1 20 13 https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/408/19943/Celerinet_2020_Ano_8_No_1_Enero-Junio.ocr.pdf 350edfc263a412ff1ffefc8a2b3038ac PDF Text Text m :ll ro ' :íl ra z ¡g MATHEMATICS, PHYSICS, COMPUTER SCIENCE, ASTROPHYSICSF C F M . (l)UANL UMVERSlDAD A~7'ÓNO"A DE NUE vo LEÓN FAnHAI) DH1B,r1,\S FISlm M,,TFM,\TlC\S �lng. Rogelio Guillermo Garza Rivera Rector Dr. Santos Guzmán López Secretario General M.A. Emilia Edith Vásquez Farías Academic Secretary Dr. Celso José Garza Acuña Secretary of Cultural Affairs Lic. Antonio Ramos Revillas Publications Director Dr. Atilano Martínez Huerta Director of the Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Maximiliano Sánchez Garza Jordi Andrés Martínez Álvarez Collaborators Dr. Álvaro Eduardo Cordero Franco Dr. José Apolinar Loyola Rodríguez Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado Dr. Perla Marlene Viera González M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Editorial Committee Dr. Álvaro Eduardo Cordero Franco Editor in Chief M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Editors Cristina Elizabeth Ballesteros Santos Aide Morales Salazar Editorial Design Celerinet, Year 8, No. 1, January-June. Published on: June 30th, 2020. Gelerinet is a semestral publication edited by the Universidad Autónoma de Nuevo León, through the Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Address: Ave. Universidad S/N. Gd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, G.P. 66451. Telephone + 52 81 83294030. Fax:+ 52 81 83522954. celerinet.uanl.mx Editor in Ghief: Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar. Exclusive Rights Number 04-2014-102111595700-203 licenced by the Instituto Nacional de Derechos de Autor. ISSN 2395-8359. Responsible for last update: Unidad Informática, M.A. Reyna Guadalupe Castro Medellín, Ave. Universidad S/N. Gd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, G.P. 66451. Last update: June 30th, 2020. The views expressed in this publication do not necessarily reflect the Editors' views. The partial or total reproduction of the contents and images in this number is forbidden. AII rights reserved © Copyright 2020 celerinet@uanl.mx �1 5 �ACADEMIC PAPERS , ARTICULOS , ACADEMICOS �ACADEMIC / MATHEMATICS Maximiliano Sánchez Garza UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico l\tlatemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, f-.1.[éxico A bstract Ancient Greeks were remarkable mathematicians. They made important contributions for the development of Mathematics (particularly in Geometry), solving problems that arose at the time. Unfortunately, there were three problems they couldn't solve. One of these is directly related with the number 1r and its transcendence. In tlús article, I expose sorne historical data that explains why the transcendence of 1r is important and give a quite simple but tricky proof of this result, which I took from an article written by Steve Mayer. Finally, a brief discussion about this result is exposed in section. K ey Words- Transcendental, algebraic, circle. Resumen Los antiguos griegos fueron matemáticos notables. Hicieron contribuciones importantes para el desarrollo de las matemáticas (particularmente en geometría), resolviendo problemas que surgieron en aquellos tiempos. Desafortunadamente, hubieron tres problemas que no pudieron resolver. Uno de estos está directamente relacionado con el número 1r y su trascendencia. En este artículo, expongo algunos datos históricos para explicar la importancia de la trascendencia de 1r y doy una prueba simple pero astuta de este resultado, la cual tomé de un artículo escrito por Steve fvlayer. Al final, se expone una discusión sobre este resultado. P alabras Clave- Trascendental, algebraico, círculo. Sánchez Garza, M. (2020). 1r is Transcendental. Celerine1. 8 ( 1). 1-4 1 Introduction The mathematicians from the ancient Greece were of great iinportance for the development ofGeometry. They mainly solved problems involving constructions with unmarked straightedge and compass. At that time, there were three problems that they tried to solve (but failed in the process). These problems are the following: l. Cube d:uplication. Given a cube, construct another cube with double of the volume of the original cube. 2. Angle trisection. Given an angle, construct another angle equal to one third of the original angle. 3. Squaring the circle. Given a circle, construct a square that has the sarne area as the original circle. Nearly two millenniums later, mathen1aticians started working with a new branch of rnathematics, Galois Theory, which Évaiiste Galois developed in the nineteenth century. Vlith this powerful too!, they were able to solve those three problems. They had to introduce notation and concepts to understand this t heory. For example, a complex number et is an algeb raic number over Q if there exists p(x) E Q(:i;] such that p(x) is not identically zero and p(a) = O, where Q(x] is the set of ali polynomials in one variable with rational coefficients. If et is not algebraic over Q, we say it is transcend ental over Q (see [1, pp. 5201) . With this, we have an important theorem that describes the structure of the set that contains these numbers (definitions and proof can be checked in [l, pp. 223-224, 527]). Theorem l. Let A be the set of all algebraic rrnmber-s over Q. Then A is a field. A real number et is constru ctible if, given P e IR2 with at least two points, we can construct two points Q and Q' with straightedge and cornpass from the points in P such that the distance between Q and Q' is o: (for more details, see [l , pp. 531-532]) . We initially select two points A and B from P and set d(A, B) = l. From t his, 1 a.nd O ai·e constructible (since d(A, A) = O) . The important theorem t hat helps us solve these problems is the following (see definitions and proof in [l, pp. 520, 533)) . 1 �Celerinet January - June 2020 T heorem 2. Let a E JR. If a is constructible, then the minimal ir·reducible polynomial of a over Q has degree a power of two. For the first problern, if it was solv-able, then ~ would be constructible. But the minirnurn irreducible polynornial of V2 is x 3 - 2, which clearly does not ha.ve degree a power of two. For the second problern, in general it does not ha.ve a solution. For exarnple, if the angle rneasures 60° then it does not ha.ve a solution (see [5, pp. 132-133] for a proof); but if the angle mea.sures 90° then it has a solution. That lea.ves us with t he last problern. Assume it has a solution. That mea.ns -,/ir is constructible. Frorn theorem 2 we get that .Jir has to be algebraic, and from theorem 1 we conclude that 1r has to be algebraic. So, mathernaticians focused on trying to prove the transcendence of 1r for a long t ime. In 1882, the German mathematician Car! Louis Ferdinand von Lindernann proved t hat 7f is not algebraic, thus solving a problem that t he Greeks couldn't . 2 Proof of the Transcendence of 1r First of ali, !et 1{ be a field and K[x 1 , x 2 , • . . , :i;n] be the set of ali polynornials in n variables with coefficients in K. We say that a polynomial f (x 1 , x 2 , . .• , xn) E K[x 1 , x 2 , .• . , xn] is symmet ric if, for every list ( e1 , E2 , .. . , en) such t hat {e1 , e2 , . . . , e,,} = {l , 2, 3, . . . , n } (tlús is, a permutation of the first n positive integers) , we ha.ve f (x1 , x 2 , ... , Xn) = f (xt 1 , xe2 , • • • , Xtn) . In other words, we can "exchange" variables in the polynornial and we will obtain t he same result . In order to prove the t ranscendence of 1r, we will use the following result (the proof can be seen in [3]) . Theorem 3. (N ewton) Let 1{ be a field and n a po.~itive integer. Let a 1, a2, . . . , in I<(x 1 , x2, . .. , x,.]: L O'j O'n be the f ollowing polynornials Xii Xi2 ... Xi; 1$i1 <í 2 < .. ·<i;$n Then any syrnmetric polynomial in K[x 1 , x 2 , . . • , xn ] can be written as a polynomial in a 1 , a 2 , • . . , O'n with coefficients in 1{ and this polynomials is unique. Remark l. The polynomials v ariables. O'i defined in theorern 3 are called the elemen tal sym m etric polynomials on n Now, we proceed to prove the main result. Theo rem 4. (Lindemann) 1f is transcendental over Q . Proof. To prove this result, we will assume 1r is algebraic and rea.ch a contradiction . By theorern 1, 't7f is also algebraic where i is the imaginary unit (since i is a root of the polynornial equation x 2 + 1 = O). Let P 1 (x) E Q(x] such that Pi (i1r) = O, and !et i 7f = l\'.1 , l\'.2, .. . , Ctn be the roots of Pi , where n = deg( P 1) . Reca.11 t he Euler identity ei?r + 1 = O. From this, (eº 1 + 1) (€02 + 1) '' ' (eºn + 1) Now, consider t he polynomial P2(x) = IJ = 0. (1) [x - (aí + a;)] 1$i<j$n where ea.ch root is of the form l\'.i +a; . Using Viete's Relations, we get that ea.ch coefficient of P2 is symmetric on the nurnbers l\'.i . Since ea.ch elemental symmetric polynon1ial on l\'.i is equal to a rational number (by Viete's Relations 2 �ACADEM IC / MATH EMATJCS on the polynomial P1 ), by theorem 3 we get that P 2 (x) E Q[x]. vVith a simila r idea, we can construct polynomials P3 , P4 , . •. , Pn where the polynornial Pj has as its roots ali the s ums of t he forrn ai, + ai, + · · · + ªi; with 1 < i 1 < i 2 < · · · < Íj < n . Moreover, each of these polynorrúals has rational coefficients. Consider the polynomial P1P2P3 · · · Pn, which can have t he number O as a root . Taking apart all the zero roots of tlús last polynornial and rnultiplying by a convenient integer, we get P (x) E ll1;] whose roots are ali sums of a/s. Suppose P (x) = cx1• + Cr- 1Xr- l + · · · + C¡X + Co where c0 =/= O. Observe that the roots of the polynomial P are the non-zero exponents of e in equation ( 1) when the product is expa nded. Let t hese be f]¡, fh, . . . , fJr - Equation (1) becomes ef'h + efJ• + · · · + ef1r + eº + eº + · · · + eº + 1 = 0, or r (2) k+ L é~' =O i= l where k > O is an integer. Let q be a prime nurnber (we will give another characteristic to it later) and s Consider t he function and define = rq - l. s+q F (x) =L f(il(x) í=O where ¡(i) represents the i-th derivative off and ¡<0 ) = J. Observe that IntegTating on both sides, we get e- "' F (x) - F (O) F(:r;) - e"' F (O) Subst it uting y =- = A:r:, we have F(x) - e"' F (O) Adding equation (3) for ali x fo"' e- y J(y)dy =- =-x foxex-yJ(y)dy. /4 1 e(l- A):x: j(Ax)dA. (3) = {ji and using equation (2), r r L F(fli) + kF(O) = - L i= l i =l ¡ 1 fJí e<I - A)fJ, j(AfJi)dA. (4) O This last equation will help us finish the proof. For this, consider the following lemma ( which will be proved later). Lemma l. The LHS of equation (4) is a non-zero integer for all primes q > ma.,x{k, c,c0 } . Observe that RH S of equation 4 can be written as which tends to zero as q ➔ oo since the factorial funct ion "grows faster" than every exponential function. Then, as q ➔ oo, RHS of equation (4) goes to zero but LHS <loes not goes to zero by lemrna l. This is the desired contradiction.. ■ 3 �Celerinet January • June 2020 To complete the proof of theorem 4, it remains to prove lemma l. Proof of lernma 1. First, note that if0<t<q - 2 if t=q -1 if t > q where mt is an integer. On the other hand, O qlt if t < q - 1 if t > q where lt is an integer. Then, s +q LHS = kc•c;, + q L Clt + kmt) t=q wlúch, for a pri1ne q > rnax{k, e, Co}, it is an integer different from zero (since q would not divide kc• cg) . 3 □ Conclusion As mentioned in the introduction of this article, t he transcendence of 1r is a relevant result in geometry. But this fact also motivated mathematicians to search for other numbers wlúch were not algebraic. Sorne important results have been published since then, an example is the following. Theorem 5. (Gelfond-Schneider) Let O! and fJ be algebraic nurnbers such that O! is difj'erent frorn O and 1 and /3 is irrational. Then O!fJ is transcendental. Moreover, the study of these numbers led to "Transcendental Number Theory", a new branch in rnathematics. For more information about theorem 5 and this branch, consult (4] . In summary, the techniques used by Lindemann (and other mathematicians like Weierstrass, Liouville and Cantor) for proving the transcendence of 1r ande motivated the study of the properties of these kind of numbers and, moreover, opened a new and important branch of number t heory that helps to understand them. 4 About the author Maximiliano Sánchez Garza, a student of thc Bachellor in 11lathematics in the Facultad de Ciencias Físic~ Matemáticas at the UANL. Also member of the organizing committee of the Mexican Nlathematical Olympiad since 2019. Currently doing research in number theory. E-mail: rr1axsanchezl3l2@gmail.com References [l] David S. Durnmit and Richard NI. Foote. Abstrnct Algebro. John vViley and Sons, Inc., 2003. [2] Steve Mayer. The transcendence of 1r . http : //sixthform.info/maths/files/pitrans .pdf, November 2006. [3] Hamza Elhadi S. Daoub. The Fundamental t heorem of Symmetric P olynomials. The Teaching of Mathernatics, XV:55-59, 2012. [4] Kannan Soundararajan. Transcendental Nurnber Theory. http : / /math. stanford. edu/ - ksound/Trans Notes . pdf, September 2011. [5] Felipe Zaldívar. Introducción a la Teoría de Galois. Papirhos, Ciudad de México, México, 2018. 4 �ACADEMIC / MA TREMATICS Jordi Andrés Mart ínez Álvarez UANL-FCFNI Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, fviéx ico Abstract: Going bac-k to the 80s will probably take us to a very interesting moment, in which, besides ali the emerging music and T .V shows, one of the many things that may come up to our mind is the Rubik 's cube; a puzzle that not only entertained and stressed a lot of people at its time, but it also became a very interesting object for mathematicians to study. In this a.rticle, I will try to make sense of some of the properties of the Rubik's vía group theory, such as patterns, cycles, unreachable cases ancl will give an approach to find an intuitive solution based on mathematical foundations. Key wo rds: Rubik, puzzle, group, permutation. R esumen: Regresar a los años 80 probablemente nos lleve a un momento muy interesante en el que, además de toda la música emergente y los programas de televisión, una de las varias cosas que podría venir a nuestra mente es el cubo de Rubik; un rompecabezas que no sólo entretuvo y estresó a muchas personas en su momento, sino que también se convirtió en un objeto de estudio muy interesante para los matemáticos. En este artículo, intentaremos dar sentido a algunas ele las propiedades d 5_14 bo ele Rubik a través de la teoría de grupos, tales como patrones, ciclos, casos imposibles y ciaremos un tt1,;i::rcamiento para encontrar una solución que resulte intuitiva basada en fundamentos matemáticos. Pala b ras claves: Rubik, Rompecabezas, Grupos, Permutación. Martínez Álvarez, J. A. (2020) . Abstract algebra in the Rubil<s cube. Celerinet. 8 (1) . 5-15 Introduction The first thing that we may notice in a usual Rubik 's cube is its colorful surface. Each face of the cube has a different color, and since there are six of them, we have six clifferent colors, usually white, yellow, green, blue, red and orange. Also, 1,ve have every face divided itself into 9 smaJler squares. 5 �Celerinet January - June 2020 Now, in order to keep track of the pieces of t he cube, let us label each one of t he 54 small squares with the numbers from 1 to 54, as shown in Figure l. Similar ideas can be found in references [l] and [2]. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 19 20 21 13 14 IS 22 16 17 18 25 26 27 46 47 48 49 so 51 52 53 54 23 24 Figure 1 Recall that the action of reordering elements in a set can be thought of as bijectons of a set into itself. T his type of fu nctions are known as permutations, and have a key role in t he study of group theory. Particularly, the symmetric groups will turn out to be useful for this artide. For more about group theory and permutations, see reference [3]. Thus, with this representation, we can basically t hink of all possible arrangements of the cube as a subset of the symmetric group of order 54 (S54 ) where we can swap the numbers in the squares of the same color, since there will be no noticeable difference. As we can see, this is not how the Rubik 's cube works (this representation can be t hought as allowing the stickers in the cubeto change places), so we will need to add sorne more restrictions. After doing a slightly deeper observation, just as Patrick Bossert did in 1981 when he wrote You can do the cube [4] after he disassembled his Rubik ' s cube in order to get a richer understanding of it, we might notice that a regular Rubik 's cube is composed by eight corner pieces, with t hree out of six different colors each one, twelve edge pieces, with two out of six different colors each, and six center pieces, one for each color. In this article, the center pieces ,vill be mostly ignored since they are fixed with screws to an invisible core piece, and instead of being part of the puzzle, we will think of them as the pieces t hat define the color of each face. This adds the restriction that it is only possible for colors to change places if they are in the same kind of piece. This facts allows us to reduce t he possible arrangements of the puzzle to a subset of S 48 (by ignoring center pieces) . Observe that there is no piece, neither corner, edge nor center, with two squares of the san1e color, so we can assign each square from the 54 in total to one and only one position of the solved state (as shown in Figure 2), completing the restrictions for the puzzle. 6 �ACADEMIC / MATH EMATICS 1 2 3 4 u s 6 7 8 9 10 11 17 18 19 12 L 13 20 F 21 14 IS 16 22 23 24 41 42 43 44 D 45 46 47 48 Figure 2 This representation of the solved state will be used as a reference for virtually every property studied in this article. From here, the next thing we have to analyze is t he "legal " movements of the cube. Other useful ideas a nd approaches and can be found in 11]. Figure 3: Core piece Figure 4: Edge piece 7 �Celerinet January - J une 2020 F igure 5: Corner piece Construction In a Rubik's cube, there are 6 possible 1novements, one for each face, so we will caH then1 U, D, F, B, R and L accordjng to Singmaster notation, introduced by David Singmaster [5], which a re permutat ions in S48. Hence, there is a n operation defined for them. A special kind of permutations are cycles. In [6], a cycle is defined as a permutation o in S,,, where o(a1) = a2 , o(a,2) =a3 , ... , o(aj) = llj +i for j < k, o(ak) = a 1 and o(s) = s for any s in S if s is d ifferent from ai, a,2 , ... , ~ - As a result, every permutation can be written as a product of ilisjoint cycles. From here, every movement is defined in disjoint cycle dec:omposition as follows: U := (1386)(2 5 7 4)(9 33 25 17)(10 34 26 18)(11 35 2719) D: = (41 43 48 46)(42 45 47 44)(14 22 30 38)(15 23 31 39)(16 24 32 40) , F : = (17 19 24 22)(18 21 23 20)(6 25 43 16)(7 28 42 13)(8 30 4111) B : = (33 35 40 38)(34 37 39 36)(3 9 46 32)(2 12 47 29)(1 14 48 27) R : = (25 27 32 30)(26 29 31 28)(3 38 43 19) (5 36 45 21)(8 33 48 24) L : = (9 11 16 14)(10 13 15 12)(1 17 41 40)( 4 20 44 37)(6 22 46 35). Thus, we can define the Rubik's cube group Gas: G: = (U, D, F, B, R, L} (1) Note: Here, if .tvl, N are permutations in G , MN represents doing .tvI, t hen N. In t he standard notation of composition of permutations, t his is represented by Nivl, but we will not use the standard notation. From here, we can easiJy see t hat G is a non-abelian group, since, for example, we can verify that FU~UF. In the Jangua.ge of the Ru bik 's cube, t he identity permutation represents doing no movements at ali. 8 �ACADEMJC/ MATHEMATI CS Properties The information we have just given about the 1novements of the cube will make sense of son1e of its properties. Theorem 1 The subgroups of G: (U, D), (R, L), (F , B), are abelian. Proof This can easily be observed by noticing that the permutations that represent both elements that generate each subgroup are disjoint. ■ T his fact is, physically, a consequence of opposite faces not having any pieces in common. Another important result, is that: R4=D4=f4=L4=B4=U4 (2) This is a direct consequence of the fact that every cycle in the disjoint cycle decomposition of the movements has length 4. Geometrically, tbis makes sense, since every face is squar&-shaped, and making four quarter turns to a square lea.ves it intact. Theorem 2 The order of G is 43,252,003,274,489,856,000. Proof. In orcler to count all the permutations in the cube, we shall consider a.11 possible arrangements of the eight corner pieces and the twelve edge pieces. As a first approach, we will temporarily ignore the permutations that define t he puzzle, and will only consider the restrictions given before t he Construction section. Let's first study the edge pieces. Since there are 12 of them, there are 12! ways to relocate the pieces. Since every edge piece has two orientations, there are i 2 orientations for the twelve edge pieces in total. Thus, by the multiplication principie, there are at most, 12!x212 ways to arrange ali twelve edge pieces. An analogous procedure can be done for the corner pieces. Since there are 8 of them, there are 8! ways to relocate the pieces. Since every c:orner piece has 3 orientations, t here are 38 orientations for the eight corner pieces in total. Thus, there are at n1ost 8!xs8. Again, by the multiplication principie, we may conclude that there is a total of: (3) 9 �Celerinet January - June 2020 possible arrangements for the cube. This number actually represents ali the possible states of the cube that can be reached by taking the cube apart by pieces (like we did in the Introduction section) and reassembling its pieces into different positions and orientations. In order to complete the constraints, we must once again consider t he definition given for the group G, but before we do this, we will require to define an equivalence relation as an auxiliary. According to F igure 2, let x, ye:{l, 2, ... , 48}. vVe will say that: x~y~ x and y belong to the same piece in the cube. For example, 2 and 34 belong to the same edge piece, but 42 doesn't, while 1 and 9 belong to the same corner piece, but 41 doesn 't . Since it is clearly an equivalence relation, this induces the equivalence clasS:Js: 1, 3, 8, 6,41,43, 47,49, namely, c1 , c2, c3, c4 , es andes (for corners), respectively, and: 2, 5,7,4,20, 21, 29,37, 42, 45,47, 4~ namely, e 1, e2 , ... , e12 (for edges) respectively. Let X be the set of ali the equivalence dasses defined above. vVe could define an action of the group G on the set X, but instead, for conven ience, we will define a function on X. Let NI be an element of G, and Jet: be a map such that: (4) The reader is encouraged to remeinber that permutations in G are bijections the need to define this new function. 