DEL
SISTEMA
EXPERTO
Las etapas para el diseño e implementación del Sistema
Experto (SE) son: Planteamiento del Problema, Encontrar
expertos humanos, Diseño del SE, Elegir herramienta
de desarrollo, Construir el Prototipo que al conjuncionarse
con la metodología ICONIX se identifican 4 etapas:
Análisis del Sistema, Diseño del Sistema, Construcción
del Sistema, Validación y Prueba del prototipo.
Análisis del Sistema
Es aquí donde se realizó el análisis del Sistema Experto
y de igual manera del Producto Software. Pero antes se
pretende definir la problemática que se busca resolver
además de su análisis de la situación actual, Para luego
obtener y conceptualizar el conocimiento con el fin de
obtener los datos necesarios para la construcción del SE.
entonces existen posibles deficiencias de discalculia.
•
Elección de Variables Lingüísticas Difusas y
Conjuntos Difusos
De acuerdo con la opinión de los expertos se
tomaron en cuenta 3 conjuntos difusos para las
variables de entrada al primero de estos se le
asignó la etiqueta lingüística LEVE, al segundo
MODERADO, y al tercero SEVERO, ya que las
variables de entrada (Antecedentes, síntomas, etc.)
que se tomaran en cuenta pueden presentarse en
estas tres formas.
•
Conjunto difuso LEVE
Se estableció como función de pertenencia de la
función L, que tiene que tiene a forma que se muestra
en la FIGURA:
•
Conjunto difuso MODERADO
Se seleccionó la función de pertenencia trapezoidal,
como se muestra en la FIGURA:
•
Conjunto difuso SEVERO
Se determinó como función de pertenencia a la función
Gamma cuya forma se muestra en la FIGURA:
Diseño del Sistema
El desarrollo del Sistema Experto comprende al diseño
y construcción del mismo, para esta fase se realizaron
los siguientes pasos:
•
Diseño del Sistema Experto difuso que comprende
la formalización del conocimiento, elección de
variables lingüísticas difusas y conjuntos difusos,
construcción de las reglas de producción.
Formalización del Conocimiento
La formalización del conocimiento es el diseño de las
estructuras para organizar el conocimiento:
Una forma correcta para representar el conocimiento es
utilizando reglas y premisas lógicas, análogamente al
análisis del Sistema Experto, se propone una relación:
Síntomas-Diagnóstico:
IF <Hechos. Premisas> THEN <decisión - conclusión>
Donde:
IF
Premisas
Hechos observados en la realización del test, captura de
síntomas.
<Datos provistos a través de cada pregunta>
THEN
CONCLUSIONES
•
Posibles problemas de Discalculia
En cada pregunta se debe tener en cuenta la
formalización siguiente:
IF X THEN Y
Si la pregunta X se respondió con una notoria
deficiencia demostrando síntomas específicos,
63
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Variables de Entrada
Se identifican 10 variables de entrada para cada una de
ellas se definen las funciones de pertenencia, la
representación gráfica de cada variable de entrada es
de la siguiente manera:
La Función de Pertenecía de los conjuntos difuso se
expresa:
La Función de Pertenecía de los conjuntos difusos se
expresa
Variables de Salida
El diagnóstico es la variable de salida del proyecto y se
toman en cuenta 6 conjuntos difusos con funciones de
pertenencia TRIANGULAR, éstos fueron construidos
como variables lingüísticas correspondientes:
64
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Construcción de las reglas de producción
Para la construcción de reglas se utilizo la herramienta
FIS de MatLab
•
•
Variable Dependiente: Diagnóstico oportuno y
confiable de dificultades en el aprendizaje en el
área de matemática.
Variable Moderante: Niños de 6 a 8 años de la
U.E.P. Boliviano Holandés de la ciudad de El Alto.
Como se puede observar, la hipótesis planteada pretende
demostrar que el sistema experto brinda información
confiable sobre el diagnóstico del estudiante; por lo tanto
la confiabilidad del sistema experto será comprobada
con técnicas estadísticas como se demuestra a
continuación.
Para la construcción de la Base de Conocimiento se
establecen las reglas de producción
La confiabilidad del sistema experto es evaluada de
acuerdo a las afirmaciones de diagnóstico que determina
el mismo y la relación con las afirmaciones de la
psicopedagoga, debido a que debe comprobarse la
relación coherente entre ambos diagnósticos. Para
comprobar la confiabilidad del sistema experto se utiliza
el coeficiente de concordancia de Cohen, es decir el
Índice Kappa, debido a que esta prueba estadística
relaciona la concordancia de resultados entre dos
observadores en relación a “n” categorías de los posibles
resultados.
De acuerdo a la hipótesis planteada, la hipótesis nula y
alterna son las siguientes:
Prueba de la Hipótesis
El cumplimiento del objetivo principal del proyecto debe
ser comprobado a través de la prueba de hipótesis
planteada, que para el presente trabajo de grado es el
siguiente:
•
Hipótesis Nula (H0):
No existe concordancia entre los resultados del
sistema experto difuso y los resultados de la
Psicopedagoga.
•
Hipótesis Alterna (H1):
Existe concordancia entre los resultados del
sistema experto difuso y los resultados de la
Psicopedagoga.
Para demostrar la Hipótesis Alterna (H1) se debe
comprobar que el nivel de concordancia entre los
resultados del sistema experto y la psicopedagoga sea
de un grado aceptable, en correspondencia de la siguiente
tabla de valoración del índice Kappa:
La ecuación del índice de Kappa (k) es el siguiente:
“El Sistema Experto propuesto permitirá el diagnóstico
oportuno y confiable de las dificultades en el aprendizaje
de la matemática en niños de 6 a 8 años, estudiantes de
la U.E.P. Boliviano Holandés de la ciudad de El Alto”
De acuerdo a la hipótesis planteada, se pueden identificar
las siguientes variables:
•
Variable Independiente: El Sistema Experto
Propuesto.
Dónde:
P0= Proporción de concordancia observada
Pe= Proporción de concordancia esperada por puro
azar
65
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
La ecuación para calcular P0 es el siguiente:
El valor en tablas de distribución normal estándar (z) a
un nivel de confianza del 95% y significancia de 0.05 el
valor de Z para ±/2 es de 1.96 por lo tanto el intervalo de
confianza es:
Dónde:
aii= Frecuencia cruzada para cada diagnostico
N= Muestra de diagnósticos realizados
La ecuación para calcular Pe es la siguiente:
Para el inicio del cálculo del índice Kappa, se tiene el
cuadro cruzado de resultados del análisis del diagnóstico
del sistema experto vs el médico especialista, el cual
podemos ver en la TABLA:
En relación a los datos de la TABLA los valores del
índice Kappa son los siguientes:
Por lo tanto el intervalo de confianza del índice Kappa al
95% es k(0.767, 0.915), de acuerdo a la Tabla 4.46, el
índice Kappa es casi perfecta debido a que se encuentra
en el rango de 0.80 - 1.00 logrando aceptar de manera
estadística la hipótesis alterna (H1) planteada con
anterioridad por lo cual se determina que el diagnostico
determinado por el sistema experto tiene un grado de
significativo de confiabilidad que puede considerar la
psicopedagoga al momento de la utilización del sistema
experto en diagnóstico de la discalculia.
Para demostrar la oportunidad planteada en la hipótesis
del sistema experto se demuestra la oportunidad ya que
el sistema tarda en dar un diagnostico una hora como
máximo, a diferencia cuando se realiza un diagnostico
en base a la forma manual que realiza la psicopedagoga
el tiempo utilizado es de 2 días aproximadamente.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
•
•
Finalmente el índice Kappa (k) para la prueba de hipótesis
es el siguiente:
•
•
Se determina que el valor de la concordancia entre los
resultados de diagnósticos tiene un grado de 84.1%,
ahora la variabilidad de este valor en su intervalo de
confianza se determinara con un nivel de significancia
(±) de 0.05 en la siguiente ecuación:
•
•
Dónde:
= Índice Kappa estimado (k)
Z= Abscisa de la curva normal tipificada
±= Nivel de significancia
66
•
Working memory and children's mental addition
John W. Adams y Graham J. Hitch 1997
Persistent arithmetic, reading or arithmetic and
reading disability. Annals of Dyslexia, Badian, N.
(1999). Pág. 49, 45-69
VII Congresso Iberoamericano de Informática
Educativa 2007
Lcdo. Alex Espinoza Cárdenas
Ing. Viera Elistratova de Barriga
Escuela Superior Politécnica del Litoral - ESPOL
Forns I Santacana, M. “Evaluación psicológica
infantil”. Ed.Barcanova S.A. 2003.
GÁMEZ José; PUERTA José. Sistemas Expertos
Probabilísticos 1ra. Edición. Ediciones de la
Universidad de Castilla - La Mancha, 1998, España.
La mente no escolarizada cómo piensan los niños
y cómo deberían enseñar las escuelas 2000
Howard Gardner.
Discalculia escolar: Dificultades en el aprendizaje
de las matemáticas. Luis Héctor Giordano
Ediciones I.A.R, 2000
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Algoritmo de Encriptación basado
en escalas musicales
ISRAEL QUISBERT ANTI
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz - Bolivia
e-mail: [email protected]
RESUMEN
En éste artículo se presenta el desarrollo de un algoritmo de encriptación basado en escalas musicales, de tal manera que pueda asegurarse
la seguridad de este en términos de confidencialidad e integridad donde vaya a aplicarse.
ABSTRACT
This article presents the development of an encryption algorithm based on musical scales, in such a way as to ensure the safety of this in
terms of confidentiality and integrity where is going to be applied.
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo tiene por motivación diseñar un algoritmo
de encriptación basado en escalas musicales, de tal
manera que pueda asegurarse los términos de integridad
de determinados archivos debido a que los hurtos del
contenido intelectual musical son bastante común en estos
tiempos.
Impulsando esta investigación se tienen ciertas referencias
que apuntan a que existe una gran relación entre la música
y las matemáticas por las cuales será posible realizar el
algoritmo de encriptación de manera satisfactoria.
PROBLEMÁTICA
El envío y recepción actual de mensajes por el Correo
Electrónico Institucional dentro del Ejército de Bolivia
presenta vulnerabilidades de seguridad tanto en
confidencialidad e integridad en la transrecepción de
mensajes privados ocasionando que existan ataques de
seguridad sobre el sistema gestor de correo actual.
Tomando como referencia el anterior problema se inicio
el proceso de desarrollo del algoritmo tomando como base
las matemáticas discretas; y más específicamente la
aritmética modular.
•
Económicamente por el ahorro de tiempo y
optimización de procesos actuales que brinda la
solución relativo al problema.
