Tesis (Ingeniero Sistemas)

Este trabajo corresponde al diseño y construcción de una asignatura universitaria la cual lleva como nombre Introducción a la Computación Bioinspirada, aquí se realizó el diseño de la asignatura y la creación del material de aprendizaje. El desarrollo de este proyecto se encuentra dentro del marco de la computación natural, la computación natural es un campo de investigación que tiene como propósito comprender los procesos inteligentes que tienen lugar en la naturaleza y desarrollar modelos computacionales inspirados en este comportamiento. Para la ingeniería y por consiguiente para nosotros, la tendencia de mayor interés en la computación natural es la computación inspirada en la naturaleza puesto que esta busca desarrollar técnicas de solución de problemas teniendo como inspiración a la naturaleza, enfocándose en la solución a problemas de alta complejidad. Por esto mismo, el interés hacia este campo ha aumentado, siendo cada vez más las personas interesadas en este campo que permite solucionar problemas en diversas áreas de la ingeniería. El problema al que se da solución mediante este proyecto es la falta de profesionales formados en esta área; la razón es que hay una carencia de cursos que estén dirigidos a estudiantes de pregrado donde el material educativo esté en español y presenten una profundidad y anchura temática adecuada. Resolver este problema es importante ya que se atraen más estudiantes al área donde estos obtendrán un conocimiento interdisciplinar útil para solucionar problemas siendo esto una habilidad muy valiosa actualmente. Por estas razones se decidió construir un curso de nivel introductorio en esta área. El objetivo general de este proyecto es diseñar un curso que introduzca a los estudiantes en tres tendencias principales de esta área -- computación neuronal, computación evolutiva y computación de enjambres -- para que los estudiantes puedan comprender, proponer, desarrollar y evaluar soluciones a problemas. Por cada tendencia se realizó la creación o curaduría de los recursos de aprendizaje necesarios. Las actividades y los recursos de aprendizaje se despliegan en una aula virtual siguiendo la estructura propuesta del curso para las tres secciones o tendencias. El estudiante al finalizar el curso (i) tendrá conocimientos sobre las bases biológicas e informáticas de las principales tendencias de computación inspirada en la naturaleza, (ii) comprenderá los comportamientos biológicos y las meta-heurísticas asociadas al algoritmo principal de cada tendencia, y (iii) estará en la capacidad de resolver problemas usando enfoques de computación bioinspirada que de otra manera serían inviables. Además el estudiante (iv) propondrá, comprenderá y evaluará soluciones inspiradas en la naturaleza. Finalmente, gracias a todo, esto (v) se fortalecen conocimientos interdisciplinarios como habilidades investigativas y el pensamiento crítico. Entre los recursos creados se encuentra un capítulo de un texto guía el cual detalla el aspecto biológico para luego continuar con el aspecto informático del algoritmo correspondiente, finalizando con la metodología de solución de problemas en el marco del algoritmo específico. Por otra parte, se seleccionó un vídeo teórico que explica los detalles biológicos y un simulador visual del algoritmo correspondiente. Siguiendo con un enfoque más práctico, se construyó un framework por cada tendencia que se abarca en el curso, esto con el objetivo de facilitar las herramientas necesarias para que el estudiante construya soluciones de forma fácil e intuitiva. Además, se diseñaron una serie de laboratorios prácticos donde se propone la implementación y la aplicación del algoritmo o modelo correspondiente para solucionar un problema, usando dicho framework. Finalmente una vez el estudiante adquiere este conocimiento y lo pone en práctica este realizará la búsqueda, selección y evaluación de una serie de artículos de aplicación para finalizar con el desarrollo de un proyecto. El diseño de aprendizaje de la asignatura y sus respectivos recursos fueron sometidos a un proceso de revisión externa donde dos personas estudiaron y analizaron el material propuesto. De esta revisión se obtuvieron comentarios y sugerencias así como los puntos positivos que resaltaron. La opinión sobre el material fue muy buena: los dos revisores están de acuerdo con que (i) gracias a los distintos recursos el estudiante logra adquirir los conocimientos de una forma muy intuitiva y completa, (ii) los recursos presentados son de calidad, resaltando el valor e interés que estos generan; y (ii) la asignatura cuenta con un alcance y profundidad adecuados.