011 {l, 2, ... , 48}, hence \\IIoreover, the funct ion f),1 itself is a bijection on X, since we can define f),.1-1 to be f).,r t for aU M in G. From here, for any NI in G, we will think of f),1 as a permutation in SxNow, let's consider the permutation fu in disjoint cycle decomposition. This is : Since each cycle has length 4, their parity is odcl (this cycles can be written as a product of thxee transpositions), and the product oftwo odd permutations is even. Thus, the permutation fu is even. T his property actually holds also for f0, fL, fR, fF and f8. NJoreover, since every l\11 in G is a product of powers of U, R, L, B, D and F, f,.1 must be an even permutation for ali lvI in G. Since exactly half of the permutations are even, this reduces the possible states of t he cube to: 12!x212 x8! x 38/ 2= 12!xi 1 x8!x38 (6) The property that has been proved is often presentecl as saying that it is impossible to have ali the cube solved except by two swapped edge pieces or two swapped corner pieces. The remaining two constraints state that only a third of the possible corner piece orientations are valid, and only half of the possible edge piece orientations ate va.lid. This leaves us with a total of: 10 �ACADEMJC / MATH.EMATI CS 12!x i 1 x8!x38/ 6=12!x210 x8!x37 (7) possible arrangements for the cube, which is equal to 43,252,003,274,489,856,000. ■ T he Jast two constraints that were mentioned have formal proofs written in reference [1], and along with the one that was proved in this article, are sometimes referred as the Fundamental Theorem of Cubing. However, in reference [7] a rather visual and int uit ive proof is provided by Robert Snapp, and both constraints a re a consequence of rotation inva riants of corner and edge pieces by using congruencies mod 3 for corners, and mod 2 for edges. This two properties physically imply t hat it is iJn possible for a cube to be completely solvecl except by a twisted corner piece, or a twisted edge piece. Theorern 3 The order of the subgroup of G, (UR), is 105. Proof. In order to prove this, we can rewrite 105 into its prime factor decomposit ion. This is, 7x5x3. Let's analyze what happens after doing (UR)7. \ ·Ve will keep track of, for example, the edge piece corresponding to 2 in Figure 2. Let: (8) vVhere n goes from 1 to 7. T hen, from t he definitions given for U a nd R, (9) E 2= {36,45, 21, 5, 7, 4, 2} So, after 7 UR moves, 2 goes back to its origiJ1al posit ion. T his means that not only the piece corresponding to 2 goes back to its original place, but it also rema ins well oriented. Since 34 belongs to the same edge piece as 2, then 34 is also back to its original posit ion. vVe can, again, check this by using t he definition, but t he consistency of the definit ion will save us the effort. Observe that, because of the cyclic nature of (UR)", t he sets E3G, E4s, E2 1, E5 , E7 , E4 and E2 a re identical, except for the order of appearance of t heiJ- elements, ancl there will be no repeated elements, so their cardinality is also 7. Thus, doiJ1g (UR)7 will leave ali edge pieces from the U face intact. \.Ve can check t hat t his prope1ty holds for the rest of the edge pieces. In fact, it is only nece.ssary to now check the ones in the R face, since the rest will not be affected by the permutation UR. Now, !et' s a.nalyze the behavior of (UR)5. Proceeding ana logously to t he edge pieces, we will define the set: Cs={(UR)"(8)} (10) \.Yhere n goes from l to 5. Again, from the defini tions, it occurs t hat C8 ={6, l. 38, 43, 19} (11) 11 �Celerinet January - June 2020 So 8 goes to the position of 19. It is now not that obvious what happens, but notice that 8, 19 a nd 25 belong to the same corner piece. In consequence, 19 goes to the position of 25 and 25 takes the place of 8. This can be thought as a third of a counterclockwise turn of a corner piece, and the consistency of the definitions of the movements will allow us to sldp the analysis for (UR)5(19) and (UR)5 (25) . If we repeat t his process for the rest of the remaining five corner pieces affected by UR, we will notice that this behavior holds for ali of them, so (UR) 5 has (on the corner pieces) the effect of only rotating them. Finally, three of this counterclockwise turns of a corner piece will take them back to their original orientation. Hence, the order of the subgroup (UR) is t he least common multiple of 7, 3 and 5, which is 105. ■ Theorern 4 The order of the subgroup (R2 U2) is 6. The proof for this theorem is analogous to the one made for Theorem 3. Theorern 5 Let S=RUR-1u·1 . Then, the order of the su bgroup (S) is 6. Again, the proof for this theorem is anaiogous the one made for Theorem 3, and this theorem is often used to solve the Rubik' s cube, as we will see in the next section. Solution Before directly providing a solut ion, !et us begin by t hinking of possible approaches to solve the puzzle. Our first attempt might be to fine! the sequeuce of moves that lec! to our scrambled position. This means, identifying the single element of G, out of the 43,252,003,274,489,856,000 that scraJnbled our cube. ,vhile this is the optima! solution, it is quite complicated to identify this elen1ent. A situation that would simplify finding a solution for the puzzle ,vould be the existence of a sequence of movements such that, no matter how it is scrambled, will solve the cube after doing a finite number of repetitions of the sequence. This way, we could just repeat this sequence until the cube gets solved. Despite not being efficient because of the number of permutations that was calculated in the Properties section, it would be effective. However, the existence of such a sequence is equivalent to say that the group G is cyclic, but cyclic groups are abelian, and, as pointed out in the Construction section, this is not the case. A n1ore realistic approach would be to reduce the group G into smaller subgroups that are easier to think of. To begin the solution for the puzzle, a very standard procedure would be to first solve one face of the cube. This is, to make one face of the cube, for example, U, identical to its representation in Figure 2. Since every other piece is i1-relevant for this step, this gives the solver plenty of freedom to reach this goal. In fact, with a little bit more reasoning, t he solver can, with sorne practice, very intuitively solve the second !ayer without undoing the fac:e that has just been solved. This is, assuming we solved the U face, to 12 �ACADEMJC/ ~1ATHEMATICS place the four edge pieces corresponding to the numbers 20, 21, 36 and 37 into t heir right positions and orientations. T he reader is encouraged to try this on their own. The complications may appear in the third !ayer (the face corresponding to D, assum ing we sta1ted by solving U), since our movements are now very restricted, because whenever we want to solve something from the third layer, we will be forced to undo some of the parts that we ha.ve just solved, and then solve everything back again, but the advantage here is that there are only four corner pieces and four edge pieces left to solve. Experienced readers may associate thjs behavior to commutators and conjugates. Remember that, in groups, for two elements x and y, the commutator of x and y is defined as (12) Thls definition may remember us to Theorem 5 from the Properties section, since, as it was defined, S=[R,U] . Now, for t he last layer, there are two things that we gradually have to solve. First, we have to ta ke the edge and corner pieces to their correct places, and then make sure they are placed with their correct otientations. The reader will be a.ble to design their own sequences of moves using the tools presented in here. For example, in order to relocate the corner pieces, we will take advantage of 3-cycles a nd commutators. First, identify the three corner pieces that you want to relocate as shown in Figure 6. As a consequence of what was proven in Theorem 2, we can reach any permutation by doing this. A '71 / Base !ayer e / ., ..... ,, 'B Figure 6 T hen, identify t he !ayer that has two of the tb ree corner pieces that we want to relocate (in this case, the down !ayer that has the C and B corner pieces). This will be called the base !ayer (identifiecl with blue in Figure 6), and it cannot be unsolvecl. Thinking of the face of the cube that we are trying to solve as our F (front) face, t he sequence :tvl= RUR-1 takes the corner from A to t he corner from B while leaving the rest of the base !ayer unchanged. 13 �Celerinet January - June 2020 In order to restore the rest of the cube that has been scrambled, we must undo what we ha.ve done, but doing 1.f1 now would be pointless. Instead, let 's take the corner C to t he place where t he corner B sta1ted (now occupied by A) by doing the sequence N=D. Notice that, if we now do Nr1 , the parts t hat were scrambled will now be unscran1bled, and the corner C will go to the place where the corner A started. i\iloreover, the base !ayer will not be affected. The only th ing left is to undo the move N, a.nd we would have successfully permuted three corners without a.ffecting the rest of the cube. As we can notice, this permutation is of the form: [RUR-1 ,DJ. T his process is way easier done t han explained, but it can be a.dapted to create new sequences for different purposes as we need it, for example, to relocate the remaining edges or to rotate them. As an example of using a commutator to rotate pieces, suppose that our final !ayer is now facing up, and consider t he sequence: 11=[D,L) (13) If we consider now t he upper fa.ce as our base !ayer, t he commutator: P= [1.if2,U] (14) has the effect of rotating corners. As a consequence of Theorem 5, the scrambled parts of the cube will be solved again after doing P3. Conclusions Several topics in moclern mathe1natics are often quite complicated to visualize, or very abstract to be applied to real life situations, wruch is a common situation in abstract algebra. However, mathematieians ha.ve found very int uitive applications of group theory, such as the study of Dihedral groups, and perrnutation groups. The results that have been shown in this article stand out for showing the app!icability of abstract concepts for making sense of diverse properties and provicling oolutions to real problems. This results could also turn out to be useful to strengthen previous knowledge of abstract algebra and could serve to an undergraduate student as an auxiliary intuitive approach to t he notions of perrnutations, cyclic groups, and commutators, since the study of mathematical concepts via puzzles is a tangible and accessible expression of abstract mathematics. Reaclers are highly encouraged to read this article with a Rubik's cube on their hands, so they can replicate the results and experience the transcendence of a bstract algebra with their own hands. A5 shown, modeling a pwzzle by relating pieces with numbers, and interpreting rnoves as permutations, turned out to be crucial to obtain conclusions about the puzzle' s behavior. Sünilar ideas have been used to ana lyie other puzzles, such as the fifteen puzzle [8), and, in general, it can be used to study the properties of a generalized NxNxN Rubi k 's cube, since this modeling is, clearly, not exclusively valid for the 3x3x3 version of the puzzle. Consequently, a solution for a generalized Rubik 's cube can be done using a procedure analogous to the one proposecl ü1 this article. It is worth to remark that a solution via commutators can be very ineffi<:ient, and in order to reduce t he solving time and cornplexity, better methods have been developed, such as the Fridrich method, explained by ,lessica Fridrich in [9), thus creating a highly competitive environment among those who have accepted the challenge to solve the puzzle. 14 �ACADEMIC / MATHEMATICS About the author Jordi Andrés l\11artínez Álvarez is a l\11athematics' student in the Facultad de Ciencias Físico Matemáticas at the Universidad Autó noma de Nuevo León. He participated as a co-delegate of Nuevo León for the 32 l\liexican Olympiad of Mathematics in 2018, and has collaborated in a couple of projects organized by the Mexican Society of l\lJathematics. Address: Pedro de Al ba, Niños Héroes, Ciudad Universitaria, 66451. San Nicolás de los Garza, Nuevo León. E mail: jordi.martinezlv@uanl.edu.mx References 11] Ja.yson D. (2008). Adventures in Group Theory: Ilubik's Cube, Merlin's l\fachlne, and Other 1fatheumtical Toys (2nd ed.). Dalt.imore, Maryland: Johus Hoµkins Uuivcrsit.y Press. 12] BergvaU, O., Hynning, E., Hedberg, M., l\·lickeliJ1, J. , & l\fasaw(i, P. (2010). On Ilubik 's Cube. Iletrieved from https:/ / peoµle.kth.sc/-boij/ka ndexjobb\/Tl1/1\fa t.erial/ rubikscube.pdf 131 Dummit, D. S., & Foote, R. M. (2003). Abstract Algebrn (3rd ed.). Hoboken, Ncw J ersey: John \1/iley & Sons. 14] Bossert, P . (1981). You Can Do t.he Cube. Da llas, Pennsylvania: Puffin Books . 15] Sing111astcr, D. (1981). Note-; [6] Herstein, l. N. (1996). Abstrnct AJgebra (3rd ed.). Upptlr Saddle lliver, New J ersey: Preutice Hall. 17] Snapp, R. (2012). Ilubik's Cube Magic. Ilet1ieved from ht.tp://www.emba .uvm.edu/-rsnapp/teaching/cs32/ lectures/rubik.pdf 18] Beeler, Il. A. (2015). The Fifteen Puzzle A Motivating Example for the Alternating Group (Supplemental Material for Intro to Modern Algebrn). Retrieved from ht.tp://fa<:ulty.ctsu.edu/ bcelerr/fifteen-supp.pdf 19] Frichich, J. (n.d.) . My system for http://ws2.biughamton.edu/ fridrich/systcm.ht.ml 011 Rubik 's Magic Cube. Hillside, New Jersey: Euslow Publishers. solving Ilubik's cube. Iletrieved J une 24, 2020, from IIO] Milewski, A., & Frohardt, D. (2020). Seeing Algebraic Structure: The Ilubik's Cubc, l\fathematics Teacher: Learniug ami Teaching PK-12 MTLT, 113(5), 397-403. 111] Mullhollaml, .J. (u.ti.). The Fuudament.al Tbtórem of Cubology. R.et.rievcd, from ht.tp://www~fu .<:af-:jtlnulholjn¡¡1tb302/ptl½l-k'& ro-cubology.html 112] Revilla, F. (2014). Conmutador y su bgrupo derivado. Ret.rieved from http://fernandoreviUa.csjblog/2014/03/02/<:onmut,l<ior-ysubgrupo-derivado/ [13] \1/ong, R. (2016). The Group St,rncture of the Ilubik's https:/ / web.ma..utexas.eclu/users/1ich11rcl.wong/expositor:)'/ Ilubiks_ Cube_ Group. pdf Cube. Ret.rieved from 15 � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Celerinet Año de publicación El año cuando se publico 2020 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 8 Número Número de la revista 1 Mes de publicación Mes cuando se publicó Enero-Junio Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Semestral Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet, 2020, Año 8, No 1, Enero-Junio Creator An entity primarily responsible for making the resource Martínez Moreno, Partricia, Directora Subject The topic of the resource Física Ciencias Actuariales Educación Matemáticas Multimedia y animación digital Tecnologías de la Información Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Calderón Martínez, Alma Patricia, Editora Responsable Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/01/2020 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource text/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020106 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://celerinet.fcfm.uanl.mx/index.php Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., México Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores. Abstract algebra Rubik´s cube Trascendental https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/408/19942/Celerinet_2019_Ano_7_No_1_Enero-Junio.ocr.pdf 5c9204bc694642c1032a6656bed8845d PDF Text Text O) ~ ' IO O) CX) C') C\J z (/) (/) MATHEMATICS, PHYSICS, COMPUTER SCIENCE, ASTROPHYSICS ' UANL FCFM f,-\f'l lLTAD DF C1f.NC7AS FiSICO MATfMAllCAS �PhD. Rogelio Guillermo Garza Rivera Rector PhD. Santos Guzman Lopez Secretario General M.A. Emilia Edith Vasquez Farias Academic Secretary PhD. Celso Jose Garza Acuña Secretary of Cultural Affairs Antonio Ramos Revillas Publications Director PhD. Rogelio Juvenal Sepulveda Guerrero Director of Facultad de Ciencias Físico Matemáticas PhD. Romeo de Jesus Selvas Aguilar Editor in Chief M.A. Alma Patricia Calderon Martinez Editor Dahlia Nayelli Espinoza Segovia lvan Dario Ponce Castillo PhD. Alejandro Martinez Rios PhD. Daniel Toral Acosta PhD. Romeo de Jesus Selvas Aguilar PhD. Manuel PhD. Carlos lzaguirre PhD. Angel E. Sanchez Colin PhD. Pedro Valdes-Sada PhD. Enrique J. Perez PhD. Carlos E. Chávez PhD. Eduardo Perez-Tijerina Authors M.A. Patricia Martinez Moreno PhD. Jose Apolinar Loyola Rodriguez PhD. Romeo de Jesus Selvas Aguilar M.C. Azucena Yoloxochitl Rios Mercado M.A. Alma Patricia Calderon Martinez PhD. Alvaro Reyes Martinez PhD. Maria de Jesus Antonia Ochoa Oliva Editorial Committee Victor Manuel Barrera Herrera Editorial Design Celerinet, Year 7, No. 1, January - June. Published on: July 4th, 2019 Celerinet is a semestral publication edited by the Universidad Autónoma de Nuevo León, through the Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Address: Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66451. Telephone + 52 81 83294030. Fax: + 52 81 83522954. celerinet.uan l.mx Editor in Chie!: Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar. Exclusive Rights Number 04-2014-102111595700-203 licenced by the Instituto Nacional de Derechos de Autor. ISSN 2395-8359. Responsible for last update: Unidad Informática, M.A. Reyna Guadalupe Castro Medellín, Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66451. Last update: July 4th, 2019. The views expressed in th is publication do not necessarily reflect the Editors' views. The partial or total reproduction of the contents and images in th is number is forbidden. AII rights reserved © Copyright 2019 celerinet@uanl.mx �1 10 OPTICAL FIBER LASERS : AOV ANCEO MANUF ACTURING TOOL, ITS IMPACT ON ENERGY SAVING, ANO ITS STATE OF THE ART IN MEXICO QUAOROTORS OAE CONSTRAINEO MOOEL ANO FORCE CONTROL 18 25 OPTICAL CHARACTERIZATION OF A PRI NTED CIRCUIT (ANTENNA) �RESEARCH PAPERS , ARTICULOS DE, INVESTIGACION �RESEARCH/ PHYSICS 1 Alejandro Mar tinez Rios, 2 Daniel Tor al Acosta, 3 Romeo Selvas Aguilar; CIO - UANLº - CICFIMº - FCFMº in San Nicolas de los Garza, Nuevo Leon, Mexico. ABSTRACT Fiber lasers are a mature technology widely used in advanced manufacturing. In this review paper, we describe the principie of operation of fiber lasers, and the extraordinary characteristics that make these devices so convenient when compared to others available laser technologies. Additionally, it will give the current status of the research on these devices in Mexico, besides the potential impact it may have in the industry. Keywords: Opticalfiber laser, laser manufacturing, fiber laser components. RESUMEN Los láseres de fibra son tecnología avanzada utilizada ampliamente en la manufactura avanzada. En este artículo describimos el principio de operación de los láseres de fibra y las características extraordinarias que hacen de estos dispositivos tan convenientes al compararlos con otras tecnologías laser Además, se presentará el estatus actual de investigación sobre estos dispositivos en México, así como el ünpacto potencial que tendría en la industria. Keywords : Láseres de fibra óptica, manufactura de láseres, componentes de láseres de fibracomponents. INTRODUCTION High power fiber lasers are an established technology which plays a central role in advanced manufacturing, mainly as occurs in the automotive and aerospace industries [1 , 2]. There are two principal characteristics promoted of this technological disruption, the first one is the inherent high brightness given by the process of the laser beam generation at the rare-earth doping core of an optical fiber, which results in high-beam qualities and tightly focused spots [3]. The second one is the high wavelength absorption that metals, other ceramic and sorne organic materials exhibit at sorne fiber lasers wavelengths, in particular, with ytterbium-doped high power fiber lasers (the most used fiber lasers in the industry). Martinez, A. Toral, D. & R. Selvas. (2019). Optical fiber lasers: AAdvanced manufacturing tool, its impact on energy saving and its state of the art in Mexico. Celerinet. 7 (1), 1-9. 1 �CELERINET JANUARY - JUNE 2019 Fiber lasers are excellent energy-efficient efforts and the obtained results is a result of the devices with low maintenance/operating financia! problems in Mexico's Govenunent, costs, being comparatively more attractive which over the last few decades has adversely than other laser technologies. Consequently, affected the financia] support to the Research fiber lasers are the preferred choice in the activity in this country. Thus, insufficient automotive/aerospace industries, which widely financia! resources make difficult access to high use cutting/soldering processes of aluminum power fiber laser components, which usually and steel,being its low weight and mechanical are costly and also reduce the possibility to strength useful to comply with safety standards produce relevance/impact in this particular and energy-efficiency requirements. field. In present days, one can find in Mexico's industrial-clusters, diverse manufacturing The above stated brings forward the relevance companies having in operation fiber lasers with of fi ber lasers in the manufacturing industries, output powers ranging from a few hundred watts particularly its impact on the production costs, to several kW. Therefore, it could be relevant where energy efficiency and other important to develop our fiber laser technology, by fiber laser's characteristics play a central role in taking advantage of the existing infrastructure/ the metal cutting processes. background of our research centers to find In recent years, Mexico has been the the way to get a role in the potential industry destination of many intemational automotive demands on these technologies. and aerospace manufacturers, making this country the one with the largest concentration As far as we know, apart from our group at of high power fiber lasers in Latin-America Centro de Investigaciones en Optica (CIO), [4]. Therefore, it is discussed in the next there is no other research group which is also section, the potential impact that Research and developing high power fiber lasers in Mexico. Development of fiber lasers may have in the In relation to our project, it is worth mentioning local industry. that it initiated in the summer of 2015, and today's current status consists of a Laser OVERVIEW OF THE RESEARCH ON Cutting Prototype with a continuous-wave FIBER LASERS IN MEXICO operating power of 200W. Additionally, it is underway the assembly of a ~ lkW fiber laser Along the past few decades in Mexico, cavity ( discussed in section 6). basic research on fi bers lasers have been made at different CONACYT Research Centers OVERVIEW OF THE RESEARCH ON and Universities located across the country, FIBER LASERS IN MEXICO so that every year the number of PhDs and If fiber laser technology is fully developed, MSc 's specialized in optics increases rapidly. Moreover, on sight that over the last 30 years, a and further progress in this field pushed by considerable part of these new experts become dominant Fiber Laser Manufacturers, would it part of the Academic staff, it might be inevitable be worth trying to continue our research on this no notice that there have been no results related field? Our answer is affirmative, and to sustain to impact technological development, which is our opinion, we revise these research activities evidenced for the very few research papers in from the approach of its potential impact in the local manufacturing industry and the intrinsic the particular issue of high power fi ber lasers. The disagreement between the educational relevance that energy efficiency 2 �RESEARCH/ PHYSICS has in production costs as well. The continued growth of the Manufacturing Industry in Mexico has boosted the demand for metal cutting systems. For these companies, the selected cutting technology is an important decision due to parameters like energy consumption, speed/precision characteristics, and maintenance costs impact on the final production costs. So, we mention the most common types of these systems and its performance characteristics, sorted incrementally by cost level. With the lowest purchase cost, plasma cutting systems are a versatile technology which offers the highest cut speeds, and capability to process the thickest layers of metals; although certainly with a form factor that produces the largest kerfs (size of the slit left by the ren1oved material), which are usually in the order offew millimeters [5]. On the other hand, their operating cost is the highest, given the required electrical operation currents are in the l0 's-l00 's Amperes. In a higher cost leve!, appear CO:: laser cutting systems. With optical output powers from a few hundred to severa! thousands of watts, these systems are suitable for a vast variety of material cutting processes. lts good beam quality and focusing spot diameters typically of ~500µm make these devices attractive for precision cutting, offering a 3-fold reduction in kerf sizes when compared with plasma cutting systems. Nevertheless, due to the complex output optics required for beam delivery, as well as the size of its diverse components and low wall-plug efficiencies (~ 15%), maintenance, and operating costs becaome an important constraint in CO:: laser systems. Finally, with the highest cost leve), we find high power fi ber lasers. These systems offer wall-plug efficiencies as high as ~50% [6, 7], with conveniently long life-spans typically in >50000 hours, and em1ss1on wavelengths range in the nearby of the absorption peaks of the most commonly used metals in industry. These characteristics are possible because of pump power is provided by large life-span laser-diodes, operating at such wavelengths that the quantum defect corresponding to the fiber core doping is remarkably low. Additionally, as a result of being monolithic assemblies, the maintenance cost is relatively low due to the only components that deteriorate with use are the output heads, which usually require very short off-times for its replacement. Finally, the outstanding brightness and beam parameter product offered by fiber lasers, make them possible to deliver beam spot diameters as low as <50 µm with deepness of focus [8] , which allows higher precision and cutting speeds. Therefore, fiber lasers not only comparatively cut down the electricity bilis, but also reduce the requirements of electrical installations and in tum the overall size of metal cutting systems. In summary, fiber laser systems, have the best performance but the highest price, on the other hand, CO2 laser and plasma cutting systems are the less expensive altematives but exhibit the lowest performance. Therefore, not only cost/benefits but also the available budget will determine the purchase choice. Under budget limitations, users may prefer CO2 laser or plasma systems due to their lower prices, even if in the long-term this results in higher operational/maintenance costs. Besides that, there are sorne manufacturing companies (rather large-sized ones) which can afford the higher purchase cost of fiber lasers and massively use these systems in metal cutting processes. ln this case, the long-term convenience of fiber lasers becomes evident, first beca use of the energy savings immediately cuts down the electricity costs, and second, due to its higher speed/precision and durability 3 �CELERINET JANUARY - JUNE 2019 reduce the operation/maintenance costs. Nevertheless, due to all these high tech devices are acquired from abroad, the user becomes dependent on the fiber laser manufacturer, which has total control on the adaptation/installation process, spare parts, and maintenance/ training and other technically advanced issues required for specific processes. Thus, it is not a surprise that fiber laser manufacturers are large companies with vast economic resources, diverse technological assets, patent portfolios, and advanced research and development labs. Therefore, without these " unl imited" resources, we could not contend in the same manner with the same technological objectives. In this way, to get a role in this field, we must develop our fiber laser technology to i) decrease the technological gap, and ii) this way we can identify potential opportunity areas in the local industry. With this in mind, we need to study the issues encountered in the supply chain of services and prepare research strategies that allow link projects. Additionally, we believe that this effort must be focused to the development of fiber laser components, particularly, pump combiners [9], cladding power strippers, hightemperature fiber Bragg gratings, and efficient fiber cooling schemes as well as the search of other potential appl ications of this type of lasers. In this respect, we have been working in these activities since 2015, developing sorne fiber laser components mentioned above. power fiber lasers Yb-doped cores are widely used. The principie of operation of a fiber laser can be depicted as a general laser system, in which the active optical fiber simultaneously provides the active laser medium as well as the laser cavity. Fiber lasers convert the multimode optical power coupled into the inner cladding to a laser signal generated in the core, in the particular case of Yb-doped high power fiber lasers, conversion efficiencies of 70-90% are typically obtained [3,8]. This