IIMAS, formando redes de científicos en México
Por Janet Cacelín
Ciudad de México. 25 de mayo de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Hace 58 años llegó la primera computadora electrónica a México y América Latina, una enorme máquina modelo IBM 650 que se instaló en el recién creado Centro de Cálculo Electrónico (CCE) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Este hecho marcó el inicio de una nueva era en el país, pero también ese mismo año comenzó el proceso de creación de lo que actualmente se conoce como Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y en Sistemas (IIMAS).
Desde su fundación oficial con ese nombre, en 1976, y a la actualidad, el IIMAS se ha consolidado en la formación de redes de científicos especializados en áreas afines a las matemáticas aplicadas realizando aportaciones científicas a la UNAM, al país y a nivel internacional.
De acuerdo con el director del IIMAS, Héctor Benítez Pérez, las investigaciones que se realizan en el instituto se agrupan en dos grandes temas: matemáticas aplicadas y cómputo. Ambos han logrado desarrollar líneas de investigación de alto impacto, desde reconocimiento de patrones, inteligencia artificial, análisis de datos, gravitación cuántica, hasta temas relacionados con el sector salud que plantean el beneficio directo de la sociedad.
Benítez Pérez, quien recién comienza su segundo periodo de cuatro años al frente del instituto, asegura que muchos han sido los proyectos destacados y recuerda algunos de ellos como el análisis de fondo de ojo, una técnica que permite observar el interior del globo ocular para diagnosticar una enfermedad o para comprobar la evolución de patologías como la diabetes o la hipertensión.
“Va a tener un efecto interesante para detección temprana de enfermedades, que con un teléfono celular se pueden detectar enfermedades de manera muy rápida. En una población de millones de personas se pueden comenzar a capturar imágenes con un teléfono celular y, en cuestión de horas, será posible saber qué tan propensa es la gente a la diabetes o hipertensión sin necesidad de trasladarlos de comunidades rurales a hospitales de tercera generación”, explica el director del instituto en entrevista para la Agencia Informativa Conacyt.
Otra problemática que investigadores del IIMAS lograron resolver fue durante la epidemia de influenza AH1N1 en 2009. “Uno de los primeros modelos para determinar cómo fue que esta epidemia se propagó, se desarrolló en el instituto y pudo dar al sector salud una idea de cómo se estaba propagando la enfermedad y qué era lo que tenía que hacer”, detalla.
Desde 1976, uno de los logros académicos que se enlistan en la consolidación del instituto es la creación de Golem, un grupo de investigación y desarrollo tecnológico del Departamento de Ciencias de la Computación dedicado al modelado cognitivo de la interacción entre humanos y sistemas computacionales.
Actualmente el IIMAS se agrupa en el área de las Ciencias Físico Matemáticas, organizado en seis departamentos académicos: Física Matemática; Matemáticas y Mecánica; Modelación Matemática de Sistemas Sociales; Probabilidad y Estadística; Ciencias de la Computación; e Ingeniería de Sistemas Computacionales y Automatización. En el instituto trabajan 64 investigadores, un promedio de 12 por cada departamento.
Música y algoritmos
¿Qué es lo que hace que un intérprete suene a él, que Mozart se escuche como Mozart o Beethoven a Beethoven? Pablo Padilla Longoria, investigador titular C del Departamento de Matemáticas y Mecánica del IIMAS, ha desarrollado líneas de investigación que analizan, desde la perspectiva de las matemáticas, el lenguaje musical de cierto compositor en un cierto periodo.
El proyecto comenzó hace aproximadamente seis años, con un equipo de cuatro personas: tres de sus alumnos y él. La pregunta que los llevó a iniciar el desarrollo de esta línea de investigación fue: ¿las computadoras pueden ser creativas?
“Lo que nosotros estamos tratando de hacer es proveer una herramienta muy poderosa para, con cierto grado de confianza, decir, desde esta perspectiva, esta obra es más o menos probable que sea de tal o cual autor”, señala.
Padilla Longoria explica que existen algunos programas como Shazam que son reconocedores de melodías y codifican la música para buscar en bases de datos enormes. Con algoritmos de búsqueda muy eficientes puede comparar y decidir que lo que está escuchando se parece mucho a algo que se encuentra entre sus bases de datos.
