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Especial Defensa: la electrónica fundamental para la defensa
La revolucfón científico-técnica, que penetra en todos los . aspectos de la vida moderna, encuentra también aplicaciones cada vez más amplias, tanto en el diseño y fabricación de armamento sofisticado, altamente eficaz, como en la preparación, conducción y realización de la guerra. El peso específico que la electrónica ha tenido y tiene en el equilibrio mundial en materia de Defensa es cada vez mayor. José Luis Buhigas, Presidente de la Comisión de Defensa del PCE, escribe sobre esta creciente relación cuyo dominio condicionará necesariamente las soluciones de futuros conflictos. Desde que, en los albores mismos de la II G.M., el RADAR sirviese para detectar y reconocer las formaciones aéreas del adversario y dirigir la caza propia contribuyendo decisivamente a la derrota de los planes hitlerianos de conquistar las Islas Británicas, son cada vez más numerosas e importantes las funciones encargadas a la técnica de la electrónica, tanto en el desarrollo y dirección de la cohetería, como en el reconocimiento y exploración de los campos y de los espacios aéreos y navales donde se libran las operaciones militares; en el mando y dirección de las mismas; en la dirección del tiro; en el complejo terreno de las comunicaciones, con la necesaria lucha "de ondas" creando y destruyendo interferencias, en la conquista y aprovechamiento del espacio exterior, y en tantas otras esferas del dominio bélico, así como en los escabrosos terrenos de la "seguridad" en sus dos vertientes de espionaje y contraespionaje. La electrónica manda en esa complejÍsima trama de finísimos hilos invisibles que tejen en el espacio el sutil armazón en que se basan casi la totalidad de las actividades de la vida moderna, desde la más simple llamada telefónica, hasta los sistemas más sofisticados de escucha y dirección a distancias inverosímiles. El RADAR logró sorprender a los mariscales alemanes del aire y a los almirantes japoneses allá por los comienzos de la década del 40, al identificar misteriosamente los objetivos en el mar y en el aire, y calcular atinadamente distancias, sus movimientos, y dirigir de modo infalible contra ellos a las escuadrillas de "Spitfires" y de "Hurrican", a las salvas de la artillería naval morteamericana que operaba en los espacios acuáticos del Pacífico contra las flotas niponas. Y la realidad, como bien saben los estudiantes de electrónica, nada más sencillo en su proyección y funcionamiento que el viaje instantáneo de ida y vuelta una vez reflejado por el objetivo adversario del invisible rayo que se mueve rectil íneo a velocidades lumínicas. Y desde aquel sensacional inicio de los años 40, la técnica del radar, la del sonar (en el elemento líquido) y otras análogas señorean funciones cada vez más complejas en las guerras, en su preparación y en lo que pudiera llamarse "actividades paralelas" de acción permanente. Aquellos radares del comienzo de los años 40 apenas se limitaban a captar al enemigo y dar al mando propio azimutes y distancias sumamente precisos, pero pronto aprendieron a identificar los blancos, distinguiendo los propios de los enemigos; no tardaron en instalar a su lado radares de dirección del disparo que venían a tender en el espacio un a modo de puente invisible que conducía el proyectil hasta incidir en el blanco sin ser advertido por éste. Pero no pasó mucho tiempo hasta que los "blancos" lograsen disponer de medios electrónicos que advirtiesen el peligro y luchasen activamente contra él, rompiendo el "puente" que seguían los misiles en su trayectoria, antes in fa I ible, regando i nterferencias para desorientar a los radares de búsqueda de enem igos que "barren" sistemáticamente el espacio. La coheter ía no constituye como tal una idea moderna, en su esencia reactiva figuraba ya en los primeros tiempos de arma artillera, bridando, entre otras, la gran ventaja de poder ampliar prácticamente sin límites el volumen y peso de los proyectiles así como el alcance de sus trayectorias. i Pero el aprovechamiento real de tan ventajosas posibilidades no era posible sin la aparición y el aprovechamiento de la técnica electrónica. La complejidad -de la lucha armada en condiciones modernas se refleja en el carácter del mando y dirección de las tropas en las tres dimensiones (realmente cuatro si contamos la relación espaciotiempo) en que se desarrollan los combates. Y cabe decir que la exactitud y operatividad del mando equivale a la potencia misma del armamento. En las guerras se emplean muchos más proyectiles que los necesarios para poner fuera de combate a todos los integrantes delejército enemigo, pero por imperfecciones de la dirección de los proyectiles se pierden éstos en su inmensa mayoría. Los fallos de la dirección hay que compensarlos multiplicando hasta el infinito la potencia del fuego; la cantidad de costosísimos proyectiles de todo tipo y calibre. El perfeccionamiento de los sisterr.as de mando y dirección del fuego permitiría resolver el problema de la eficacia de modo más económico y útil. La complejidad del armamento aumenta enormemente el volumen de la información que circula en el sistema de mando y cuyo aprovechamiento sólo es posible en contados minutos, lo que obliga a realizar en brevísimos espacios de tiempo multitud de cálculos complejos que imponen el empleo de máquinas cibernéticas, de computadoras electrónicas capaces de automatizar el sistema de mando en su conjunto y de sus diversos procesos a todos los niveles. Gracias a los logros de la ciencia y de la técnica, existen medios electrónicos para mecanizar y automatizar el mando de tropas, la dirección rápida del fuego con precisión notable. Estos medios comprenden la obtención y selección de la información, los de transmitirla y memorizarla, los de reproducéión y elaboración de la misma. Los de obtención y selección comprenden los equipos de observación y ex.ploración electrónica. Los de transmisión, la transforman en señales "secretas" mediante su codificación y descodificación instantánea. Otros equipos almacenan los datos, multiplican la información para su distribución y traslado, y elaboran los datos llevando rapidísimamente a cabo los necesarios cálculos, monogramas, tablas, etc., a velocidades de unas 2.000 operaciones por hora, o más. La electrónica permite resolver los difíciles problemas de la cooperación de los diversos elementos que participan en el combate para alcanzar el máximo de eficacia, lo que exige mantener intercomunicación segura y constante, a cubierto de las interferencias y de la escucha enemigas, y resolviendo las dificultades técnicas que presenta la enorme cantidad de circuitos que funcionan simultáneamente en las diversas redes dei mando, de cooperación, de fuego, de abastecimientos, de información, de evacuaciones, etc., etc." J::n la conquista, asimilación y aprovechamiento del espacio exterior que rodea al planeta, la electrónica juega papel fundamental tanto en la creación de los diversos satélites artificiales como en su colocación, en su operación, en su defensa, etc. Las numerosas aportaciones de la electrónica a la vida diaria de tiempo de paz y de tiempo de guerra son también muy variadas y considerables. De modo incesante se libra silenciosamente en el espacio una. pugna transcendental para conocer las posibilidades de la técnica enemiga, sus longitudes de onda y demás parámetros funcionales al objeto de aprovecharla o neutralizar la en el momento oportuno. Los adelantos de la electrónica permiten escuchar sin ser notados lo que se habla en locales cerrados y alejados, en el interior de vehículos en movimiento, permiten ver lo que se hace en ellos con toda nitidez... llegando a extremos que sobrepasan las fantasías de la ciencia-ficción.
30 oct 2015
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Especial Defensa: ¿Qué hacer?