can be technically considered as the brightness enhancement of the incoming pump power, conceming the power departing from the core. The brightness conversion becomes evident if we co1npare the power density of the incoming pump related to the outgoing laser signal. Because of the laser effect, a net optical power is transferred from the cladding towards the core, and given that the core's cross-sectional area is (typically) ~ 100-times smaller than that of the cladding, the power density increases with the same proportion. This outstanding brightness conversion allows the use offiber lasers in high precision metal cutting processes, where high power density is a key parameter. As shown in Fig. 1, the double ciad structure in active fibers can be seen as a three concentric cylindrical waveguides each one with distinct refractive index (Rl). Sorted from higher R1 to lower R1 values, we have in the first place the central doped-core with R1 = n 1, then, ABRIEFOVERVIEWOFHIGHPOWER the second !ayer (inner-cladding) with R1 to FIBER LASERS TECHNOLOGY lower R1 values, we have in the first place the central doped-core with R1 = n 1, then, the An essential characteristic of a high power second !ayer (inner-cladding) with R1 = n2, fiber laser is the active laser medium, which and finally, the externa! !ayer of the waveguide is a double ciad fiber with a central doped (low index polymer) with R1 = n3. ln this way, core. Along this core is where the process of the co1npared R1 values of the core/cladding/ stimulated emission that leads to laser generation low_ index_polymer correspond as nl>n2>n3, occurs, indeed. The core doping used usually respectively. includes one or two rare-earth elements (Yb, Er, Tm, Hm, etc.), although in the case of high 4 �RESEARCH/ PHYSICS Pumping, population inversion and stimulated absorption/emission processes. High power fiber lasers are pumped by multimode optical power, being this power coupled into the inner cladding of the fiber. From the ray tracing approach, pump power can be considered • as being carried by many ray trajectories which also represent the cladding modes supported by the highly multimode fiber cladding. As shown in figure 1, the blue arrow incoming to the fi ber represents one of many pump rays coupled to the inner cladding, so that each ray trajectory will have a chance to cross the doped core and get absorbed by the rare-earth dopant ions. In consequence, these ions will go to an excited meta-stable state, producing an inversion population of excited states which by stimulated absorption/emission processes, will release this stored energy and allowing the coherent amplification of optical signals at the emission wavelength between laser levels. The multimode pump power is provided by multimode fiberpigtailed high power laser diodes, being the pump combiner, the optical component used for this purpose. Figure 2 shows a typical scheme of a fi ber laser, in which pump combiners are located on each side Of an optical fiber cavity. Additionally, in order to have a proper absorption ofthe pump power, the pump wavelength must be within the absorption range wavelength of the rare-earth doping ofthe core. Laser oscillation. As shown in Fig 1. by adding a couple of partially/totally reflective mirrors to the laser cavity allows the bi-directional amplification of the signa! wavelength such that is produced an oscillating wave. This wave bounces back and forth between these mirrors, then, a rapid buildup of a coherent wave occurs by the release of the stored energy of the excited atoms. When a steady stated is reached, the pumping process maintains this energy storage at a certain effective leve!, while the laser oscillation is continuously releasing it at a given rate. This released energy is partially transmitted by the partial mirror so that a laser signal is departing from the core of the optical fiber and producing the single mode, high brightness output laser signal. At the present time, is common to find high power single-mode fiber lasers with operating powers ranging from few l00's - 20000 Watts of optical power [6-8]. cor• (The eore dopants LATERAL VIEW ·a E L.- - ' í!' .. ...... <J•ddirc . core ..... /' ~ - "' '.>,.---- =E 5t Q. 'tl5 ~ fow inde:,. pdvmae:r .- "°2 ~bsorbthepump t-Mr,V) ./ :>- ~ daddin1 (the nof't<'clr-cular ~ t r v help$ to lmpto\lt the claddircfc«e owrlap) z o t; ~ ~ o 5 Fig 1. The geometry of an active double ciad optical fiber, the blue arrow represents any pump ray bounded to the inner-cladding waveguide. Toe non-circular innercladding helps to scramble the pump rays trajectories in order to increase its overlap with the doped core and the attainable absorption as well. FlBER LASER COMPONENTS The sketch in figure 2 shows the key components of an optical fiber laser. The corresponding function of each component is listed below: (a) Active Fiber: lnside this component is where stimulated absorption/e1nission processes give rise to laser generation. In general, the fi ber 's core is doped with rare-earth elements like Ytterbium, Erbium, Neodymium, Thulium, etc. in the case of high power fiber fiber lasers double ciad optical fibers are used. 5 �CELERINET JANUARY - JUNE 2019 (b) Pump modules: These are multimodal laser_diodes/laser_ diode_ bars which provide the optical pump power required to produce the excitation of rare-earth dopants in the core. (c) Pump combiner: This component allows to couple the multimode pump power from laser diodes. In high power fiber lasers, these are usually made by multimode pump fibers laterally fused to a central passive double clad fiber, which can be directly spliced to the active fiber. (d) Cavity mirrors: In fiber lasers, these optical fiber components are denominated fiber Bragg Gratings. These are often fabricated by inscribing a nwnber of periodic refractive index perturbations along the core of double clad optical fibers, in this way an effective degree of reflectivity is achieved if the period length satisfies the Bragg condition. ln order to allow laser oscillation, the selection of the reflected wavelength must be such that it coincides with the signa! wavelength to be amplified. PUMP MODULES g¡\5 :E u \5 a: a: :E a: :,: ■ PUMP COMBINER o RE OPTICAL FIBER ■ .... Laser sicnal PUMP COMBINER Fig 2. Sketch of an optical fiber laser and its components. The HR and OC terms stand for the totally/ partially reflectivity of the cavity mirrors respectively. The term RE stands for the Rare-Earth doping in the active fiber. DEVELOPMENT OF A HIGH POWER FIBER LASER PROTOTYPE AT CIO: LESSONS LEARNED In 20 15, it was started a project in which it was proposed the development of a ~ lkW @ 1060nm high power fiber laser. The goal with this project was to explore the feasibility to create a laser system applications and 6 development laboratory and this way to approach to things concerning this technology. We believe this project is relevant given the increasing demand for metal cutting systems by manufacturing companies in Mexico. This project was also considered feasible in view of the optical fiber 's research background at CIO, taking advantage of sorne essential facilities and special equipment like high-end glass processing systems, optical spectrum analyzers, and additional equipment and materials useful to work with diverse aspects of the fiber lasers assembly process. As it would happen with any development project involving the assembly of high power lasers, it was possible to have to deal with sorne technical problems. In this respect, the first lesson learned from this project is related to the care and detail leve! needed to carry out the assembly process, being noteworthy that even with a fiber laser operating at 200W of output power (as demonstrated in the spring of 2018) the laser cavity must withstand ali this signa! power propagating through a 25 microns diameter's core, so that if any splice loss would be present (as we experienced severa! times before the first successful demonstration), it would have produced the melting of the fiber inner cladding. Both the splice loss and exposed bare fiber sections that need to be packaged and cooled, are always potential problems at the moment to assemble a high power fiber laser and brings forward the type of technical issues to study [10]. For instance, we can mention the research carried out to determine the source of splice losses and its respective solution. To figure out how it occurred this problem, we studied the thermal diffusion of dopants in fibers which yields an increment of the modal field diameter and a modal mismatch in fi ber of splice losses and its respective solution. To figure out how it occurred this problem, we studied the thermal diffusion of dopants in �RESEARCH/ PHYSICS fibers which yields an increment of the modal fiber by July 2019 (depending on the purchase field diameter and a moda] mismatch in fiber and arrival of the high power fiber Bragg splices. With this purpose, and in a similar refl ectors). way as we studied in [ 11 ], we designed a set of experiments involving heating of fibers and In addition to the project goals mentioned the use of an etching solution that reacted more befo re, a ~ l kW fi ber laser cavity is not only rapidly with the core's Rare-Earth dopants, desirable but either we want to add ali the so that the etched fibers were revised by a required engineering to carry the developed Scanning Electron Microscope to obtain the fiber laser cavities, out to the status of a TRLcorresponding surface relief images. On the 4 and 5 [12] fiber laser cutting prototype. This view that the size of the fiber 's surface relief it type of readiness capability will allow getting is correlated to the dopant's diffusion produced the cutting system out of the laboratory for by the heat deposited to the fi bers, these images its use under relevant conditions, in this way helped to indirectly determine the heat <lose and we could comply an important aspect of the other parameters which yielded better splice main objective, which was to have a relevant processes and lower splice losses as well. approaching with these technologies. For this purpose, an additional engineering work was Besides the expected technical issues, it also carried out to the already demonstrated 200W emerged another problem, which was derived fi ber laser cavity, this impl icated not only the refrom the insufficient and slow flow of resources, assembly of the fiber laser cavity on a portable and affecting our agenda in such way, that cabinet but also the packaging and cooling of even with the support of the administration, the bare fiber sections, as well as the design and it was difficult to boost the project progress. (in-house) manufacturing of the laser cut head. Often happened that materia]s or equipment In respect to this laser head, it was designed in financing was stuck in the waiting line among such a way, that it can be mounted overa CNC other researchers needs. At the present date ( computer numerical control) mechanism to of this paper, it is underway the ~ 1kW fi ber permit the transport of the laser power to the laser cavity, in particular, the integration of the metal pieces to process. chillerequipment required to enable the 1.2 kW We expect to use ali the acquired knowledge @ 915nm pump modules. It is worth mentioning up to this point, and apply these same attributes that the theoretical conversion efficiency is to the ~ 1kW fi ber laser once demonstrated. ln given by the ratio between pump_ wavelength/ respect to the ~ I kW fi ber laser cavity, additional emission_wavelength (~86%) as well as the work must be carried out, like a new cabinet to interna! cavity losses determine the final output assemble the fiber laser, active cooling of the power of this fi ber laser. Thus, we expect to Fiber laser, active cooling of the fiber, chiller/ achieve a laser output power in the range of800- pump enabling and cladding power stripping 900W corresponding to a conversion efficiency sections, and a new fi ber laser cutting head with of around 75%. The reason to use a 915nm process gas to avoid swarf have contact with pump wavelength was to add sorne tolerance the laser head's optical components. to thermally-induced wavelength instabilities, CONCLUSIONS which may increase the pump wavelength and cause a detriment in the pump absorption as Ali things considered in this paper put into well as reduced laser conversion efficiency. We context the type of challenges that must be expect to demonstrate this high power laser taken up to achieve relevance on the field of 7 �CELERINET JANUARY - JUNE 2019 high power fiber lasers technologies, and be able to produce a positive impact with respect to the Manufacturing l ndustry's demands in Mexico. In particular, our current fiber laser development's project, reveals that the research/ engineering work needed to sol ve technical problems as well as any quantifiable outcome progress of the project has been engaged to suitable financia] support to make things happen. Ultimately, although the technological gap in the field of fiber lasers is evident, we believe that the research practice in Mexico still can aspire to achieve sorne positive impact in this Country. In our particular case, the ability to provide relevant know-how and tools in the ambit of fiber lasers has been the motivation to work in the development of high power fiber lasers. ACKNOWLEDGMENTS The authors want to acknowledge the support provided by Catedras-CONACYT project l 77 and the SEP-CONACYT project number 432 17 for the realization of this paper. Intemational Inc. [4] Magna Intemational Inc. https://www.magna.com/company/company-information/magna-groups/cosma [5] ESAB Knowledge Center, " What is cutting kerf?" http://www.esabna.com/us/en/education/blog/what-is-cutting-kerf.cfin [6] IPG Ytterbium CW Laser Systems https:// www.ipgphotonics.com/en/products/lasers/high-power-cw-fi ber-lasers/ l -micron-3/y ls-eco1-10-kw [7] lPG High Power CW fiber Lasers https:// www.ipgphotonics.com/en/products/lasers/high-power-cw-fi ber-1 asers [8] . N. Zervas and C. A. Codemard, «High Power Fiber Lasers: A Review," IEEE Joumal of Selected Topics in Quantum Electronics", 20, 0904123-23 pages (2014) [9] K. Madrazo de la Rosa, A. Marti.nez-Rios, T. Porraz-Culebro, D. Toral-Acosta, L.F EnriREFERENCES quez-Gomez, and J .A. Guerrero-Viramontes, " Effect of the surrounding refractive index and [ l] Wijeyasinghe, N. (2018). Fiber lasers: uní- fusion-depth on side-pump combiners", Opque tools for automotive & aerospace manu- tics and Laser Technology, Vol. 107, 468-477 facturing. https://www. idtechex.com/research/ (2018). Doi: https://doi.org/10.1016/j.optlasarticles/fi ber-lasers-unique-tools-for-automoti- tec.2018.06.002 ve-and-aerospace-manufacturing-0014992.asp [ 1O] Z. Huang, X. tang, P. Zhao, C. Li, Q. Li, C. [2] Belforte, D. (2018). Laser joining in the Guo, Z. Li, H. Lin and J. Wang, ''Power scaling spotlight. Industrial laser solutions. https:// analysis of high power fiber laser employing www.industrial-lasers.com/articles/print/vol u- online three-section recoating method of splice me-33/issue-3/departments/my-v iew/laser-j oi- point," Laser Physics, 26, 125103 pp (2016). ning-in-the-spotl ight. html [ 11] Teresa Elena Porraz-Culebro, Alejandro [3] D. J. Richardson, J. Nilsson, and W. A. Clar- Martinez-Rios, Daniel Toral-Acosta, Kenia kson, "High power fiber lasers: current status Madrazo-de-la-Rosa, Luis F. Enriquez-Gomez, and future perspectives [Invited]," J. Opt. Soc. Juan Manuel Sierra-Hernandez, and Guillermo Am. B 27, B63-B92 (20 10) Magna Salceda-Delgado, "Characteristics of LPFGs 8 �RESEARCH/ PHYSICS Written by a CO2-Laser Glass Processing System," J. Lightwave Technol. 37, 1301-1309 (2019) [ 12] NASA, Technology Readiness Leve] https ://www.nasa.gov/ directorates/heo/scan/engineering/technology/txt_accordion l .html NOMBRE COMPLETO DEL AUTOR O DE LOS AUTORES DIRECCIÓN DEL AUTOR O DE LOS AUTORES: Centro de lnvestigacion en Ciencias Fisico Matematicas, Facultad de Ciencias Fisico Matematicas, UANL, Av. Universidad SIN, Cd. Universitaria, C.P. 66455, San Nicolas de los Garza, NL, México. Email: toralacostadaniel@gmail.com PhD. Daniel Toral Acosta received his Bachelor 's Degree in Electronical Engineering in 1999, working as a telecommunications Engineer for 11 years. ln 2015 he recei ved his Ph.D. Degree in Industrial Physical Engineering from the Universidad Autonoma de Nuevo Leon, Nuevo Leon, Mexico. Fro1n 2015-2018 he worked as a Postdoctoral researcher at the Centro de Investigaciones en Optica focused to the development of high power fiber lasers and optical fiber components as well as the required engineering f or optical fi ber processing/packaging and integration/development of diverse co1nponents oriented to high power fiber laser prototypes assembly. He is a holder of l patent, and with another 2 in procedure. S ince 20 l 8 PhD. Toral is at the Universidad Autonoma de Nuevo Leon, as a CONACYT-researcher. PhD. Toral is the coauthor of 11 articles published in lnternational Scientific Journals, and 2 patents his research work has been focused on the development of optical fiber devices and fiber lasers for diverse industrial applications. 9 �CELERINET JANUARY - JUNE 201 9 'Carlos lzaguirre Espinosa, 2 Anand Eleazar Sánchez Orta, 2 Vicente Parra Vega ' Manuel Jiménez Lizárraga; 0 UANL-FCFM San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México,° CINVESTAV Campus Saltillo, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Campus Saltillo Ramos Arizpe, Coahuila, México. ABSTRACT The flexibility and performance of the quadrotor as a research platform have been used in recent years applications that reach even the fields of interaction and grasping. In this work, a force/ position control is presented using the orthogonalization principie between the subspaces of force and velocity in constrained flight. A position/force sliding mode is presented to guarantee the tracking of force in the constrained directions and the tracking of position in the non-constrained ones. A stability proof is presented as well as a numerical analysis of the algorithm and sorne insights on what the experimental flight tests might be. Keywords: /orce control, quadrotors, sliding mode.e. RESUMEN The flexibility and performance ofthe quadrotor as a research platform have been used in recent years applications that reach even the fields of interaction and grasping. In this work, a force/ position control is presented using the orthogonalization principie between the subspaces of force and velocity in constrained flight. A position/force sliding mode is presented to guarantee the tracking of force in the constrained directions and the tracking of position in the non-constrained ones. A stability proof is presented as well as a numerical analysis of the algorithm and sorne insights on what the experimental flight tests might be. Keywords: /orce control, quadrotors, sliding mode.e. INTRODUCTION The quadrotor is a ti ight platform that has been used in a big range of applications which can even include interaction applications such as: construction purposes [1, 2], aerial transport and towing [3, 4], inspection of structures [5] and even in art applications [6]. With the advances in Pérez, A.S. & ].P. Salinas. (2018). Size variation ofFe2Q3 embedded in a kaolinitic clay of recent geological age. Celerinet. 6 (2), 1-5. 10 �RESEARCH/ PHYSICS electronics and microcomputers the capabilities of quadrotors for interaction and manipulation of objects raises, as well as the needs for algorithms to handle force control and interaction. The problem of quadrotor interaction and force control starts when the flight regirnen changes from free flight to constrained since switching between control algorithms has to occur during flight and it has to be a smooth transition to manage the contact force disturbances. lt is clear that the force control problem is complicated because of the nonlinear dependences and couplings among force, position and orientation coordinates, [7]. The quadrotor 's force interaction problem has been addressed using a robotic end-effector to establish a contact point [8], though such solution proved to be versatile, the coupled dynamics have been neglected. Another approach, based on end-effectors, neglects the relation among attitude, thrust and exerted force assuming hovering and no aerodynamic effects, and poses wherein no force can be applied [9]. Lastly, we have the approach seen in [10], in which a robust fractional control is used in contact regimen to follow a reference attitude signal compliant with the desired contact force. Despite successfully tracking a desired force, once the quadrotor enters the constrained regimen, its position gets locked and the only degree offreedom (DoF) to manipulate is the angle directly related with the force application. the orthogonalization of force and velocity subspaces bom when the force applied into an object is normal to the constrained translational velocities, allowing to control the force in the constrained directions of the quadrotor while at the same time controlling the position in the non-constrained directions. FORCE CONTROL OF A DIFFERENTIAL ALGEBRAIC CONSTRAINED QUADROTOR In the following, we elaborate on the development of the differential algebraic equations (DAE) to model the constrained flight regimen of a quadrotor the implications and advantages of using this approach. If conditions of the orthogonalization principie persist at ali time, then the dual space of force/velocity of the quadrotor constrained flight can be divided in two orthogonal complementary spaces, one of force and one of velocity, taking that that into account we can then define the quadrotor system in contact as follows: •. T m~ =-T Re=+Jf'. (~)J + mge=+d P R=Raf ➔ JdJ=-a/ J(J) + r + rcx Rr J r. (~ )2 + d 0 f' (fJ(~.,, 1) = Ü ➔ Where ,~ is the vector from the center of mass to the contact point and r, its magnitude, J r. e IR"x"' is the constrained normalized jacobian" of the kinematic constraint (fJ(~f',1) =O , in this sense These studies show that extensi ve research of force quadrotor's dynamics is yet needed we can define =[J r.(c;)l, J r.(c;)l xr, )e !R6" "' stands " " without introducing a restrictive assumption. for the contact wrench where J r. (~)A contains The approach presented in this work is based the contact forces and "' on the force controller develop for robotic manipulators in [ 11], and the map position control seen in [12]. This methodology uses ➔ 11 �CELERINET JANUARY - JUNE 2019 ORTHOGONALIZATION PRINCIPLE Since q,(,;) = 0\:/t, then its time derivative yields This means that J.,(,;) is orthogonal to ,; . That is,; , belongs to the ortogonal projection matrix of [13]. Figure. 1. Schematic description of the quadrotor under a DAE model effects presented on the position dynamics. where Q spans the tangent plane at the contact .-1. e lR"' is a vector of Lagrange multipliers or contact forces, for a single contact point point, thus Qt = ¿ and QJ; = o.Therefore J.,, Q and are orthogonal complements since IR" is m = 1, and q,(,;.,,1) is the kinematic constraint, a rigid and frictionless surface, where generated by the direct sum of two orthogonal subspaces, and rank(im(Q)) = m = n -r as well as ip = f(,;,,,,r): lR" ➔ IR"' is a given scalar function, rank(im(J.,)) =r , such as m +r=n [14]. ,; = [x.,,y,,,,= ,,, f denoting the position of a Q 9 POSITION/FORCE CONTROL fixed coordinated system and r = [lfl.,,0 ,,~,,, f 9 their associated Euler angles. The position aerodynamic disturbances stand for dp while the attitude aerodynamic disturbances stand for d. The goal is to track force signals in the force subspace which is mapped by J ,¡,r. (,;) while tracking position signa Is in thevelocity subspace mapped by Q. For the purpose of simplicity, the physical constraint will be modeled as a wall in the x axis of the quadrotor which is placed at 1 m. of the quadrotors origin. In Figure 1, the contact regimen is represented, and the aim of this scope can be depreciated, the tracking of both force and position of the quadrotor while in constraint flight. 12 We must first define sorne structural properties which will be helpful at the time of presenting the stability proof. BOUNDEDNESS OF DYNAMICS: There exist positive scalars '$;, for i =o,... ,11 , such that IIQIJsP. l td - a,;, 11 5 P2+ /J1IJ,;, 11 llro-11 s P4llo-11 llé>lls fi6 IWd - a!,II5 P, + PsI !, 11 (7) (8) (9) (10) (11) llr sign(Sq, >11s ✓ 3J..,,= (r) (12) 11/Jj;. ¡¡ s"/]9 (13) llr;LIIs Y; lf sign(Sq1 >IJ ll.-1. -2d11s /Jio (14) (15) �RESEARCH/ PHYSICS Then from equation (1) and using the properties related with previously listed: can be bound as llmge=+dp -Y,011 S ,tmax (m )/31 (A llt,11+ .fj;.•= (V)) +,ima,<m)P6(P1ll~.II+ fi4 lall) Where S, = reference as t, =t, +t¡ Where (21) +/JJ;. (~)[~1+sd1 - r):] (22) 9 <:1 = sign( Sq) ( llmge=+dp - r,e¡¡ sx(t) (17) P.. = /3,/31 +P6P2 +Ps/Jrn +Ps"f; + g Amax (m) , Is a state-dependent function. Notice that, X(t) not only includes ali the externa! forces affecting the aircraft (buoyancy forces, aerodynamic forces and gravity) but also a general statedependence of d p . Consider the nominal t .. =Q[td - a~, +sd, - Y<T] +lma, (m )P (ll~JII+ Y; IIJ sign (Sqf )11) +J.max/311 +lldpll t -t,. 