DESARROLLO DEL ALGORITMO
La metodología la cual dirige el proyecto es la de desarrollo
de algoritmos, debido a que el proyecto se enfoca a la
realizacion de un algoritmo de encriptación, sin embargo
cada uno de los pasos de esta metodología necesita o
trabaja en conjunción con otras metodologías, las cuales
en este caso son el Análisis de Riesgos y desarrollo de
Software.
Por lo tanto, las 4 fases desarrolladas de la solución
empiezan con la comprensión del problema para finalizar
con la Evaluación de la solución.
Comprensión del Problema
El enfoque del cual se partió para el avance responde al
sistémico, debido a que el modo de abordar los elementos
del presente trabajo no puede ser aislado, sino que tienen
que verse como parte de un todo. No es la suma de
elementos, sino un conjunto de éstos que se encuentran
en interacción, de forma integral, que produce nuevas
cualidades con características diferentes, cuyo resultado
es superior al de los componentes que lo forman y provocan
un salto de calidad.
JUSTIFICACION
•
Si bien existen muchos modelos de encriptación actuales
(RSA, AES, etc.) las razones para elegir un algoritmo
nuevo se justifican de acuerdo a los criterios siguientes:
•
Tecnológicamente, porque una herramienta nueva
de cifrado brinda un nivel de seguridad más
adecuado a la institución debido a que inicialmente
solo el encargado de la institución conoce el
funcionamiento del algoritmo.
Primera Fase: La primera fase del proyecto es la
implementación de la Metodología de Diseño de
Algoritmos Paralelos, la cual sigue los pasos de:
Analizar los Algoritmos Actuales que para el
presente proyecto llegaría a ser Análisis de
Algoritmos de Encriptación Actuales,
Descomposición en Tareas que para el presente
proyecto llegaría a ser la Descomposición de los
Procesos del Algoritmo, para finalmente llegar a la
conjunción de los procesos del algoritmo.
67
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
•
entrar a la tercera fase que es el desarrollo del
módulo a través de la metodología XP.
Tercera Fase: La última fase comprende el
desarrollo del módulo ya mencionado, pasando por
los pasos de la metodología XP: Planificación,
Diseño del Módulo, la Codificación con el Algoritmo
y finalmente las pruebas; el objetivo de esta fase
es coadyuvar en los últimos productos de la
metodología de desarrollo de algoritmos para
completar el presente trabajo.
Planteamiento de la Lógica
Para esta fase se realizaron los siguientes pasos:’
•
•
Se eligió al Diagrama de Flujo como representación
del algoritmo en su totalidad.
Para la representación matemática se tomaron en
cuenta la aritmética
Proceso de Generación de Claves
En la primera parte del presente algoritmo se observa la
declaración de variables las cuales tienen el siguiente
significado:
-
nd = número a descomponer
f[100] = vector donde se almacenaran los
números primos de nd
Una vez declaradas las variables se procede a la
descomposición del 'nd', pasada la descomposición se
obtiene el ultimo numero primo generado y se lo almacena
en 'p' y al penúltimo numero primo se lo almacena en 'q'
para realizar una operación y de esa forma obtener 'z',
una vez obtenida 'z' se calcula el valor de n, se halla la
prima relativa de 'z' almacenándola en 'k', y realizando la
última operación se obtienen la llave publica compuesta
por 'k' y 'n', y la llave privada compuesta por 'j' y 'n'
Proceso de Cifrado de Información
•
68
Segunda Fase: La segunda fase del proyecto
comprende la realización del algoritmo como tal la
cual está dirigida por la metodología de desarrollo
de algoritmos, comprendiendo 4 pasos: el primero
recolecta los procesos obtenidos en la primera fase
para posteriormente realizar la abstracción del
algoritmo en base a la matemática relacionada y
finalmente pasando a la codificación y evaluación
del algoritmo; para estos dos últimos se necesita
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Al principio del Algoritmo de Encriptación se tiene la
declaración de variables, donde:
K es el número generado por las escalas musicales
N es la constante de afinación musical
T es el texto a ser encriptado
E es el resultado de la encriptación
•
•
•
Fase 1 - Planeación: Donde se obtuvieron las
especificaciones generales del Módulo: Historias
de usuario y el contexto de desarrollo.
Fase 2 - Diseño: Desarrollo de los prototipos de
las interfaces usando como referencia a las historias
de usuario.
Fase 3 - Codificación: Aquí se unieron las
metodologías para generar el código en C# del
algoritmo e introducirlo en las interfaces.
Evaluación y ejecución de la Solución
Para comprobar que el algoritmo realiza las tareas para
las que ha sido diseñado y produce el resultado correcto
y esperado se realizaron pruebas con archivos de diferente
índole generados por herramientas que se encargan de
evaluar la consistencia del algoritmo, los cuales fueron
positivos para los resultados esperados.
CONCLUSIONES
Este articulo presenta las directrices generales para el
desarrollo de un algoritmo de encriptación basado en un
modelo asimétrico que sea capaz de responder a las
necesidades de la institución donde se aplica.
Proceso de descifrado de Información
Al principio del Algoritmo se tiene la declaración de variables
donde:
Los procedimientos por los cuales pasa el desarrollo son
metodologías generales aplicadas a cubrir requerimientos
de Seguridad de la Información.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
J
es el número relativa a K generado por las escalas
musicales
N es la constante de afinación musical
E es el texto a ser desencriptado
D es el resultado de la desencriptación
Codificación del Problema
En esta etapa se procedió al paso de la lógica representada
en el Diagrama de Flujo a un lenguaje máquina, en este
caso a C#.
Esta etapa trabaja con la metodología de desarrollo de
Software XP, dividido en las siguientes fases:
•
•
•
•
•
Gallardo Mario, “Modelos Criptográficos”, Maestría
en TICs, Universidad Politécnica de Pachuca, 2000.
Pheby J.,” Methodology and Economics”, Ed.
MacMillan Press LTD, Londres., 1988.
Andrews, George, “Number Theory”, Dover, 1994
Massachusetts Institute of Technology “La
Criptografía: Escritura Oculta”, Articulo del 24 de
Octubre del 2010.
Galende, Juan Carlos, “Historia de la escritura
Cifrada”, Ed. Complutense, 1ª Edición, Madrid,
España, 1995.
69
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Sistema experto basado en lógica
difusa para la detección temprana
de Enfermedades Hepaticas
SAÚL MEYER TERRAZAS ROLLANO
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz - Bolivia
e-mail: [email protected]
RESUMEN
Este artículo presenta el desarrollo de un Sistema Experto para la detección de enfermedades hepáticas a través de la utilización de la lógica
difusa, de tal manera que este pueda ayudar en la toma de decisiones a los médicos especialistas de la institución donde vaya a aplicarse,
ya que la detección y el diagnóstico de este tipo de enfermedades debe ser confiable y oportuno para que el paciente de la institución de
salud no sufra complicaciones.
ABSTRACT
This article presents the development of an expert system for the detection of liver disease through the use of fuzzy logic, so it can help in
the decision-making to medical specialists of the institution where you go to apply, as the detection and diagnosis of diseases of this kind
must be reliable and timely for the patient in the institution of health does not suffer complications.
INTRODUCCIÓN
rápido y eficiente, que permitirá optimizar la detección
temprana de enfermedades hepáticas.
Los Sistemas Expertos son una técnica de la inteligencia
artificial que tiene aplicación en las diversas áreas de la
ciencia y tecnología. Estos sistemas se encargan de
capturar la experiencia y conocimiento de una persona
experta en una respectiva área del saber, donde la
persona no experta llamado usuario pueda hacer uso de
este sistema aprovechando así la información contenida.
El sistema propuesto aplicará en el diseño, modelado y
construcción de herramientas teóricas y científicas, como
ser el estudio y la investigación mediante el método
científico y el desarrollo mediantes teorías de sistemas
expertos.
La Lógica Difusa se aplica a los procesos en los que
existe incertidumbre, esta lógica es aplicada en la toma
de valores que van desde la existencia de veracidad
absoluta hasta la existencia de la falsedad total. Los
sistemas basados en lógica difusa a diferencia de los
basados en lógica clásica, tienen capacidad de reproducir
de forma aceptable modos usuales de razonamiento,
aplicando sus características más relevantes de la lógica
difusa como ser su flexibilidad y tolerancia de impresión.
Tecnológicamente el sistema propuesto aportará una
herramienta de consulta e información, y podrá ser
utilizada por los médicos especialistas para reforzar su
conocimiento, para así obtener mejores resultados y con
respaldo tecnológico. La herramienta también podrá servir
de apoyo a la toma de decisiones a especialistas con
poca experiencia de las enfermedades hepáticas dentro
el establecimiento. Por otra parte, traerá beneficios a los
pacientes, debido a que el diagnostico será rápido, preciso
y con menor probabilidad de inicializar un tratamiento
deficiente.
El trabajo de grado tuvo como objetivo desarrollar un Sistema
Experto basado en lógica difusa que contribuya a la toma
de decisiones para la detección temprana y confiable de
enfermedades hepáticas del paciente de COSSMIL.
PROBLEMÁTICA
La información incompleta que emplea el médico
especialista da lugar a la detección no oportuna de
enfermedades hepáticas del paciente de COSSMIL.
JUSTIFICACION
El presente trabajo, servirá como instrumento alternativo,
70
Económicamente, porque el sistema experto ayudará al
especialista a reducir el tiempo de atención al paciente
realizando un diagnóstico confiable, evitando en algunos
casos la realización de exámenes complementarios
innecesarios; influyendo en una reducción de costos en
la atención al paciente.
DISEÑO DEL SISTEMA EXPERTO
La metodología empleada es la de desarrollo de Buchanan
y la de diseño para Sistemas expertos basados en lógica
difusa, sin embargo cada uno de los pasos trabaja en
conjunción con la metodología Iconix. Por lo tanto, las
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
fases desarrolladas de la solución empiezan con la
Identificación para finalizar con la Validación.
que cada característica del paciente se le asocia
un valor mínimo no pudiendo representar con 0 %
al conjunto difuso.
Identificación
Aquí se hizo el análisis de la situación actual para
comprender el desenvolvimiento del proceso actual,
además que se obtuvo información de los diagnósticos
realizados por el especialista en hepatologías del hígado.
Conceptualización
Para esta fase se siguieron los siguientes pasos:
•
•
Se realizó la elección de las variables de relevancia
obtenidas de las fuentes de conocimiento y
mostrando la formalización de algunas de ellas
Se realizó la conversión de variables a variables
lingüísticas, expresando de manera formal la
asignación de valores de una variable a palabras
tomadas del lenguaje natural. Se puede definir la
variable lingüística como:
-
Para el conjunto difuso Normal/Probable se
estableció la función de pertenencia Trapezoidal
puesto que como se indicó anteriormente presentar
valores mínimos y máximos.
