Los avances de la computación generan descubrimientos en otras áreas y reconfiguran la vida en sociedad

Este fue el tema del debate en un seminario online organizado por la Academia de Ciencias del Estado de São Paulo para presentar el quinto capítulo del libro FAPESP 60 anos: A Ciência no Desenvolvimento Nacional

Por Maria Fernanda Ziegler  |  Agência FAPESP – Dos premios Nobel otorgados este año están directamente ligados a avances en las investigaciones en el área de la computación. El de Física fue para tres científicos que desarrollaron estudios en mecánica cuántica, favoreciendo el desarrollo de la computación cuántica. Y el Nobel de Medicina fue para el genetista sueco Svante Pääbo, quien creó formas de recuperar, secuenciar y analizar el material genético de homínidos arcaicos. Este logro redundó en una nueva comprensión sobre la evolución humana, al apuntar que los neandertales, los Homo sapiens y los hombres de Denisova convivieron durante miles de años, por ejemplo, y que incluso se cruzaron entre sí.

“Fue un descubrimiento maravilloso y también un ejemplo de que la computación, la ingeniería y la bioinformática pueden disparar juntas nuevos conocimientos. El borrador del genoma humano se publicó en el año 2000, y el del neandertal en el año 2009. Así fue posible comparar las secuencias de letritas [correspondientes a los nucleótidos que forman el ADN] con más de 3.200 millones de bases nitrogenadas cada una. Pero solamente se compara tamaño volumen de datos con la bioinformática, la ingeniería y la computación”, explicó Helder Nakaya, investigador del Hospital Israelita Albert Einstein, de la Plataforma Científica Pasteur-USP, del Instituto Todos pela Saúde y del Centro de Investigaciones en Enfermedades Inflamatorias (CRID) de la Universidad de São Paulo (USP), un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) financiado por la FAPESP.

El análisis de Nakaya se concretó durante el seminario online “Computación: Ciencia, Ingeniería y Arte” , organizado por la Academia de Ciencias del Estado de São Paulo (Aciesp) el pasado 5 de octubre para presentar y debatir el quinto capítulo del libro FAPESP 60 años: A Ciêencia no Desenvolvimento Nacional [El 60º aniversario de la FAPESP. La ciencia en el desarrollo nacional de Brasil].

“La secuenciación del genoma humano tardó 14 años y contó con una inversión de 2.700 millones de dólares. Hoy en día es posible hacer eso en cinco horas y por 1.000 dólares. Amén del costo menor y la mayor rapidez, esta evolución hizo posible que llegásemos al punto en que estamos ahora en la ingeniería molecular: identificar las coordenadas espaciales de cada una de las células que forman un tejido humano, extraer el ARN –que mide la actividad de los genes– y comparar el perfil de expresión de cada una de esas células por separado. Hemos hecho esto para investigar el cáncer y correlacionarlo con efectos del sueño, por ejemplo”, afirmó el investigador.

El logro que redundó en el Nobel de Medicina, según Nakaya, constituye tan solo uno de los ejemplos del impacto de la computación en la vida de la gente, al reconfigurar la conducta social y cultural, como así también impulsar nuevos descubrimientos en distintas áreas de la ciencia.

Son los casos de los programas que permitieron visualizar geográficamente el avance de la pandemia de COVID-19 en todo el mundo, o de los proyectos que apuntan a desarrollar soluciones con internet de las cosas destinadas a la seguridad pública mediante la identificación y la notificación de situaciones de riesgo y acciones delictivas, o incluso el desarrollo de sensores inteligentes para la denominada agricultura de precisión.

Datos, algoritmos y hardware

El quinto capítulo del libro FAPESP 60 anos: A Ciência no Desenvolvimento Nacional explora la interacción entre datos, algoritmos y hardware, en un ciclo virtuoso que influye en la gente y recibe su influjo. Los autores explican que la ejecución de algoritmos mediante el uso de datos genera nuevos datos; el análisis de datos induce la creación de modelos y de nuevos algoritmos, y los datos y los algoritmos se utilizan para crear especificaciones ejecutables de hardware y estos, a su vez, son necesarios para la ejecución de los algoritmos en un ciclo en constante evolución.

Otro punto discutido en el capítulo son los nuevos desafíos que comprende cuestiones éticas del uso inadecuado de datos y algoritmos, lo que puede traer aparejadas consecuencias sociales y económicas.

“La computación permea nuestras vidas con influjo en todos los dominios del conocimiento. Pero al tiempo que los dispositivos, los algoritmos y los datos influyen sobre nuestras vidas, también nosotros influimos sobre el desarrollo y el futuro de la computación. Con cada nuevo descubrimiento, esa interacción virtuosa hace avanzar el conocimiento que tenemos sobre nosotros mismos y sobre el mundo que nos rodea”, dijo Claudia Bauzer Medeiros, docente del Instituto de Computación de la Universidad de Campinas (Unicamp) e integrante de la coordinación del Programa FAPESP de Investigaciones en eScience y Data Science (eScience).

“La computación es ciencia e ingeniería, pero también requiere del arte para el desarrollo de algoritmos, datos y hardware”, afirmó la investigadora, poniendo en contexto el título del capítulo.

Los investigadores destacaron que, aparte de las cuestiones científicas y tecnológicas, los impactos de los avances de la computación son también humanos, sociales y económicos. Tan es así que el mundo actual está permeado por datos generados por los diversos dispositivos que tenemos a disposición o por las personas.

No por casualidad, muchos términos que antes quedaban restringidos a la computación, tales como big data, internet de las cosas, inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (una subárea de la IA), pasaron a formar parte del vocabulario de mucha gente. Así y todo, el capítulo pone de relieve que el uso cotidiano de estos términos ha llevado a menudo a visiones equivocadas de sus significados. En tal sentido, uno de los objetivos del texto fue el de desmitificar estos conceptos, dilucidando sus definiciones y sus usos.