23 ) t = sign(S1 ) ( 24) where the tracking position error is defined as ~. = ~ - with reference trajectory ~d (i) e c 2 ; feedback gains a,r,/3 are diagonal positive ~d, definite matrices and is a scalar gain. J . (~) = J is the constrained normalized Jacobian of.tfié kinematic constraint0. Errors are then defined as OPEN LOOP ERROR EQUATION: Notice that the orthogonalization principie is established at velocity leve!, we need to introduce an orthogonalized reference signa! t, = t, +!1 at the velocity leve!, where t:!1= o The main idea is to prove the boundedness of the constrained DAE dynamics (1) and (2). Once accomplished this, we design a controller by using the virtual control u=-TRe, as a full vectorial term. In this way equation ( 1) can be rewritten as m! =-u+J; (~)J +mge=+dP ( l &-9 Following a similar procedure to [15], the parametrization can be expressed in terms of a S, = QS - /3J;.s1 (25) s. = sq + ru (26) s1 = sq, + r/f. (27) Sq =S - Sd (28) sq, =D./ -sd, (29) S = t, + a~, (30) sd, =S(to)e-k(t-to) (31) ~¡ =f A- Ad (32) sd¡ = ~¡ (to)e-k(t-to) (33) For k, k >- O. In this way S, can be stated as nominal reference ~' as mt,. = Y,e 09) Introducing (19) into equation (18) yields 13 �CELERINET JANUARY - JUNE 2019 CONTROL DESIGN A control law that assures semiglobal exponential tracking of force-position reference signals, in closed loop with system ( l ), is given by u = KdSr + J; [Ad +sd, - Y; tanh (µ¡Sq, )] +J; [- r111J +r1Sd, - r1r;'f-] (35) where Kd is a diagonal positive definite matrix, and are positive scalar values. Then substituting equation (35) into (20) yields bounded, we have that (tr,tr) EL~ . The right hand side of open loop (18) shows that exists such that This result shows only local stability of Sr and Sr . Now we prove that the sliding mode arises, taking Sr in (34). Since Sr e L , and Q are q,(;",1) pJ;. (; )S1 ➔ o bounded, then QS, is bounded and, since is sn,ooth and S1 ➔ o then . Now taking into account that Sr is bounded, mSr =- KdSr - J; [112+sd, - Y; tanh(tt¡Sq, )- Y¡D./] - J: [rfsd, - r¡Y;L. ]+mge=+dp - f,e (36) Let the following function v =.!_[s;mS, + ps; s1 ] 2 then :,QS, and ;pJ;.s1 are bounded (this is j;. possible because is bounded and so is Q ). Ali these chains of conclusions prove that there exist constants c2 >- o and c3 >- o such that (37) be a candidate Lyapunov function for equation (36). The total derivative ofLyapunov function (37) along its solution (36) gives rise to t7 = s;msr + p;s1 ( 38) Now we have to prove that for a Q_roper selection of feedback gains r and Y; the trajectories of position and force converge to zero. This is possible if we can prove that sliding modes are established in the position subspace and in the subspace Q of force Considering that the operator Q spans the vector as the direct surn of its image Sr , J; (;). If Kd ,r1 and p are large enough and the initial errors are small, we conclude the seminegative definiteness of equation (39) outside of hyperball c0 = S, 1f7 ~ o centered at the origin, such as the following properties of the state of closed loop system arise. this implies that and implies that im(JJJ;. (;)Sr =s7) , this Sim Sr = Os - s - /J J ¡,'T $f =sim s f ( 42) where S;"' and Sr belongs to orthogonal complements, that meaos (s;m ,S¡') = O . That is, we are able to analyze the s:"' dynamics Then, ( sq,,a) e L~, and since desired trajectories are c 2 and feedback gains are �RESEARCH/ PHYSICS st, st independently of because belongs to the kernel of Q. This is verified if we multiply equation (43) by Q r where lf F: 1 >-0 , then a sq, = o is guaranteed v,. 0.5 50 a j,/J,,¡t 70 8 k Yx.y,= 0.1, 0.15, 0.15 45,200,200 K Y;,o,,,, Kd# /J~ QTSr = S, (44) Since is Q idempotent. It is important to notice that if Ax= Ay for any square nonsingular matrix A and any couple of vectors x, y then d:t .J',: within the span of Q. Now if we multiply Sr by J 'P we obtain J,,,S, = J,,,QS, - /3J,,,1;.s 1 J,,,Sr =- /3S1 (4 5) Now according Q 1 Sr = S, to ín the posítíon subspace of Q if we take derívatíve of equation s;, produces k Y¡ 5 8 0.1 Y; 0.1 ax.y,: Thus, eq uation ( 44) means that Sr = QS, (44), and multíply ít by =r;-~[ts,]. sliding mode at QTSr =QTQS, - PQT1;.sf x=y . F:1 NUMERICALANALYSIS The simulator is developed using 6 main programming blocks identified as the position and force control, position and force dynamics, lambda estimator, attitude reference mapping, attitude dynamics and attitude control. Simulations use the ode 23tb (stiffffR-BDF2) numeric solver with variable step. The desired reference in force is stated as Id = 2 + sin (t) N , while position reference signals are designed = r- F:1 • Thus, we obtain the sliding mode condition if r >- F:1 , such as F:, >- o of Where F:, as [xd, yd,=dr =[J,0.5sin(t),- 05 - 0.5cos(t)]r m Initial conditions for the simulation r =[1,0, -If [x0 ,y0 ,=0 which means that the quadrotor is already in contact Feedback gains are shown in Table 1, as seen sq, = o at ,, ;?: ~•:'.'"'I. However, notice that for in Figures 5, 6 and 7 the tracking of the circle any initial condition sq, (10 ) = o then t, =o , is successful and the contact with the wall is which implies that the sliding 1node at sq, (1) = o maintained at ali time during the si.tnulation. is guaranteed for ali tüne. The tracking of a sine function in force is Siinilarly, if we take the derivative of (45) accomplished as presented in Figure 2. In Figure 4, The virtual control containing the and we multiply it by we have inputs from the position and force controllers is presented, which is then mapped and followed by the attitude controller, resulting in the tracking of the quatemion shown in Figure 3. equation (46) guarantees the sliding mode at s; 15 �CELERINET JANUARY - JUNE 201 9 . t t J • 1; .,. (,) , • ' • Figure. 2. Force tracking of a sine function Í 1 , 1 • Tim, (•) Figure. 3. Attitude behavior according to force application This approach needs to be further developed for experimental tests, important considerations should be made regarding the contact too! to be used, it wi11 require a precise and fast positioning system such as Optitrack or Vicon in order to feedback the position of the center of 1nass of the quadrotor as well as the contact tool tip. Computational cost and latencies for this algorithrn are relatively big, a problen1 which will decide whether this scheme could be running on board the quadrotor or if it will need a ground station to run the controller. In addition to the previous challenges, the typical vibrations of the quadrotor, once in contact, will compromise the capabilities of the quadrotor to keep the orthogonalization principie. in constrained flight. CONCLUSIONS AND DISCUSSIONS 1 1 1 1 f I f f 1' Tu"' (>) Figure. 4. Virtual control input to the attitude reference map. ¡j !., . . -.-::::~. ... ' ' . .. 'liiuo (t) .' . . .. Figure. 5 .Regulation at contact point in the x axis. 1 ' • 'Twi:i(,) 0 0 ' • Figure. 6.Tracking of a sine function in the y axis. ' ' .t ,1 ti "" l l~ii •' ~ I J ! ♦ Tltuu (,;) 1 1 • Figure. 7.Tracking of a cosine function in the z axis. .16 [position/force sliding mode is a precise too! for tracking references in both subspaces of position and force. For experimental analysis one thing to keep in mind is that there has to be changed in control schemes to change from free flight regimento a constrained one for the quadrotor and therefore a switching algorithm in addition to maintain the orthogonalization principie between force and velocities will be very complicated due to the vibrations of the quadrotor. Also, the latencies demanded by this approach would be a problem when trying to have ali programs running on-board the quadrotor. Even considering the challenges previously mentioned about experimental flight test. The position/force sliding mode presents is a powerful tool that can extend the methodology proposed in [7], achieving in this way a real way of handling regular objects in the air by using a set of cooperative quadrotors that can apply a desired force while changing position according to the grip requirements proposed in [7]. �RESEARCH/ PHYSICS REFERENCIAS [9] Jimenez-Cano, A. E., Martín, J., Heredia, G., Ollero, A. , & Cano, R . (2013, May). [l] Lindsey, Q., Mellinger, D., & Kumar, Control of an aerial robot with multi-link arm V. (2012). Construction with quadrotor teams. for assembly tasks. In 2013 IEEE Intemational Autonomous Robots, 33(3), 323-336. Conference on Robotics and Automation (pp. [2] Augugliaro, F., Mirjan, A., Gramazio, 4916-4921). IEEE. F. , Kohler, M., & D ' Andrea, R. (2013, Novem[ 1O] Izaguirre-Espinosa, C., Muñoz-Vázber). Building tensile structures with flying ma- quez, A. J ., Sanchez-Orta, A., Parra-Vega, V., chines. In 20 13 IEEE/RSJ lnternational Confe- & Castillo, P. (2018). Contact force tracking rence on Intelligent Robots and Systems (pp. of quadrotors based on robust attitude control. 3487-3492). IEEE. Control Engineering Practice, 78, 89-96. [3] Sreenath, K., Michael, N., & Kumar, V [ 11] Parra-Vega, V., Rodríguez-Angeles, A., (2013, May). Trajectory generation and control & Hirzinger, G. (2001 ). Perfect position/force of a quadrotor with a cable-suspended load-a tracking of robots with dynamical terminal slidifferentially-flat hybrid system. In 2013 IEEE ding ,node control. Journal of Robotic Systems, l ntemational Conference on Robotics and Au- 18(9), 517-532. tomation (pp. 4888-4895). IEEE. [ 12] Sanchez-Orta, A., Parra-Vega, V, Iza[4] Mellinger, D., Shomin, M ., Michael, guirre-Espinosa, C., & García, O. (2015). PoN., & Kumar, V. (2013). Cooperative grasping sition- yaw tracking of quadrotors. Joumal of and transport using multiple quadrotors. In Dis- Dynrunic Systems, Measurement, and Control, tributed autonomous robotic systems (pp. 545- 137(6), 061011. 558). Springer, Berlín, Heidelberg. [ 13] Parra-Vega, V., & Arimoto, S. ( 1996). [5] Ortiz, A., Bonnin-Pascual, F., & Gar- A passivity-based adaptive sliding mode posicía-Fidalgo, E.(20 14). Vessel inspection: A mi- tion-force control for robot manipulators. Intercro-aerial vehicle-based approach. Journal of national Journal of Adaptive Control and Sigl ntelligent & Robotic Systems, 76(1), 151- 167. na! Processing, 10(4-5), 365-377. [14] García-Rodríguez, R., Dean-Leon, E., [6] Augugliaro, F., Schoellig, A. P., & Parra-Vega, V., & Ruiz-Sanchez, F. (2005, D ' Andrea, R. (2013). Dance of the flying ma- June). An adaptive neura] network controller chines: Methods for designing and executing for visual tracking of constrained robot manian aerial dance choreography. IEEE Robotics pulators. In Proceedings ofthe 2005, American & Auto1nation Magazine, 20( 4), 96- 104. Control Conference, 2005. (pp. 3694-3700). [7] Parra-Vega, V., Sanchez, A., Izagui- IEEE. rre, C., García, O., & Ruiz-Sanchez, F. (2013). [ 15] Parra-Vega, V., Arimoto, S., Liu, Y. H., Toward aerial grasping and manipulation with Hirzinger, G., & Akella, P. (2003). Dynamic multiple U AVs. Journal of Intelligent & Robo- sliding PID control for tracking of robot manitic Systems, 70(1-4), 575-593. pulators: Theory and experiments. IEEE Tran[8] Keemink, A. Q., Fumagalli, M., Strami- sactions on Robotics and Automation, 19(6), gioli, S., & Carloni, R . (20 12, May). Mechani- 967-976. cal design of a n1anipulation system for unmanned aerial vehicles. In 2012 IEEE international conference on robotics and automation (pp. 3147-3152). IEEE. 17 �CELERINET JANUARY - JUNE 2019 1 Carlos Mauricio Santacruz Elizondo; CIO - UANLº - CICFIMº - FCFMº in San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México. RESUMEN Presentamos parte del trabajo realizado por el autor referente a la teoría llamada "Theory of Empty Universe" [l ], en este artículo se definirá lo que para la teoría es la naturaleza de la gravedad, así como su relación con la física de las partículas. La relación antes mencionada sigue siendo uno de los grandes problemas de unificación según las teorías actuales. Para esto se presentará un breve resumen de la conjetura de la naturaleza del inicio del universo y cómo su constante expansión define la naturaleza de la fisica del espacio-tiempo, esto coincide con las observaciones en el universo por los experimentos realizados. Explicaremos las fuerzas fundamentales que rigen la gravedad y la forma de las partículas, así como ejemplos y resultados. La teoría contempla de una manera general las fuerzas fundamentales como el electromagnetismo, pero no se abordarán en este artículo. Palabras claves: Gravedad; Física; Partículas; Universo; Naturaleza; Deformación; Espacio; Tiempo. ABSTRACT We present part of the work done by the author about the theory called ''Theory of Empty Universe" [ l], in this article we will define what for the theory is the nature of gravity, as well as its relationship with the physics of particles. The last relationship continues to be one of the great problems of unification according to current theories. F or this a brief summary of the conjecture of the nature of the beginning of the uni verse and how its constant expansion defines the nature of space-time physics will be presented, this coincides with the observations in the universe by the experirnents carried out. We will explain the fundamental forces that govern the gravity and shape of the particles. As well as examples and results. The theory considers in a general way the fundamental forces such as electromagnetism, but they will not be part in this article. Pérez, A.S. & J.P. Salinas. (2018). Size variation of Fe2Ü3 embedded in a kaolinitic clay of recent geological age. Celerinet. 6 (2), 1-5. �ACADEMIC PAPER/ PHYSICS Keywords: Gravity; Physical; Particles; Universe; Nature; Deformation; Space; Tinte. INTRODUCTION According to the theory called "Theory of Empty Universe" (which in the following we will abbreviate as "TEU") the universe was created from a singularity that derives in the convergence of the space dimension with a vector dimension, this last dimension we call it "time". In such convergence the time dimension deformed the space dimension, creating a dynamic multi-dimensional space, what we call "space-time". The space-time suffer a constant deformation derived from the "time" dimension, this deformation occurs in ali directions, the previous data has been confirmed on the Law of Hubble. [3] THETHEORY TEU Type oftheory The General Theory of Relativity defines the curvature of space-titne as a gravitational fiel d. ln the presence of matter, the geometry of space-time is not flat, is curved, a particle in free inertial move1nent inside a gravitational field follows a geodetic trajectory. As well as the Quantum Electrodynamics defines the physics of particles as the phenomena implied by electrically charged particles that interact with each other by means of the electromagnetic force, being the first quantum theory of the field in which the difficulties to construct a complete description of fields and of creation and annihilation of quantum particles, were resolved satisfactorily. [2] However, TEU is at the midpoint of both theories, establishing its arguments in geometric terms, energy fields and at a classical theory level. Due to this defines a connection between the gravity and the particles. TEU Type of theory Toe deformation of space-time derived from the convergence of dimensions creates a spherical space-time that continues to deform in all directions at the speed of light. At the limit of this deformation which is the area of the space-time sphere is what creates the energy. This energy has a wave nature and forms fields. As well have opposite polarities. Toe theory says that hypothetically this energy can be formed by a type of fibers or one-dimensional strings structured in other dimensions due to the expansion of space-time invades those dimensions. This is speculative due the impossibility of observing those dimensions. The fundamental physics of the particle According to TEU at the limit of the deformation of space-time where energy is created, this energy converges in itself in the form of spheres forming fundamental particles such as the electron. When they converge in themselves, they endose a space-time inside them which has a space-time deformation pressure specific to the place where the particle converged and was created. Toe particles once created are formed by the energy of fields in the outer area and the deformation pressure inside them. These are called fundamental particles. The deformation of space-time Before the beginning of the universe, the dimension of space existed in a point infinitely small and unaltered. In its interior TEU says that there was a specific interna! pressure. At the moment of the singularity and creating the dynamic space-time this began to deform in all directions generating a larger volume inside, so the pressure inside it was decreasing, creating what TEU called space-time deformation pressure lower to the space specific befare the singularity. 19 �CELERINET JANUARY - JUNE 201 9 The fundamental physics of the particle According to TEU at the limit of the deformation of space-time where energy is created, this energy converges in itself in the form of spheres forming fundamental particles such as the electron. When they converge in themselves, they enclose a space-time inside them which has a space-time deformation pressure specific to the place where the particle converged and was created. The particles once created are formed by the energy offields in the outer area and the deformation pressure inside them. These are called fundamental particles. The nature ofthe atom According to TEU, the union of many fundamental particles creates larger fields, due to the polarized nature of energy fields are formed on other energy fields due to their attraction, thus creating groups of concentric fields that we call atoms. TEU believes that neutrinos and neutrons are layers of energy fields in pairs that neutralize each other, these fields in pairs forrn the inner layers of the atom. The Beta Decay theory gives clues to these theoretical properties. [4] The force of gravity Previously, we defined particles as spherical energy fields that store inside them a specific space-time deformation at the time of their creation, which is the space-time deformation that the universe had at that moment. The energy field of the particle prevents the spacetime deformation inside it be modify, which keeps it constant. The Law of Hubble tells us that the spacetime ofthe universe has a continuous expansion from the beginning of its existence. Space-time deformation differential Derived from the continuous expansion of the universe, a deformation of the space-time of the variable universe is created with the pass oftime. As the space-time deformation of the interior of the particles is constant and the space-time deformation of the universe is variable, this creates an inequality generating a space-time deformation differential. De-t(particle) < De-t(universe) (1) According to TEU this differential of spacetime deformation between the particles and the outer space, creates a differentiaJ pressure force in ali directions and gives the particles the spherical shape. This we call gravity. ! O_e•t(unlver,e) -·----·•·• - -· - ..... Fig. 1. Atom diagram according to TEU The polarity of the different fields creates a force of attraction that attempt to join them, justas the deformation of space-time that exists inside the same fields creates an opposite force that prevents the fields from joining. This gives the stable form to the fields and the atoms. 20 j Fig. 2. Diagram of the forces of deformation space-time in particles. Interaction of the space-time deformation between two particles. When two particles find each other in the �ACADEMIC PAPER/ PHYSICS empty space, the vectors of deformation forces interferes between the empty space and the particles themselves creating a differential effect. (01 ), that area (Al) is shown on Fig 4. Fig. 4. lnterference diagram of vectors from one particle to another. Fig. 3. Diagram of vector interference between two particles. The closer the particles are to each other, the interference of the vectors will increase, increasing the differential force between them, this creates an acceleration in the displacement. We call this gravitational acceleration. Due this we need to obtain the area ( A 1), this is obtained geometrically from the law of sines: Lawofsines: (r2)/d =(al)/(rl) (3) 0-1 ..:-----r2 ANA LYSIS Mathematical fonnulation of the gravity according to TEU lf we consider that the deformation of the outer space " presses" against the center of the objects in ali its spherical surface radially dueto its deformation differential and the deformation energy inside the objects "press" to outside, then we have a pressure differential over the entire surface of the object that is obtained by dividing the force between the area of the surface considered spherical. This deformation force is the differential a of the deformation force inside the object less the deformation force of the outer space. Interna! pressure = Pressure of deformation / área of the particle's sphere (2) Fig. 5. Vector interference diagram according to its geometry. 0 -1 ~ ~o r1 B1 --:::::: 1 y 11 r1ey+c ---- / Fig. 6. Vector interference diagram according to its geometry. We will omit the mathematical formulation for obtaining (c), [8] which is: e = (rl) * ( 1- ((1- ((rlld)2))1/2) ) (4) If we consider that space is infinite, the space between the objects is negligible, so that the area (Al) of the object (01) that is affected by the other object (02) is the "shadow" that produces the objects vectors of the first object 21 �CELERINET JANUARY - JUNE 201 9 To have the val ue of (c), we can calculate the area of the spherical cap affected. Al = 2 *pi* (rl) * c (5) Al = 2 *pi* (r1)2 * (l-((I-((rl/d)2))1/2)) (6) The pressure in that area 1s equaJ to the pressure in the whole sphere. From equation (11) a differential force is obtained on the object (O l) of attraction of the object (02) to the object (01), at the same time it happens in the other object (02) shown in the Figure 3. Objects in space are attracted to each other, then the force attraction ofthe object will be the sum of them. We ' II call it resultant force. Fr = Fl + F2 A(sphere) = 4 *pi* (rl)2 (7) Pressure(sphere) =Deformation / A(sphere) (8) Therefore we can consider that the pressure in the area (Al) is equal to: Pressure(A 1)=(Deformation/2 )*( 1-(( 1((r 1/d)2)) l/2)) (9) From the previous formula we can see the part " (Deformation / 2)" indicates that only half of the deformation stored in the particles interacts with the other particle. Equivalence with mass. TEU defines the space-time deformation inside the particles as the stored deformation force that interacts with that of other particles, thus defining gravity. Current theories define the force caJled " mass" as the interaction with gravity between the particles. So TEU says that the mass is equivaJent to the deformation force stored in the particles. Mass = De-t( particle) (10) CalcuJation of the deformation force between particles. With the deformation pressure in the area (Al) of equation (9) we can define the strength ofthe area (Al) Fl = Pressure(Al) * (Al) 22 (11) ( 12) Effective force between particles. The resulting forces formulated previously do not consider the space-time deformation of the empty space between the particles, for which a correction must be made as a function of the space-time deformation constant. GravitationaJ constant. TEU understand the gravitational constant as a physical representation of the deformation of the empty space of the universe and its acceleration (Ac). [5] G=6.674E-1 1 (m3)/(kg*s2) G= (m/(s2)) * (m2/kg) G = Ac * ( r / Fr) ( 15) (13) ( 14) GravitationaJ acceleration. TEU derives from the Newtonian equation of gravity, its own equation. Based on the following conjectures. a) The gravitational constant physical representation of the defonnation of the empty space of the universe and its acceleration. b) The larger (massive) object compared to the other, does not move. c) To obtain the resultant force, the space between the objects is considered despised, whereby:. d) The maximum area of the minor object that influences the displacement deformation is haJf the area of minor object, (Ao2) /2 �ACADEMIC PAPER/ PHYSICS e) Due to the previously and to that the space between the objects is despised as if they were joined; it is considered that the effective distance is the radius of a hypothetical sphere with the same perimeter of the affected area. The effective radio will be ( ro2) / 2. Object: Mo = Mass ofthe Object = 523.60 kg ro= Radius of the Object = 0.5 m = 0.0005 km Height of the object on the ground of the earth s = l 00 m = O. 1 km Doing the calculations with the previous equations [(3) to (12)] we obtain a resultant force of: Fr = 9,177,403,644.99 kgf 0-1 Fig. 7. Diagram of effective radio between objects despised their separation in space. In figure 7 we observe that " s" is the projection of the effective area of the object 0-2 in the massive object 0-1 , as well as the perimeter of the effective area "p 1" of the object 0-2 is half of the perimeter of the object 0-2, whereby the effective area "p l" is equal to that of a hypothetical sphere with radius r / 2 (17) Remind that this resultant force does not consider the space-time deformation of the empty space between the particles, for which a correction must be made depending on the deformation constant of the universe. Therefore we will use the equation (13) that uses the gravitational constant to make the correction of the space-time deformation mentioned over in function of the acceleration. Doing the caJcuJations we get the following: From the above TEU gets its own equation for gravitational acceleration. g = ( G * Fr) / ( (r/2)2) (16) where: g= Gravitational acceleration (m/s2) G = Gravitational constant (m3)/( kg*s2) Fr = Resulting force between particles (kg) r = Radius of the object attracted (m) Examples: Case 1) Consider a spherical object at a distance over the ground of our planet Earth with the following characteristics: Earth: Mt = Mass of the Earth = 5.9736 E +24 kg rt = Radius of the Earth = 6,378.10 km g=(G*Fr) / ((r/2)2) ( 13) G = 6.674 E-11 (m3)/( kg * s2) (14) Fr = 9,177,403,644.99 kgf ( 17) r =ro= 0.5 ,n We obtain this result: g = 9.799998708 m / s2 ( l 8) The gravity that exists on the Earth's surface is of 9.8065 m / s2 , with which we obtain a variation of0.06629%.[6] Case 2) Analyzing the previous case, but with the variant of the elevation of the object on the ground of the earth at 412 kms which is the altitude of the orbit of the intemational space station, we obtain : 23 �CELERINET JANUARY - JUNE 2019 g(412km) = 8.647 m / s2 (19) The gravity that exists in the intemational space station is of 8.629 m / s2, with which we obtain a variation of 0.2086%.