-
Para el conjunto difuso Alto/Muy Probable se
estableció la función L ya que cada característica
del paciente si se presenta no podría pertenecer
con 0 % al conjunto difuso Alto/Muy probable y este
se incrementará en cuanto más se aleje.
•
Una vez transformadas las variables a variables
lingüísticas y asignado su valor de pertenecía, se
representa el conocimiento adquirido en una red
semántica para luego comenzar con la construcción
de la base de conocimientos estableciendo las
reglas e producción con la sintaxis de Mandami:
Variable Lingüística =(A, T(A), U, G, M)
Donde:
A Nombre de variable
T(A) Conjuntos de términos que nombran los valores
x que pueden tomar A, valores que son conjuntos
difusos.
U Universo del discurso de la variable x
G Sintáctica para la generación de los nombres de
los valores x
M Regla semántica para asociar un significado a cada
valor de los componentes
Por otra parte, cuando se trabaja con conjuntos difusos
es necesario constituir funciones de pertenencia de los
elementos a los diferentes conjuntos, lo cual permite
determinar, a partir del valor de un elemento su grado de
pertenencia al conjunto, siendo este un valor real
normalizado entre 0 (no pertenece en absoluto) y 1
(pertenece al 100%), este se denota como µ(x), siendo x
el valor del elemento. Para el proyecto se tomaron en
cuenta 3 conjuntos difusos con sus respectivas etiquetas
lingüísticas como ser el primero Bajo, el segundo Normal
y el tercero Alto para los exámenes complementarios se
eligieron a partir del conocimiento del experto, además de
las variables de entrada que se representar bajo la función
de pertenencia trapezoidal puesto que cada característica
del paciente puede presentar valores mínimos y máximos.
También se tomaron las etiquetas lingüísticas Poco
probable, Probable y Muy probable para los antecedentes
presentados por el paciente.
-
Para el conjunto difuso Bajo/Poco Probable se
estableció la función de pertenencia Gamma ya
R. IF [Premisa1][AND][OR][Premisa2]…..then Conclusion
Formalización
Aquí se realizó la determinación de las interfaces de
Fuzzificacion y Defuzzificacion, donde la interfaz de
Fuzzificacion recibe como entrada los valores numéricos
71
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
y lingüísticos procedentes del módulo de recepción de
datos. La salida del módulo son las variables fuzzyficadas,
en un intervalo que engloba un número reducido de valores
lingüísticos por ejemplo. {Bajo, Normal, Alto}, la interfaz
de Defuzzificacion traduce el resultado lingüístico en valor
real que represente el valor actual corriente de la variable
de control. Existen varios métodos de defuzzificacion, el
método empleado en el presente proyecto es el del
Centroide, en el cual este método combina cada una de
las reglas inferidas.
Ya que el sistema debe devolver una salida precisa, la
interfaz de defuzzificación debe agregar la información
aportada por cada uno de los conjuntos individuales y
transformarla en un valor preciso.
Implementación
En este punto se realizó el diseño del software a través
del modelado de casos de uso, prototipos de interfaz
gráfica, como el modelamiento del comportamiento del
sistema. Todo esto basado en la Metodología de desarrollo
Iconix.
Una vez que se terminó el diseño es necesario comprobar
que realiza las tareas para las que ha sido diseñado y
produce el resultado correcto y esperado.
CONCLUSIONES
Este artículo presenta las directrices generales para el
desarrollo de un Sistema experto basado en lógica difusa
para la detección temprana de enfermedades hepáticas
que sea un apoyo a la toma de decisiones por parte del
médico especialista. Los procedimientos por los cuales
pasa el desarrollo son metodologías aplicadas a cubrir
requerimientos del médico especialista.
Así mismo, para el desarrollo de futuras herramientas para
el apoyo en la toma de decisión, se pueden tomar como
referencia éste, ya que las directrices vertidas en el
desarrollo de este sistema experto pueden ser aplicadas
a otros tipos de enfermedad no considerados por el sistema.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
•
•
•
•
Para comprobar el funcionamiento se realizaron pruebas
con historiales médicos para determinar la confiabilidad
del diagnóstico brindado por el sistema experto en relación
con el brindado por médico especialista, las cuales
terminaron siendo positivos para los resultados esperados.
72
Menchen A.J. La lógica y los conjuntos borrosos.
Aplicaciones en Inteligencia Artificial, control de
procesos e ingeniería, 2001.
Pedrycz W. Fuzzy equalization in the construction
of fuzzy sets and Systems, 2001.
MARK H. BEERS, M.D., y ROBERT BERKOW,
M.D., D., Manual Merck de diagnóstico y tratamiento,
Harcourt edición Española, 1999
Pressman, Roger, Ingeniería de Software un
enfoque práctico, Sexta Edición, España, Editorial
McGraw-Hill, 2008
Unidad Académica Riberalta
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Auditoría de sistemas de tecnologías
de la información basados en el
estándar internacional cobit
Caso: Dirección Nacional de Informática
sistema de calificaciones
JHONNY GABRIEL LOZA QUENTA
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz-Bolivia
[email protected]
RESUMEN
El presente artículo expone el desarrollo de una auditoria de sistemas basada en el estándar internacional COBIT, la cual se encarga
de verificar las amenazas y vulnerabilidades que existen en el sistema de calificaciones de la Escuela Militar de Ingeniería y dar una
solución a las mismas mediante un plan de acción. El objetivo principal es Realizar una auditoría de sistemas basada en el estándar
internacional COBIT para sugerir la implantación de gestión de tecnologías de la información que reduzcan las vulnerabilidades identificadas
en el sistema de calificaciones de la Dirección Nacional de Informática.
ABSTRACT
This paper presents the development of a systems audit based on international standard COBIT, which is responsible for verifying the
threats and vulnerabilities that exist in the grading system of the Military Engineering School and provide a solution to them by a action
plan. The main objective is to Conduct an audit of systems based on international standard COBIT to suggest the implementation of
management information technologies that reduce the vulnerabilities identified in the grading system of the National Informatics
Directorate.
INTRODUCCIÓN
La información es el activo más importante dentro de
cualquier empresa o institución, por lo cual la pérdida,
robo, intromisión de la misma, resultaría un perjuicio y
también un alto costo por la amenaza de que dicha
información sea revelada.
Para proteger tal información se hace uso de la seguridad
de sistemas, la cual toma en cuenta tres aspectos
fundamentales: la Integridad de la información, que nos
garantiza que la información es verídica; la
Confidencialidad de la información, que nos garantiza
que solo personas autorizadas tengan acceso a la
información y la Disponibilidad de la Información, que se
refiere a que la información debe estar disponible en el
momento en que sea requerida.
De la misma forma la Auditoría constituye una herramienta
de control y supervisión que contribuye a la creación de
una cultura de la disciplina de la
institución y permite descubrir fallas en las estructuras
o vulnerabilidades existentes.
COBIT es precisamente un modelo para auditar la
gestión y control de los sistemas de tecnologías de la
información, orientado a todos los sectores de una
institución, es decir administradores de Tecnologías de
la Información, usuarios y los auditores involucrados
en el proceso.
La estructura del modelo COBIT propone un marco de
acción donde se evalúan los criterios de información,
como la seguridad y calidad, se auditan los recursos que
comprenden la tecnología de información, por ejemplo
el recurso humano, instalaciones, sistemas entre otros
y finalmente se realiza una evaluación sobre los procesos
involucrados en la institución.
La misión de COBIT es "investigar, desarrollar, publicar
y promocionar un conjunto de objetivos de control
generalmente aceptados para las tecnologías de la
información que sean autorizados (dados por alguien
con autoridad), actualizados, e internacionales para
el uso del día a día de los gestores de negocios
(también directivos) y auditores". Gestores, auditores,
y usuarios se benefician del desarrollo de COBIT
porque les ayuda a entender sus Sistemas de
Información (o tecnologías de la información) y decidir
el nivel de seguridad y control que es necesario para
proteger los activos de sus compañías mediante el
desarrollo de un modelo de administración de las
tecnologías de la información.
73
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
PROBLEMÁTICA
La carencia de auditoria de sistemas y objetivos de control
documentados en la Dirección Nacional de Informática
en el Sistema Académico de Calificaciones provoca
vulnerabilidades en el proceso de gestión de tecnologías
de la información.
•
•
•
Se evidencia la falta de procedimientos de control
normalizados bajo gestión de tecnologías de
información en el control del sistema académico
de calificaciones.
Los procesos de tecnologías de la información de
la Dirección Nacional de Informática son
insuficientes en métodos y procedimientos
especializados para el sistema académico de
calificaciones.
El sistema académico de calificaciones no posee
registros de auditoría actualmente dada la
discontinuidad y la falta de aplicación de
herramientas que apoyan el o los criterios del
auditor y usuarios.
AUDITORIA DE SISTEMAS
La auditoría de sistemas es el conjunto de técnicas,
actividades y procedimientos, destinados a analizar,
evaluar, verificar y recomendar en asuntos relativos a la
planificación, control, eficacia, seguridad y adecuación
de los sistemas de información de la empresa.
Figura 1. Dominios de COBIT
Para satisfacer los objetivos del negocio, la información
necesita adaptarse a ciertos criterios de control, los cuales
son referidos en COBIT como requerimientos de
información del negocio. Con base en los requerimientos
más amplios de calidad, fiduciarios y de seguridad, se
definieron los siguientes siete principios:
•
•
•
•
COBIT 4.1
COBIT, es un marco de Gobierno de las Tecnologías de
la información que permite a la dirección de una
organización conectar los requerimientos de negocio y
de control con los aspectos técnicos, controlando los
riesgos y optimizando los recursos. Está basado en
procesos y se enfoca fuertemente en el control y menos
en la ejecución, es decir, indica qué se debe conseguir
sin focalizarse en el cómo.
La primera impresión es que ISACA ha orientado
definitivamente COBIT hacia el Gobierno de las TI.
La misión de COBIT es: “Investigar, desarrollar, hacer
público y promover un marco de control de TI autorizado,
actualizado, aceptado internacionalmente para la adopción
por parte de las empresas y el uso diario por parte de
gerentes de negocio, profesionales de TI y profesionales
de aseguramiento””.
COBIT define las actividades de TI en un modelo de 34
procesos genéricos agrupados en 4 dominios como se
muestra en la Figura.
74
•
•
•
La efectividad, tiene que ver con que la información
sea relevante y pertinente a los procesos del
negocio, y se proporcione de una manera oportuna,
correcta, consistente y utilizable.
La eficiencia, consiste en que la información sea
generada con el óptimo (Más productivo y
económico) uso de los recursos.