La agudización de la crisis de hegemon ía de las dos grandes potencias mundiales (acontecimientos polacos por una parte y guerra de las Malvinas por la otra) pone una vez más de manifiesto la situación precaria de la paz en el mundo y la futilidad de las poi íticas de defensa oficiales de una buena parte de las naciones sojuzgadas por los dos colosos. Resulta un sarcasmo i mpresentab le pretender una poi ítica de defensa en función de los sagrados intereses de talo cual sistema económico (¿civilización? ) como muestran los últimos acontecimientos que han convulsionado a la opinión pública mundial. Estos amos del planeta no dudan en apoyar una agresión armada contra sus "protegidos" ante el menor atisbo de que sus intereses egoistas puedan resultar favorecidos. ¿Quienes amenazan la paz? Los más fuertes, por supuesto. La dinámica de los acontecimientos mundiales gobernada por la profunda crisis económica y la carrera armamentista les ha empujado inexorablemente a la actual espiral de insensateces, que de no frenarse a tiempo, dará al traste con la humanidad en una catastrofe de proporciones definitivas. i Nunca la violencia se cotizó tan alta en el mercado de valores mundial! iNuncala locura de los poderosos nos había arrastrado tan lejos! Proteger a los fuertes y hacer callar a los débi les parece ser la divisa que campea entre estos arrogantes centuriones del siglo XX. En medio de esta encrucijada nuestro pueblo se encuentra, una vez más, en la disyuntiva de hallar el norte (o el sur) de su vocación, de su interés nacional. En el terreno de la poi ítica de armamento parece imprescindible poner en pie una estrategia industrial y científica de largo alcance, que genere el sustrato tecnológico sobre el que desarrollar los proyectos adecuados. Es necesario evitar una dependencia exterior de proporciones suicidas. Es necesario encontrar el punto de equilibrio en una cooperación internacional sal udable y justa. Por ejemplo, la cooperación científica entre países desarrollados con sistemas económicos diferentes es una práctica internacional corriente. El alto nivel alcanzado en materia científica por muchas democracias populares y sobre todo por la U RSS han conducido a concretar numerosos tratados de cooperación científica entre países capitalistas y social istas. Estos acuerdos se redactan generalmente en térm inos bastante imprecisos, y sus modalidades de puesta en práctica se defi nen por las comisiones mixtas encargadas posteriormente de concretar las co laboraci ones. El intento de coexistencia pacífica, la voluntad de independencia nacional, el deseo de escapar a la dominación de los EE.UU., así como cierta manera de concebir la construcción de una Europa más próspera , condujeron al general De Gaulle a reforzar las relaciones franco-soviéticas a partir de 1957. En 1965, los viajes de los Sres. Gromyko a París y Couve de Murville a Moscú, y el gran periplo del general de Gaulle en 1966 a la Unión Soviética, crearon la coyuntura poi ítica favorable para un acuerdo solemne, comprometiendo a largo plazo a Francia y a la Unión Soviética en una estrecha cooperación cient ífica y técn ica cuyos resultados positivos están hoya la vista. La defensa de una nación media como la nuestra, debe enraizarse en la capacidad de produci r aquellas armas o sistemas en los que el porcentaje del valor añadido sea elevado y en los que la investigación de las tecnolog ías necesarios para su desarrollo sea capaz de poner eficazmente en tensión los mejores recursos cient íficos del país. Lo contrario implica forzosamente despilfarro de medios económicos, que, en ese caso, van a parar a las grandes multinacionales del armamento con la consiguiente descapitalización de nuestro patrimonio técnico y científico y el paulatino empobrecimiento de nuestras perspectivas futuras. Mencionar a la industria de defensa es referirse también y sobre todo, a la industria electrónica. En un documentado informe económico efectuado por el servicio de estud ios de Banca Catalana, allá por el año 71, se decía en su introducción: "La industria electrónica es, sin lugar a dudas uno de los sectores industriales que cubren de una forma más completa todos aquellos requisitos que caracterizan una industria como industria punta o de futuro. Su elevado ritmo de creci miento, el importante peso espec(fico alcanzado en el seno del sector secundario en un lapso de tiempo realmente reducido, su importancia cualitativa y estratégica para impulsar y desarrollar unas técnicas y procedimientos indispensables para el desarrollo y promoción del sistema productivo en la mayor parte de los sectores industriales, la hacen acreedora de una especial atención para todo estudioso atento al crecimiento industrial". Diez años después nos encontramos con que nuestra industria electrónica no solamente no ha avanzado sino que en térm inos relativos es evidente que ha retrocedido. La revolución m icroelectrón ica (MSI y LSI) se inició por aquellos años en las naciones industrialmente avanzadas, y hoy no se puede decir que estemos en vías de entrar en la intensa corriente que implusa a los países desarrollados hacia una nueva era industrial. En consecuencia, las bases pard una industria nacional de defensa se encuentran muy debi I itadas al no existir un sustrato tecnológico suficientemente desarrollado. Sólo un cambio realmente profundo haría posible que los intereses nacionales fuesen atendidos más allá de la torpe voracidad de unos pocos. En efecto, la fuerte penetración USA en las empresas del sector y el poder de decisión de las empresas extranjeras sobre sus filiales en España da poco margen para una poi ítica del sector electrónico, como no com:ista tal politica en incentivar aún más a los capitales extranjeros. En cualquier caso es preciso que los auténticos intereses del pueblo prevalezcan sobre la voluntad de rapiña del capital transnacional, a fin de que nuestra libertad, nuestra vida y nuestro progreso no se vean una vez más amenazados. Para term inar transcribo u nos versos escritos hacia 1914 por un poeta español que, años más tarde, saldría hacia el exilio para ir a morir en Conlliure. Se llamaba Antonio Machado. "Señor! la guerra es mala y bárbara; la guerra odiada por las madres, las almas entigrece; mientras la guerra pasa, ¿ quién sembrará la tierra? ¿ quién segará la espiga que junio amarillece? y caza las quillas en los mares...la guerra pone un soplo de hielo en los hogares, y el en los caminos, y el llanto en las mujeres.
30 oct 2015
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Especial Defensa: circuitos "semi-custom"
La Comisión Asesora de Inv~stigación Científica y Técnica (CAICYT) y Piher Semiconductores S.A. acaban de pre,sentar en público los primeros Circuitos Integrados a la Demanda (sem~-custom design) desarrollados con tecnolog ía española. Estos dispositivos, que integran 245 elementos, son un ejemplo más de la colaboración que la CAICYT y la industria nacional han establecido a lo largo de los últimos años, mediante el mecanismo de los Planes Concertados. LOs drcuitos "semi-custom:" son componentes integradores monolíticos realizados casi a la medida de la necesidad del usuario. Esto significa que el fabricante produce en serie las obleas, sobre la base de uno o varios circuitos standard en los que previamente se integran los componentes (resistencias, transistores NPN-PNP y diodos). Para disponer de un circuito terminado, es preciso realizar en cada oblea las interconexiones mediante una máscara final de alumninio. La última máscara, que permite obtener la unión de los distintos componentes en forma de circuito es la que, en la versión "semi-custom", se realiza a petición del cliente. De esta forma, éste puede dis"eñar su propio circuito sobre la base de un conjunto determinado de componentes que resultan ser comunes para grandes series. Se consigue así una solución de compromiso entre la economía de escala y el diseño específico, en función de un aplicación determinada. El circuito desarrollado es el primero de una famil ia que se ajusta a especificaciones normalizadas y homolQgables. De hecho, lo está siendo en Francia, ya que una empresa electrónica de aquel país. ha escogidb a Piher Semiconductores como segunda fuente de suministro de circuitos de tales caracterícas. Al salir al mercado con un circuito "semi-custom"; la industria nacional demuestra algo que trasciende al modelo concreto que presenta: se trata de haber probado que domina esta tecnología industrial para un cierto nivel de integración. Más de una década"de experimentación y ensayos, con la ayuda de la CAICYT, respaldan el nivel tecnológico que se ha adquirido. El primer Plan data, en efecto, de 1970 y tenía el título genérico de "Desarrollo de Circuitos Integrados". Tuvo una duración de dos años y fue dotado con 20 millones de pesetas. En 1973 se puso en marcha una segunda fase, que se extendió hasta 1976 y contó con un préstamo por parte de la CAICYT, de 45 millones de pesetas. Des. de 1977 a 1980 Piher-CA ICYT llevaron adelante un Plan Concertado para la fabricación piloto de circuitos integrados. En esta ocasión la Comisión Asesora contribuyó con 50 millones de pesetas. Actualmente, a partir de 1980, Piher ejecuta un Plan para el desarrollo de circuitos C-Mos que cuenta con un presupuesto de 210m illones de pesetas, de los que 80 son aportados por la CA ICYT. José Antonio Cordero, Coordinador del Sector de Electricidad y Electrónica de la CAICYT, se expresa con la satisfacción de quien siente que los hechos respaldan las ideas que han sido defendidas con tenacidad. "Con este resultado -manifiesta- se ha demostrado al público que una empresa española es capaz de construis un "chip". La próxima etapa será la de adquirir capacidad para desarrollar familias, pero ha quedado ya claro que se ha alcanzado el nivel que permite hacer un semiconductor con características de tecnología aceptables internacionalmente". Por otra parte, agrega, se de. muestra una vez más que los Planes Concertados son una herramienta útil para promover la innovación y el desarrollo tecnológico. "La CAICYT emplea satisfactoriamente el dinero de los contribuyentes" . Para José Antonio Cordero el problema realmente importante es el del rumbo a seguir. "La alternativa básica a resolver -afirma- es si le conviene a España desarrollar productos innovadores, de alta tecnología o si, por el, contrario, sería mejor fabricar productos con mayor carga de mano de obra". Esta frase, sin embargo, es puramente dialéctica, ya tJ que para Cordero la alternativa no existe: ! "Es evidente que si queremos contar con 1I un lugar propio entre los paises europeos debemos buscar nuestro futuro en las tecnologías que hoy están naciendo, sobre las que estará construido el mundo . hacia el que vamos y en el que no quereI mos ser, creo, los eternos hidalgos del hambre orgullosa". ti El hecho de que el circuito "semi-custom" de Piher esté siendo hoi mologado en FrancL es, para José AntoI nio Cordero, la prueba o demostración l" de otra de sus ideas fuerza: alcanzar una I respuesta comparable a la de los I íder"es en tecnología, encontrando el nicho adecuado. "Es más sabia la alternativa de concentrarse sobre algunos temas bien escogidos, acerca de los cuales se pueda alcanzar un profundo y serio dominio científico-tecnológico. Este es el objetivo: debemos encontrar aquellos temas que conforman lo que podríamos llamar, forzando la jerga de los ecologistas, nuestro nicho tecnológico y procUrar, como meta, llegar a ser líderes mundiales en tales productos o procesos". El SECYOR Piher no está sola en el campo de los circuitos integrados en España. Tele fónica y Standard disponen de tecnología para el diseño de máscaras. Por otra parte, todo el sector habrá de recibor un impulso, ya que se acaba de aprobar el Programa Especial de I+D sobre Microelectrónica. Comenzará a ejecutarse en 1983 y cuenta con un presupuesto de 2700 millones de pesetas para los primeros cuatro años. "Poseer en España estas tecnologías es decisivo para consolidar el desarrollo industrial futuro" sentencia Cordero. Si se le acusa de voluntarismo, no intenta disculparse. "Piher ha presentado un dispositivo con tecnología española. Es un hecho concreto, que señala "m rumbo, Por allí debemos seguir".