[7] RESULTS Developing similar anaJysis to the above examples in other celestial bodies in our solar system we obtain the following results. Table: Table 1: Accele ration of gravity according to TEU and its comparison with the cu rrent observations of the ce lestial bodies of the solar system. Celestial Bodies G G Variation (TEU) (Newton) (%) Sun Mercury Venus Earth Mars Jupi ter Saturn Uranus Neptune 274.04 3.7022 8.8724 9.80 3.711 24.79 10.45 8.87 11.1242 274.0 3.70 8.87 9.8065 3.711 24.78 10.44 8.69 11.15 0.01459 0.05945 0.02706 0.06629 0.00 0.04035 0.10536 2.0713 0.2314 Note: The values of mass, diameter and gravity we re obtained from Wi kipedia. [2] . The values are expressed rounded, but were calculated by software with 50 decimals. an additional asymmetric differential effect that alters the previous symmetric, this generates the movement of particles that we name gravity. REFERENCES [1] "Theory of Empty Universe" https:// www. re searchgate. net/ proj ect/Theory-ofEmpty-U niverse [2] Wikipedia https://es.wikipedia.org [3] NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe https ://wmap.gsfc.nasa.gov/ universe/ uni_ expansion .html [4] Konya, J.; Nagy, N. M. (2012). Nuclear and Radiochemistry. Elsevier. pp. 74-75. ISBN 978-0-12-391487-3. [5] Physical Measurement Laboratory of Nl ST https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?bg [6] Taylor, Barry N. ; Thompson, Ambler, eds. (March 2008). The intemational system of units (SI) (pdt) (Report). National Institute of Standards and Technology. p. 52. NIST special publication 330, 2008 edition. CON CLUSIONS Experimentation [7] "Euro pean Users Guide to Low With the above discussion we can say that the Gravity Platforms". European Space Agency. 6 resuJts of gravity TEUs are very close to those December 2005. Archived from the original on obtained experimentally. Therefore it could be 2 April 2013 . Retrieved 22 March 2013. considered as correct TEU theory. [8] "Theory of Empty Universe - Gravity" Symmetry and Asym111etry https://www.academia.edu/34961060/Theory_ The space-time deformation of the particles of_ Empty_ Universe_ Gravity_ ?auto=download and their differential with respect to the empty space of the universe create a sy111metrical differential effect in ali directions which gives the spherical shape to the particles. This symmetrical differential effect is aJtered when two or more particles are found, creating 24 �1 Angel Colin, 2 Pedro Valdés-Sada, 'Enrique J. Pérez, 3 Carlos E. Chávez, 'Eduardo Pérez-Tijerina; UANL - FCFMº - FIMEº - UMº in San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México. ABSTRACT: We present the optical properties in the visible spectrum for a gold plated printed circuit (antenna) fabricated on a glass substrate of 5x5 cm2. The circuit was designed for an exploratory study of antenna arrays of 2x2 elements, thus covering the surface area of one face of a standardized 1-Unit cubesat. The measurements were conducted at room temperature; the reflectance, absorbance and transmittance spectra were obtained as a function of wavelength in the range 250-2500 nm. Key Words: Printed circuit; Antenna; Optical absorption; Optical re.fl.ection; Optical transmission; Cubesat. RESUMEN: Presentamos las propiedades ópticas en el espectro visible para un circuito impreso (antena) chapeado en oro, fabricado en un substrato de vidrio de 5x5 cm2. El circuito fue diseñado para un estudio exploratorio de matrices de antenas de 2x2 elementos que cubren e1 área superficial de 1a cara de un cubesat estandarizado de 1-Unidad. Las medidas fueron hechas a temperatura ambiente; los espectros de reflectancia, absorbancia y transmitancia, fueron obtenidos como una función de la longitud de onda en el rango de 250-2500 nm. Palabras clave: Circuito impreso; Antena; Absorción óptica; Reflexión óptica; Transmisión óptica; Cubesat. Colin, A., et al. (2018). Emerging planetary astrophysics and related technologies research in Northeastern Mexico. Celerinet. 6 (2), 6-21. 25 �RESEARCH/ ASTROPHYSICS INTRODUCTION EXPERIMENTAL TECHNIQUE Nowadays, printed ciurcuits that include antennas play an important role in wide brand of applications such as astronomical detectors, satellites, the current and the next generation of wireless communications systems, and so forth [1 -3]. With the advent of the new cubesat's generation, this kind of circuits are very demanded, especially because they can be fabricated on the solar panels of small satellites withoutsacrificingsignificantitsperformance [4, 5]. A 1-U nit cubesat, is the minimal standardized satellite platform of 10 x 10 x 10 cm3 with a mass of 1.33 kg [6]. New investigations in this miniaturized satellites emerge every year with a variety of novel circuit designs to maximize its communication systems used for downlink data at different frequencies. Most of them use the ultra-high frequency (UHF) band dueto at this frequencies digital data can be well transmitted in a modulated form [7]. In the literature, it is very common to find electrical and radiation parameters of antenna circuits, but not their optical characteristics, nor the behaviour when multilayer of different materials are used in their electrical wires. In this paper we present the optical characterization of a gold plated printed circuit (antenna), fabricated on a glass substrate of 5x5 cm2 whose ground plane covered with chromium acts as light absorber. This circuit pretends to be a re-scaled model of the design previously reported in [8] in order to study the optical characteristics of the materials used in the multilayer zone. This exploratory study will be the first step towards designs for applications in the communication sub-system of the engineering model of the Refractor Telescope SATellite (RTSAT), which is currently under construction [9, 10]. Three thin film depositions were performed by means the DC sputtering method on a glass substrate of 5x5 cm2 and 2 mm thickness. The substrate was previously cleaned with acetone, immersed in an ultrasound machine for arow1d 4 minutes. To build the gold plated electrical circuit, we used high purity Au (99.99%) at 300 rnA and 4 14 V during a period of 30 s. The bilayer element in the circuit, was made using high purity niobium (Nb 99.99%) at 400 rnA and 350 V during 60 s. Each deposition was made over its corresponding slot printed circuit in a sticker mask, which was removed after each process. The ground plane in the opposite side of the substrate, was built by depositing high purity chrome (Cr 99.99%) at 400 mAand 350 V during 60 s. Toe whole printed circuit after its fabrication is depicted in Fig. 1. Here, ali dimensions are re-scaled around 2500 times from those of the proposed model in [8]. Fig. 1. Gold plated printed circuit fabricated on a glass substrate of SxS cm 2. RESULTS AND DISCUSSION Ali measurements were made at room temperature in the visible spectrwn, using a spectrophotometer UV-VIS (TMTHERMO SCIENTIFIC, Mod. EV600 PC). 26 �CELERINET JANUARY - JUNE 2019 For our purposes, in this experiment we investigated the effects ofNb on metallic layers such as Au. The optical transmittance and reflectance spectra, for the Nb thin film, were recorded in the wavelength range 250-2500 nm, as is depicted in Fig. 2. We observed that there is minimal transmission in the ultraviolet band, whereas it presents a soft increment of around 1% up to the infrared band, giving in consequence that only a small quantity of the ultraviolet light is reflected, as expected. The absorbance and transmittance spectra for the Cr thin film , are show in Fig. 3. We found that around 99% of ali incident light is absorbed homogenously. We observe that the values of transmittance for both Cr and Nb are quite similar. That may be due to the incident beam was directed in the center ofthe substrate, where part ofthe layer of Nb is directly deposited on the glass substrate, which in turn is practically transparent, hence the refracted beam now inside to the Cr film , therefore the transmittance spectra should be interpreted as the addition of those material s. 8:) ;'--- I !' :í) ;g~ fl 16 .E 3) ~ 1- I ! !' ~ 16 ,I .,, 40 '' / i' Transmittanc:e -·- -·- Reflectance 40 ;g- 3) 16 e.l 3) 3) 10 10 o 500 1000 1500 ~ i a: o 2500 A(nm) Fig. 2. Reflectance and transmittance as a function A of far the bilayer zone that includes Au and Nb. 14 14 ----- Absorbance - 12 10 ~ i ~ Transmittance 12 10 ;g~ 8 8 e.l ai E 6 6 ' ' •' '' • •• E ~ ro ~ 4 On the other hand, the high values of 4 reflectance for the zone covered with Nb may 2 be due to the !ayer of Au which was previously ---·----·--------------------deposited for the electrical lines of the circuít. o...,___,__~ ~'-~-'-~ --'-~__,Jo 1000 1500 2000 2500 lt should be taken into account that the A(nm) device presented in this paper was made for Fig. 3. Absorbance and Transmittance as a function A an exploratory study only in order to know the of for the ground plane made of Cr. optical properties in the bilayer zone adding Future experiments will consist in fabricate a third metal !ayer in the opposite side of the and characterize ali the electrical and radiation substrate. parameters of an aptimal antenna array of The radiation parameters ofthe antenna were 2x2 elements connected in parallel, since not considered here; they wili be considered in this combination will provide an antennaa next experiment with a multilayer zone in a module for one face of 1-U Cubesat but with silicon substrate of around 500 µm thickness, 1nuch higher directivity and a de resistance which will include a thin !ayer of SiO2 as approximately the same as for a single antenna. Our preliminary design is shown in Fig. 4. electrical insulating between the Nb and Au. 27 �RESEARCH/ ASTROPHYSICS REFEREN CES [ 1] A. Colín, D. Ortiz, E. Villa, E. Arta!, and E. Martínez-González. An array of lens-coupled antennas for cosmic microwave background measurements in the 30 GHz band. Experünental Astronomy (2012); 33: 27-37 .. Fig. 2. Schematic arrangement (not to scale) of four antennas connected in parallel. Dashed lines limitan area of [2] A. Krauss, H. Bayer, R. Stephan, M.A. Hein. A low-profile user terminal antenna for movile bi-directional Ka-band satellite comrnunications. ESA's ARTES 2012; Available from: https://artes.esa. int/sites/defauJt/files/06_ 1450_ krauss. pdf. [3] K. R. Jha and G. Singh. Terahertz planar antennas for future wireless communication: A technical review. Infrared Physics and TechnoThe novel low-profile printed circuits that logy (2013); 60: 71-80. include antennas, are very promising devices to improve communication systems in small [4] X. Liu, D. R. Jackson, J. Chen, et al. Transsatellites; since the use of this kind of circuits parent and nontransparent microstrip antennas fabricated on the surface of the solar pane Is may on a cubesat. IEEE Antennas & Propagation reduce the weight and cost in the miniaturized Magazine 2017; 59-68. spaces of the small satellites. The study of optical properties of such [5] R. Montaña, N. Neveu, S. Palacio, et al. Decircuits allows confinn that the efficiency of the velopment of low-profile antennas for cubesats. solar cell may not be considerable affected, if 28th Annual AIAA/USU Conference on small printed circuits that cover a small area compared satellites 2014, SSC14-IX-7, 6 pages. with the effective area of the solar panels, are fabricated on them. [6] M. D. D. Staff. Small Spacecraft Techno10x10 cm2. ACKNOWLEDGEMENTS e authors acknowledge to funding from Agencia Espacial Mexicana, through grant number: AEM-2014-01-248438, and to Dr. Manuel García Méndez for his assistance during the experitnental runs in the facilities of his laboratory.obsesionporelcielo.net/) and Facebook (https://www.facebook.com/ obsesionporelcielo/) page to better serve the needs of its audience. logy State Art. National and Space Administration California (2014), Technical Report TP2014-216648. [7] J. Bouwmeester and J. Guo. Survey of worldwide pico-and nanosatellite missions, distributions and subsystem technology. Acta Astronautica 2010; 67: 854-862. [8] Colin A., Pérez-Tijerina E. and Salís-Pomar F. Design and simulation of an antenna coupled microbolometer at 30THz. Intemational Joumal of Antennas and Propagation 28 �CELERINET JANUARY - JUNE 2019 (2017); Vol. 2017: 6 pages. [9] Colin, A. , P. Valdés-Sada, L . Olguín, et al. Implementation ofan 80 mm refractor telescope in a 2U-cubesat. 67th International Astronautical Congress 2016; lAC-1 6, B4,2,3x33235: 6 pages.Vol. 2017: 6 pages. 29 � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Celerinet Año de publicación El año cuando se publico 2019 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 7 Número Número de la revista 1 Mes de publicación Mes cuando se publicó Enero-Junio Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Semestral Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet, 2019, Año 7, No 1, Enero-Junio Creator An entity primarily responsible for making the resource Martínez Moreno, Partricia, Directora Subject The topic of the resource Física Ciencias Actuariales Educación Matemáticas Multimedia y animación digital Tecnologías de la Información Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Calderón Martínez, Alma Patricia, Editora Responsable Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/01/2019 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource text/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020105 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://celerinet.fcfm.uanl.mx/index.php Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., México Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores. Gravity Optical Fiber Lasers Printed circuit Quadrotors https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/408/19941/Celerinet_2018_Ano_6_No_2_Julio-Diciembre.ocr.pdf 686b41575398a14e95c0e849d1722c35 PDF Text Text O) ~ ' IO O) CX) C') C\J z (/) (/) 'l. / 1 ~ ~ .. .. ~ . r~ ~~ -- ~......, .,, ~~=~- ~~ >-~ ~ ~e -----= - ~ -5 ._ • ~~ ,~ ~ / l . ~· ~ ~ 'r' • ~ MATHEMATICS, PHYSICS, COMPUTER SCIENCE, ASTROPHYSICS 9 uANL l 1'\ IVl".ltSlllAI> i\lJ íÓNOMA nt·: Nttt-:\101 i-t1N FCFM f,-\f'l lLTAD DF C1f.NC7AS FiSICO MATfMAOCAS 5 ~ �lng. Rogelio Guillermo Garza Rivera Rector Dr. Santos Guzmán López Secretario General M.A. Emilia Edith Vásquez Farías Academic Secretary Dr. Celso José Garza Acuña Secretary of Cultural Affairs Lic. Antonio Ramos Revillas Publications Director Dr. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero Director of the Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar Editor in Chief M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Lic. Nicelia María Buttén Salazar Editors Ángel Salvador Pérez Blanco Juan Pablo Salinas Estevane Angel Sanchez Colin Pedro Valdés-Sada Enrique J. Pérez Carlos E. Chávez Eduardo Pérez-Tijerina Collaborators M.A. Patricia Martínez Moreno M.T. José Apolinar Loyola Rodríguez Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Dr. Álvaro Reyes Martínez Dra. María de Jesús Antonia Ochoa Oliva Editorial Committee Dahlia Nayelli Espinoza Segovia Víctor Manuel Barrera Herrera Editorial Design Celerinet, Year 6, No. 1, July-December. Published on : December 19th, 2018 Gelerinet is a semestral publication edited by the Universidad Autónoma de Nuevo León, through the Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Address: Ave. Universidad S/N. Gd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, G.P. 66451. Telephone + 52 81 83294030. Fax: + 52 81 83522954. celerinet.uanl.mx Editor in Ghief: Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar. Exclusive Rights Number 04-2014-102111595700-203 licenced by the Instituto Nacional de Derechos de Autor. ISSN 2395-8359. Responsible for last update: Unidad Informática, M.A. Reyna Guadalupe Castro Medellín, Ave. Universidad S/N. Gd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, G.P. 66451. Last update: December 19th, 2018. The views expressed in th is publication do not necessarily reflect the Editors' views. The partial or total reproduction of the contents and images in th is number is forbidden. AII rights reserved © Copyright 2018 celerinet @uanl.mx �1 SIZE VARIATION OF FE10 3 EMBEDDED IN A KAOLINITIC CLAY OF RECENT GEOLOGICALAGE 6 EMERGING PLANETARY ASTROPHYSICS AND RELATED TECHNOLOGIES RESEARCH IN NORTHEASTERN MEXICO �RESEARCH PAPERS , ARTICULOS DE, INVESTIGACION �RESEARCH/ PHYSICS Angel Salvador Pérez Blanco & Juan Pablo Salinas Estevane; UANLFCFM ABSTRACT Kaolinite is an alumina-silicate with a triclinic or monoclinic structure that originates from the evolution of minerals such as as feldspar or granite in accordance to its geologic origin. On this research, 10 kg of kaolinitic clay were extracted from three different places ata mineral pit in S. L. P., Mexico. X-Ray diffraction analysis (XRD) was performed on the different kaolin samples, afterwards they were anal yzed by optical m icroscopy on the image analyzer mode in order to observe the Fe::O3 size variation on the three different kaolinitc samples. lt could be verified that there is a considerable variation in the Fe::O3 size for samples coming form the same substrate, in addition to that, when the size of Fe2Q3 was compared o neto another, a significant difference in hematite size was observed. The large variation in the hematite size on each sample suggests a recent geological age. Keywords: Kaolinite; Microscopy; X-ray diffraction. RESUMEN La caolinita es un silicato de alúmina con una estructura triclínica o monoclínica que se origina a partir de la evolución de minerales como el feldespato o el granito según su origen geológico. En esta ínvestigación, se extrajeron 10 kg de arcilla caolinítica de tres lugares diferentes en un pozo mineral en S. L. P., México. El análisis de difracción de rayos X (XRD) se realizó en las diferentes muestras de caolín, luego se analizaron mediante microscopía óptica en el modo de analizador de imágenes para observar la variación del tamafio de Fe2O3 en las tres muestras de caolinitica diferentes. Se pudo verificar que existe una variación considerable en el tamaño de Fe2O3 para las muestras que provienen del mismo sustrato, además de que, cuando el tamaño de Fe2O3 se comparó entre sí, se observó una diferencia significativa en el tamafio de la hematita. La gran variación en el tamafio de la hematita en cada muestra sugiere una edad geológica reciente. Palabras clave: Caolinita; Microscopia; Mifracción de rayos Xt Pérez, A.S. & J.P. Salinas. (2018). Size variation ofFe2Q3 embedded in a kaolinitic clay of recent geological age. Celerinet. 6 (2), 1-5. 1 �CELERINET JULY - DECEMBER 2018 INTRODUCTION Clay is a petrographic term that is usually asigned to a material made up of certain minerals in variable proportions, it also refers to a fine grain and dusty material [ 1]. Different analysis by X-ray techniques have shown that kaolins are mainly composed of certain crystalline substances called clay minerals that are in escence hydro-alumina silicates [1]. Kaolinite (AhSi2Os(OH)4) is a hydro-alumina silicate with a triclinic or monoclinic structure that comes from mineral modification in its structure such as feldspar granite. During the tertiary and cretaceous ages it could be found in very thin rombic or hexagonal shape layers. The stoichiometric kaolin composition is: Al::O3:39.5%, SiOz:46.5%, H2O: 14%. Kaolinite is the main constituent material of kaolins. In certain places, kaolinite forms huge deposits where feldespatic rock erotion has been complete, it is usually transported by water in lakes mixed with quartz and other minerals making up clay beds. The highest purity clay, known as kaolin, has got many applications such as a paper constituent. lt is also used in the rubber and refractory industries, as added materials [ l] and even in diverse fields such as horticulture [4]. Sorne of the most common chromophorous materials found in kaolinitic clays are: MgO2, Fe2O3 and TiO2, ferrous oxides being the one with greatest impact in the kaolin color properties. During this research, it was found that Fe2O3 is not chemically combined on the studied kaolin clays, thus suggesting a young geological age for the mineral pit where these minerals were extracted. U.A.N . L. MATERIALS ANO EQUIPMENT Ten kilograms of kaolinitic clay were extracted from a mineral pit at Villa de Reyes, S. L. P., México. The studied kaolin for this investigation is called L28NM. The instruments used on this scientific research were: a) BaU ,nill, b) Powder X-ray diffracto1neter (Siemens D 5000), and c) Optical microscope (Olympus Bx60F ). L28NM was milled in the ball mili for one hour, afterwards, and X-ray diffraction analysis was carried out using the following conditions. OPTICAL MICROSCOPY In order to carry out an optical microscopy analysis of L28NM kaolinitic clay, very thin samples were prepared using a hydraulic press at 4,400 Lb for three minutes. The prepared samples were mounted on resine bases and polished a:fterwards. Each sample was analyzed at a 100X magnification and 5 micrographs were taken for its later analysis by an image analyzer software with a color discrimination function. Given the fact that ferrous oxide is red or dark in color it was possible to verify its presence by optical microscopy. STATISTICAL ANALYSIS An statistical analysis was carried out in order to observe the variation, homogeneity and tendency of the sizes of the ferrous iron oxide particles studied on the image analyzer. RESULTS EXPERIMENTAL Different tests and analysis were carried out in Centro de Laboratorios Especializados (Celaes) of the Facultad de Ciencias Químicas, 2 X-ray Diffraction (XRD) On Figure 1 we show the XRD analysis of L28NM, (JCPDS 14-164): �RESEARCH/ PHYSICS lttl() l:!ltM Clclt'aC l <(X) ..o w ,m l(IX) ~ 8X> o- e e .• e·1 e 8X> e ¿, w <IX> m o 1 e ll e Cu , C) 20 Ceu Cu 11) Cl0 a, Fig. 1: L28NM X-Ray diffraction pattern. Fig. 3: Optkal Microscopy of L28NM showing Fe2 0 3 embedded 1n kaolin clay. OPTICAL MICROSCOPY On Figures 2 and 3 Fe203 particles can be very easily identified on the micrographs taken ofL28NM. On Figure 4, the variation in size of Fe203 particles can be observed for the three samples of L28NM. • 1 • ••• • • o.s o Fig. 4: Fe203 Size evolution of Fe 20 3 on L28NM. Fig. 2: Optical microscopy of L28NM showing Fe 20 3 embedded in kaolin clay. 3 �CELERINET JULY - DECEMBER 2018 By the X-ray diffraction analysis it can Portland Cement. be concluded that L28NM is made up of the following major mineral compounds: saponite, [2] lmage Pro-Plus, Media Cybemetics Version stellerite, wollastonite, quartz and cristoballite 7.0 for Windows in accordance to JCPDS 14-164. Ferrous XP lron Oxide is not shown in the XRD pattern because its amount is too small for the XRD [3] Yanguatin H. et al., Pozolanic Reactivity of diffractometer resolution. Kaolin Clays, a review, Revista Ingeniería de On the statistical analysis based on the Construcción, ISSN 0718-5073, August 2017. obtained 1nicrographs using the image analizer software, a significative variation in size [4] Maier et al. , Evaluation of Kaolin Clays as for Fe2O3 particles could be observed. For an Altemative Management Tactic for Japanese samples 1 and 2 the sizes varied from 1,600 Beetle Feeding Damage in grape vineyards, to almost 3,000µm, whereas for sample 3 a Journal of Horticulture, ISSN 2376-0354, semi-uniformity for the size was found but are September 2016. larger in size compared to the ones for samples l and 2 and varied around 5,500 to 6,000µm. [5] Organismo Nacional de Normalización y From the Fe2O3 particle size variability, it Certificación de la Construcción y Edificación, can be concluded that L28'NM kaolin clay is S.C. , Norma Mexicana NMX-C-414-ONNCCE geologically young because of the fact that (1999). Fe2O3 particles did not have enough time to homogenize their size, and also because its [6] Balan, E., Calas, G., Bish, D.L. (2014) particles are not chemically combined with the Kaolin-group minerals: From hydrogen-bonded kaolinitic structure but are rather mixed in it. layers to environmental recorders. Elements: 10: 183-1 88. CONCLUSIONS [7] Behl, et al., Colored Titanoferous Coating The XRD analysis carried out on L28NM Pigment Obtained as a Flocculated By-Product show six mineralogic phases which are: in a kaolin purification process, U.S. Patent: saponite, kaolinite, wollastonite, stellerite, 5,688,315, November, (1997). crystoballite and quartz. The optical microscopy analysis and the statistical ana lysis on L28NM show an Fe2O3 size variation for the three studied samples, being sample 3 larger in size than the other two. From the Fe2O3 particle size variation it can be infered that L28NM is a geologically young kaolin clay which has a very pron1ising potential application in very diverse industries. [8] Williams, et al. , Method for Separating Mixture of Finely Divided Minerals U.S. Patent: 5,603,411. February, ( 1997). REFERENCES [10] J. lanicelli et al., Magnetic Separation of kaolin clay us,ng a high temperature superconducting magnet system, IEEE [l] ASTM Cl50, Standard Specification for 4 [9] Behl, et al., Colored Titanoferous Coating Pigment Obtained as a Flocculated By-Product in a Kaolin Purification Process, U.S. Patent: 5,584,394. December, (1996). �RESEARCH/ PHYSICS Transactions on Applied Superconductivity, June ( I997). [ 11] Williams et al. , Method for Separating Mixture of Finely Divided Minerals, ü.S. Patent: 5,603, 411 (1997). [ 12] Walter Borchardt, Springer, (1995). Crystallography, [ 13] Taylor, W; La Química de los Cementos, Urmo, (1967). ABOUT THE AUTHORS Á ngel Salvador Pérez Blanco Studied Mathematics at FCFM. He owns a Master degree in Computer Science and a Doctoral degree in Mathematics. He is currently doing research in Statistical Processes. angel. perezbl@uanl.edu.mx Juan Pablo Salinas Estevane Studied Physics at FCFM. He has a Master degree in Ceramics Engineering and a Doctoral degree in Materials Chemistry. He is currently doing research on Nano-Semiconductors. juan.salinassv@uanJ.edu.mx 5 �1 Angel Colin, 2 Pedro Valdés-Sada, ' Enrique J. Pérez, 3 Carlos E. Chávez, ' Eduardo Pérez-Tijerina; UANL - FCFMº - FIMEº - UMº in San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México. ABSTRACT: We present sorne of the scientific and technological contributions that an emerging group of researchers from two universities in northeasthem Mexico have been performing in the past fi ve years, particularly in the area of planetary astrophysics. This includes: the development of a miniature space telescope, called RT-SAT (Refractor Telescope Satellite), that is being in1plemented into a 2U-Cubesat; the prelitninary results obtained during an observation campaign for the transiting planetary system HD189733; the first results of space debris detected with a 25-cm ORI-25 telescope at our ISON (International Scientific Optical Network) observatory; the results of planet dynamics obtained by means of theoretical and computational simulations; and the results obtained in our efforts to contibute to the Mexican Campaign of Asteroid Photometry (CMFA). Key Words: Planetary astrophysics; Exoplanets; Asteroids; Photometry; Cubesat; Satellite; Telescope. RESUMEN: Presentamos las contribuciones científicas y tecnológicas que un grupo emergente de investigadores en dos universidades del noreste de México han estado realizando en los últimos cinco afios, particularmente en el área de astrofísica planetaria. Esto incluye: el desarrollo de un telescopio espacial miniaturizado llamado RT-SAT (Refractor Telescope Satellite), el cual está siendo implementado en un cubo-satélite de 2-Unidades; los resultados preliminares obtenidos durante una campaña de observación para el sistema planetario que transita HD 189733; los primeros resultados de la basura espacial detectada con un telescopio ORI-25 de 25-cm en nuestro Observatorio !SON (Intemational Scientific Optical Network); algunos resultados de la dinámica de planetas, obtenidos mediante sin1ulaciones teóricas y computacionales; y los resultados obtenidos en nuestros esfuerzos para cooperar con la Campaña Mexicana de Fotometría de Asteroides (CMFA). Palabras clave: Astrofisica planetaria; Exoplanetas; Asteroides; Fotometría; Cubesat; Satélite; Telescopio. Colin, A., et al. (2018). Emerging planetary astrophysics and related techn ologies research in Northeastern Mexico. Celerinet. 