La confidencialidad, se refiere a la protección de
información sensitiva contra revelación no
autorizada.
La integridad, está relacionada con la precisión y
completitud de la información, así como con su
validez de acuerdo a los valores y expectativas
del negocio.
La disponibilidad, se refiere a que la información
esté disponible cuando sea requerida por los
procesos del negocio en cualquier momento.
También concierne a la protección de los recursos
y las capacidades necesarias asociadas.
El cumplimiento, tiene que ver con acatar aquellas
leyes, reglamentos y acuerdos contractuales a los
cuales está sujeto el proceso de negocios, es
decir, criterios de negocios impuestos
externamente, así como políticas internas.
La confiabilidad, se refiere a proporcionar la
información apropiada para que la gerencia
administre la entidad y ejerza sus responsabilidades
fiduciarias y de gobierno.
ANALISIS DE RIESGOS
El análisis de riesgos es una herramienta que permite
identificar, clasificar y valorar los eventos que pueden
amenazar la consecución de los objetivos de la
Organización y establecer las medidas oportunas para
reducir el impacto esperable hasta un nivel tolerable.
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Planear y Organizar
Adquirir e Implementar
Entregar y Dar Soporte
Monitorear y Evaluar
20%
NO CUMPLE
80%
BUENA
60%
REGULAR
40%
MINIMO
100%
EXCELENTE
SRM es un proceso que ayuda en la evaluación del
contexto operativo de las organizaciones no
gubernamentales y evalúa el nivel de riesgo de reacciones
adversas que puedan afectar al personal, los activos y
operaciones. Proporciona orientación sobre la aplicación
de soluciones en forma de medidas de mitigación
específica, dirigida a la reducción de los niveles de riesgo
mediante la reducción del impacto y la probabilidad de
un suceso indeseable.
Auditoria de Sistemas bajo el estándar internacional
COBIT
Se procede a realizar la Auditoria de Sistemas bajo la
verificación de COBIT en la cual se pudieron obtener los
siguientes resultados:
DOMINIO DEL
ESTANDAR
INTERNACIONAL
COBIT
La metodología SRM es usada para el Diseño e
Implementación de un Modelo de Gestión y Análisis de
Riesgos en todo lo que tenga que ver con tecnologías
de información.
X
X
X
X
Tabla 1. Cumplimiento del Estándar COBIT
Cumplimiento del Estándar Internacional COBIT en el
Sistema Académico de Calificaciones
El cumplimiento promedio esta dado, sumando todos los
cumplimientos parciales y dividiéndolos entre la cantidad
de dominios evaluados:
=(60%+57,14%+69,23%+50%)
4
Cumplimiento Promedio=59,09%
Lo que nos indica que el cumplimiento es REGULAR,
inferior a lo requerido y deseado.
Figura 2. Metodología SRM.
Cumplimiento de los Criterios de Calificación del Estándar
Internacional COBIT en el Sistema Académico de
Calificaciones
HERRAMIENTAS
La aplicación se desarrolla con el software PHP levantando
el servidor Apache y Mysql. Esto se debe a que el software
de auditoria de sistemas basado en COBIT tiene una
base de datos madre en la cual debe basarse la auditoria.
Además de que cumple con las condiciones de un modelo
cliente servidor. El cliente es el usuario que manda la
información que genera la auditoria al servidor que se
encuentra en la institución con la cual se intercambiará
información confidencial.
El cumplimiento promedio esta dado, sumando todos los
cumplimientos parciales y dividiéndolos entre la cantidad
de dominios evaluados:
= (0%+0%+7.69%+0%)
4
Cumplimiento Promedio=1.92%
Lo que nos indica que NO CUMPLE con los criterios de
información según COBIT, muy inferior a lo requerido y
deseado.
METODOLOGÍA
Análisis de Riesgos
A continuación se presenta la metodología del presente
trabajo de grado, que consta de tres fases: Auditoria de
Sistemas bajo el estándar internacional COBIT, Análisis
de Riesgos, Tratamiento de Procesos y Objetivos de
Control.
Se procede a identificar las amenazas y vulnerabilidades
para luego someterlos a un análisis de probabilidad en
el cual podemos determinar el nivel de riesgo de cada
amenaza.
75
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Agrupando los riesgos de un nivel más alto se obtiene
la siguiente Figura.
Para concluir con el tratamiento de los procesos y objetivos
de control se procede a plantear el Plan de Acción de
gestión de tecnologías de la información con sugerencias,
para los objetivos de control identificados en un nivel
medio y alto en el análisis.
COMPROBACIÓN DE LA HIPOTESIS
Hipótesis
“Las implantación de la gestión de tecnologías de la
información basados en el estándar internacional COBIT
permitirá la realización de la auditoria de sistemas
mejorando la seguridad de la información en el sistema
de calificaciones.”
Confiabilidad
Cumplimiento
Disponibilidad
Situación Inicial 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7
Situación Actual 2.95 2.95 2.95 2.95 2.95 2.95 2.95
Situación Posterior 4
4
4
4
4
4
4
Tabla 3. Resultados de COBIT Y KOSOVO
Para la demostración estadística, nos basamos en las
situaciones propuestas anteriormente, para cada criterio
de información, se deberá realizar la respectiva
comprobación estadística y como se trata de la hipótesis
nula, esta afirma que con la implantación de gestión de
tecnologías de la información basados en el estándar
internacional COBIT es totalmente igual al panorama
actual. Por otro lado la hipótesis alterna significa que
existe un cambio del antes y después de la implantación
de gestión de tecnologías de la información basados en
el estándar internacional COBIT.
Tabla 2. Priorizar Riesgos
76
Integridad
Objetivos de
Alto +
Control Evaluados Medio
PO1. Definir un Plan Estratégico de TI.
1
1
PO2. Definir la Arquitectura de la
Información.
3
2
PO4. Definir los Procesos,
Organización y Relaciones de TI.
7
1
PO5. Administrar la Inversión en TI.
2
0
PO6. Comunicar las Aspiraciones
y la Dirección de la Gerencia.
2
0
PO7. Administrar los Recursos
Humanos de TI.
2
1
PO8. Administrar la Calidad.
1
1
PO9. Evaluar y Administrar los
Riesgos de TI.
4
2
AI1. Identificar Soluciones
Automatizadas
1
0
AI2. Adquirir y Mantener Software
Aplicativo
6
0
AI3. Adquirir y Mantener
Infraestructura Tecnológica
2
0
AI5. Adquirir Recursos de TI
1
0
DS2. Administrar los Servicios de
Terceros
1
0
DS3. Administrar el Desempeño y la
Capacidad
1
0
DS5. Garantizar la Seguridad de los
Sistemas
11
11
DS7. Educar y Entrenar a los Usuarios
1
1
DS10. Administración de Problemas
1
1
DS11. Administración de Datos
2
2
TOTAL
49
23
Posteriormente se obtiene la situación actual mediante
métricas evaluadas a la auditoria de sistemas ya realizada.
Finalmente obtenemos una situación posterior mediante
los modelos de madurez obtenidos en la auditoria, todo
lo mencionado puede observarse en la siguiente Tabla.
Confidencialidad
Procesos
Prueba de Hipótesis
Se puede realizar una demostración lógica mediante la
obtención de datos basados en entrevistas con la cual
obtenemos una situación inicial del sistema.
Eficiencia
Tratamiento de Procesos y Objetivos de Control
Una vez identificados los riegos se procede a
discriminarlos mediante una evaluación de riesgos
identificados. Realizada esta evaluación, se obtiene la
siguiente Tabla con los riesgos medios y altos a ser
tratados por el Plan de Acción.
Efectividad
Figura 3. Agrupación del Nivel de Riesgo
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Efectividad
Eficiencia
Confidencialidad
Integridad
Disponibilidad
Cumplimiento
Confiabilidad
tp > 1.796 se rechaza Ho
5.99
6.21
4.79
5.36
5.48
5.65
4.79
Tabla 4. Comprobación Estadística
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
•
•
•
•
CONCLUSIONES
Se pudo proponer un dictamen con objetivos de control
basados en el estandar COBIT, coadyuvando asi a la
correcta gestion de tecnologias de la infromacion.
•
Gómez Vieites, Álvaro (2007). ENCICLOPEDIA
DE LA SEGURIDAD INFORMÁTICA.
PIATTINI, 1998, Auditoria Informática: Un enfoque
práctico. PIATTINI, Mario. Editorial Alfa omega
1998 España.
ISACA, 2012, COBIT 4.1 Disponible
e n
http://www.isaca.org
COSO, 2004, COSO (Committee of Sponsoring
Organization of the Treadway commission).
Enterprise Risk Management - Integrates
Framework, 2004.
CANSLER, 2003, Auditoria en contextos
computarizados CANSLER Leopoldo, Editoriales
Cooperativas
Se aplicaron metodos y procedimientos especializados
a fin de evaluar el estado de los procesos del sistema
academico de calificaciones plasmados en un Plan de
Accion, el cual nos brindará informacion relevante de
mitigacion de riesgos y utilizacion de procesos y objetivos
de control mediante COBIT para mejorar las deficiencias.
Estudiantes en el Laboratorio de Informática
77
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Implementación de un Data Mart
para apoyar la toma de decisiones
operativas y administrativas
JOSÉ IGNACIO MAMANI MURGA
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz - Bolivia
e-mail: [email protected]
RESUMEN
Este artículo se presenta la Implementación de un Data Mart para apoyar la toma de decisiones operativas y administrativas en la Dirección
General de Asuntos Administrativos del Ministerio de Justicia a través de la centralización de las bases de datos de los sistemas
transaccionales existentes, con el incremento en la capacidad de generar sus propios reportes detallados e históricos y los niveles de
seguridad que respeten la normativa legal e integral de la información amparada por la Constitución Política del Estado para así evitar
vulneraciones, ataques y contingencias a la seguridad de la información del personal que desempeñan sus funciones en las distintas
áreas de la institución.
ABSTRACT
This article presents the implementation of a Data Mart to support operational decision-making and administrative in the Directorate General
of Administrative Affairs at the Ministry of Justice, through the centralization of the databases of the existing transactional systems, with
the increase in the capacity to generate their own reports and detailed historical and levels of security to respect the legal regulations
and integral of the information covered by the Constitution of the State so as to avoid violations, attacks and contingencies to the safety
of the personnel information which they perform their functions in the different areas of the institution.
INTRODUCCION
A nivel mundial la empresa líder de tecnología de
comunicación japonesa Fujitsu que ofrece una gama
completa de productos de tecnología, soluciones y servicios.