“Pero no hay ninguna comprensión de los mecanismos que hacen que algo suene de cierta manera. Nosotros lo que queremos es ver cómo son las bases sintácticas y estructurales de los estilos composicionales. Entonces lo que planteamos fue, algorítmicamente, qué se puede extraer para caracterizar el estilo musical de un compositor en una computadora”, detalla.
Además de la música y las matemáticas, Padilla Longoria ha desarrollado en el IIMAS investigaciones de modelación matemática en finanzas y biología.
Hace un par de semanas, un equipo de jóvenes liderado por él, recibió la noticia de que ganaron una medalla de plata por un proyecto sobre diabetes que concursó en el International Genetically Engineered Machine (iGEM), un concurso de biología sintética que promueve el Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Dispositivos que salvan vidas
En el Departamento de Ingeniería de Sistemas Computacionales y Automatización del IIMAS, el investigador titular B y exdirector del instituto, Fabián García Nocetti, ha desarrollado diversas líneas de investigación, principalmente arquitecturas y algoritmos para cómputo de alto rendimiento.
“El cómputo de alto rendimiento tiene que ver mucho con el uso de procesadores dedicados a problemas específicos con la idea de reducir los tiempos de ejecución y contar con sistemas más confiables. En caso de que uno de los procesadores falle, el resto puede ir asumiendo las tareas del que falló y el sistema continúa ejecutándose de la mejor manera posible”, detalla García Nocetti.
Algunas de las aplicaciones de este tipo de tecnologías han llevado al terreno del procesamiento de señales, imágenes y aspectos de control. García Nocetti y su equipo de investigadores realizó un proyecto enfocado en el procesamiento de señales doppler de ultrasonido.
La aplicación se diseñó y desarrolló para poder hacer una valoración del flujo sanguíneo en una cirugía de bypass coronario.
“Al hacer ese tipo de cirugía, se pone un puente para habilitar el flujo sanguíneo correspondiente y entonces después se tiene que hacer una valoración de las condiciones del flujo para ver si son las adecuadas y si el bypass quedó bien instalado, y en ese sentido es importante contar con alguna técnica o tipo de dispositivo que nos permita hacer esa medición de flujo sobre el puente que se acaba de instalar”, explica.
La importancia del dispositivo radica en que, en función de los parámetros de flujo que se miden sobre ese puente, el cirujano puede tomar decisiones, como instalar un nuevo bypass si se detecta que las condiciones no son las adecuadas.
El sistema fue diseñado y desarrollado por un equipo multidisciplinario de investigadores, técnicos y académicos trabajando de manera conjunta en esta problemática a través de un convenio de colaboración en el Cardiocentro del Hospital Hermanos Ameijeiras de La Habana, Cuba, que fueron quienes plantearon la problemática al hacer ese tipo de cirugías.
“A la fecha ellos tienen el uso de este tipo de sistemas dentro de su protocolo para hacer la valoración de sus cirugías y tener un mayor porcentaje de éxito y menor riesgo en las operaciones. Ahorita estamos en la etapa de llevar a cabo lo que es la patente y protección correspondiente al software asociado a este tipo de sistemas para, en su momento, tener la oportunidad de poderlo transferir también y continuar el trabajo de investigación y desarrollo adicional a lo que ya se ha hecho”, comenta.
Actualmente García Nocetti se encuentra desarrollando un trabajo, en colaboración con otras entidades, en el tema de procesamiento y análisis de grandes volúmenes de información, mejor conocido como Big Data.
De estudiantes a investigadores
Ante un panorama de desarrollo científico constante en el IIMAS, el director Héctor Benítez Pérez dice estar consciente de que el instituto no puede entenderse si no hay jóvenes en formación y en proceso de convertirse en los investigadores que trabajarán ahí en unos años.
“Es un gran reto. Utilizamos mucho los programas Delfín, el programa de la Academia Mexicana de Ciencias para buscar atraer a chicos que vengan a trabajar con nosotros en el verano desde niveles como la preparatoria o la licenciatura. En esos periodos hemos tenido hasta 60 jóvenes, de esos se quedan como 10 a trabajar. Es parte de eso, de irlos formando”, dijo Benítez Pérez.
Así iniciaron tanto Héctor Benítez como Pablo Padilla y Fabián García, los tres llegaron al IIMAS desde muy jóvenes como becarios o tesistas. Poco más de 20 años después han desarrollado proyectos científicos innovadores, realizado maestrías o doctorados en el extranjero y continúan formando a más jóvenes para que sigan sus pasos o, algo mejor, que lleguen más lejos.
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