6 (2), 6-21. �RESEARCH/ ASTROPHYSICS (TASP). This event is organized every two years by our group. Currently, the astrophysics Astronomy, astropltysics and outreaclt at and space sciencies staff is composed of nine UANL profesional astronomers and has collaboration agree1nents with other institutions such as the The Universidad Autónoma de Nuevo León Instituto de Astronomía UNAM, the Instituto (UANL) has a 63-year old Faculty of Physics de Astrofisica de Canarias (IAC) and other and Mathematical Sciences (FCFM). Early international research organizations. astronomy oriented activities commenced at The research activities of this group of this Faculty in the 1980s with a small group professional astronomers encouraged the FCFM of enthusiastic students and professors who administration to provide new funding for the promoted the design and construction of a small restructuring, rehabilitation and reactivation observatory, as well as performing outreach of the old observatory. The rededication of the events. The observatory was inaugurated in facilities was held in June of 20 16. The staff July of 1997, was located in the outskirts of the has now been assigned the resumption of the city of Monterrey, about 30 km away from the observatory 's old duties in performing both FCFM (Herrera, 2002), and was equipped with research an outreach activities in astronomy. a 12" LX200 Schmidt-Cassegrain telescope. The renewed facilities can be seen in Fig. 1. This facility was used mainly for trainning students in observational techniques and also for conducting astronomy outreach activities. It operated continously for around ten years and fostered collaborations with regional groups of amateur astronomers that worked together recording astronomical events. Lack of funding for maintainance, and local personal safety issues, forced the observatory to stop operations in 2006, but the outreach activities performed by this group of students (in collaboration with the authors) continue to this day. Professional research in astrophysics at the FCFM started in the year 2012 with a small group of academics assembled to conduct Fig. 1. Renewed facilities of the FCFM observatory, located research in the fields of astrophysics and at "Ex-Hacienda San Pedro·, in the outskirts of the city of Monterrey. (Picture credit: Esteban Castro). space sciences, including the development of astronomica1 instrumentation. In this same year a new postgraduate acade1nic program was created. lt was named: "Masters in Planetary Astrophysics and Related Technologies". Its first generation of students is expected to graduate in the middle of 2018 when four students will earn their master's degree. In march of 2017 the FCFM hosted the 3rd National Workshop in Planetary Astrophysics INTRODUCTION 7 �CELERINET JULY - DECEMBER 2018 The newly acquired equipment for this observatory is a 14" LX200-ACF f/10 optical telescope, equipped with a CCO Ca1nera and a computer system. This site will be part of the Laboratorio Nacional de Clima Espacial (LANCE), in a collaboration agreement with the Instituto de Geofsica UNAM and CONACyT. More information about LANCE, can be found at its own web page (http://www.lance.unam. mx/). Astrophyics and outreach at UDEM The astronomy program at the Universidad de Monterrey (UOEM) started in 1998 when one of the authors (PYS) oficially joined the Departamento de Física y Matemáticas as a fulltime professor. Initial research work involved characterization of the hydrocarbon chemistry and dynamics of jovian planetary stratospheres using ground-based high-resolution midinfrared spectroscopy as a complement for the observations performed in situ by spacebased instrurnents such as the Composite Infrared Spectrometer aboard the Cassini spacecraft (e.g. Hesman et al., 2009). This was accomplished in association with other researchers from NASA's Goddard Space Flight Center and working mostly at large astronomical facilities like Kitt Peak National Observatory and Mauna Kea Observatories. At the same time a program was developed to Iocally design and construct an astronomical observatory. Its purpose would be to carry out observations aimed at: i) covering the educational needs of students leaming basic astronomical techniques, and ii) contributing to original astronomical research projects. The first instrument used was a commercial 18-cm f/15 Maksutov telescope equipped with a basic 14-bit CCO camera. The first project involved follow-up astrometric measurements of asteroids. For this work the Minor Planet Center assigned the number 720 as the designation for the Universidad de Monterrey Observatory. This designation is useful predicting local observing circumstances for Solar System objects by a wide range of applications, such as the Jet Propulsion Laboratory's Horizons System (https://ssd.jpl.nasa.gov/horizons.cgi). Other observing projects which could be achieved with small telescopes were soon implemented. These included the timing of stellar occultations by the Moon and by asteroids (e.g. Sada and Pesnell 2000). These observations help us characterize binary stars, improve stellar coordinates, outline the limb topography of our Moon, and determine the size, shape and improved orbit of asteroids. This is also a useful technique to detect binary asteroids. A video system, Iinked with GPS-precision timing, was also implemented at the observatory to register these astronomical phenomena with greater precision. Using these video tools, meteoroid impacts were registered on the Moon (e.g. Ortiz et al. , 2000), and mutual events (eclipses and occultations) of planetary moon systems were recorded for Jupiter, Saturn and Uranus in order to improve the orbital elements of the satellites (see, for example, Arlot et al., 2009 and Mallama et al., 2009). The UOEM Observatory was upgraded in 2004 with the addition of a two-meter fi berglass dome that houses a commercial 36-cm f/10 (now an f/8) Schmidt-Cassegrain telescope equipped with a newer 16-bit CCO camera that uses standard photometric filters (see Fig. 2). These improvements allowed for observations of fainter targets within a larger field-of-view. Since this upgrade the projects that have engaged most of the observing time at the UDEM Observatory have been photometric in nature. �RESEARCH/ ASTROPHYSICS Fig. 2. Universidad de Monterrey Observatory - MPC 720. (Picture credit : Pedro Valdés-Sada). The two main avenues of research include: i) the characterization of extrasolar transiting planets ( in particular their sizes) through observation and analysis of their light curves and ii) the determination of the rotation period; of asteroids, also through the observation and analysis of their light curve shapes. So far 340 light curves of extrasolar transiting planets have been recorded at the UDEM Observatory, and over 50 asteroids have been photometrically observed. These results and future work are discussed in more detail in Sections 2.1 and 2.4. Other related projects, such as the characterization of variable stars ( e.g. Sada, 20 l O), have also been carried out using photometric techniques. Outreach work at the Universidad de Monterrey, besides offering astronomy lectures and hosting star parties for the general public, have centered on the production and broadcast of the one-hour weekly radio program entitled: "Obsesión por el Cielo". The show is aimed at .ª general audience interested in astronomy, sc,ence and space exploration and covers topics of interest and astronomica1 news and events. "Obsesión por el Cielo", is broadcast live from the studios of the Universidad de Monterrey on-air radio station (Radio UDEM 90.5 MHz FM) and also streamed live through the web (http://www. udem. edu.mx/radioudem/). The show is also recorded and placed on the web as a podcast so that a wider audience can enjoy it at their leisure (https://obsesionporelcielo. podbean.com/). . "Obsesión por el Cielo", commenced airing 1n the year 2000 only during the school term, began to be streamed live through the web in 2006, and started its podcast format (now with 50 programs per year) in 2010. So far over 730 epi~odes of the show have been produced, of wh,ch over 360 are available as podcasts. The program aJso maintains itsown webpage (https:// obsesionporelcielo.net/) and Facebook (https:// www.facebook.com/obsesionporelcielo/) page to better serve the needs of its audience. PLANETARY SCIENCE AND SPACE TECHNOLOGY Cliaracterization o/ exoplanets The search and characterization of exoplanets is currently one of the most exciting and active topics of research in astronomy. The discovery of giant planets, in short-period orbits in particular, raises interesting questions and provides important constraints on models that describe planet formation and orbital migration theories. Many of these planets have orbital plane inclinations nearly perpendicular to the plane of the sky which allows us ' from Earth' to literally see the planets cross the disk of their stars. This effect manifests itself as a temporary dimming of the star' s brightness as the planet crosses irl front of their disks. These are called transiting planets, and their light curves yield a wealth of information about the system. Of particular irnportance is the size of the planet in con1parison to the star which, co1nbined with its mass derived from the orbit, can give us the average density of the planet; a first step in understanding its structure. A lot of the effort in this feld has been . 9 �CELERINET JULY - DECEMBER 2018 concentrated on the discovery of exoplanets, but their follow-through and improved characterization is also an important aspect of the venture which has not garnered as much attention. This is of particular interest if we want to know, for example, if the system has other non-transiting planets. This can be achieved with the systematic observation of transits of the known planet and recording long-term transit timing variations (TTV). This method has already been used to confirm the planetary nature of systems with multiple transiting planets (e.g. Holman et al. , 201 O). These followthrough observing programs are ideally suited for dedicated medium-sized telescopes from smaller institutions with groups of students in the process of learning basic astronomical observing techniques. There are enough known exoplanet transiting systems that almost every night one or more events can be recorded at a given site. In addition, these observations could be done at various wavelengths, not only to record the mid-transit time, but also to characterize the limb-darkening of the host star, and to refine the basic parameters of the planetary system; in particular the inclination of the orbital plane - i, the radius of the planet with respect to the star - Rp/R*, and the distance of the planet in stellar radii units - a/R* (e.g. Sada et al., 2012). Transits of exoplanets have been recorded at the UDEM Observatory since 2004 using the equipment described in Section 1.2. These observations have been used to complement those obtained through other wavelengths with larger telescopes at other observatories, sorne ofthem space-based such as Spitzer and Kepler (e.g. Todorov et al., 2012). One particular technique that has been successfully developed and applied has been the combination of severa! light curves obtained with modest-sized 10 HAT- P- 3 1 o + - le 0.90 0.80 0.75 - 0 . 10 -0.05 0.00 0.05 Fig. 3. Six transits of the exoplanet system HAT-P-3 were obtained at the UDEM Observatory (MPC 720) through a standard lc-band photometric flter (upper light curves) on various occasions. Note the relatively high scatter of the individual observations due to the small telescope aperture. The bottom light curve (diamond symbols) represents the combination of the previous six light curves. Note the improved S/N which allows far an improved model fit (salid line far each light curve). These data were analyzed in Ricci et al, 2017. These individual light curves are relati vely noisy and yield little useful information, but the combination of severa! of these, obtained with the same equipment, significantly improves the signal-to-noise of the final transit light curve. This light curve has the same quality as one obtained with a larger instrument and can be analyzed and modeled to yield useful information on the exoplanet system (e.g. Sada and Ramón-Fox, 2016). This can be achieved economically without having to apply for expensive and competitive large-telescope observing time. Figure 3 shows an example of how six �RESEARCH/ ASTROPHYSICS individual light curves obtained with a smaJI telescope can be combined to yield an improved light curve with higher S/N that can be modeled and analyzed. The main goals of the RT-SAT are to conduct photometric studies of nearby bright stars for ·- -- Developnient ofll nunillture spllce teles cope in ll 2-U CubeSat The demand of space technologies for research and education in Mexico has greatly increased it the past decade. However, plans to develop space 1nissions, satellites or spacecrafts are sti11 scarce; not only because of the implicit high costs for these kinds of projects, but also due to a lack of individuals specialized in space engineering and with the capacity for carrying through space 1nission projects from start to finish. Up until now, there have been only two small satellites built and successfully launched by a Mexican university (UNAMSAT- 1 and UNAMSAT-B in the early 1990s), but only one of them completed its mission (https://nssdc. gsfc . nasa .gov /nmc/spacecraftD is play. do? id= l 996-052B). There are severa! promising satellite projects that are being developing at Mexican institutions today, mainly for communications research (Pacheco, 2009), but there are none planned for planetary astrophysics research. To address this, we are studing the viability of a space mission for observing and monitoring bright stars with transiting exoplanetary systems. To achieve this, we have proposed the implementation of a miniature space telescope with a diameter of 80-mm, called RT-SAT (Refractor Telescope Satellite), and designed to operate in Low Earth Orbit (LEO). This space telescope consists of an optical system built around an 80-mm f/5 achromatic lens coupled with a l620X l220 CCD camera. The telescope has an extensible optical tube that spands a 400-inm focal length with an estimated resolution of arow1d l.4 arcseconds. The whole devise fits within the small dimensions of a 2-U Cubesat, as can be seen in Fig. 4. ,._ -... "" -- - -.. --• ... - Fig. 4. Schematics and conceptual design for the RT-SAT in a 2-U Cubesat. For clarity, the optical tube at left is shown as transparent. The main concept and design for the RT-SAT is described in (Col in, 2016), whereas the satellite operating concept is brevely decribed as follows: Once the satellite's insertion into a Low Earth Orbit (LEO) at 400-km, and the power system and command links are stable, the telescope would be constantly observing the saine star unless new orders for pointing ata diffrent target are uplinked. In operating mode the telescope would nominally be pointing constantly at the target star, but would only be actively observing and taking data while the satellite is in the orbit nigth around the Earth. During the orbit day, the satell ite would be under sunshine and would thus be able to recharge its batteries and download the gathered data, or eventually to receive new instructions (downlink/uplink). At least two ground receiving stations should be located as far away as geographically possible in Mexico in order to maximize the data aquisition time. 1t is recomended that more ground receiving stations be used for redundancy. This is depicted 11 �CELERINET JULY - DECEMBER 2018 in Fig. 5. For the attitude determination and control system (ADCS), we propase to use six engines acting as reaction wheels, two for each x,y and z axis respectively, whose n101nent storage is around 8 mN•m•s at 1200 rpm, anda 1naximum torque of 6.5 mN• m. The communication system used to downlink the mission data to the ground station will be a Stensat radio beac?n transmitter module in a SoC (Syste1n on Chip) operating at a frequency of 437.465MHz at a speed of 9600 bps and with an omnidirectional monopole antenna. In general terms, the irnplementation plan for achieving a successful misión for the RT-SAT will consist of two phases. The first phase involves the development of the conceptual design, construction of the engineering model, and ground testing of the model. The second phase involves the construction of the ight model, ground testing, launching, operational observations (uplink:/downlink data) in orbit, and the activation of ground stations. The data analysis period by researchers and students at their own institutions is scheduled for 12 months, but n1ay be extended depending on the quantity/quality of the acquired data. sequence during an orbit (observation at orbit nigth and downlink data at orbit day). Back-ground picture was taken from: https//www.google.eom.mx/maps/@20.9148596,94.4769735,22965691m/data=!3m1 !le 3. Asununary ofthe irnplementation plan is shown in Table 1. Table 2 shows the estimated cost for the overall project. It should be pointed out that the overa!! project schedule presented here was designed for an ideal case in which a full funding progam has been established from ~e begining ali the way to a succesfu.11 conclus~on of the mission. In our case, dueto our fundtng limitations, we are still in the 1st phase of the project. At present we have acquired: a) a 2-U Cubesat stardardized structure, b) a 1620xl220 Color CCD Camera, c) a set of 80-mm achromatic doublet (lenses), d) a Lambda Sat computer board, e) a XRIYA power system boa_rd, t) a set of six 1nicro-motor (for use and test1ng as reaction wheels), g) an aluminum-606 1 piece for holding both the CCD camera and the reaction wheels respectively, and h) a set of 16 alumninum-6061 pieces to conform the extensible optical tube. A picture of the co1nponents acquired an fabricated so far can be seen in Fig. 6. Table l. RT-SAT implementation plan Task name 1st Phase Conceptual design Mission concept rev1ew Duration (months) 2 l Design (Blue prints 3 and 3D model) Subsystems assembly 3 and integration Fig. 5. Schematic diagram for the satellite's operations 12 �RESEARCH/ ASTROPHYSICS Task name Engineering model construction Ground testing 2nd Phase Fligth model construction Fligth model testing Launch Operational observation on orbit Data analysis TOTAL Duration (months) 2 6 3 1 12 12 48 .. .. - Fig. 6 . Sorne components and fabricated parts of the RTSAT engineering model. The next step of the project is to start the testing process for the assembly ofthe engineering model shown in Fig. 7 in order to validate the accuracy and performance ofthe telescope. Table 2. Estimted cost for the RT-SAT m 1ss1on. Description $USO 2/U Metalic structure 3,500.00 Payload (80mm telescope) Communication system C&DH 2,000.00 3,000.00 Attitude control 80,000.00 Power system 2.500.00 2,000.00 Tracking ground base 3,000.00 telescope 4,000.00 Ground station Qualifcation for space Launch 50,000.00 TOTAL 400,000.00 250,000.00 Fig. 7. The engineering model of the RT-SAT assembled. To help achieve this goal we planned an observing campaign during August of 2017. As a test, we observed one transit ofthe exoplanet system HD189733, which is bright (apparent 1nagnitude of 6.2) and also visible from the northern hemisphere during the summer. The equipment used was the 36-cm UDEM Observatory telescope described in section 1.2 but, for our purposes, the ful! 360-min aperture of the telescope was reduced down to a diameter of 75-mm, similar to that of the RT-SAT. Ali photometric measure1nents taken with this telescope were made unfiltered and with an exposure time of 13 �CELERINET JULY - DECEMBER 2018 60s for each image. The preliminary results are shown in Fig. 8. l-lere, the error bars denote the noise caused by atrnospheric perturbations such as turbulence and/or clouds. These are nonexistent observing fro1n space and thus the noise would be much smaller. ... ,C,t,ll:J'llil, . . . . . . Q.71'tJ •• • • t A 25-cm ORl-25 telescope was installed in September of 2016 on the roof of the Physics and Mathematics Research Center building of the UANL in the city of Monterrey (see Fig. 9) and since that ti.tne it has carried out observations of space debris. The ORI-25 telescope has a 3.3x3.3 degree field-of-view and operates with an FLI ML09000 CCD camera. This camera has good performance down to a limiting ,nagnitude of about 14 despite the surrounding light pollution problem. Residuals from measurements obtained so far range from 1-2 arcsec . • • l '"' 1 r·... ........ ..... -· .... , ~ ... '.. c:a,,.' ... ~ --- ... Fig. 8. Transit of the exoplanet system HD189733 obtained at the UDEM Observatory (MPC 720) in August 2017 w ith the nominal 360-mm telescope apertura reduced down to 75-mm to match the aperture of the RTSAT. (Credits: P. Valdés-Sada). The next observing campaign is scheduled for next year and will include the same target star, the UDEM Observatory telescope, the RT-SAT engineering model and a small motorized 80mm f/5 telescope. The results will be compared to validate the quality of our engineering model. 2.3. Monitoring of orbiting satellites and space debris The UANL has joined the lntemational Scientific Optical Network (ISON). The ISON Observatory at UANL is part of a global network of 37 observatories designed for observing space debris, Near Earth Asteroids (NEOs) and gam1na-ray-bursts (Zalles Barrera et al., 20 15). 