El personal de Fujitsu da soporte a los clientes en más de
100 países de todo el mundo. En los últimos años la
empresa Fujitsu ha logrado un nuevo resultado record en
el benchmark de aplicaciones estándares de Business
Intelligence - Data Mart utilizado por las empresas para
analizar de forma eficaz y optimizar el rendimiento del
sistema en entornos de Data Warehouse. Este test
proporciona indicaciones reales del rendimiento de la base
de datos corporativa a través de la medición del rendimiento
del sistema para manejar grandes volúmenes de peticiones
a la base de datos del sistema de almacenamiento de
negocio.
A nivel regional considerando todo lo que es el continente
sudamericano la empresa Chilena Data
Mart Web actualmente entrega servicios de inteligencia de
negocios y visualización multidimensional de información
para la toma de decisiones de una empresa. Los
profesionales de Data Mart Web han sido consultores para
diversos organismos internacionales. También se desarrolló
la implementación de esta tecnología en Aguas Andinas,
en base a la necesidad de realizar gestión sobre la
información que rutinariamente se enviaba a organismos
reguladores, para validarla y así cumplir con los estándares
78
de calidad exigidos por la Compañía, hecho que llevo a
buscar una herramienta que permitiese de forma amigable
visualizar la información y mejorar su calidad para enviar a
los organismos externos.
A nivel local aproximadamente siete años atrás se
comenzó con la implementación de tecnología de
Business Intelligence las empresas Entel La Paz en el
año 2006, implementó la Inteligencia de Negocios
destinado a la identificación de áreas que no perciben
los recursos económicos que deberían percibir según
objetivos planteados, logrando actualmente distribuir sus
recursos humanos y económicos a las áreas
potencialmente menos explotadas, Banco Los Andes de
Santa Cruz en el año 2007, implemento BI en las áreas
de servicios y seguimiento a oficiales de crédito,
mejorando el tiempo en la toma de decisiones y brindando
una mejor atención a sus clientes al reducir los tiempos
de respuesta en el análisis de casos individuales de
créditos y Nuevatel en el año 2008, implementó BI en
las áreas de marketing, minería de datos para servicios
en general, todavía no se han percibido los cambios
internos en el área de marketing, sin embargo es notable
exteriormente en las promociones de esta empresa de
telecomunicaciones. En nuestro país un número muy
reducido de empresas, cuentan con tecnología para el
manejo y administración de la información centralizada,
algunas de estas empresas son Nuevatel, Entel, Tigo,
la Superintendencia de Bancos, ATC (Administradora
de Tarjetas de Crédito) entre otras.
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
El trabajo desarrollado tuvo como objetivo Implementar
un Data Mart que brinde información oportuna y confiable
almacenada en una base de datos centralizada, que apoye
la toma de decisiones operativas y administrativas en la
Dirección General de Asuntos Administrativos del Ministerio
de Justicia para reducir el tiempo de los procesos operativos
y administrativos dentro de las distintas áreas a cargo del
personal que desempeña sus funciones en la institución.
Mart. Se realizó un análisis de la situación actual en la
Dirección General de Asuntos Administrativos del
Ministerio de Justicia y se establecieron los recursos
necesarios para el Trabajo de Grado.
Estructura del Sistema Actual
PROBLEMÁTICA
La información que fluye en la Dirección General de
Asuntos Administrativos es inoportuna, está dispersa y
contenida en base de datos descentralizados, lo que
impide realizar la toma de decisiones operativas y
administrativas, provocando demora en los procesos
operativos y administrativos dentro de las distintas áreas
a cargo del personal de la institución.
JUSTIFICACION
Asignación de Recursos de Hardware, Software, Recursos
Humanos y de Información
Para el desarrollo del Data Mart se empleó la Metodología
de Kimball o Data Marting:
-
-
-
Requiere documentación, está enfocado en procesos,
genera resultados más rápidos, el cliente interviene
constantemente, el tiempo de desarrollo es
relativamente corto y el tamaño del equipo es reducido.
Proporciona un enfoque de menor a mayor, es muy
versátil, y tiene una serie de herramientas prácticas
que ayudan a la implementación del Data Mart.
Está asociado con esfuerzos departamentales en
este caso la Dirección General de Asuntos
Administrativos y no así corporativos.
Para el desarrollo de la Aplicación de Usuario Final se
empleara la Metodología de Prototipado Rápido MPR:
-
-
-
Requiere documentación, está más enfocado en
personas, se genera resultados rápidos, el cliente
interviene constantemente.
El tiempo de desarrollo es relativamente corto,
permite desarrollar prototipos ante una alta
complejidad de un problema y el tamaño del equipo
es reducido.
Está orientado al desarrollo de prototipos y
fuertemente apoyada en tecnología de Bases de
Datos que es el Data Mart construido, se concentra
en la involucración del usuario.
DESARROLLO DEL DATAMART
Planificación
En la Etapa de Planificación, se llevaron a cabo de varias
actividades primordiales para un óptimo diseño del Data
ANALISIS
En esta etapa a través de las fases del Diseño de la
Arquitectura Técnica y el Modelo Dimensional de los
datos, se definió la estructura que soporta la integración
de todas las tecnologías empleadas y la información que
se almacena en el Data Mart.
Diseño de la Arquitectura Técnica
Se determinó la organización y comunicación de todos
los elementos que componen la estructura que soporta
al Data Mart. El sistema se implementa bajo una
arquitectura cliente/servidor de dos capas, en la cual las
herramientas de usuario final, es decir las aplicaciones
de consulta y reporte se ejecutan en la capa cliente y el
Data Mart reside en la capa servidor.
79
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
el Data Mart se tuvo como objetivo la información deseada
en los reportes.
Se construyó la matriz bus del Data Mart, en base a la
definición de requerimientos. Esta herramienta permitió
especificar los procesos de la institución, que en nuestro
caso corresponden a las actividades de la Dirección
General de Asuntos Administrativos, así como las distintas
facetas de análisis (dimensiones) para cada uno.
Estructura Grafica de los elementos que componen
la estructura que soporta el Data Mart
Estructura Grafica de los cuatro módulos que
componen la Arquitectura Técnica del Data Mart.
En esta estructura se disponen a su vez de cuatro modulos
bien diferenciados: Las fuentes de datos, los Procesos
ETL, El Data Mart y las herramientas de acceso, los tres
primeros forman el back-end del sistema, y el último
corresponde al front-end.
Arquitectura del Data Mart Propuesto
Modelamiento Dimensional
Para iniciar el modelamiento dimensional, se tomó en
cuenta que el principal objetivo de un almacén de datos
o Data Mart es el análisis de la información, el cual es
realizado por medio de reportes, por lo tanto al modelar
80
Matriz bus del Data Mart
DISEÑO
En el diseño del Data Mart se procedió a convertir los
modelos lógicos desarrollados en la etapa anterior a
modelos físicos, los cuales permitieron determinar los
aspectos técnicos necesarios para la posterior
construcción del Data Mart.
Diseño de los Procesos de Extracción, Transformación
y Carga del Data Mart
CONSTRUCCIÓN
En la etapa de construcción se procedió a implementar
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
los diseños físicos de la etapa anterior, haciendo uso de
las herramientas que se especificaron también en dicha
etapa.
La Construcción física del Data Mart es similar a la
creación de una base de datos relacional común, salvando
las diferencias en cuanto a orientación o aplicabilidad.
Creación de los Paquetes de Extracción, Transformación
y Carga para la implementación de la estrategia ETL
definida para el Data Mart, se utiliza el componente
Business Intelligence Development Studio de SQL Server
2008 Enterprise Edition, para la creación de un proyecto
de Microsoft Integration Services.
Ejecución del Paquete ETL para las Dimensiones de
un Sistema Transaccional
Desarrollo de la Aplicación de Usuario Final
Como último paso para la construcción del sistema, se
procedió con la implementación de las aplicaciones de
usuario final, en base a las especificaciones realizadas
en la etapa de diseño. Para esto se creó un proyecto en
Visual Studio 2010 Asp.Net C#.
Reporte de un Proceso del Data Mart
Ejecución del Paquete ETL para las Tablas de Hechos
de un Sistema Transaccional
CONCLUSIONES
oEn base a la exploración y evaluación de los sistemas
origen, se logró realizar una selección minuciosa de datos
útiles para el análisis en el proceso de toma de decisiones,
descartando a la vez una gran cantidad de información
irrelevante. Posteriormente se efectuó un análisis profundo
de las fuentes de datos que alimentarían al Data Mart
logrando el diseño de los procesos ETL, seguido del
diseño mismo del repositorio en base al modelamiento
dimensional de los datos acorde a la definición de
requerimientos, continuando con su descripción física y
posterior construcción e implementación en el motor de
bases de datos de SQL Server, en Integration Services,
BI-Lite Cube it Zero Professional 6.1.1.9 y Microsoft Visual
Studio 2010, consiguiendo de esta manera la reducción
notable de los tiempos de obtención de datos.
81
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
oEn función a la determinación de requerimientos se
pudo definir, diseñar y construir en Microsoft Visual Studio
2010 los reportes al detalle correspondientes a las
consultas hechas con mayor frecuencia, logrando así
una implementación de una aplicación web en ASP.Net
con sus diferentes complementos como ser el Dev Express
Universal, la cual ofrece una forma sencilla y rápida de
generar y visualizar una innumerable cantidad de
combinaciones de los datos permitiendo así explotar al
máximo el modelo creado y se logró también establecer
un acceso directo e inmediato a la información de la
Dirección General de Asuntos Administrativos de la
institución, sin solicitudes a terceros ni la manipulación
de los datos por parte del personal de otras áreas para
la elaboración de reportes.
cantidad de combinaciones de los datos permitiendo así
explotar al máximo el modelo creado y se logró también
establecer un acceso directo e inmediato a la información
de la Dirección General de Asuntos Administrativos de
la institución, sin solicitudes a terceros ni la manipulación
de los datos por parte del personal de otras áreas para
la elaboración de reportes.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
•
•
•
oEn función a la determinación de requerimientos se
pudo definir, diseñar y construir en Microsoft Visual Studio
2010 los reportes históricos correspondientes a las
consultas hechas con mayor frecuencia, logrando así
una implementación de una aplicación web en ASP.Net
con sus diferentes complementos como ser el Dev Express
ASP Subscription 2012 vol 2.6, la cual ofrece una forma
sencilla y rápida de generar y visualizar una innumerable
82
•
•
•
[BOZA, 2004] "Data Warehouse para la gestión
por procesos en el sistema productivo", Boza
García Andrés Cancún, México, 2004 pág. 9.
[CANO, 2008] Business Intelligence: Competir con
Información, Fundación Banesto 2008.
[DAN PRATTE, 2001] Inteligencia de Negocios Dan Pratte 2001.