30 oct 2015
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Especial Lo analógico y lo digital
LO ANALOGICO Y LO DIGITAL La dinámica de cambio de las nuevas tecnologías para la comunicación así como la creciente imbricación de las telecomunicaciones en la, como es esté empezando a llamar, sociedad de la información, quedan soportadas en la presencia, cada d(a con mayor fuerza, de los sistemas digitales y la digitalización de los sistemas. L" riemanda de nuevos servicios de telecomunicaciones y el desarrollo actual de los medios de transmisión están proporcionando a las técnicas digitales, prácticamente a partir de los años cincuenta, el lugar preferente en esta ~/)ciedad onde la producción de información desempeña una función más importante que la producción industrial convencional. Nuestro objetivo con el presente número monográfico es realizar una toma de contacto, desde lugo parcial e incompleta, $:)bre este fenómeno que, entre lo analógico y lo digital, concentrará una parte muy importante de la actividad científica y técnica en los próximos años. Fernando Jiménez Molina en el elevado nivel de abstracción a que nos tiene acostumbrados, reflexiona sobre los límites difusos entre lo analógico y lo digital, no sólo y principalmente en la ingeniería de comunicaciones, sino en el fenómeno general de la comunicación. Lo digital, a través del ordenador electrónico, hét hecho posible implementar sistemas cibernéticos que en su d(a fueron brillantes especulaciones. El artículo de D. Maravall da unas pinceladas en torno al tema y aporta una bibliografía comentada de introducción. Gregorio Fernández Fernández escribe sobre el papel de lo analógico y lo digital en la Bioingeniería, o Ingenier(a Biomédica, una de las disciplinas ingenieriles más modernas y pujantes y que más posibilidades de liberación humana puede aportar. En su artículo "Las Técnicas Analógicas y Digitales en los Sistemas de Telecomunicación", José María Hernando hace un repaso exhaustivo de la influencia de lo digÍ1al (cuya penetración es imparable, especialmente en el "escenario profesional") y lo analógico, cada vez más relegado a lo que pudiera denominarse "escenario del usuario". José Antonio Martín Ppreda y Miguel Angel Muriel en un artículo mitad jocoso, mitad técnico, realizan un repaso de los aspectos ana lógicos y digitales de lo que parece ser la "electrónica" del futuro (¿quizás no tan futuro? L con todo lo que esto significa de soporte físico de procesamiento de la información. En un "1úmero monográfico sobre lo analógico y lo digital no podría faltar un artículo que reflejase su incidencia en la Enseñanza. Antonio Garda Guerra hace una crónica ligeramente nostálgica de "cómo se ha ido introduciendo lo digitalen la ETSITM, la de Conde de Pelalver y la de la Ciudad Universitaria; particularmente esta última, claro.. "La Ingeniería en el año 2.000 menos 18" es una breve reflexión en torno a la enorme trascendencia social de la profesión de ingeniero de telecomunicación y el escaso reconocimiento hacia ella de las instancias oficiales. Hay tareas que merecen la pena ser destacadas con grandes signos de admiración; una de ellas, es sin duda, la emprendida por ADAMICRO (Asociación para el Desarrollo de la Tecnología y Aplicación de Microprocesadores), que intenta conseguir que las escuelas españolas de enseñanza primaria y secundaria no se queden descolgadas de la impresionante marejada creada por la penetración de la "Información", en la sociedad actual. Que nuestros niños y jóvenes comienzen a comprender, y se acostumbren a convivir con máquinas y técnicas que ahora sólo se aprecian a través de la ciencia-ficción, es una tarea que conmueve las sensibilidades capaces de mirar hacia el futuro, olvidando las pobrezas presentes y lleva a J. Sánchez Izquierdo a escribir el artículo titulado "Hay que preparar a los jóvenes".
30 oct 2015
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Especial: Analógico / Digital
a sociedad y la tecnología actuales están adquiriendo un grado de complejidad tal que la ingen ier í a moderna debe enfrentarse a sistemas en los que llegan a coexistir múltiples niveles en interacción, cada uno próximo a diferentes espacios de realización técnica y social. La apertura de caminos para alcanzar su comprensión pasa por un estudio interdisciplinario cuya problemática establece una necesidad: desarroIJar el conjunto de herramientas, modelos y planteamientos que conduzcan a la evolución, y si es preciso reorientación, del pensamiento técnico, en general, y de la ingeniería de telecomunicaciones, en particular, teniendo en cuenta, en ambos casos, aspectos extraños o soslayados hasta el presente. El desbordamiento de unas disciplinas sobre otras está dando lugar a espacios comunes, a encabalgamientos, a zonas de sombra, donde la propagación de los resultados alcanzados por las prácticas teóricas, al menos por las domi nantes, se difumina, se desvanece, y donde la continuidad en el anáJisis desaparece. Lugar, por otra parte para el contacto de realidades procedentes de entornas diferentes. Real idades que posteriormente, en un segundo tiempo, retornan a sus paisajes de origen con nuevas significaciones, rompiéndose, de esta manera, las posibles estanqueidades del conocim iento. De entre los diferentes campos desde los cuales podemos aproximarnos a la representación formal: ANALOGICO/DIGITAL, que da titulo al presente texto, y todo lo que a ella se refiere, algunos nos sitúan en la frontera, desde luego defin ida sobre márgenes imprecisos, borrosos y no estáticos, de uno de los límites por arriba de la ingenierla para la transmisión de información y uno de los limites por abajo de la semiótica entendida, de acuerdo con Eco, como una teoría que se ocupa de cualquier cosa que pueda considerarse como signo. Signo entendido como cualquier cosa que pueda considerarse como sustituto significante de cualquier otra cosa. Cualquier otra cosa que no debe necesariamente existir ni debe susbsitir en el momento en que el signo la representa. Precisamente en uno de estos limites inferiores se encuentra la entrada a Ja transición entre signo y señal, y, con ello, a extensión de aquella hacia segmentos al borde de su espacio teórico. En este territorio de nad ie, o casi nadie, se hallan en un primer estrato, no obligatoriamente a nivel de superficie, los elementos de una cartograf(a que nos descubre el acceso a una perspectiva slgnica de sistema de telecomunicación dentro de la que lo ana lógico V lo digital pueden expl icarse. Me refiero, en concreto, a los términos: ruido, señal, significante, significado, slmbolo, bit, dlgito, muestra, trama, fuente, destino, enJace, canal, medio. En un segundo estrato encontramos algunas de las agrupaciones que como: comunicación, significación, analogla, sistema código, régimen semiótica, régimen binario, modulación, red, tasa de errores, transmisor, receptor, información, entrop la, conforman la topoJog la de apoyo en la arquitectura de un tercer estrato en el que diferentes teorlas, complementándose y/o contradiciéndose, acumulan una cierta sobreinformación para el entendimiento de las diversas prácticas impl icadas en los procesos comunicativos con soporte electrónico. Hablo de: Teorla Matemática de la Comunicación, Teorla de la Información, Teorla de la Codificación, Teorla de la Mención, Teorla de los Signos, Teorla de la Señal, etc. Estratos, agrupaciones, térm inos, teorlas, que son el esqueleto estructural, en SI m ismo y en las correlaciones establecidas, que permite abordar el análisis y el estud io de las apl icaciones tecnológicas remitidas por una ingenierla de y sobre la comunicación aSI como la situación, dentro de las mismas, de lo analógico y lo digital, de las transiciones del uno al otro y de las fugas, a través de ellos, de unas disciplinas hacia otras. Los elementos de un sistema deben comunicarse entre SI, deben desarrollar interrelaciones regulares coherentes. ¿De qué tipo son las señales que se intercambian entre ellos? ¿Cómo son transmitidas? ¿Qué papel desempeñan? Por el momento, y siguiendo a Watzlawick, Beavin y Jackson, podemos decir que toda comunicación presenta dos aspectos: el canten ido y la relación, tales que el segundo engloba al primero y por ello se constituye en metacomunicación. Esta hipótesis hace de un sistema algo aprehensible, algo que debe poder ser representado al estudiar las relaciones entre los componentes del mismo. Ahora bien no hay relación