14 Fig. 9. The ISON Network te lescope, provisionally mounted on the roof a building at the FCFM -UANL in the city of Monterrey. Our new observing location for the ISON Network covers the GEO survey longitudes between -177 and -41 degrees West Longitude (Molotov et al. , 2014), complementing the longitude range of the 1so·N observatory at Cosala (Autonomous University of Sinaloa) and duplicating the ISON observations from Tarija, Bolivia (Juan Misael Saracho Autonomous University). This duplication is i.tnport.ant due to varying weather conditions at the different latitudes (specially important in the winter season). There were 68 observing nights between October 20 16 and April 2017 that yielded 151903 1neasurements in 22520 tracklets. An �RESEARCH/ ASTROPHYSICS example of the first results obtained by our syste1n are shown in Fig. 1O. 0n the same building there is a 35-cm MEAD E telescope already installed that is used for educational purposes. This telescope will also be used for observations of space debris (by targeting) after equipping it with an FLI ML8300 CCD camera. This telescope is additionally planned to be used for bright asteroid astrometry and photometry. model. Fig. 10. Space debris detected with the ISON telescope at UANL. Monitoring ofasteroids as Near Earth Objects (NEOs) Asteroids, comets and meteoroids are minar, but plentiful, me1nbers of the Solar Systen1. Their study in general allows us to improve our understanding about the origin and evolution of the Solar System. Toe dynamics of these objects have been studied by measuring their positions in the sky at a given time (astrometry) and then, from that information, calculating the orbital elements that define their orbits. Photometric techniques in particular are useful for determining the rotation period of asteroids. Their generally irregular shape reects sunlight in proportion with the area exposed to sunlight, and this manifests itself as brightness variations in the light curve as the asteroid rotates. This technique can also be used to identify binary asteroids and to calculate their rotation and orbital periods. See Wamer (2003) for a full description of these photometric techniques and their uses. The UDEM Observatory has been contributing to the pool of knowledge regarding asteroid rotation periods since the year 2000 (Sada, 2000). Over 50 asteroids have been observed and their light curves registered and published (see, for exrunple, Fig. 11 , Sada, 2006 and Sada, 2008). A new observatory is under construction on an UANL suburban campus branch atan altitude of 1750 meters. The plan is to move both telescopes to this new location in 2018. In addition, a new 50-cm telescope will be jointly installed at this location to increase our cooperation with the ISON Network. • 1U2L•ce 15 �CELERINET JULY - DECEMBER 2018 Fig. 11. Upper panel - Path of Main Belt asteroid 1292 Luce for two consecutive observing sessions at the UDEM Observatory (MPC 720) during January 2008. The asteroid trajectory is shown for each night, and the comparison stars used are also indicated in purple (Jan. 7th) and yellow (Jan. 8th). The star within the red circle is GSC 1393-1461, a previously uncatalogued eclipsing binary star. The stars inside green squares were used as comparisons for its characterization (Sada, 2010). Lower panel - Light curve of asteroid 1292 Luce from Sada (2008). In Mexico, there has been a recent interest for the development of national expertise in the study ofNear Earth Objects (NEOs): asteroids, comets and meteoroids that come close to the orbit of the Earth and could collide with our planet in the future. Those objects that come particularly close to Earth, and are larger in size, are also known as PHOs, or Potentially Hazardous Objects. Thousands of NEOs and a few hundred PHOs are known. This interest has increased the number of Mexican research astronomers active in the study of asteroids. This effort resulted in the organization of the Campaña Mexicana de Fotometría de Asteroides (CMFA) (http ://www.astro.uson.mx/cmfa/CMFA2016/ CMFA2016/Bienvenida.html) at the 2nd Taller Nacional de Astrofísica Planetaria held on the UANL campus in Monterrey during 2015. The goal of this campaign is to organize, coordinate and share photo1netric observations of asteroids between interested parties at various national observatories and university research centers. The results of the first CMFA are published in Sada et al. (2016). In addition, a special workshop was organized in August of 2016 at the same UANL campus for the purpose of sharing observing and data reduction techniques, and a special session on NEOs was organized at the 3rd TaJler Nacional de Astrofisica Planetaria in 2017 (http://tasp.fcfin.uanl.mx/index.php/es/). Interest in contributing to the now yearly CMFA 16 has increased, and each year more targets are selected and more observers are participating. The members of the northeastern group are also engaged in this topic and are involved in the efforts to organize a national network for research of Near Earth Objects (NEOs). This network is currently composed by members of six mexican institutions: UANL, UDEM, IAUNAM, Universidad de Sonora (UNISON), Universidad de Guadalajara (UdeG), Instituto de Estudios Avanzados de Baja California (IdEABC) and Instituto Politécnico Nacional (IPN). The main goal of this network is to create a set of observational stations for the detection and monitoring ofNEO's, as well as the development of instrumentation and observational techniques that can provide a contribution to international efforts undertaken in this area. The NEO program has the following requirements: i) a field-of-view wider than 1.5 degrees for efficient survey work, and ii) the size of a stellar image at the focal plane should match the typical FWHM seeing at the site. Medium size telescopes will operate in tandem with other fast (with a small focal ratio) telescopes from the Mexican Network. Detection and tracking of NEOs is of great importance from a scientific and social point of view because of the risk involved from potentially hazardous impacts in densely populated regions. There are many intemational efforts aimed at detecting and tracking NEOs (e.g., Catalina Sky Survey and WlSE satellite) which have contributed to the detection of thousands of these objects. The basic process for the detection of asteroids, NEOs, and space debris, involves obtaining a large nwnber of wide field-of-view ünages. We will also use these images in other research progrruns, particularly for the detection and monitoring of transient phenomena such as comets, nova, supemova and other types of variable stars. �RESEARCH/ ASTROPHYSICS that is coupled with the sky through a 50 Ohm periodic-logarithmic antenna (Benz, MonsVarious manifestations of solar activity are tein and Meyer, 2005). The antenna (Fig. 12) considered as the cause for perturbations in in- is currently located on the roof of the FCFM terplanetary space. They have been the subject building, but the equipment will eventually be of interest because of their predicted effects on operating at its final destination at the location the Earth's magnetosphere and atmosphere, of the new UANL observatory atan altitude of and in particular, the effects on space-based and 1750 meters, and where low radio interference ground-based telecomunication facilities. Solar conditions are present. ares are the most energetic phenomena (1032 An interesting topic in solar are research is the erg) in the Solar System. Fiares are entirely estirnation of how partition energy proceeds driven by magnetic energy at chormospheric from primitive magnetic energy to various levels, producing acceleration of particles and other kinds such as thermal, non-thermal (parsudden radiation emission at practically ali wa- ticle acceleration) and radiation energies. A sovelengths of the electro111agnetic spectrun1. lar are was observed in X-rays, UV and Radio Observations in the X-ray spectral range have frequencies on May 15, 2013 by severa! orbirevealed spatial as well as spectral features tal and ground instrwnents. The basic plasma identifed with the standard model of solar ares. parameters were then estimated from the comlt is widely accepted that the prirnary accelera- bination of the observed data. lt was thus postion of particles is due to magnetic reconnec- sible to estímate for the first time the plasma tions between preexisting magnetic loop arcade bulk kinetic energy from the thermal, non-therstructures and emerging structures, carrying mal and magnetic energies. Time variations of plasma from chromospheric levels. Reconnec- these quantities clearly explained the transfer ted lines are oppositely directed, and accelera- between magnetic and non-thermal energies ted particles collide with ambient plas1na, emi- (Kontar et al., 2017). This type of energy-transtting Hard X-rays (HXR). Plasma in upward 1notion promotes the presence of turbulence and shock waves in the coronal environment. Perturbation of plasma emission is evidenced through radiobursts atinillitnetric to metric wavelengths. For downward precipitating particles from the reconection sites, collisions with loop aring structures causes HXR sources at looptop and loop footpoints. The former are located at coronal leves while the later are located at low Fig. 12. SO Ohm periodic-logarithmic antenna that chromospheric levels where high density plas- couples the sky signal with the Callista spectrometer. All 1na is heated up by collisions with the stream of equipment is currently located at the UANL campus. accelerated particles. Eventual evaporation of super hot plasma fills the loop structure making it bright at Soft X-Ray wavelengths. Our group at the UANL is in the proccess of becoming a collaborator of e-Callisto, a global network of researchers that monitors the radio solar emission through a heterodyne receiver system X-Ray fiares and radioburst observations 17 �CELERINET JULY - DECEMBER 2018 Theoretical and computational efforts at Uranus and Neptune closer to the Sun, compa- UANL red with their present positions), and ali ofthem in resonance with each other. They are also inAlong the observational endeavors made at the teracting with a disk of debris with an inner UANL, we are getting severa] theoretical ac- edge at 30 AU. Because of computational time complishments. The UANL Astronomy group limitations, in ali these studies the disk particles has worked in different theoretical research re- are treated as being able to feel the gravitational lated to the stellar and planetary dynamics. force of the four planets, but not any gravitatioOur group has obtained, thanks to a PROMEP naJ force from the other particles. This simpli(Programa de Mejoramiento del Profesorado, fication, that seems reasonable at first, <loes not SEP) 2013 grant, three high performance ser- model the system completely. In our models we vers. Each server has 64 cores (four 16-core do take into account gravitational inteactions AMD Opteron), support 1TB ofRAM me1nory, between particles. In their over-simplified in16 DlMM size. That adds up to a total 192 co- tegrations the systems are stable for over 200 res for the three of them. These type of servers Myrs, while in ali our results they become unsneed to be stored in a cool room. Our equipment table in less than 40 Myrs. We thus conclude is kept safe at the appropriate temperature and that the initial configuration as a multiresonant conditions at the Dirección de Tecnologías de la configuration is unlikely, unless a more realistic Información (DTI, UANL). We acquired ali the model says otherwise. pieces and the assembly was carried out by our Table 3 shows one of the possible initial congroup in collaboration with a researcher from ditions that the planets 1nay have had just after the Instituto de Astronomía, UNAM at Ensena- planet formation ended, these initial conditions da. This equipment allows us to perform multi- correspond to the 3J:2S, 4S:3U, and the 4U:3N ple numerical integrations simultaneously. resonance. These conditions suggest that the The UANL Astronomy group is also working giant planets were originally in a more compact in various theoretical research fields related to configuration. We can see their locations in the stellar and planetary dynamics. One example phase-space plane shown in Fig. 13. Black, is our work on a multiresonant self-consistent darkgrey, grey and light-grey dots, represent model for the initial architecture of the Solar Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune respectiSystem. We have explored the long-term stabi- vely. The curves that appear are the maximum lity of the outer planets in multiresonant resonance width. That means that if any of the configuration with a self-gravitating planetesi- planets gets outside of this curves, dueto gravimal disk (Reyes-Ruiz et al. 20 15). In this work tational interaction with the rest of the planets, we studied the different possible initial configu- they will not be in resonance anymore and a ration for the four outer planets. According to chaotic behavior for the whole systen1 is expechydrodinamical studies, the initial ted. configuration of these four planets was likely resonant (Levison et al. 2007). These type of studies are called Nice-type models (Gomes et al. 2005, Tsiganis et al. 2005 and Morbidelli et aL 2005). In ali of these previous studies the four giant planets are placed in resonant orbits and in compact configurations (with Jupiter slightly farther away from the Sun, and Saturn, 18 �RESEARCH/ ASTROPHYSICS Table 3. lnitial conditions for planet formation. merical study for Kepler 453 and Kepler 1647. Future computational efforts are planned to improve our astrono1nical co1nputational faciPlanet a e lities. First, we want to increase the RAM me1nory to the maximum possible of l TB for the Jupiter 5.84724 0.00690581 three servers we have. Second, we want to conSaturn 7.83006 0.260594 nect ali iliree servers with each other in order to have a single server with l 92 cores, so it can Uranus 9.67303 0.0163112 also be used to run hydrodynamical simulations Neptune 11.6361 0.0179751 of planet formation and other parallel multicore research tasks. Additionally, we are applying We made 20 numerical integrations, exploring for different grants in order to acquire more serdifferent resonant configurations, with the full vers to increase our computational power. equations of motion for the four planets and 2000 lunar n1ass bodies; ali self-consistent. The integrations were performed for 100 Myrs. The computational challenge was large and it took months to finsih each integration, as can be •• u seen in Fig. 13. We also have studied the dynamical envi- f., ronment of circumbinary planets (Chavez et al. 2015), we studied the stability of the Kepler-field circumbinary planetary systems with one planet that were known in 2014. These Fig. 13. The dots represent the initial location of the four systems are: Kepler- 16, Kepler-34, Kepler35, giant planets according to the Nice model with resonances Kepler-38, Kepler-64 and Kepler 4 13. We per- 3J:2S, 4S:3U, and 4U:3N (see text for explanation). The curformed numerical simulations of the full equa- ves shown correspond to the maximum resonance width tions of motion of each system. Our aim was for each planet. to verify the stability of the planetary orbit. Three numerical experiments were completed. CONCLUSJONS In the first one we performed a 1Gyr numerical integration of the nominal solution for ali ln Mexico, research and education in the field of six Kepler systems. In the second experiment planetary sciences is on the rise thanks to mexiwe searched for the critica! semi-major axis for can institutions that provide a signifcant numall planets. Finally, in the third experiment, we ber of posgraduate students with skills in these constructed a two-dimensional stability map on areas. This includes not only the formation of the eccentricity vs. pericentre distance. In this astrophysicists, but also of engineers speciatype of plot, we can see the dynamical environ- lized in space technologies. This goal is also ment around the planet and where the unstable possible because of the young scientists and areas are located. We found that Kepler-64 is researches who retum to Mexico aft.er having very close to unstable areas, but its nominal so- the opportunity of completing a posgraduate lution is stable. The rest of the systems are also program at a foreign university. Furthermore, stable, and far away from any areas of instabi- the expertise acquired during postdoctoral stays 1ity. Currently, we are performing a similar nu- and/or collaboration stays of these researchers, .. ., . 19 �CELERINET JULY - DECEMBER 2018 specially when these individuals have participated in space missions organized by intemational consortia, is of great value. These skills are very important for the development of new 111odest space mission projects that can be achieved by individuals or with small groups of people. These projects also provide the opportunity for a high-quality education an training of new students in their own institutions. Miniaturized satellites for example, are important for multidisciplinary education programs in space sciences and provide a great oportunity to start collaboration's projects between engineers and astrophysicists. The newly-dedicated facilities of the astronomical observatory at the UANL are now focused on planetary science projects, on outreach, and on teaching and research in other areas of astronomy. Eventually they will also be used for the acquisition of asteroid and exoplanet transit lightcurves. From these last observations, we will also be able to compare the data acquired with the RT-SAT when it successfully concludes its mission in space. The members of northeastern Mexico's research group are involved to organize a national network for research of Near Earth Objects (NEOs), in which six mexican institutions participate to create a set of observational stations. The ultimate objetive of this research group is to foster research and to form future astrophysicists and technologists specialized in the general field of planetary sciences. ACKNOLEDGEMENTS REFERENCES [ l] Arlot, J. E., Thuillot, W., Ruatti, C., et al., 2009, A&A, 493, 1171 [2] Benz, A. O., Monstein, C. Meyer, H , 2005, Sol. Phys., 226, 143 [3] Chávez, C. E. , Georgakarakos, N. , Prodan, S. et al. 2015, MNRAS, 446, 1283 [4] Colin, A., Valdés-Sada P. , Olguín L., et al., 2016, lAC- 16, B4, 2,3, x33235 [5] Gomes, R., Levison, H. F., Tsiganis, K. , et al. , 2005, Nature, 435, 466 [6] Herrera, V., 2002, Ciencia UANL, 4, 539 [7] Hesman, B. E., Jennings, D. E. , Sada, P. V., et al. , 2009, lcarus, 202, 249 [8] Holman, M. J. , Fabrycky, D. C. , Ragozzine, D., et al., 20 l O, Science, 330, 51 [9] Kontar, E. P. Pérez, J.E., Harra, L. K ., et al., 2017, Phys. Rev. Lett., 118, 155 101 [ l O] Levison, H. F. Morbidelli, A. Gomes, R. et al., 2007, Planet Migration in Planetesimal Disks, Protostars and Planets V, B. Reipurth, D. Jewitt, and K. Keil (eds.), University of Arizona Press, 669 [1 1] Mallruna, A., SAoma, M., Sada, P. V., Modic, R. J. , and Ellington, Ch. K., 2009, lcarus, 200, 265 Part of the present projects are supported by: Agencia Espacial Mexicana (AEM), through the grant number: AEM-2014-1-248438; [ 12] Molotov, l., et al. , 2013, 6th European conUANL, through the grant number: PAI- ference on space debris, ESA special publicaCyT-IT401-15, and Direction's Department of tion, 723, 26 the FCFM-UANL. [ 13] Morbidelli, A., Levison, H. F., Tsiganis, K. , et al., 2005, Nature, 435, 462 20 �RESEARCH/ ASTROPHYSICS [ 14] Ortiz, J. L., Sada, P. V., Bellot R ubio, L. R., et al. , 2000, Nature, 405, 921 blishing [29] Zallez-Barrera, R , et al. , 2015, RevMexAA (SC), 46, 91 [15] Pacheco, E., et al., 2009, AlAA, 6410, l [ 16] Reyes-Ruiz, M., Aceves, H., Chavez, C. E., 2015, ApJ, 804, I.D. 91 [ 17] Ricci, D., Sada, P. V., Navarro-Meza, S. , et al. , 2017, PASP, 129:064401 , 8 [ 18] Sada, P. V., 2000, The Minor Planet Bulletin, Vol. 27, No. 3, 25. [19] Sada, P. V. and Pesnell, W. D., 2000, Ciencia UANL, Vol. 3, No. 2, 191 [20] Sada, P. V., 2006, The Minor Planet Bulletin, Vol. 33, No. 4, 78 [21] Sada, P. V., 2008, The Minor Planet Bulletin, Vol. 35, No. 3, 105 [22] Sada, P. V., 2010, JAAVSO, Vol. 38, No. l , 52 [23] Sada, P. V., Deming, D., Jennings, D. E., et al. 2012, PASP, 124, 212 [24] Sada, P. V. and Ram_on-Fox, F G ., 2016, PASP. 128:024402, 13 [25] Sada, P. V., Navarro-Meza, S., Reyes-Ruiz, M., et al., 2016, The Minor Planet Bulletin, Vol. 43, No. 2, 154 [26] Todorov, K. O. , Deming, D. Knutson, H. A. , et al., 2012, ApJ, 746, I.D. 111 [27] Tsiganis, K., Gomes, R. , Morbidelli, A., et al. , 2005, Nature, 435, 459 [28] Warner, B. D ., 2003, A Practica! Guide to Lightcurve Photometry and Analysis, Bdw Pu- 21 � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Celerinet Año de publicación El año cuando se publico 2018 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 6 Número Número de la revista 2 Mes de publicación Mes cuando se publicó Julio-Diciembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Semestral Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet, 2018, Año 6, No 2, Julio-Diciembre Creator An entity primarily responsible for making the resource Martínez Moreno, Partricia, Directora Subject The topic of the resource Física Ciencias Actuariales Educación Matemáticas Multimedia y animación digital Tecnologías de la Información Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Calderón Martínez, Alma Patricia, Editora Responsable Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/07/2018 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource text/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020104 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://celerinet.fcfm.uanl.mx/index.php Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., México Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores. Astrophysics Emergin planetary Size variation of FE2O3 Technologies research https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/408/19940/Celerinet_2017_Ano_5_Vol_10_Julio-Diciembre.ocr.pdf a34b354f369e1e8dfaacc30bc805b853 PDF Text Text MATEMÁTICAS I FÍSICA I e.COMPUTAC IONALES I MULTIMEDIA Y AN IMACIÓN DIGITAL 1 ACTUARIA / SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE INFORMACIÓN UANL FCFM �lng. Rogelio Guillermo Garza Rivera Rector Alma Patricia Prado Villarreal Diseño M.A. Carmen del Rosario De la Fuente García Secretaria General Dr. José Rubén Morones lbarra Gabriel Martínez Villarreal Dr. Guillermo Salceda Delgado Dr. Romeo Selvas Aguilar Dr. Arturo Castillo Guzmán Dr. Ricardo lván Alvarez Tamayo Dr. Valentín Guzmán Ramos Dr. Ángel E. Sánchez Colin M.A. Reyna G. Castro Medellín Alma Patricia Prado Villarreal Colaboradores Dr. Juan Manuel Alcocer González Secretario Académico Dr. Celso José Garza Acuña Secretario de Extensión y Cultura Lic. Antonio Ramos Revillas Director de Publicaciones M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero Director de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas M .A. Alma Patricia Calderón Martínez Editora Responsable M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Redacción M.A. Patricia Martínez Moreno M.T. José Apolinar Loyola Rodríguez Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado M.A. Alma Patricia Calderón Martínez M.C. Álvaro Reyes Martínez Dra. María de Jesús Antonia Ochoa Oliva Consejo Editorial Celerinet, Año 5, Vol. 10, julio-diciembre. Fecha de publicación: 11 de diciembre de 2017 Es una publicación semestral, editada por la Universidad Autónoma d e Nuevo León, a través d e la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Domicilio de la publicación: Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C .P. 66451. Teléfono + 52 81 83294030. Fax: + 52 81 83522954. www.fcfm.uanl.mx Editora Responsable: Alma Patricia Calderón Martínez. Reserva de derechos al uso exclusivo No. 04-2014102111595700-203 otorgado por el Instituto Nacional de Derechos de Autor. ISSN 2395-8359. Registro de marca en trámite. Responsable de la última actualización de este número, Unidad Informática, M.A. Reyna Guadalupe Castro Medellín, Ave. Universidad S/N Cd. Universitaria. San Nicolás d e los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66451 . Fecha de última modificación 11 de diciembre de 2017. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura de la editora o de la publicación. Prohibida su reproducción parcial o total de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización de la Editora. Todos los derechos reservados © Copyright 2017 celerinet@uanl.mx �04 06 EDITORIAL )oe INVESTIGACIÓN / MATEMÁTICAS Métodos alternos para el modelo matemático de un infinito número de secuencias únicas creadas por sumas finitas de números naturales 14 INVESTIGACIÓN / FÍSICA INVESTIGACIÓN /ASTROFÍSICA Eclipses, un fenómeno histórico para las artes y las ciencias 24 { . > ( •• ••• • Interferencia modal en fibra óptica para medición de curvatura 19 ) INVESTIGACIÓN / ASTROFÍSICA Astronomía en las artes liberales �Estimado(a) lector(a), Presentamos el volumen 10 de la Revista Digital CELERINET. En esta publicación encontramos en la sección de artículos un conjunto de cuatro trabajos interesantes. Estos artículos son representativos de las actividades académicas que se realizan en nuestra Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas. En ellos se reflejan los aspectos teóricos, experimentales y aplicados de la actividad científica que desarrollan los miembros de nuestra comunidad académica. Los artículos que aquí aparecen representan los resultados del trabajo generado de proyectos donde participan maestros y estudiantes de nuestra Facultad. En ellos se observa el compromiso de los autores con la excelencia académica y el sentido de una gran responsabilidad social, así como también el conocimiento y dominio de los temas abordados. Por otra parte, la importancia de estos trabajos se manifiesta en sus aplicaciones y la abundante literatura que encontramos en el mundo sobre estos temas. En el primer artículo, titulado "Métodos alternos para el modelado matemático de un infinito número de secuencias únicas creadas por sumas finitas de números naturales'; se presenta un método novedoso para determinar la suma final de los valores individuales de un número infinito de secuencias numéricas finitas. En el campo de la física encontramos en este volumen el artículo "Interferencia modal en fibra óptica para medición de curvatura'; se presentan las ventajas y características de un sensor que permite medir curvaturas. En este dispositivo se utiliza un interferómetro tipo Michelson de fibra óptica. En el tercer artículo, con el título "Eclipses, Un Fenómeno Histórico para las Artes y las Ciencias'; el autor presenta evidencia de una posible actividad astronómica de la civilización más antigua del noreste de México, que se remonta a sociedades que se desarrollaron hace alrededor de 7,500 años. En el último artículo, cuyo título es ';.