[INMON, 2003] Inmon Bill. Building the Data
Warehouse. 2003.
[INMON, 2005] Building the Data Warehouse - W.
H. Inmon 2005
[KIMBAL, 2004] The DataWarehouse ETL Toolkit
- Ralph Kimball 2004.
Parte en la iza de la bandera Unidad Académica La Paz - Irpavi
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Sistema web de planeación de recursos
empresariales con soporte para
dispositivos móviles que apoye en la
toma de decisiones
MIGUEL ANGEL LOZA MAMANI
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz - Bolivia
e-mail: [email protected]
RESUMEN
En el presente artículo se expone el desarrollo de un sistema ERP (Planeación de Recursos empresariales) de manera que el mismo al
brindar información centralizada y oportuna apoye a la toma de decisiones mediante la presentación principalmente de reportes con la
información más relevante además que se pueda visualizar dicha información a través de dispositivos móviles.
ABSTRACT
In the present article describes the development of an ERP system (Enterprise Resource Planning) so that the same by providing centralized
information and timely support to the decision-making through the presentation of reports mainly with the most relevant information in
addition that you can view this information through mobile device.
INTRODUCCIÓN
En los últimos tiempos, la mayoría de las empresas es
soportada, automatizada y gestionada por sistemas
informáticos, así como los sistemas de información apoyan
la actividad gerencial y la toma de decisiones, incluso
muchas veces, es la propia información y el acceso a la
misma, el producto / servicio que se intercambia como
el resultado de una medida defensiva para preservar los
activos del negocio, ya que muchas veces, es un activo
en sí mismo, una condición para operar y/o competir en
el sector.
El Sistema de Planeación de Recursos Empresariales
(ERP) es un sistema de la empresa multifuncional
impulsado por un conjunto integrado de módulos de
software que soporta los procesos de negocio internos
básicos de una empresa y con ayuda de el mismo se
puede realizar la toma de decisiones de acuerdo a los
datos obtenidos.
algunos procesos y en la elaboración de reportes debido
a que se debe recopilar información de distintos archivos
Excel, además cuando se necesita información esta no
se obtiene de manera inmediata, por lo tanto el flujo de
la información es deficiente. Así, problema principal es
que la información disponible en la empresa “Tick Tech
BOLIVIA” se encuentra dispersa y no está disponible
para el personal, lo que dificulta el procesamiento y
obtención inmediata de la información que apoye a la
toma de decisiones.
OBJETIVO
En base a la anterior problemática se tiene que como
objetivo principal para dar solución a este problema es
desarrollar un sistema web de Planeación de Recursos
Empresariales con soporte para dispositivos móviles que
apoye a la toma de decisiones en la empresa “Tick TECH
BOLIVIA” para obtener información requerida en tiempo
real.
INGENIERÍA DE SOFTWARE
El presente trabajo de grado tuvo como objetivo el
desarrollo de un sistema de planeación de recursos
empresariales con soporte para dispositivos móviles
confidencialidad e integridad en el envío y recepción de
mensajes privados.
PROBLEMÁTICA
El sistema actual que posee la empresa apoya tanto al
funcionamiento como a la toma de decisiones de manera
regular, ya que existe demora en la realización de
Esta ingeniería trata con áreas muy diversas de la
informática y de las ciencias de la computación, tales
como construcción de compiladores, sistemas operativos,
o desarrollos Intranet/Internet, abordando todas las fases
del ciclo de vida del desarrollo de cualquier tipo de
sistemas de información y aplicables a afinidad de áreas:
negocios, investigación científica, medicina, producción,
logística, banca, control de tráfico, meteorología, derecho,
Internet, intranet, etc.
83
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
COMPUTACIÓN MÓVIL
Los sistemas de computación móvil son sistemas de
computación que deben trasladarse físicamente con
facilidad y cuyas capacidades de cómputo deben
emplearse mientras éste se mueve. Algunos ejemplos
son: laptops, PDAs, tablets y teléfonos móviles. A partir
de la distinción de los sistemas de computación móvil de
cualquier otro tipo de sistema de computación es posible
identificar las diferencias en las tareas que estos deben
desempeñar, la forma en que deben diseñarse y la
manera en que son operados.
Los requerimientos a especificar tienen que ser tanto
para el sistema ERP como para la aplicación móvil, en
el caso del ERP se tiene un documento externo
denominado FRD o Documento de Requisitos
Funcionales.
ANÁLISIS DEL SISTEMA PROPUESTO
En esta etapa lo que se hace es definir en primer lugar
de que módulos contara el Sistema ERP y aclarando que
se hará en cada uno de ellos, en la Figura 1 podemos
observar el diagrama de contexto del Sistema ERP.
PLANEACIÓN DE RECURSOS EMPRESARIALES
Un sistema ERP es un paquete de software comercial
que integra toda la información que fluye a través de la
compañía: información financiera y contable, información
de recursos humanos, información de la cadena de
abastecimiento e información de clientes.
Un ERP automatiza las actividades corporativas
nucleares, tales como: manufactura, recursos humanos,
finanzas y gestión de la cadena de abastecimiento,
incorporando las mejores prácticas para facilitar la toma
de decisiones rápida, la reducción de costes y el mayor
control directivo.
DESARROLLO DEL SISTEMA ERP
Para desarrollar el proyecto se hizo uso de la
metodología XP combinada con la metodología SureStep
de Microsoft Systems y Mobile-D para el desarrollo de
la aplicación móvil, tomando en cuenta las siguientes
etapas:
ANÁLISIS DE LA SITUACION ACTUAL
En esta etapa se identificó que problemas presenta la
empresa, un análisis FODA, la identificación de los actores
y finalmente un análisis de los procesos actuales que
realiza la empresa.
Además como primer documento para sustentar el ERP
se tiene el PAD que es el documento de Pre-Análisis.
ANÁLISIS DE REQUERIMIENTOS
En esta etapa lo que se busca es especificar los
requerimientos que tiene la empresa de manera que
satisfaga sus necesidades y en base a los mismos realizar
el diseño y desarrollo del sistema, en base a los
requerimientos se puede realizar los casos de uso
correspondientes.
84
Figura 1. Diagrama de Contexto
Luego de eso se procede a realizar el modelado de procesos con
ayuda de diagramas de secuencias
DISEÑO Y DESARROLLO DEL SISTEMA
En esta etapa, primero se realiza los diagramas de
actividades, para representar los flujos de trabajo.
Un punto importante a considerar es el diseño de la base
de datos ya que este debe realizarse de manera que
toda la base de datos sea centralizada y no distribuida
y para ello se diseña el diagrama E/R y de clases de la
base de datos.
También se debe realizar el diseño de la interfaces tanto
del Sistema ERP, la aplicación móvil y de los reportes u
otros documentos necesarios de manera que se
estandarice su elaboración o generación, además que
los reportes son la principal fuente que dará apoyo a la
toma de decisiones en la empresa.
Realizado el diseño en general se procede a la
construcción o desarrollo del sistema en donde
comenzamos por la base de datos y se realiza el modelo
relacional que se puede observar en la Figura 2, así
como el diccionario de datos de cada una de las tablas
que comprende la base de datos. Lógicamente lo siguiente
es la construcción de las interfaces tanto del sistema
principal como de la aplicación móvil.
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
CONCLUSIONES
Este artículo presenta las directrices generales para el
desarrollo de un Sistema ERP el mismo que responde
a las necesidades de la empresa en la que se aplica.
El Sistema Web ERP permite reducir el tiempo requerido
en la recolección de información relevante que ayuda a
la toma de decisiones oportunas y confiables en la
empresa.
Con la implementación del Sistema Web ERP se logró
centralizar información de varias bases de datos de
considerables dimensiones lo que facilito la identificación
acceso y manejo de los datos que son presentados en
dispositivos móviles.
El procesamiento de la información por medios
automáticos facilita la obtención de esta, su manipulación,
preparación y presentación de informes, obviando la
participación de recursos humanos que en muchos casos
se convertían en cuellos de botella y en fuentes de retraso.
Figura 2. Modelo Relacional
HERRAMIENTAS
Las herramientas utilizadas para el desarrollo del presente
proyecto son:
Los procesos de presentación de la Información se la
realiza en tiempo real lo que facilita la implementación
de sistemas para la toma de decisiones con datos en
línea y acordes a la realidad del momento.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
•
•
•
•
•
•
PHP y HTML5 para el desarrollo del sistema ERP
ya que HTML5 es un lenguaje que permite publicar
hipertexto en la gran red y PHP Es un lenguaje
multiplataforma para el desarrollo de aplicaciones
de tipo web que se ejecuta desde el servidor.
Javascript que es un lenguaje basado en objetos,
que se interpreta en el lado del cliente. Se incluye
en los documentos HTML para ejecutar
operaciones, sin acceso a las funciones del
servidor.
jQueryMobile para la parte de la aplicación móvil
ya que este facilita el desarrollo de los mismos al
estar desarrollado en base a HTML5 es una librería
que se puede utilizar sin complicaciones.
MySQL para la parte de base de ya que MySQL
es un sistema de gestión de bases de datos
relacional y con ayuda del lenguaje SQL se pueden
realizar consultas a la base de datos.
FusionCHART que es una librería hecha en PHP
que permite realizar gráficos de varios tipos para
poder mostrar la información de la base de datos
de una manera gráfica que permita tener un mejor
entendimiento y con ayuda de un gráfico y reportes
se apoye a la toma de decisiones.
•
•
•
•
PRESSMAN, Roger S., “Ingeniería de Software:
Un Enfoque Práctico”, Sexta Edición, México,
McGraw Hill, 2005.
VALENZUELA Adriana, RODRIGUEZ Nelson.
Computación móvil, experiencia en el desarrollo
y dictado de cursos. San Juan - Argentina. 2012.
A Critical Success Factors Model For ERP
Implementation. IEEE Softw. 1999.
MICROSOFT DYNAMICS, Methodology Sure
Step, 2012.
ROSSI Gustavo, Pastor Oscar, Schwabe Daniel
y Olsina Luis. Ingeniería Web. Modelado e
implementación de aplicaciones web. 2008.
85
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Algoritmo de encriptación simétrico
basado en seguridad wireless
aplicando XOR y serie FIBONACCI
DIEGO CARLOS FERAUDY PINTO
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz - Bolivia
[email protected]
RESUMEN
En el presente artículo se expone una nueva operación para poder cifrar claves tipo wep de 64 y 128 bits de 10 a 26 dígitos, tomando
en cuenta que la seguridad de la configuración de puntos de acceso y routers es muy importante, evidentemente se van generando
nuevos diccionarios de des encriptación y nuevas herramientas para encontrar claves de acceso a redes wi fi.