sin representación, expresión y señal. Cuando un elemento del sistema lleva a cabo una indicación está llevando a cabo una operación sobre la realidad de forma que podemos decir que efectivamente hay paso de información de aquél hacia ésta. El definir si se ha establecido o no un proceso comunicativo entre uno y otra depende, como dice Eco, de la capacidad significante de las señales veh iculadas en los procesos de producción informacional dentro del sistema. Sólamente existirá comunicación en caso de que exista un sistema de sign ificación conocido por todos los elementos del sistema. En cualquier caso, cada uno de ellos no puede construirse ni definirse en su autonomla o en su individualidad, el margen del contexto, al margen de la relación ecológica. La génesis de las formas de cambio perm iten concebir un sistema como una al-quitectura no de estructuras autónomas sino como conjunto de relaciones complejas entre los elementos constituye un proceso de sustitución del objeto por la señal, del referente por el signo. La sustitución define y dom ina, entonces, el conjunto de relaciones en la organización del sistema que queda especificado por las prácticas de sustitución presentes. No se trata, como man ifiesta G oux, de designar una cosa por otra sino de descubrir, o mantener, un invariante independientemente de todas las diferencias y todos los cambios. Establecer, en última instancia, un enlace, a nivel de significante, entre la señal y el objeto. Este enlace puede contener, entre otras cosas, una analogla y/o una digitalización. Por otra parte sabemos que la información rinde conmensurable todos aquellos productos originados por y dentro de los medios de comunicación e intercambio creados, a su vez, por los elementos del sistema. Como decía Weaver, la información es la medida de la reducción de la incertidumbre que se puede tener respecto al estado de una región de universo (que se constituye en emisor) por intermedio de un mensaje, con lo que la información es equivalente a entrop la o desorden, desorgan ización, falta de configuración en la organ ización del sistema. De aquI que podamos pensar que el terreno de abono para la barra de separación entre ANALOGICO y DIGITAL no está, al menos de manera primordial, en la Teorla Matemática de la Comunicación ni en la Teorla de la Información y si está, sin embargo, en la Ingenierla para la Transmisión de Información. Recordemos que un proceso de comunicación se alcanza con el paso de una señal (lo que significa necesariamente un signo) desde una fuente, a través de un transmisor, a lo largo de un medio, através de un receptor, hasta un destinatario, y que información, como hemos dicho anteriormente, no es sino un reflejo de las propiedades estad Isticas de una fuente. En cualquier caso todo proceso comunicativo partic;ioa de dos planos, uno de la expresión y el otro del canten ido, en los que, según Hjelmslev, encontramos dos estratos: forma y sustancia, Forma del contenido y sustancia del contenido. Forma de la expresión y sustancia de la expresión. Una representación ana lógica, lógicamente relacionada de manera más directa con lo que representa, no rompe la cadena que va desde la sustancia a la forma. Forma, estructura y valor permanecen. Sin embargo, una representación digital rompe esta cadena. Unicamente permanece el valor. El hecho de que podamos hablar de señales analógicas o digitales, independientemente del canal de transmisión que las soporta, o de transmisión analógica o digital, independientemente de la señal transmitida, lo único que nos manifiesta, al m ismo tiempo que todo lo que nos confirma, es la existencia de cierta referencia que remite, en el primer caso, a una cualificación más que a una cuantificación, y con ello más a una producción sígnica que a una valoración de cantidades, y, en el segundo caso, más a una economla de proceso quea una medidu de canal. Referencia que queda indicada en los grados de pertenencia respecto al modo de producción, analógico o digital, adoptado por las diferentes real idades implicadas en el proceso comunicativo. Así por ejemplo, el paso de la consideración como ana lógica o digital de una información, mensaje, uso, cambio, modulación, producto, fuente, interpretación, etc, debe estudiarse a partir de la definición de una unidad de discurso, consecuencia del nivel y del eje de lectura elegidos aSI como de la propia especificidad del discurso. El pensamiento simbólico está en el origen de toda comunicación digital. Sea entendido como el paso del continuo real al discontinuo formal. Sea entendido, de acuerdo con Deleuze y G uattari, como aquello que sustituye la analogla de proporciones por una analogía de proporcionalidades, la serialización de semejanzas por una estructuración de diferencias, la identificación de términos por una igualdad de relaciones, la metamorfosis de la imaginación por las metáforas en el concepto, al gran continuidad naturaleza-cultura por una grieta que distribuye las correspondencias entre ambas sin parecido alguno. Cuando algunas de las tribus indias de la costa noroeste de América proyectaban o construlan, plástica o gráficamente, una realidad de otro orden, una realidad, por ejemplo, artística, estaban proyectando o construyendo una propuesta digital. En el resumen que LéviStrauss hace de los estudios realizados sobre este arte americano dice: procede por (a)-estilización; (b)-esquematismo o simbolismo, expresado en la acentuación de los rasgos caracterlsticos o en la adición de atributos significativos (así, por ejemplo, el castor es señalado por el bastoncilló que sostiene entre las patas); (c)-representación del cuerpo mediante una imagen desdoblada; (d) dislocamiento de los detalles, que son aislados del conjunto en forma arbitraria; (e)-representación de un individuo visto de frente, mediante dos perfiles: (f)-simetrla muy elaborada, que pone en juego a veces asimetrías en el detalle; (g)-transformación ilógica de los detalles en nuevos elementos (por ejemplo, una pata se convierte en un pico, un rJ;lotivo de ojo se utiliza para marcar un articulación o a la inversa); (h)-representación más intelectual que intuitiva, predominando el esqueleto y los órganos internos sobre la representación del cuerpo. La estructura simbólica está también detrás del proceso de d igital ización que sufre el continuo analógico del sueño cuando accede a su representación en palabras. Freud hablaba de interpretación simbólica y método para la interpretación onlrica. La propuesta que él mismo desarrolla para superar ambos procedimientos parte del análisis del sueño como análisis comunicacional y linguistica que trabaje sobre la existencia de dos procesos, uno primario, continuo de imágenes, preconsciente, y el otro secundario, definición y digitalización en la intencionalidad del lenguaje, en la con scienciación del sueño, del primero. En otro orden de cosas, sabemos que, por ejemplo, a un sistema de transmisión digital por radioenlaces se llega por la mod u lación, en diferentes niveles discretos (frecuencia, fase o amplitud), de una portadora radio por una señal digital. El hecho de que uno de los factores más significativos en la valoración del mismo, y consecuentemente en la inteligibilidad posterior del mensaje, sea la tasa de errores, o más bien el tiempo de corte, medido por el porcentaje de tiempo que se excede un umbral de tasa de errores, y no la relación señallruido nos da una idea del grado de abstracción, y con ello del grado de simbolización, a que se llega en el camino que va desde la fuente hasta el medio de transmisión. La relación señal/ruido se hace decisoria en un contexto en el que a una realidad deseada se superpone una realidad indeseada de tal manera que puede ésta alterar, e incluso anular, la razón de ser de la primera. Hablamos de un contexto de analoglas. La tasa de errores remite, al contrario que la SIR, a una construcción digital. Medida discreta de un real discreto. Desde luego, el estudio de lo analógico, lo digital y la barra de separación entre ambos no puede realizarse ni en el intento por al"canzar la totalidad de interpretaciones ni en, la reducción a una definición colonizadora. Ni una ni otra existen. Al contrario, debe plantearse dentro de la multiplicidad como parcialidad de parcial idades. No se tratarla de perdernos en el espacio infinito sino de explorar segmentos o territorios concretos al mismo tiempo que la maJla encubridora de todos ellos. Mirar y ver.