“Al tiempo que la investigación en computación acelera y hace posibles estudios en otras áreas, nuevos descubrimientos en otros dominios también aportan al avance de la investigación y el desarrollo de la computación. Así es como se crea un ciclo virtuoso. La FAPESP siempre ha reconocido esto, desde sus albores al financiar las primeras computadores de Brasil y hasta los días actuales, con los Centros de Investigaciones en Ingeniería [CPE] y el Programa e-Science”, afirmó Bauzer Medeiros.

En el libro, los investigadores indican que muchos de los productos y servicios que emplean modelos generados por algoritmos de aprendizaje de máquinas tienen como objetivo principal la mejora de la calidad de vida de la gente, aparte de la mejor preservación, recuperación y disminución de riesgos para la fauna y a la flora, dando origen a ambientes inteligentes y sostenibles.

“Mucho de lo que ha venido haciéndose actualmente posee una superposición muy fuerte con la ciencia de datos y el big data. Ejemplos de esta superposición son la inteligencia artificial y el aprendizaje automático. Mientras que la inteligencia artificial puede verse como la ciencia y la ingeniería de hacer máquinas inteligentes, el aprendizaje de máquinas estudia de qué manera las computadoras pueden aprender a resolver problemas a través de experiencias pasadas”, dijo André de Carvalho, docente del Instituto de Ciencias Matemáticas y Computación de la Universidad de São Paulo (ICMC-USP).

De Carvalho presentó el proyecto del Centro de Investigación Aplicada en Inteligencia Artificial para la Recreación de Ambientes (CPA-Iara), que él coordina, y que es uno de los seis Centros de Inteligencia Artificial seleccionados en el marco de una convocatoria conjunta del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (MCTI), o Comité Gestor de Internet en Brasil (CGI.br) y la FAPESP (lea más en: agencia.fapesp.br/35913/).

“El objetivo del Iara consiste en estimular la creación de ciudades inclusivas y sostenibles, y funcionar como una red conformada por científicos de todas las regiones de Brasil”, dijo.

De Carvalho comentó que el proyecto apunta a implementar soluciones en las áreas de salud, medio ambiente, educación y movilidad, empezando por la ciudad de Canaã dos Carajás, en el estado norteño de Pará. “Es una ciudad que ha crecido muy rápido durante los últimos diez años, y que por eso padece todos los problemas relacionados con la necesidad de proveer rápidamente la infraestructura y los servicios necesarios. Pensando en su futuro, la ciudad resolvió invertir parte de las regalías de la minería en el desarrollo sostenible”, explicó.

Guarapuava, en el estado de Paraná, es otra ciudad que participa en el proyecto. Allí está creándose el Valle del Genoma. El equipo del Iara participa en la planificación y en la implementación de soluciones en medicina de precisión, con lo cual la ciudad se está convirtiendo en un laboratorio de investigaciones en el área de la salud. “Para ello monitorearemos durante 15 años a 5.000 habitantes de la misma con la meta de crear modelos tendientes a predecir el surgimiento de enfermedades raras y complejas”, comentó. De Carvalho también debatió los aspectos éticos de la inteligencia artificial responsable, un tema cada vez más importante, debido a los avances de la inteligencia artificial.

“El rol de la computación en la salud y en la agricultura debe cobrar relieve, pues permite lograr avances en la atención de la gente y puede aumentar la calidad y la cantidad en la producción de alimentos”, remarcó João Marcos Travassos Romano, prorrector de Investigación de la Unicamp y coordinador del Brazilian Institute of Data Science (BI0S), uno de los Centros de Investigaciones en Ingeniería de la FAPESP apoyado en el marco del convenio con el MCTI.

Travassos Romano también hizo hincapié en el papel de la computación para el apoyo a la toma de decisiones y para los avances de las investigaciones en el procesamiento de señales, esenciales para el funcionamiento de hardware y algoritmos, como así también para el almacenamiento de datos.

Marcelo Knorich Zuffo, docente de la Escuela Politécnica de la USP y coordinador del Centro Interdisciplinario en Tecnologías Interactivas (Citi), aludió a la evolución en el desarrollo y los nuevos tipos de hardware. “La computación ha venido evolucionando en ciclos interactivos cada vez más veloces entre datos, algoritmos y hardware, donde la ley de Moore está vigente desde 1965”, explicó. “Esta ley constituye una constatación empírica de que la complejidad de la electrónica y, por ende, la del hardware, se duplican cada 18 meses”, afirmó.

Knorich Zuffo resaltó el modo en que la proliferación de nuevos dispositivos está generando avances antes inimaginables y haciendo posible el procesamiento de grandes volúmenes de datos mediante nuevos algoritmos, cerrando así el ciclo virtuoso datos-algoritmos-hardware. Y mostró también de qué manera sus investigaciones sobre hardware y dispositivos están haciendo su aporte al Proyecto Tamar, que actúa en la preservación de las tortugas marinas.

El quinto capítulo del capítulo del libro FAPESP 60 anos: A Ciência no Desenvolvimento Nacional contó con el trabajo de compilación de Bauzer Medeiros y fue escrito en colaboración con Nakaya, Virgilio Almeida (Universidad Federal de Minas generais), Knorich Zuffo, De Carvalho y Travassos Romano.

También participaron en el seminario online Ronaldo Pilli, vicepresidente del Consejo Superior de la FAPESP; Vanderlan Bolzani, presidente de la Aciesp, y Adriano Andricopulo, director ejecutivo de la Aciesp.

Puede accederse al evento en el siguiente enlace: www.youtube.com/watch?v=c-FF9afZ2vY.