ABSTRACT
In this paper a new operation to encrypt wep key type 64 and 128 bits 10 to 26 digits is exposed, taking into consideration the security
settings of access points and routers is very important, obviously are generating new dictionaries des encryption and key tools to find
new network access wi fi.
INTRODUCCIÓN
WEP acrónimo de Wired Equivalent Privacy o Privacidad
Equivalente a Cableado, es el sistema de cifrado incluido
en el estándar IEEE 802.11 como protocolo para redes
Wireless que permite cifrar la información que se transmite.
Proporciona un cifrado a nivel 2, basado en el algoritmo
de cifrado RC4 que utiliza claves de 64 bits (40 bits más
24 bits del vector de iniciación IV) o de 128 bits (104 bits
más 24 bits del IV). Los mensajes de difusión de las
redes inalámbricas se transmiten por ondas de radio, lo
que los hace más susceptibles, frente a las redes
cableadas, de ser captados con relativa facilidad.
Presentado en 1999, el sistema WEP fue pensado para
proporcionar una confidencialidad comparable a la de
una red tradicional cableada.
Podemos definir de forma muy rápida y creíble, que el
tipo ASCII corresponde a los botones de un teclado. Y
el tipo hexadecimal como un nivel de agrupación de bits
(0/1) entendida por todos los componentes electrónicos.
Cuando se invento la seguridad wireless con encriptación
WEP en las redes inalámbricas, en principio pensaron
es usar una clave estática con una longitud de 64 bits,
esta clave se genera de forma pseudoaleatoria, pero el
acabado final corresponde teóricamente a 10 dígitos
hexadecimales (0-1-2-3-4-5-6-7-8-9-A-B-C-D-E-F), luego
pensaros que era mejor subir el nivel a una de 128 bits,
y se aumento el valor de 10 dígitos a 26 dígitos
hexadecimales.
DESCRIBIENDO LA OPERACIÓN
La operación consiste en realizar una simple operación
XOR a los números a cual corresponden los caracteres
86
de la clave, es decir el valor a cual corresponde al valor
hexadecimal de cada uno de los caracteres y el que
corresponda a la posición en la serie Fibonacci, el valor
obtenido generara un resultado que corresponda a el
valor cifrado en código ASCII.
REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
DIAGRAMA DE FLUJO DEL ALGORITMO
EJEMPLO DE LOS RESULTADOS DE UN CIFRADO
Cifrar la palabra “seguridad”:
s e g u r i d a d
73 65 67 75 72 69 64 61 64
R = [RS » U Z › DC3 EOT ‰ 6] => cadena de
resultados con operación XOR entre cadenas C y F
Y SE calcula el mod 255 si sobre pasa el valor de
255.
Resultado del cifrado: RS»UZ›DC3EOT‰6
CONCLUSIONES
Se toma en cuenta que todos los caracteres difieres si
están escritos en minúsculas y en mayúsculas.
C = [73 65 67 75 72 69 64 61 64] => cadena
de valores hexadecimales,
Valores equivalentes a decimal ASCII =>
D = [115 101 103 117 114 105 100 97 100] => cadena
de valores decimales
Valores en serie Fibonacci =>
115 = 483162952612010163284885 mod 255 = 200
101 = 573147844013817084101 mod 255 = 251
103 = 1500520536206896083277 mod 255 = 22
117 = 1264937032042997393488322 mod 255 = 17
114 = 298611126818977066918552 mod 255 = 127
105 = 3928413764606871165730 mod 255 = 70
100 = 354224848179261915075 mod 255 = 30
97 = 83621143489848422977 mod 255 = 157
100 = 354224848179261915075 mod 255 = 30
F = [200 251 22 17 127 70 30 157 30] => cadena de
valores Fibonacci.
Unidad Académica Cochabamba
Existe una gran variedad de dificultades en la conbinacion
de estos números ASCII ya que se tomara en cuenta los
caracteres menores de 33 es decir los primero 33
caracteres tomaran como valor las siglas cual
correspondan el valor equivalente a la simbología y los
caracteres en mayúsculas.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
•
•
•
•
•
http://www.hsc.fr/ressources/articles/hakin9_wifi/
hakin9_wifi_ES.pdf
https://support.google.com/dfp_premium/answer
/165721?hl=es
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/
volumen3/ciencia3/150/htm/sec_14.htm
http://www.maths.surrey.ac.uk/hostedsites/R.Knott/Fibonacci/fibtable.html
http://www.seguridadwireless.net/php/conversoruniversal-wireless.php
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REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Actividades de la Carrera
ING. FREDDY MEDINA MIRANDA
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
La Paz - Bolivia
[email protected]
RESUMEN
A continuación se presentan las actividades más destacadas de la Carrera en el semestre I/2014, complementarias al proceso de
enseñanza aprendizaje, las cuales son la Competencia de Programación ACM-ICPC-EMI 2014, la implementación del diseño curricular
por competencias y la conferencia Internet of things.
VIII Competencia de Programación
ACM - ICPC - EMI 2014
Departamento de Ingeniería de Sistemas - Escuela Militar de Ingeniería
RESUMEN
En este artículo se presentan los antecedentes y el desarrollo de la VIII competencia de Programación ACM ICPC organizada por la
Carrera de Ingeniería de Sistemas de la EMI UALP, correspondiente a la gestión 2014
ANTECEDENTES
La Primera Competencia Internacional de Programación
de la ACM - ICPC (International Collegiate Programming
Contest) fue realizada en Texas A&M en 1970, organizada
por el Capítulo Alfa de la Sociedad de Honor en Ciencias
de la Computación UPE.
ACM - ICPC Bolivia realiza la competencia nacional,
clasificatoria a la sudamericana. La carrera de Ingeniería
de Sistemas de la EMI UALP organiza anualmente, desde
el año 2008, la competencia para seleccionar tres equipos,
habiendo tenido destacada participación en los eventos
nacionales.
MODALIDAD DE LA COMPETENCIA
Actualmente, sobre todo desde que IBM se convirtió en el
auspiciador oficial en 1997, la competencia se ha expandido
a una red global de universidades que organizan competencias
regionales para clasificar equipos a la Competencia Final,
participando más de diez mil de los mejores estudiantes en
diferentes áreas de las ciencias de la computación de más de
1800 universidades de más de 80 países de los 6 continentes.
Esta es la mayor y más prestigiosa competencia de programación
del mundo.
El evento anual comprende tres niveles de competencias:
•
•
•
88
Competencias Locales. Las Universidades
seleccionan hasta tres equipos como
representantes en el siguiente nivel de la
competencia.
Competencias Regionales. Los equipos inscritos
de las diferentes universidades participan en la
Competencia Regional de Programación ACMICPC.
Final Mundial. Participan los 88 clasificados de las
competencias regionales en una sede, compitiendo
por premios monetarios, becas y otros beneficios.
Estos equipos representan lo mejor de las mejores
universidades en los seis continentes.
Se evalúa a equipos de 3 estudiantes de la EMI UALP
o egresados del 2013, con 8 o más problemas de
programación en un tiempo máximo de 5 horas, equipados
con una computadora. Los integrantes de cada equipo
trabajan colaborativamente determinando requerimientos,
diseñando casos de prueba y construyendo el software
que resuelve el problema.
La prueba es controlada por jueces presenciales y
virtuales. Los estudiantes solo acceden al enunciado del
problema y un ejemplo de datos de prueba. Cada solución
incorrecta es sancionada con 5 minutos de penalidad El
equipo que resuelve más problemas en el menor tiempo
acumulado es declarado ganador.
Una solución es incorrecta si:
•
•
•
•
•
El programa no compila correctamente.
El tiempo de ejecución excede el máximo.
Ocurre un error en tiempo de ejecución.
El programa proporciona una respuesta incorrecta.
El formato de salida es diferente al establecido en
la hoja de problemas.
El tiempo de resolución de los problemas es considerado
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PARADIGMA GESTION 2014
desde que inicia la competencia hasta la aceptación del
último problema resuelto. Los lenguajes de programación
habilitados son C, C++ y JAVA.
réplica de esta en la EMI para identificar estudiantes con
buen perfil académico.
Los participantes pueden usar recursos impresos como
libros, manuales y listas de programas. Es prohibido
emplear información almacenada magnéticamente o
cualquier tipo de software.
OBJETIVOS DE LA COMPETENCIA
•
•
•
•
Clasificar tres equipos a la competencia Nacional.
Incentivar e impulsar las actividades de
programación en la Escuela Militar de Ingeniería.
Generar proyectos de interacción social con la
participación de docentes y estudiantes de la EMI.
Generar proyectos de investigación sobre las
Líneas de Investigación de la Carrera.
Figura 1. Participantes en el programa de Capacitación
PROGRAMA DE CAPACITACIÓN
La capacitación en la elaboración de estrategias para la
resolución de problemas de competencias internacionales
la realizó el grupo ACM ICPC EMI, a partir del 19 de abril
los días sábados, de 9:00 a 12:00.
Los miembros del grupo ICPC ACM EMI se están
cursando en la empresa auspiciadora Code Road para
convertirse en instructores del nivel inicial de la Olimpiada
Boliviana de Informática OBI. El objetivo es generar una
ORGANIZACIÓN
Se designaron comisiones de organización, de jurados
y de auspicio y premios.
Los integrantes del comité responsable de la capacitación
y del Juez Virtual ICPC son: Est. Ana Castillo, Tte. Charlie
Seoane, Est. Ximena Cangri, Est. Eyvind Tiñini e Ing.
Christian Conde Copa
REALIZACION DE LA COMPETENCIA
Figura 2- Inauguración del evento, a cargo del Tcnl. DIM. Julio César Narváez Tamayo, Jefe de Carrera
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REVISTA INGENIERIA DE SISTEMAS
PARADIGMA GESTION 2014
Figura 3. Participantes resolviendo problemas
Figura 4. Refrigerio, bajo la supervisión del Ing. Alejandro
Zambrana responsable de la comisión de organización.
EQUIPOS GANADORES
Figura 5. Primer lugar: Eyvind Emilio Tiñini Coaquira, Ted
Carrasco Carrasco y Ximena Cangri Toro
Figura 6. Segundo lugar: Carlos Jesús Gutiérrez, José Ignacio
Calvo Llanos y Diego Jauregui Salvatierra
Figura 7. Tercer lugar: José Junior Paricagua Siñani, Lizeth Dayana Dávila Tapia y Yuri Iver Ortuño Calvo
CONCLUSIONES
Se alcanzaron los objetivos propuestos, seleccionando tres equipos calificados para representar a la EMI en la
competencia nacional.