30 oct 2015
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Especial Lo analógico y lo digital: cibernética y límite de lo digital
a Cibernética, en su acepción original de los años cuarenta que, curiosamente, aún se conserva en los países del Este, es la disciplina que trata de la información y el control en los sistemas vivos y en las máquinas. Esta definición es tan amplia que prácticamente abarca todas las ciencias y técn icas actuales, o al menos aspectos importantes de ellas. Pero los sistemas cibernéticos son un excelente ejemplo para discutir lo analógico y lo digital, puesto que ambos aspectos conviven en su seno. Para poder centrar el alcance de este artículo, vamos a partir de un diagrama de bloques general y una definición de sistema cibernético (véase Cuadro 1). El sistema cibernético, SC, está constituido de un subsistema de transferencia, de un evaluador del rendimiento y de un subsistema de transformación dotado en la figura de una flecha para simbol izar su acción transformadora, basada en la realimentación introducida por el índice de rendimiento J (la realimentación es el elemento clave de los sistemas cibernéticos). De la definición se deduce que existen unas ecuaciones matemáticas (1) que relacionan las diferentes variables del sistema. Así, por ejemplo, para el subsistema de transformación se podría tener: Estas ecuaciones nos d icen todo sobre lo analógico y lo digital del sistema: Continuidad versus discontinuidad en el tiempo de las variables 1. y, u. Número infinito versus número finito de valores de las variables del sistema. Es decir, lo analógico y lo digital en el "tiempo y lo digital y lo analógico en el campo de existencia de las variables. En el cuadro II se representan gráficamente los cuatro posibles tipos de variables de un sistema. El término discreto se ha venido utilizando regularmente para designar un sistema cuyas variables toman un número finito de valores (aunque de forma continua en el tiempo, caso 2). Mientras que por sistema muestreado se entiende el que posee variables del tipo 3 ó 4. En cuanto al término analógico se refiere al caso 1; m ientras que d igital a los casos 2 y 4. El tipo 3 constituye un caso aparte que podría definirse como variable continua muestreada. Por supuesto, en un sistema cibernético específico pueden coexistir los cuatro tipos de variables y sistemas. Los primeros sistemas cibernéticos (tomando esta palabra en su sentido más ampl io) no ana lógicos aparecieron mucho antes que se desarrollara su teoría en los años 40 (2). Así, en 1793, el francés Abraham-Louis Breguet inventaba el reloj de "péndulo simpático" en donde el control de las revoluciones del reloj se realizaba por medio de la aplicación cada 12 horas de una señal impulsional. En 1897 Gouy diseña un regulador de horno en el que el procesamiento de la información es de tipo digital. La teoría de los sistemas muestreados, tal como hoy se utiliza, se desarrolló simultáneamente durante los años 1941-46 en Gran Bretaña y Estados Unidos a partir de problemas de radar, yen la U RSS, de sistemas de control. Desde entonces y hasta finales de los años cincuenta, el estudio de los siste Esquema general de bloques de un sistema cibernético. El vector u representa la acción del medio y el vector y la respuesta del sistema. El vector -: simboliza las vanQl,~"~ internas. Esta representación tan abstracta sólo nos sirve para comentar lo analógico y lo d igital en este sistema. Los cuatro posibles tipos de variables de un sistema. El segmento grueso de los ejes de ordenadas de los casos 1 y 3 simboliza el que pueden tomar cualquier valor dentro de él. mas analógicos y muestreados, al menos en lo que a la ingeniería cibernética se refiere, se llevó a cabo de forma paralela y siempre en el denominado dominio de las transformadas; la de Laplace para los continuos y la transformada en z para los muestreados. Los motivos de que unos sistemas fuesen analógicos y otros muestreados (y no siempre discretos) se debían, hasta entonces, a su propia naturaleza. Por otra parte, los problemas matemáticos de unos y otros se hallaban más o menos resueltos. A finales de la década de los cincuenta, y también de forma simultánea en los pa(ses anglosajones y en la Unión Soviética (un ejemplo más de Zeitgeist, de esp(ritu de los tiempos, por encima de credos de cualquier tipo), se comienzan a estudiar, diseñar e implementar sistemas de control y de procesam iento de la información rodeados de una cierta aurea m"ítica, las máquinas de aprendizaje o "inteligentes". El perceptrón de Rosenblatt, del Laboratorio de Aeronáutica de la Cornell Un iversity (actual mente expuesto en la Sm ithson I an I nstitution de Wash ington como un auténtico hito en la ingeniería); las máquinas de gradiente (3) del sabio soviético Aizermann y sus colegas del Instituto de Automática y Telemecánica de Moscú; el filtro adaptativo de Widrow-Hoff; los autómatas de aprendizaje del académico Tsetlin y sus discípulos, que tanto interés han despertado etc. etc. son algunos de los ejemplos más destacados de aquellos sistemas cibernéticos. E stas investigaciones dieron un nuevo impulso a la Cibernética y a los sistemas de control y de información, que comenzaron a implementar tareas realmente complejas con una cierta inteligencia o, si se prefiere, autoorganización y adaptación. La herramienta que hizo posible este salto cualitativo, de sencillos sistemas compensadores a sofisticados sistemas autoorganizados, no es otra que el ordenador, la máquina digital por excelencia. El uso de esta herramienta ha roto el equilibrio, si es que alguna vez existió, entre lo analógico y lo digital en los sistemas cibernéticos. Hablando metafóricamente lo analógico se ha reducido la mayoría de las veces a actuar de mero sensor, mientras que lo digital conforma el cerebro y el corazón del sistema. Por ejemplo, obsérvese el cuadro 1II que corresponde a una parte del sistema de control de la estabilidad de un hidroavión. El ordenador recibe una información digital de origen analógico, los ángulos de cabeceo y balanceo, así como la derivada del cabeceo, real izando a continuación una serie de cálculos" intel igentes", producto de lo cual son las señales que actúan sobre los elementos estabilizadores, analógicos, del hidroavión. La utilización de procesadores digitales en los sistemas cibernéticos artificiales (4) les ha dotado de una flexibilidad y potencia inimaginables. Pero, ¿existe un I (m ite a las "performances" de lo digital? La pregunta que nos hac(amos en el último párrafo, es decir, sobre lo que puede resolver y lo que no puede resolver lo digital, la vamos a desarrollar utilizando un ejemplo ad hoc, el diseño de un brazo artificial, que nos dará ocasión a iluminar mejor las limitaciones de lo digital. El microprocesador.d.el brazo artificial del cuadro IV actúa como controlador central, con tareas relativamente senci Ilas, tales como actuar sobre un motor a partir de señales provenientes de electrodos en la extremidad amputada. En principio sería posible diseñar un brazo artificial más inteligente si se fuese capaz de automatizar ciertos aspectos del comportamiento humano. Así, aunque todav(a esté en vías de desarrollo, un grupo de investigadores de la Universidad de Purdue, en USA, han propuesto un sistema de control mediante la voz de un brazo artificial "remoto" (es decir, no implantado en el paciente), cuya estructura se recoge en el cuadro V. El nivel superior (el "organizador") tiene la tarea de interactuar con el paciente, es decir, entender lo que éste le pide, y asignar acciones a los niveles inferiores para llevar a cabo la orden del paciente. Dejando de lado los difíciles problemas de análisis de la voz, más o menos resueltos o en vías de serio, en este sistema cibernético aparece un problema todav(a sin solución, la automatización de la comprensión de los lenguajes naturales. No obstante, es posible manipular automáticamente (5) un número restringido de vocablos y de reglas gramaticales. Si el paciente quiere que el brazo coja una botella de agua y lleve un vaso de agua, ambos situados en una misma mesa, no puede emplear cualquier frase, como por ejemplo: "Me gustar(a, querido brazo artificial, que fueses tan amable de coger esa botella y echases parte de su conten ido en el vaso situado a su derecha, sin que desparrames agua fuera de él". La dificultad para que un programa almacenado en el ordenador encargado de implementar el sistema de control pudiese interpretar esta orden tan educa da estriba no en la naturaleza continua de algunas variables (como por ejemplo la altura del agua sobre el fondo del vaso), problema que puede solucionarse fácilmente, sino en la existencia de conceptos y relaciones d ifíci les de implementar mediante instrucciones.de ordenador. Esta disquisición viene a cuento de la siguiente pregunta, ¿es posible realizar con la máquina digital más potente cualquier cosa? Que es la pregunta sobre las limitaciones de lo digital. Posiblemente sea ésta una de las preguntas filosóficas más importantes que se puedan plantear. Es la vieja d iscu COMANDOS CONTROL PILOTO Cuadro m.