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Internet de las cosas
RESUMEN
El presente artículo destaca la importancia de la Conferencia “Internet de las cosas” organizada por la Carrera de Ingeniería de Sistemas
de la EMI UALP, en el mes de abril de 2014.
ANTECEDENTES
La Red ha pasado del concepto de Internet de las
Personas (que permitía el acceso a portales, servicios y
aplicaciones) al de Internet de las Cosas (donde todo
tipo de objeto o cosa está conectado a Internet:
electrodomésticos, etc. y puede enviar información a un
smartphone, tableta o computadora).
•
fue que la última de las 4.000 millones de
direcciones IP se asignó en 2011. Por eso, en
2012 el mundo online comenzó la migración a un
nuevo protocolo de Internet, IPv6, con 340 trillones
de trillones de direcciones IP.
En 2013 se crearon chips eficientes y baratos, que
permiten que cualquier cosa pueda conectarse a
Internet vía Wi-Fi o a un celular mediante el
estándar Bluetooth Low Energy.
CONFERENCIA
Figura 1. Lic. Gabriel Rivera, disertante
El Internet de las Cosas se basa en sensores, en redes
de comunicaciones y en una inteligencia que maneja
todo el proceso y los datos que se generan. Sus campos
de aplicación son: salud, sectores de energía, transporte,
telecomunicaciones, servicios de información y financieros,
fábricas inteligentes, marketing, educación, vehículos y
entretenimiento.
Como parte de los eventos programados a nivel nacional
para celebrar 2014 como el año del Internet de las cosas,
la Carrera de Ingeniería de Sistemas de la EMI UALP,
realizó la Conferencia “Internet of the things”, a cargo del
Lic. Gabriel Rivera, de CodeRoad, empresa de desarrollo
de software.
2014 AÑO DE INTERNET DE LAS COSAS
Según un estudio de General Electric en 2012, en los
siguientes 20 años, el Internet de las cosas añadiría
US$ 15 billones al PIB global, estimándose que 25.000
millones de dispositivos estarán conectados a Internet
para fines de 2014.
2014 es el año del Internet de las cosas debido a dos
cambios tecnológicos:
•
Para que cualquier objeto pueda conectarse a
internet, necesita una dirección IP. El problema
Figura 2- Participantes en la conferencia
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3ER. SEMESTRE
ARNOL FRANCISCO ROBLES TINTAYA, JORGE LUIS KAMA COPA, EDDY ALVARO MONTECINOS AGUILERA, FABRICIO
GABRIEL TORRICO BARAHONA, JHOSELYN CRUZ MAMANI, WILSON CHARLIE SEOANE SANCHEZ, DEYSI MARIBEL CHURA
COYO, PAOLA MARCIA TARQUI ATAHUICHI, JESUS KEVIN CHAMBI MAMANI, MARCOS MAURICIO LANDIVAR FERNANDEZ
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PARADIGMA GESTION 2014
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4TO. SEMESTRE
BRANDON FELIPE MERLO LOZA, BEHIMAR MOISES ALVARADO ARANDA, SANTOS MANOLO ALARCON ALARCON, YVORY
SAAVEDRA DAZA, IRIS NARELLA LUNA MAIDANA, LIA ALEXI MARIN QUISPE, FRANCIS ANGEL ROJAS LOPEZ, WILLIAM
CASTRO AYAVIRI, WILSON REAS ALANOCA, HENRY IVAN QUISPE ACARAPI
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5TO. SEMESTRE
JOSÉ JUNIOR PARICAGUA SIÑANI, DANY MILTON LIMACHI HERRERA, JUDY ADRIANA QUISPE GERÓNIMO, YURY YVER
ORTUÑO CALVO, LIZETH DAYANA DÁVILA TAPIA, WALTER FERNANDO MAMANI QUISPE, ERICK ROLANDO PALENQUE
RÍOS, JOSELINE GABRIELA ABENDAÑO, JOSÉ IGNACIO CALVO LLANOS, KATHERINE GEOVANA VILLCA NINA, FREDDY
BERNARDO MAMANI GUTIÉRREZ, DIEGO YESSID JÁUREGUI SALVATIERRA
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6TO. SEMESTRE
ERIK ABRAHAM BLANCO PAUCARA, EYVIND EMILIO TIÑINI COAQUIRA, MAYA ISABEL SÁNCHEZ GAMBOA, GRECIA
JORGELINDA MACHACA YAPURA, ALEJANDRA STEFANY ÁLVAREZ CHURA, WILLIAM CESAR MENDOZA ALARCÓN,
CARLOS JESÚS GUTIÉRREZ GUARACHI
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7MO. SEMESTRE
GIOVANA EDITH YUJRA NINA, AIDA VANESSA MAMANI CASTAÑETA, RITA CANAVIRI CAMA, ROLANDO SÁNCHEZ MONTALVO,
DIEGO LUIS MARIÑO PERALTA, MAURICIO JOSE FELIPE SOTO TALAVERA
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8VO. SEMESTRE
DAYSI PATTY RAMIREZ, SERGIO ALEJANDRO MORALES ZUBIETA, MISCHELL SONIA HUCHANI HUCHANI, RUDY ALANOCA
SOLOZANO, JESSICA REINA TANCARA ZABALA, ERLAND DANIEL CHURQUI MORALES, ROSARIO CRISTAL CANAVIRI
CALLISAYA, CESAR ANTONIO NARVAEZ GUTIERREZ, GABRIELA MARISOL ESPINOZA MONTES, YERI ANTONIO REVOLLO
ENDARA, DANITZA HELEN VALLEJOS QUIÑONES, DIEGO CARLOS FERAUDY PINTO, SOLEDAD SILVIA GUTIERREZ PARRA,
RAUL MARCO ANTONIO COLQUE GARCIA
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PARADIGMA GESTION 2014
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9NO. SEMESTRE
MARIO RUBÉN ONTIVEROS DAZA, CARLOS ALEXANDRO POMARES NINA, PEDRO DAMIÁN VÁSQUEZ CALLE, OBRAYAN
KEVIN HUANCA MARQUEZ, BRIAN ERLAND DEREK MARISCAL RODRÍGUEZ, XIMENA LISETT CANGRI TORO, ARIEL
SANJINÉS CASTRO, ANA LAURA CASTILLO ALFARO, PEDRO ARIEL CASTILLO MOLLINEDO, MELISA TICONA MUJICA,
VLADIMIR VARGAS ÁLVAREZ, WARA VANESA SIÑANI LOPEZ, RICARDO ALEJANDRO TRUJILLO CASTAÑETA, ADEMIR
FERNANDO NINA MIRANDA, JORGE HERNANDO CANDIA MENACHO, RAÚL GILMAR CORTEZ LAURA
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10 MO. SEMESTRE
DOUGLAS LEONARD DEL VILLAR VASQUEZ, SAÚL MEYER TERRAZAS ROLLANO, JUAN JESÚS YAMPASI ESPEJO, JORGE
CRISTÓBAL CORTEZ CALLE, JAVIER RONALD ESCOBAR CRUZ, FIDEL ALEJANDRO TAPIA QUEZADA, CLAUDIA INES
GUTIERREZ VILLEGAS, GUSTAVO ELÍAS ALCONZ EVIA, DHEMELZA PAOLA ALIAGA NISTTAHUZ, ROMER YUJRA TUCUPA,
JOSÉ IGNACIO MAMANI MURGA, MARCELO RILMAR HUALLARTE HUALLARTE, ISRAEL QUISBERT ANTI, DIEGO BRUNO
FLORES SALAZAR, RAUL RUBEN PACHECO SANDOVAL, JHONNY GABRIEL LOZA QUENTA, RENE ANDRÉS RIVERO RUIZ,
MIGUEL ÁNGEL LOZA MAMANI, EDWIN SANTOS TINTA GÓMEZ
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Ingenieria de
Sistemas
Competencia
General
Competencia por
Área
El Ingeniero de Sistemas graduado de la EMI:
“Determina el diseño, desarrollo, implementación, evaluación, mantenimiento,
soporte y retiro de sistemas con enfoque sistémico y visión emprendedora,
aplicando nuevas tecnología de información y comunicación realizando el
modelado y automatización de sistemas, desarrollando sistemas de gestión
empresarial y de producción orientados a la toma de decisiones que optimicen
los procesos, con creatividad, liderazgo y pensamiento crítico en un entorno
complejo conflictivo multidisciplinario”.
√
√
√
√
Sistemas de Información y Conocimiento.
Tecnologías de la Comunicación y Redes.
Modelación y Automatización de Sistemas.
Sistemas de Gestión Empresarial.
Programa
Académico Ingeniería de Sistemas
PRIMER SEMESTRE
Algebra
Algoritmos
Calculo I
Dibujo Para Ingeniería
Física I
SEGUNDO SEMESTRE
Algebra Lineal y Teoría Matricial
Cálculo II
Estadística y Probabilidades
Física II
Química General
TERCER SEMESTRE
Diseño y Programación de Sistemas
Basados en Microprocesadores I
Ecuaciones Diferenciales
Electrónica Aplicada
Estadística y Probabilidades Ii
Programación Orientada a Objetos
Sistemas Administrativos y Contables
CUARTO SEMESTRE
Diseño y Programación de Sistemas
Basados en Microprocesadores II
Estructura de Datos
Investigación Operativa I
Metodología de la Investigación
Métodos Numéricos
Sistemas Económicos
Teoría General de Sistemas
QUINTO SEMESTRE
Análisis y Diseño de Sistemas I
Gestión de Bases de Datos I
Investigación Operativa Ii
Planeación y Procesos de Sistemas
Sistemas de Control y Automatización
Tecnología de Comunicaciones y Redes I
SEXTO SEMESTRE
Administración de Sistemas Operativos y
Servidores
Análisis Y Diseño de Sistemas II
Gestión de Bases de Datos II
Investigación Operativa III
Modelación de Sistemas
Tecnología de Comunicaciones y Redes II
SÉPTIMO SEMESTRE
Ingeniería de Software
Inteligencia Artificial I
Programación Avanzada
Robótica
Simulación de Sistemas
Tecnología de Comunicaciones y Redes III
OCTAVO SEMESTRE
Auditoria de Sistemas
Ingeniería Web
Inteligencia Artificial II
Preparación y Evaluación de Proyectos
Seguridad de Sistemas
Sistemas Distribuidos
Sistemas De Mercadeo
NOVENO SEMESTRE
Gestión de Proyectos Sistémicos
Ingeniería Legal y Derecho Informático
Trabajo de Grado I
Tópicos Avanzados de Modelación y
Automatización De Sistemas
DÉCIMO SEMESTRE
Trabajo de Grado II
Tópicos Avanzados de Sistemas de
Información y de Conocimiento
Tópicos Avanzados de Tecnologías de
Comunicación y Redes