- Fotografía y diagrama de bloques de un parte del sistema de control de un hidroavión. Descripción del "brazo de Boston". Las señales EMG(A) son procesadas por un microprocesador (B) que compara el esfuerzo muscular y la carga en el dispositivo terminal a fin de controlar el motor (C) que actúa sobre el antebrazo. El movimiento del antebrazo se realiza cambiando la longitud del dispositivo (D). La batería (E) alimenta el motor. sión en torno al razonamiento automático, las máquinas pensantes, la inteligencia artificial... Si la respuesta fuese afirmativa, podría dejar de existir lo analógico. O si persistiese, lo haría por motivos de efectividad. Pero volviendo al terreno de la realidad de hoy... todavía lo digital tiene mucho que avanzar en los sistemas cibernéticos. Existe otra limitación a lo digital, esta vez física y no debida a la ignorancia de los seres humanos. Nos estamos refiriendo a la velocidad de procesam iento de la información digital (6). Por último pudiera pensarse que lo digital se ha desarrollado con mucha mayor rapidez y profundidad que lo analógico exclusivamente por el factor complejidad. Pero no es éste el único factor. Otras ventajas de lo digital sobre lo analóg ico serían: - Mayor exactitud. Aunque parezca una paradoja, la cuantificación de variables continuas produce menos errores que la manipulación directa de las magnitudes continuas. - Menos influencia del ruido y de las perturbaciones. . - Menor coste. - Sistemas más compactos y ligeros. - Mayor sensibilidad. - Mayor flexibilidad y capacidad de sustitución. De forma que en los sistemas cibernéticos lo digital ha ido desplazando a lo analógico principalmente por su mayor capacidad de implementar lo complejo y, en segundo término, por los anteriores factores. . (1) Si no se llega a relaciones matemáticas es imposible discutir nada acerca de lo analógico y lo digital. (2) Prácticamente todos los sistemas cibernéticos primitivos eran analógicos. (3) Un problema importante que aparece en los sistemas cibernéticos es la obtención del máximo o del mini mo de una cierta funcional. Bajo determinadas hipótesis un método muy utilizado es el del gradiente, consistente en "subir" o "bajar" por la superficie definida por la funcional proporcionalmente a su gradiente. (4) Este articulo sólo trata de sistemas artificiales o a lo sumo en los que la acción del hombre es puramente mecánica. Tema aparte es la influencia de las máquinas digitales en sistemas donde el hombre tiene un comportamiento "inteligente" . (5) Manipulación automática quiere decir ordenador; esto es, máquina digital de programa almacenado. (6) Hemos dado por supuesto que al hablar de sistemas digitales a lo largo del articulo nos estábamos refiriendo a sistemas electrónicos. Se especula con la sustitución de la electrónica por la óptica, sustitución que hoy se limita a aspectos parciales de transmisión Y procesado de la información. Es posible que algún día se construyan ordenadores ópticos; es decir, procesadores digitales con una velocidad muy superior a la de los actuales. Sobre los sistemas cibernéticos y de control existe una bibliografía inmensa. Nos contentamos con citar algunas pocas referencias de especial interés o accesibilidad. M.A. ARBIB 1.1972). The Metaphorical Brain. John Wiley & Sons, New York. Una excelente introducción, de nivel medio-avanzado, a la Cibernética, en particular a los aspectos comunes entre la teoría de autómatas, la inteligencia artificial y la denominada teoría del ceo rebro. W.R. ASHBY (1956). An Introduction to Cybernetics. Chapman and Hall, London (Existe traducción al Castellano: Introducción a la Cibernética, Ed. Nueva Visión, Buenos Ai .- Esquema de bloques del sistema jerárquico de control del brazo artificial de la Purdue University. res, 1977). Un clásico de la Cibernética que aún hoy se lee con cierto provecho. J.J. D" AZZO, C.R. HOUPIS (1970). Sistemas Realimentados de Control- Ed. Paraninfo, Madrid. Abarca exhaustivamente los métodos temporales y de transformadas, incluyendo el estudio de sistemas muestreados mediante la transformada z. De los mismos autores, una versión moderna no traducida del año 1981 y que recoge el enfoque de variables de estado es Linear Control Systems Design: Conventional and Modern. McGraw-Hill, New York. G.F. FRANKlIN, J.D. POWELL (1980). Digital Control oi Dynamic SystemsAddison Wesley. Reading, Ma. Orientado a la teoría de control moderno, es recomendable por su carácter didáctico, así como por el excelente tratamiento del importante tema de la estimación. R.J. JARVIS (1975). "Optimization Strategies in Adaptive Control: A. Selective Survey". IEEE Trans SMC, Jan, pp. 83-94. Brillante exposición de algunas de las técnicas actuales en ingeniería de control adaptativo. W.J. KICKERT et al. (1978). "Some Comments on Cybernetics and Control". Un artículo en el que se comenta la escasa atención que han recibido entre los ingenieros de control algunas de las ideas de la teoría de la información. K.S. NARENDRA, MAL. THATHACHAR (1974). "Learning Automata - A Survey". Recopilación de resultados hasta el año de su publicación, con una bibliografía exhaustiva, de una de las ramas de control adaptativo que más interés ha despertado. A. NETUSHIL (1978) Theory oi Automatic Control. Mir Publishers, Moscú. Bien equilibrado, entre el rigor matemático propio de las publicaciones soviéticas y el pragmatismo anglosajón. N.J. NILSSON (1965). Learning Machines. McGraw-Hill. New York. El perceptron está abandonado como máquina reconocedora de caracteres, pero ha inspirado aplicaciones prácticas de gran eficacia, especialmente en el área de! filtrado adaptativo. K. OGATA (1970). Modern Control Engineering. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J. (Traducido por Prentice-Hall: Ingeniería Moderna de Control, Madrid 1980, 7a impresión). Una de las mejores introducciones a lo que se ha venido a denominar ingeniería "moderna" de control, en contraposición a la clásica (basada en los métodos de las transformadas). G.N. SARIDIS (1979). "Toward the Realization of Intelligent Control". Proceedings oi the IEEE, August, pp. 1115-1133. Aunque parcialmente especulativo, es un buen análisis de las ideas subyacentes al denominado control inteligente, a caballo entre el control automático y la inteligencia artificial. S.M. SHINNERS (1978). Modern Control System Theory and Application. Addison Wesley Reading, Ma. Obra de donde se han reproducido las figuras de los cuadros 111 y IV. M.G. SINGH, A. TITLI (1978). Systems: Decomposition, Dptimisation and Control. Pergamon Press, Oxford. Dos de los autores más destacados en sistemas jerárquicos de control recogen en un libro avanzado de texto algunos de los principales resultados en su campo. N. WIENER (1948). Cybernetics, or Control and Communication in the Animal and the Machine. Hermann, Paris. La celebérrima obra de Wiener en la que se introduce por vez primera el término Cibernética en su acepción actual. L. ZADEH (1965). "Fuzzy Sets". Iniorm. Control, June, pp. 318-353. Pocas ideas han captado tanta atención en las ciencias de la computación (en su sentido más amplio) como lasde Zadeh sobre sistemas borrosos. Este es el artículo pionero de Zadeh.
30 oct 2015
Artículo BIT
Especial Lo analógico y lo digital: bioingeniería y salud
"La medicina institucionalizada ha llegado a convertirse en uná grave amenaza para la salud". (lvan lIIich: Némesis Médica). I 27 de octubre de 1553 los calvinistas quemaban a un aragonés Ginebra. Los delitos imputados a Miguel Servet consisti"an en asegurar que la sangre cir(;ula y se renueva constantemente y en trat8c de apl icar las matemáticas al estudio de la fisiología. Ochenta años después, el florentino Galileo Galilei escapaba de ur, tratamiento parecido gracias a una retractación a tiempo. Hoy somos, desde luego, más afortunados. Los nuevos inquisidores recurren a métodos menos violentos, si bien más eficaces. La herej ía no se combate con la hoguera, sino con el desprecio y el olvido. Ni la sentencian los calvinistas ni el Santo Oficio, sino los hábitos sociales que sólo reconocen validez al saber que emana de ciertas clases consagradas. Hoy, por ejemplo, es herético decir que la medicina occidental moderna tiende a degradar la salud. y afirmar que los monstruosos e inoperantes sistemas san itarios ("the nonsystem healtr system" dice J.H.U. Brown, refiriéndose la americano) deben rediseñarse utilizando técnicas de Ingenierla de Sistemas. y creer, en fin, que si la salud pública es un bien común, todo conocimiento que pueda redundar en su favor debe tenerse en consideración, aunque aún no lo compartan los profesionales de los que por tradición depende. La doctrina implícita en esas condenas está tan profundamente arraigada en nuestra cultura que harán falta bastantes años y esfuerzos para desterrarla. Es difícil convencer a una gran mayoría (que, con ancestral reverencia, otorga el tratamiento de "doctor" a quien frecuentemente carece de tal grado académico) de que la mera y deslumbrante sofisticación de los medios instrumentales y la generosa administración de medicamentos no son los mejores índ ices de una buena asistencia sanitaria. y de que el simple cambio de nombre, y quizás leve reforma, de los ambulatorios y la libre elección de médico no mejorarán sensiblemente la eficacia global del sistema san itario. Vienen las anteriores reflexiones a propósito de una concepción generalista de la bioingeniería. Pues si vamos a hablar de "lo analógico" y "lo digital" en bioingeniería, nos vemos abocados a la elección de campos muy específicos. y entendemos que la bioingeniería (o ingeniería bioméjica, que no es éste el lugar para definiciones ni matices) debe ocuparse de todos los problemas biológicos, médicos y sanitarios que pueden resolverse con el concurso de métodos y téc.nicas desarrollados en la ingeniería (y viceversa: bión ic2.). Sin esta aclaración previa, la concreción de los comentarios que siguen podr(a dar lugar a interpretaciones equivocadas. "El hombre es un animal que utiliza herramientas... Sin ellas no es nada, con el/as lo es todo (Thomas Carlyle: Sartor Resartus). Durante siglos, el médico sólo dispon(a de sus cinco sentidos para obtener información de interés diagnóstico sobre el paciente. En menos de cien años, los instrumentos que prolongan a esos sentidos han proliferado hasta el punto de que haría falta algún sentido más para utilizarlos con provecho. A muy wandes rasgos, en todo sistema de instrumentación médica pueden diferenciarse tres subsistemas, que se ocupan de la captación y acondicionamiento de la información, de su procesamiento y, en su caso, almacenamiento, y de la presentación de la información procesada. La problemática de la captación es tan variada como el número de soportes: señales eléctricas, magnéticas, de temperatura, de presión, de flujo, concentraciones qu(micas, radiaciones, etc., producidas directamente por el organismo o como consecuencia de una estimulación provocada. Es éste el campo de los electrodos y transductores. La variedad, actualmente, se multiplica al nivel de los sistemas de procesam iento. Hasta hace pocos años, éste se limitaba a la amplificación de las señales y su eventual filtrado analógico. La potencia y versatilidad de las técnicas digitales abren la puerta a muchas nuevas posibilidades. Por ejemplo: - Automatizar la exploración rutinaria, dando o sugiriendo un diagnóstico, lo que puede conducir a una medicina preventiva de gran alcance. - Descubrir nuevas informaciones contenidas en las señales. - Comprimir la información para su almacenamiento o transmisión. - Reconstruir imágenes a partir de sus proyecciones (tomografía).Utilizar en tiempo real la información contenida en las señales (prótesis y mon itorización). Finalmente, la presentación suele hacerse sobre registradores gráficos o pantallas catódicas; eventualmente se acompaña de alarma ópticas o acústicas. Resumiendo, los equipos actuales de instrumentación médica suelen utilizar técnicas h(bridas (queremos decir, evidentemente, analógicas y digitales). La transducción, ampl ificación, acondicionamiento, etc., de las señales, exigen técnicas esencialmente analógicas; igual ocurre en el otro extremo de la cadena, en la presentación. Pero en el centro, en lo que a veces se llama la parte "inteligente" del sistema, tiende a generalizarse el uso de técnicas digitales, y, más concretamente, de los microprocesadores. Tenía, cómo no, que aparecer el invento en boga, el nunca bien ponderado microprocesador. Pero es que, efectivamente, en los equipos de instrumentación médica, la flexibilidad de la lógica programada es esencial, tanto en la fase de diseño como en la de explotación. En el diseño, porque las especificaciones, producto de un trabajo interdisciplinario, con frecuencia no responden exactamente a lo que se desea, y ello obliga a modificaciones en los prototipos; en la explotación, porque el mismo uso del equipo sugiere a veces variantes o posibiI idades no previstas in icialmente. Modelos de Sis!smas entre 11) u "Medir" un fenómeno es tanto casi como poseer/o, porque se mide el fenómeno que acaece, que está acaeciendo. Pero "predecir" el fenómeno es prácticamente poseerlo, porque se sabe del fenómeno por venir"~ (Carlos Castilla del Pino: El humanismo imposible). La modelación de sistemas biológicos es, con relación a la instrumentación, una actividad más especulativa y más orientada a la adquisición de conocimiento que a su aplicación inmediata. Hay que señalar, sin embargo, que siempre actuamos en base a modelos, generalmente no explicitados, y, mucho menos, formalizados. Es razonable suponer que la precisión de los modelos matemáticos y su capacidad para aproximar el comportamiento futuro del sistema permita diseñar equipos más eficaces en las áreas de monitorización, prótesis, etc. Pero es un tema delicado. Cuando representamos formalmente la realidad, la estamos aproximando, y, por ende, falseando, y así nunca podremos confiar absolutamente en un modelo. Y el equilibrio entregrado de formalización, sencillez, precisión y utilidad del modelo no es fácil. Como dice René Thom, Descartes, con sus modelos cualitativos y descriptivos, explicaba todo y no calculaba nada, mientras que Newton, con sus leyes un iversales, calculaba todo pero no explicaba nada. Aquí, los conceptos de "analógico" y "digital" adquieren una significación diferentF" de la que tienen en instrumentación, donde claramente hacen referencia a las técnicas utilizadas. lTiene sentido preguntarse si un sistema vivo o una parte de él funciona de manera analógica o digital? Creemos que no, si interpretamos la palabra sistema como "sistema real" ("objeto", dicen algunos, para distinguirlo del "sistema conceptual"). Lo que es analógico o digital (o continuo o discreto) es el modelo que nosotros construimos para tratar de aproximarnos a esa realidad física y predecir su comportamiento. En los modelos biológicos, los enfoques analógico y digital se alternan de manera curiosa conforme se avanza en escala de lo microscópico a lo macroscópico. Al nivel más bajo, se estudian las concentraciones de iones, las propiedades de pel-meabil idad de las membranas celulares, la formación de macromoléculas, etc., estableciendo rel..éJciones matemáticas en forma de ecuaciones diferenciales; se utilizan así modelos continuos. Pero la complejidad del ser vivo impide que a partir de esta base pueda llegarse a una formalización suficiente para explicar fenómenos más globales, como el control genético de la producción de proteíneas o la actividad neuronal. y así nos encontramos, a este nuevo nivel, con otro tipo de modelos, que hacen abstracción de los fenómenos subyacentes, y que son, fundamentalmente, discretos. Nos referimos, por una parte, a los modelos de codificación genética y de control de la producción de proteínas, y, por otra, la de los de neurona y de transmisión de los impulsos nerviosos. En otros niveles vuelven a predominar los modelos continuos. Por ejemplo, en el estudio de los caminos metabólicos, en la teoría de compartimentos, para los grandes sistemas de regulación (endocrino, de temperatura, de respiración, etc.). Finalmente, en niveles superiores, como en psicocibernética, la mayoría de los modelos de comportamiento son, de nuevo, discretos. En conclusión, los modelos de sistemas biológicos, como las palabras para Humpty Dumpty, sirven para lo que nosotros queramos que sirvan. La elección entre analógico y digital (continuo y discreto) depende de la utilización que vaya a hacerse del modelo. PROCESAMIENTO PRESENTACION ELEMENTO DE CONVERSION DE VARIABLE ELEMENTO SENSOR PRIMARIO GRAFlCA Sistema de instrumonteción genBralizado. El transductor conviarta enorgla o información desde el organismo a otra forma (normalmente eléctrica). Esta se"al se procesa y se presenta para su interpretación. Los elementos y conexiones indicados por Ilneas discontinuas son opcionales en algunas aplicaciones. (Ce J.G. Webster, "Medical instrumentation", Houghton Mifflin, 1978).La neurona formal y los "eoromas de Mc Culloch y Pitts Toda sentencia de la lógica formal puede materializarse por una red nauronal, V todo cálculo que pueda realizar una máquina de Turing con cinta finita puede igualmente raalizarlo una red nauronal. Ejemplo: Implementación naural de funciones booleana" Sinopsis exitadoras (e,en estedos O ó 1) Sinopssis inhibidoras (1, en estados O ó 1)
30 oct 2015
Artículo BIT
Especial lo analógico y lo digital: hacia una ETSIT digital
isto cada día, vivido paso a paso, la evolución del medio que nos rodea se presenta de un modo tan natural, tan poco adornado por sorpresas que solamente cuando echamos la vista atrás y tratamos de observar de un modo frío e imparcial la diferencia neta entre lo que hoyes actualidad y un cierto instante de referencia, tiempo atrás, nos damos cuenta de los cambios producidos a nuestro alrededor. Es entonces cuando surge la sorpresa, cuando tomamos buena nota de lo que representa una calvicie, un pelo cano, unas arrugas que se han ido formando paso a paso con una pendiente inapreciable pero pertinaz. Algo así me ocurre en estos momentos cuando trato de reunir algunas ideas para escribir algo sobre "Electrónica ana lógica versus digital" y establezco una comparación entre el medio electrónico actual y el de veinte años atrás cuando más o menos comenzaba a estudiar en la vieja y entrañable ETSIT "de Conde de Peñalver. Me llamaba entonces la atención la Electrónica, a la que yo consideraba el máximo exponente de la modernidad, del mundo civilizado y aséptico que presagiaba. El apellido "electrónico" bastaba por sí solo para prestigiar cualquier producto y dotaba, de un aire misterioso e incluso extraterrestre al ambiente que sugería. En aquella época todavía se usaba la denominación de "cerebro electrónico" para describir a los escasos, rudimentarios y monstruosos ordenadores cuyas hazañas nos asombraban al leer en un periód ico que "el cerebro electrónico de la Universidad XXX (U.S.A.), ha dicho que..." No era previsible que en nuestra modestísima ETSIT pudiésemos llegar algún día a tener una maravilla similar y no podíamos imaginar hasta qué punto el porvenir de las telecomunicaciones iba a estar condicionado por semejantes inventos. Sólo recuerdo a un profesor que con visión profética nos hablaba de un futuro lleno de orden;3dores dialogando ¤ntre sí, intercambianido extraños datos y realizando un compl:icado y poco comprensible "Teleproceso". Vaya desde aqu l" mi recuerdo al inefable González del Valle y mi homenaje por su clarividencia. La electrónica que se estudiaba entonces no se planteaba si era de naturaleza analógica o digital. Era simplemente electrónica si bien esa carencia de apell idos estaba motivada porque todavía la electrónica digital no había nacido. Los problemas que preocupaban entonces eran los que reflejaban los viejos textos de la época, clásicos ya de la literatura técnica: Terman, Millman... Con los viejos tubos no era fácil hacer ampl ificadores cuyo ancho de banda superase una decena de kilohercios y los sesudos profesionales tenían que recurrir a técnicas de compensación retorcidas para lograr los pocos megahercios que requerían los incipientes televisores que nos permitían ver las ya horrendas series polidacas iniciadas por Perry Mason. LA LLEGADA DEL TRANSISTOR Sobre transistores se sab ía poco y poco se podía ensañar. Pero no era un simple problema ibérico, ya que basta ojerar los textos de la época, aunque fuesen americanos, para comprobar la inmensa empanada mental que existían sobre el tema. El descubrim iento de que Ic =,6.IB vino después. El primer transistor que vi en mi vida, poseído orgullosamente por un compañero, estaba celosamente guardado entre algodones dentro de un tubo de aspirina. Era de germanio, encapsulado en cristal y su beta no debía pasar de 20. Eso sí, era un perfecto sensor de temperatura. Muy estimable fue la labor del catedrático de electrónica D. Rogelio Segovia quien, pese a todo, intentó, aunque no fuera materia examinable, introducimos en el complejo mundo de los minoritarios. ¿Qué pasaba entonces con la electrónica digital? ¿es que ya no existía? No, ya estaba viva, pero sus aplicaciones estaban confinadas al mundo de los ordenadores que tan lejos nos quedaba. Los ordenadores que se desguazaban a finales de los sesenta todavía estaban construidos con válvulas y relés. Su precio era elevadísimo y aquello pareda un mundo aparte de nuestra carrera. De forma muy tímida se introdujo en el controvertido "plan 64" una asignatura llamada "Ordenadores", situada en 5° curso y en la especialidad "Electrónica". En aquella asignatura es en donde se empezó a estudiar todo lo relacionado con los circuitos lógicos cuya ún ica apl icación sensata pareda seguir siendo la de construir ordenadores. Pero este parad isíaco estado de cosas en el que la incipiente electrónica digltal servía a un único amo vino a complicarse con la irrupción despiadada de los circuitos integrados. Aunque el invento era ya de los primeros sesenta no fue hasta finales, que nos pudimos dar cuenta del verdadero cal ibre de aquella maraña de siglas,DCTL, RTL, TTL,que habíamos visto asomar en "Electronics" y revistas similares. Aquello servía para otras cosas, por ejemplo para hacer voltímetros digitales y otros instrumentos de laboratorio. Además, dedase que eran muy útiles para la cosa de los automatismos industriales que tan olímpicamente hab íamos despreciado cuando en la asignatura "Electrónica Industrial" nos habían introducido en el arte de conectar relés de forma lógica, o, por lo menos, no demasiado absurda. Por todo ello y con las debidas precauciones se decidió empezar a hablar de estos temas en la asignatura de Electrónica III de cuarto curso, pero sin olvidarnos todavía de las viejas doctrinas del Millman-Taub, verdadero padre espiritual de la asignatura. No pod íamos dejar de lado los tiempos de almacenamiento de transistores y diodos y nos hubiera parecido una herejía eliminar de un plumazo el sofisticado biestable acoplado por emisor. Poco a poco el tema fue ganando adeptos y desplazando viejos cap ítu los, abriéndose paso al princip io hero icamente y después de forma arrolladora. Yo diría que en 1975 se alcanzó un nivel aceptable en la enseñanza de la electrónica digital aunque hay que reconocer que sin ninguna relación con los acontecimientos de tan significado año. UNA NUEVA HERRAMIENTA: EL MICRO Pero ioh desgracia! U na vez más estábamos retrasados: el m icroprocesadar hab (a hecho su aparición en 1973 y nos cogió desprevenidos, si bien gracias a la sangre joven que ya fluía por la ETSIT, esta vez fue posible minimizar el "delay" e incorporar relativamente pronto esta nueva técnica a los programas de las asignaturas. Se gestaba por entonces el novísimo plan que nunca entenderé por qué se le llamó 1964-Modific,;ado en vez de plan 1976, y se decid ió dar cabida a los m icroprocesadores en una asignatura específica cuyo turno no llegó hasta 1979. Pero no van a quedar aquí las cosas., Ya sumergidos de lleno en la dinámica del cambio, se ha llegado al convencimiento de que es necesaria una verdadera revol ución en las enseñanzas de la electrónica. ¿Por qué tenemos que seguir el tradicional orden analógico-digital cuando la real idad nos muestra que ahora la electrónica es digital-analógica? ¿Qué pasaría si se invirtiese el orden y las tiernas mentes de nuestros alumnos se familiarizasen desde un principio con la electrónica digital? Pensamos que el resultado será beneficioso puesto que conceptual mente la electrónica digital es más fácil, mucho más fácil, más atractiva y, desde luego, con un campo de aplicación mucho mayor. Por supuesto que cuando estoy mencionando a la electrónica digital me estoy refiriendo a los microprocesadores y su mundo, ya que no se podría concebir de otra manera. Los microprocesadores y su programación, lo que implica también un giro de la orientación hardware hacia el software. Aunque sólo sea por la desaparición del riesgo de quemaduras con el soldador ya es de agradecer este cambio. Los planes maquiavélicos que se cuecen en las calderas de la ETSIT, avalados por la opinión de profesionales expertos, comprenden la potenciación de las enseñanzas del software comenzando desde los primeros cursos de la carrera. La electrónica digital y los microprocesadores se estudiarían en tercer curso y desplazarían moderadamente a la electrónica analógica, restituyendo as( en orden de importancia el papel que les corresponde a ambas en el mundo económico e industrial. Paralelamente se haría un importante esfuerzo para dotar a la Escuela de medios informáticos adecuados, accesibles por los alumnos desde segundo curso. El hecho de que la inmensa mayoría de las ofertas de empleo a nuestros titulados estén relacionadas con trabajos de electrónica digital y programación nos impone el deber de este cambio. Es el cambio que pide nuestra sociedad. Pero ¿qué es lo que debemos sacrificar para que este cambio sea viable? Es evidente que el plan de estudios no es un globo hinchable y que para hacer espacio para las nuevas necesidades es necesario sacrificar a algunas respetables materias cuya relevancia hay que admitir que ha quedado desfasada frente a la dinámica del mundo que vivimos. Por un lado es preciso reconocer que para el técnico electrónico se han puesto fáciles las cosas puesto que los dispositivos electrónicos actuales han dejado de ser un m isterio y se puede trabajar con ellos con óptimos resultados sin un profundo conocimiento de los principios físicos que les dan vida. Creo que ya ha pasado la época en que los principi.os del estado sólido eran supuestamente necesarios para hacer funcionar un ch irimbolo electrónico. Por otro lado, y también gracias a los ordenadores, el diseño de circuitos eléctricos ha perdido aquellas cualidades artesanales que le caracterizaban y ya no es necesario martirizar a nuestros queridos alumnos con el diseño de complicados filtros. Aquí está a mi juicio el espacio que hay que abrir para las nuevas técnicas, garantizando, eso sí, la pureza de los conceptos y la claridad de las ideas imprescindibles para el seguimiento de nuestra compleja carrera. Afortunadamente el plan de estudios admite las asignaturas optativas necesarias para dar salida a los valiosos conocimientos de nuestro profesorado y a las m inoritarias ansias de sabiduría de un sector de nuestros alumnos. El cambio se va a producir con un cierto retraso, cuando ya la industria nos achaca determinados defectos en la formación de nuestros titulados. Yo quisiera puntualizar que este retraso es inevitable puesto que no se puede reflejar instantáneamente en los programas de las asignaturas cuaiquier cambio que se detecte en el mundo científico o industrial. Es preciso asegurarse de la relevancia de ese cambio; después se requiere asimilarlo plenamente y, por último es imprescindible evitar brusquedades en la evolución de los programas. Lo que sí podemos hacer es disminuir el "delay" a base de que el profesorado esté al corriente de la innovación que tiene lugar en su campo de enseñanza a base de participar en la misma med iante la investigación. Claro está que esta participación activa en el cambio tiene el riesgo de entrar en caminos sin salida y, por tanto, estériles desde el punto de vista económico. No estoy seguro de que podamos permitirnos estos riesgos y considero más adecuado para nuestras I im itadas posibilidades el seguir caminos ya trillados, pero sólo recién trillados, lo suficiente como para asegurar que el esfuerzo aplicado tenga una cierta probabilidad de éxito. Creo que por el momento es la forma más real ista de superar el bache que nos separa de los países innovadores y punteros. En este sentido la electrónica digital ofrece una evidente ventaja. Está claro que por el momento tendremos que seguir comprando los componentes a quien los crea y fabrica. Pero en la aplicación de estos componentes hay espacio para utilizar la imaginación sin necesidad de la infraestructura de que carecemos; es una gran oportunidad que se nos brinda y que yo diría que se ha escapado de la dinámica que la ha originado. Aprovechémosla sin vacilaciones diseñando apliaciones imaginativas de los componentes que otros fabrican. Desde las ETSIT"s reforzemos las enseñanzas que permitan seguir esta línea.
30 oct 2015