\stronomía en las Artes Liberales; se aborda el tema de la relación entre las artes y la ciencia, en particular la astronomía. Se ocupa del poco interés que mostraron los artistas en la ciencia. Menciona la influencia que tuvo la formación artística de Galileo, quien poseía firmes conocimientos de pintura y de la perspectiva, cuyas habilidades le ayudaron en sus descubrimientos astronómicos y en el diseño de sus telescopios. �La Revista CELERINET es un espacio para que los profesores, investigadores y estudiantes difundan sus trabajos académicos y científicos y que estos puedan llegar a un amplio público de la sociedad en general. Se brinda este espacio para comunicar temas en las áreas científicas, tecnológicas y ciencias aplicadas. CELERINET agradece a los colaboradores de este volumen su interés en publicar sus trabajos en este espacio. Así mismo invita a todos aquellos que deseen participar con sus trabajos en futuras ediciones de esta revista cuyo propósito es difundir el conocimiento. Dr. José Rubén Morones lbarra Profesor-Investigador UANL-FCFM-CICFIM Coordinador de Formación Académica �CELERINET JULIO • DICIEMBRE 2017 INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS , METO DOS AL TERNOS PARA, EL MODELADO DE UN ,INFINITO NUMERO DE SECUENCIAS UNICAS CREADAS , POR SUMAS FINITAS DE NUMEROS NATURALES Gabriel Martínez Villarreal UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: Desde los tiempos de Gauss, el estudio algebraico de las progresiones aritméticas había sido ya altamente desarroJlado por sus aplicaciones en las sumas finitas. En este artículo se presenta una nueva ecuación que sirve para calcular la suma final de los valores individuales de un número infinito de secuencias numéricas finitas. El objetivo principal es descubrir por qué dos ecuaciones diferentes (el modelo nuevo y el modelo estándar) son válidas para varios casos dentro del reino de las progresiones aritn1éticas finitas y consecutivas. Se descubrió que el 1nodelo propuesto sirve para un tipo especial de secuencias, o conjuntos, que satisfacen una variedad de restricciones simples. Ade1nás, las características intrínsecas y los patrones encontrados entre estos conjuntos (llamados "Conjuntos de Rehlaender") son descritos profundamente a través de la formación de ecuaciones complementarias. Estos patrones incluyen maneras de determinar tanto el primer como el últúno elemento del siguiente conjunto, así como diversas explicaciones para las propiedades par/impar de sus valores. Aunado a esto, se presenta un análisis de los valores de la suma total de cada uno de sus conjuntos, así como una determinación de su media aritmética en términos de los parámetros propuestos. Palabras claves: progresiones aritméticas, secuencias, sumas finitas, modelado �INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS CELERINET JULIO · DICIEMBRE 2017 Introducción Planteamiento del Problema Carl Friedrich Gauss ( l 777 - 1855) fue un matemático alemán que a una corta edad estudió el comportamiento de los números consecutivos en las progresiones aritméticas al intentar responder la pregunta: ¿cuál es la suma de todos los números enteros posit ivos consecutivos del 1 a l 100? Esto es: Si se quisiese obtener el valor de la suma de (2) con: S = 1 +2 +3 +4 + 5 ... 100 La sumatoria total de una secuencia finita de números consecutivos es normalmente descrita por: ti iL, ;; J n (x + x1) 2 (1) Donde " n" es la cantidad de elementos en el conjunto, "x." e l último elemento y "x ," el primero. La ecuación (1) es conocida por su utilidad para calcular la suma de los términos contenidos en una progresión aritmética cuyos elementos consecutivos posean entre ellos una d iferencia de uno. Una vez formulada, resulta ser exitosa al ser aplicada a una secuencia arbitraria como: {6 + 7 + 8 + 9 + 10} = 40 (2) Anteriormente, Szemerédi [6] había demostrado que cualquier subconjunto de densidad positiva contiene progresiones aritméticas de un largo arbitrario. Por su parte, Green y Tao [ 1] siguieron con el descubrimiento de que existen progresiones de largo arbitrario compuestas por números primos. Ahora bien, en el presente artículo se presentará la formulación de un conjunto especial g, que contiene a un infinito número de conjuntos finitos 9l(j), los cuales contienen individualmente elementos definidos por una progresión aritmética única; la cual se determina por parámetros que corresponden a información intrínseca que describe a cada conjunto. Lo primero que se pondrá en consideración será la proposición de un modelo de autoría basado en ( 1); lo cual llevará a la formulación de una hipótesis. Posteriormente, se expondrá el análisis correspondiente que permitió la definición formal del modelo, así como el subsecuente modelado de secuencias que permiten describi.r la manera en que los elementos de un conjunto se relacionan con los de un conjunto posterior. Por último, se presentarán los resultados relativos a la información que tanto los valores de la suma de los e lementos de un conjunto como el promedio de sus elementos nos brindan para una definición más exhaustiva del modelo. 11 L ¡ .= ,, (x + X I n X 1) (Xn -X) I =¡ (3) Se encontrará que tanto (1) como (3) son igualmente efectivas. Resulta interesante que para este caso en particular existan dos ecuaciones muy parecidas y perfectamente aplicables que sirven para la tarea de encontrar el valor de la suma total de los valores individuales de cada elemento contenido en (2). Dicho esto, surgen las inev itables preguntas: ¿Por qué ambas ecuaciones ( 1) y (3) son válidas para este caso? ¿Es acaso una coincidencia o será posible que (3) es efectiva para todos los casos? Y si no lo es, ¿existe una manera de determinar todos los posibles conjuntos que cumplen las propiedades y restricciones que se presentan en (2)? En otras palabras, ¿cómo podemos saber cuáles son todos los posibles conjuntos que satisfagan a (3), así como sus características intrínsecas? Hipótesis " Existe una manera de modelar una función que sirva para definir un conjunto que contiene a un número infinito de conjuntos cuyo número "n" de elementos finitos siempre es impar y mayor a uno; así como también forman parte de una progresión aritmética de números naturales". Métodos Dentro del numerador de ( 1) y (3) se encuentra el mismo factor (x. + x¡), el cual no genera una disonancia entre las proporciones de las posibles fracciones generadas en estas. Dicho esto, para motivos del modelado en cuestión, se dejará momentáneamente a un lado el efecto de este término en ( 1) y (3). Ahora bien, si la información obtenida de (2) se sustituye en ( 1), sucede que: n 2 5 2 (4) Si se hace lo mismo con (3): x. - ~ (xn - x 1) 4 (5) Las ecuaciones (4) y (5) son equivalentes. Por tanto, podemos argumentar que s1 un factor cp = 2 multiplica tanto al numerador como al denominador de (4), entonces esta se conv ierte en (5): �INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2017 De aquí en adelante, tomemos en consideración las s iguientes propiedades de las variables "qJ'' y "n": <p, n E Fil n>l n * 2<p Dicho lo anterior, podemos considerar a (2) como el conjunto uruco y correspondiente al caso en el cual <p = 2 y n = 5. (6) Resultados Ahora evaluados bien, en los el datos denominador de de (2) (3): (Xn - X) = 4 I Son iguales al doble del factor "<p" por el cual multiplicamos (4) para convertirla en (5). Por lo tanto, podemos decir que: (x - X) = 2<p " J Consecuentemente, una nueva observación de (2) nos apunta a deducir que su número de elementos (n = 5) es simplemente el doble del factor "<p" escogido más 1. Esto es: n = 2<p + 1 Tabla 1: Primeros 1O Conjuntos de Rehlaender. Por su parte, el valor del último elemento de (2) puede ser representado sencillamente como el producto del factor "<p" correspondiente al caso y el número de elementos totales " n" contenidos en (2): x. = <pn (7) De ahí se deduce que: x 1 = <p(n - 2) (8) Definició11 for111a/ del modelo y la función. Una vez consideradas las propiedades de las variables "<p" y "n", se deduce que "<p" es la variable de la cual depende "n", por lo cual crean una función biyectiva: n(<p) = 2<p + 1 (9) Entonces, si tomamos (3) y redefinimos sus variables en términos de "<p" y "n", se termina con: f i = <pn(n Ya que el objetivo de (9) es encontrar los valores correspondientes de "n" para cualquier valor de "<p" que se evalúe, se pueden visual izar a los valores de "<p" como las posiciones fijas de cada conjunto en una lista que contenga todos los números naturales posibles. Esa lista es, a su vez, una manera de catalogar todos los posibles conjuntos únicos y correspondientes al valor de " n" elementos aplicables. Por ende, se pretende mostrar una lista de los primeros IO de estos conjuntos especiales. Por motivos prácticos, se ha decidido nombrar bajo la denominación de "Conjuntos de Rehlaender" a este conjunto que contiene un número no finito de conjuntos únicos creados a partir de la suma finita de los valores individuales de cada uno de sus elementos. - 1) (10) i=cp(11 - 2) La cual nos dice que para cualquier "<p" que se elija evaluar en (9), existirá un número impar correspondiente de elementos en el conjunto único. Esto es, con la función se pueden encontrar un número infinito de conjuntos únicos, cuyo número de elementos "n" corresponden a cada uno de los números impares positivos mayores a uno. Suma total 6 40 126 288 550 936 1470 2176 3078 4200 Conjunto único (~q,) {1 +2+3 } {6+7+8+9+10} {15+16+17+ ...21} {28+ 29+ 30+ ...36} {45+ 46+47+ ...55} {66+ 67+ 68+ ...78} {9 1+92+93+... 105} { 120+ 121 + 122+ ... l 36} { 153+ 154+ 155+ ... 171} { 190+ 191 + 192+...210} n <p 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 Discusión: El estudio exhaustivo de los patrones existentes entre los elementos de estos conjuntos consecutivos ha generado el análisis de cuatro factores fundamentales que describen el comportamiento de estos. Propiedades Par/Jmpar de x I y x,, Al ordenar los conjuntos de manera consecutiva (con el valor de "<p" creciente), los primeros números de cada conjunto siguen una secuencia en el cual el primer elemento del primer conjunto es impar, el primero del segundo conjunto es par, y así sucesivamente. Aunado a esto, el primer elemento de uno de estos conjuntos s iempre es impar cuando el valorde"<p"también loes,yv iceversa. �INVESTIGACIÓN /MATEMÁTICAS CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2017 Si se utiliza (8), y se analizan todos los posibles valores de la variable x 1, así como consideramos que "n" siempre será impar y mayor a uno, se concluye que en (8) la variable "cp" siempre multiplicará un número impar; dado que al restarle dos unidades a cualquier número " n" impar (n - 2 ), este seguirá con su misma propiedad inicial, sin importar el valor de "n". Entonces, de ahí se deducen dos posibles casos: • n = impar .,. impar - -- ► <p = impar Xi -► ► n = impar . par • <p = par Fig. 1. Representación de la dualidad par/ impar de x1 Lo presentado anteriormente se repite también en el comportamiento de la secuencia generada por los últimos elementos de cada conjunto ordenados en base a los valores crecientes y consecutivos de "cp". Esto es, el último número del primer conjunto es impar, el último del segundo es par, y así sucesivamente. Si se toma como punto de partida a (7), y se toman en consideración las propiedades descritas en (6), entonces "cp" es la variable que se encarga completamente de determinar si el último número de un conjunto será par o impar. Esto es: Por último, dado que hemos demostrado que tanto el primero como el último elemento de cualquiera de los conjuntos son determinados como "par" o "impar" bajo el comportamiento de la variable "cp", concluimos este primer análisis enunciando el siguiente teorema: Teorema su Xn l. Para todo correspondiente Corolario su Xn l. Para todo correspondiente x, que también sea lo par, será. que no sea par, tampoco lo será. XI Modelado de secuencias entre Los valores ordenados de x, Otro fenómeno interesante sucede al ordenar los valores (en base a los valores crecientes y consecutivos de "cp") de x 1 y x. Empezando por el comportamiento de los primeros elementos de cada conjunto, si los ponemos en orden queda: { l, 6, 15, 28, 45, 66, 9 1, 120, 153, 190... } Ahora bien, si al primer número del segundo conjunto (x1) le restamos el primer número del primer conjunto (x,_ 1), su diferencia es de cinco: Si se hace lo mismo con primeros números: los siguientes dos Se nota una diferencia de cuatro entre las diferencias de un par inicial de conjuntos consecutivos ordenados del mayor al menor (x"'·' - x~1_1) . Esto es: cp > 2 Fig. 2. Representación de la dualidad par/ impar de x 0 En cuanto a la suma total de cada uno de los conjuntos, se descubrió que todos los valores de las mismas son siempre números pares. Retomando la ecuación ( JO), así como recordando que ya se explicó como el producto de cpn puede ser tanto par como impar, quedaría considerar el efecto que tiene el multiplicar ese producto por el término (n - 1). Ahora bien, si " n" siempre es impar y mayor a uno, al sustraerle de su valor una unidad éste se convertirá invariablemente en un número par. Dicho esto, se puede concluir que todos los valores de las sumas totales de los conjuntos serán pares. (xq,./ - X"'_,) - (x~I.I - X~1.,) = 4 ( 11) Si se desarrolla a ( 11 ) de la manera adecuada, eventualmente se dará con la conclusión en la cual las expresiones terminan dando un resultado de cuatro. Esta se puede generalizar para todos los casos tomando en cuenta que: n<P = 2cp + l [cp(n"' - 2) - (cp - J)(n~ 1 - 2)] [(cp - l)(n<P_1 - 2) - (cp - 2)(n~ 2 - 2)] (12) �INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2017 Por tanto, se enuncia el s iguiente teorema. Teorema 2 . La diferencia consecutiva entre las diferencias de un par de elementos iniciales de conjuntos consecutivos será siempre descrita por ( 11). Por lo tanto, si se quisiese determinar el primer número del siguiente conjunto (xq,+i.,) solo sería necesario conocer el primer número del conjunto anterior (xq,_ 1) y una de las variables involucradas en los datos del primer conjunto (sean " cp" o "n"). Estas relaciones entre secuencias son determ inadas para todos los casos por e l siguiente mode lo: Corolario 2. La d iferencia entre cualquier e lemento inicial de un conjunto con el in icial del conjunto anterior se define por: (xq>. / - X q,- /,/ ) = 4cp - X <p+ I • I = X <p. I + (2n<p - 1) (13) El cual se demuestra tomando en cuenta las primeras cons ideraciones de (12). Una vez sustituidas las variables correspondientes en la ecuación, se tiene que: 3 Ahora bien, la secuencia generada por estas diferencias es : xq,+J.t = 2cp 2 + 3cp + 1 (14) {5, 9, 13, 17, 2 1, 25, 29, 33, 37 ... } Ahora Entonces, se puede argumentar que existe un patrón entre el primer elemento de un conjunto cualquiera (x<P 1) y e l primer elemento del siguiente conjunto (xq>+ 11• ) . Por ejemplo, el primer e lemento del primer conjunto más cinco es igual al primer número del segundo; y este a su vez se vuel ve el primer número del tercer conjunto si se le suma 9, y as í sucesivamente. Por lo tanto, a continuación se mode larán ecuaciones que sirvan para encontrar el valor del primer elemento del conjunto siguiente (xq>+ 11• ) una vez conocidos el primer térm ino del conjunto inicial (x<P,) y una de las variables involucradas ("cp" o "n"). Si se toman los datos del primer conjunto (cp= 1, n= 3, x,_,= 1), así como los del segundo (cp= 2, n=5, x1.1=6), y posteriormente los aplicamos a esta igualdad (el " cp" tomado en consideración es el del primer conjunto): (Xq>+ / •J Se podrá - Xq>. 1) =5 reordenar X q>+ // • = X q>. t la ecuación: +5 Entonces, ¿qué representa el 5? ¿ Cómo se puede expresar en términos de variables que apliquen para todos los casos? Recordemos que para el primer conjunto nq> = 3. Dicho esto, se puede expresar que para que el número de elementos "n" del primer conjunto se convierta en la diferencia entre el primer elemento del conjunto siguiente y el primero del inicial, este se deberá representar como: 2nq> - 1 =5 x q>+ l,I se qms ,ese determinar a bien, si por medio de su definic ión inicial: x q,+J.t = (cp + 1 ) (nq,+t - 2) Se terminará con (14). Por tanto, la proposición queda demostrada y se enuncia en el s iguiente teorema: Teorema 3. El primer elemento de un conjunto \R<P+ 1 siempreserádefinidoen térm inosdel número de elementos de su correspondiente conjunto anterior \Rq> por ( 13). Corolario 3. El primer e lemento de un conjunto \R<P+ 1 también puede ser definido por la posición de su correspondiente conjunto anterior \R<P por medio de: Modelado de secuencias entre los valores ordenados de x n Ahora que se ha comprobado el patrón existente entre los elementos iniciales consecutivos de cualquier conjunto, así como se ha creado una manera de determinar su comportamiento con la ayuda de un modelo matemático demostrado; a continuación se mostrará el procedimiento para definir otro modelo que aplique para el caso de los últimos elementos de los conjuntos consecutivos. Si in icialmente se ordenan todos los últimos elementos de los conjuntos (en base al orden creciente de "cp"), se obtiene la siguiente secuencia: {3, 10, 2 1, 36, 55, 78, 105, 136, 171, 210 ... } �INVESTIGACIÓN /MATEMÁTICAS CELERINET JULIO • DICIEMBRE 2017 Ahora bien, si al último término del segundo conjunto (x2_.) se le resta e l último e lemento de l primer conjunto (x 1_. ), su diferencia es de 7: Ahora bien, el 7 que suma al último número del primer conjunto puede reescribirse en términos del número de elementos de ese conjunto mismo (tomando en cuenta que n<P = 3): 2n<¡) + l Si hacemos lo siguientes dos mismo últimos con los números: Por tanto, se definirá =7 la siguiente proposición: (17) Se notará una diferencia de cuatro entre las diferencias de un par de elementos finales de conjuntos consecutivos ordenados del mayor al menor (x<p.,,. - X q,- J,n.,_1 ). Esto es: La cual se demuestra tomando en cuenta las consideraciones de (16). Una vez sustituidas las variables correspondientes en la ecuación, se tiene que: X >2 (x<P·•• - X,p-l.n.) - (x,p.J.n.-, - x,p-l.n,.) =4 cp+/.n••l =2<p2 + 5<p + 3 (18) (j) ( 15) Si se desarrolla a ( 15) de la manera adecuada, eventualmente se dará con la conclusión en la cual las expresiones term inan dando un resultado de cuatro. Esta se puede general izar para todos los casos tomando en cuenta que: n<¡) =2<p + 1 (16) Por tanto, se enuncia el teorema siguiente: Teorema 4. La diferencia consecutiva entre las diferencias de un par de elementos finales de conjuntos consecutivos será s iempre descrita por ( 15). Corolario 4. La diferencia entre cualquier elemento final de un conjunto con el final del conjunto anterior se define por: Ahora s , se qms tese bien, determinar a por medio de su definición inicial: x,p+t.n..,., = (<p + 1)(n<P + 1) Se terminará con la ecuación ( 18). tanto, se enuncia el teorema s iguiente: Por lo Teorema 5. El último e lemento de un conjunto 9t,p+1 siempreserá definido en térm inosdel número de elementos de su correspondiente conjunto anterior 9\<P por ( 17). Corolario 5. El último elemento de un conjunto 9\cp+i también puede ser definido por la posición de su correspondiente conjunto anterior !Jle¡> por medio de: Relación p olinomial entre las sun,as totales de los co11.j11ntos co11.Secutivos Al ordenar, en valor creciente de <p, los resultados de las sumas totales de cada conjunto, se puede apreciar en la Fig. 3 como éstos siguen un crecimiento polinomial: Ahora bien, la secuencia generada porestasdifereniciases: {7, 11 , 15, 19, 23, 27, 3 1, 35, 39 ... } Considerando todo lo anterior, podemos empezar declarando que el primer conjunto (<p=l, n=3, xLn =3) y el segundo conjunto (<p=2, n=5, x2_. = 1O) se relacionan de la siguiente manera (tomando el valor de " <p" de l primero): - ,. .• ¡¡ """"" • ~ i!IOOOO ,00000 - )00000 o o - ¡,, • - ~ J,0000 12 JIJCOOO Esto puede reordenarse como: -• . , -... ••• -r~ w m ~ • • •• .• • .-· • 1 ~ • • ~ • ~ " Fig. 3. Crecimiento polinomial de grado tres entre los valores de las sumas totales de los Conjuntos de Rehlaender �INVESTIGACIÓN / MATEMÁTICAS CELERINET JULIO • DICIEMBRE 2017 Esto se explica con e l hecho de que, al remplazar en ( 1O) la variable "n" en términos de ''<p", la sumatoria queda expresada como: S(cp) = 4cp 1 + 2cp 2 Por ende, la sumatoria sigue e l crecimiento de un polinomio de grado tres, dado que <p > O. U11 niétodo i11tlirecto para la deternu11ación estructurada de tlatos estadísticos En esta sección se expondrá el hasta ahora último descubrimiento en re lación al comportam iento de los conjuntos descritos. Plantearse la posibilidad de poder extender los posibles valores de <p hacía los enteros negativos fue de suma importancia para definir, de una manera indirecta pero eficaz, una ecuación que determinara la media aritmética de cada uno de los datos contenidos en cada uno de los conj untos. Para hacer esto, se tomaron datos ya conocidos por la definición del modelo, a modo de guía para extender su definición hacía mayores niveles de precisión. Al tratarse del promedio, se pretende demostrar que: V <p E z· [xq,,J +(xq,,J -1 )+ -.. +(x )] (j), " • [(xcp,J- xcp_n) + 1] ( 19) Termina siendo proporcional a la posición del conjunto en la lista, y no necesariamente a los datos contenidos en ellos; ya que estos varían en función de l número de elementos en el conjunto. Además, para la hipótesis complementar a ( 19), se hizo complementaria en la cual: z· V <p E x q,,J - (x q,,.J - 1) + (xq,,I - 2) - •·· + (x<p, n-,) Es equivalente a (19). Después de desarrollar correctamente cada una de las últimas proposiciones mostradas, se terminó con que éstas terminan siendo reducidas a la simple expresión: ñ f i i=<p(n - 2) = 2cp2 Por tanto, el dato estadístico de la media aritmética de cada uno de los conjuntos puede ser determinado por e l doble del cuadrado de su posición en la lista infinita que los contiene. Esto implica que la hipótesis que ponía en consideración la posibilidad de que el promedio de los elementos contenidos no necesariamente tendría que estar relacionado con los elementos mismos resultó ser correcta. Conclusiones La se definición enuncia en formal del el s iguiente modelo teorema: Teorema 6. Los Conjuntos de Rehlaender están definidos por: Sea tal \R<p que E sus g, un subconjunto de g, elementos cumplan que: V <p, n, x. , x, E N, f i = <pn(n - 1) i=<p (n - 2) n> 1, n(<p) = 2<p+ l ,(x. - x ,) = 2<p, x,, = <pn, x 1 = <p (n - 2) Por último, cabe destacar que, una vez definidos formalmente los Conjuntos de Rehlaender, se recuerda al lector acerca de la posibilidad de encontrar nuevas ecuaciones que describan distintas facetas del comportamiento de los e lementos contenidos en cada uno de estos conjuntos únicos; los cuales podrían ser redefinidos y generalizados para tener una diferencia arbitraria entre ellos. Aunado a esto, se agradece profundamente a la profesora Lília Alanís López por sus atinadas y generosas revisiones y recomendaciones. �INVESTIGACIÓN / MATEMÁTICAS Referencias [ I J Green. B. & Tao. T. (2008). ·The pnmes contam arbitran!~ long anthmet1c progressmns". Annals of Mathemallcs. 167. 481 -547. [2] K.olman. B. & Shap1ro. A. Algebra for College Students. ( 1982). London. U.K.. Acadenuc Press. lnc. [3] Lehmann. C. (2008). ALGl:.BRA. México. D.F. Ed1tonal LIMUSA. (4] Lovaglia., F.• Elmore. M & Conway. D. ( 1972). ALGEBRA Mé:dco. D.F., HARLA S.A. de C.V. [5 J Osserman. R. (2009). La poesía del universo. Una exploración matemática del cosmos. México. D.F: D1recc1ón General de Pubhcac1ones del ConseJo Nacional para la Cultura y la.s Artes. [6J Szemeréd1. E. ( 1975). "On sets of mtegers contammg k elements m anthmellc progress1on." ActaAnthmellca 27.1 199-245. Datos del autor Gabriel Martínez Villarreal Estudiante de primer semestre de la Licenciatura en Ciencias Computacionales en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Dirección del autor: Santa Rosalía No. 307, Col. Valle de las Brisas, C.P. 64790, Monterrey, Nuevo León, México. E-mail: gabriel. mavi@outlook.com CELERINET JULIO - DICIEMBRE 201 7 �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 201 7 INVESTIGACIÓN/ FÍSICA INTERFERENCIA MODAL EN FIBRA , , OPTICA PARA MEDICION DE CURVATURA Guillermo Salceda Delgado Romeo Selvas Aguilar Arturo Castillo Guzmán Ricardo Iván Álvarez Tamayo Valentín Guzmán Ramos UANL - FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: Se presenta el uso de interferencia modal en fibra óptica para la medición de curvatura. En este trabajo, la interferencia modal es generada por medio de un adelgazamiento en fibra óptica estándar. El adelgazamiento tiene como función actuar como acoplador entre el modo fundamental del núcleo y los modos del revestimiento de la fibra óptica. El adelgazamiento es diseñado para generar un interferómetro modal con la estructura de un interferómetro óptico del tipo Michelson. El patrón de interferencia 1nodal del interferómetro sufre un corrimiento espectral al someter el adelgazamiento a cambios de curvatura. Palabras claves: fibras ópticas, interferómetro modal, adelgazamiento en fibra óptica, 1nedición de curvatura �INVESTIGACIÓN /FÍSICA CELERINET JULIO• DICIEMBRE 2017 Introducción La utilización de fibras ópticas en la actualidad ha sido objeto de gran estudio debido a las ventajas que presentan en su uso, dentro de estas ventajas presentes en las fibras ópticas destacan la inmunidad a interferencia electromagnética, su liviano peso, tamaño reducido, resistencia a la corrosión, respuesta rápida, tienen transmisión de banda ancha, etc. El uso de dispositivos de fibra óptica como sensores para la medición de parámetros y la generación de filtros espectrales también ha tenido un gran impacto debido a las ventajas mencionadas anteriormente [ 1]. La mayoría de los dispositivos de fibra óptica para la generación de sensores y filtros se basan en arreglos o estructuras interferométricas construidas por medio de acopladores modales. Dentro de los acopladores modales se encuentran los adelgazamientos de fibra óptica, los cuales se han utilizado como filtros del tipo peine [2], sensores para la medición de curvatura [3], indice de refracción [4], etc. La estructura interferométrica más comúnmente usada es la de Mach-Zehnder [3,5,6] en donde se usan dos acopladores modales. Sin embargo, una estructura interferométrica más compacta que la Mach-Zehnder es la Michelson ya que solo se necesita un acoplador modal para generar la interferencia. Por otro lado, la inclusión de filtros en la cavidad de un láser de fibra ha sido de gran util idad para alterar la ganancia de la fibra activa en el láser y modificar la línea de emisión láser [7]. Esta modificación tiene aplicaciones para la generación de emisiones en múltiples longitudes de onda, lo que es de considerable interés para aplicaciones de sensores, en espectroscopia de alta resolución, además en telecomunicaciones, etc. [8]. En este trabajo utilizamos un interferómetro modal Michelson de fibra óptica adelgazada para detectar posiciones de curvatura, el cual es apropiado para la medición de deformaciones en construcciones urbanas y mecanismos industriales, además de ser útil para el monitoreo en tiempo real del buen estado de estas construcciones y/o mecanismos. Interferómetro Michelson El interferómetro usado para la realización de este trabajo es el de configuración Michelson. La Fig. 1 muestra la configuración básica de este interferómetro. Patrón de interferencia en pantalla Pantalla Espejo Láser Objetivo M icroscopio Espejo Fig. 1. Estructura básica de un interferómetro Michelson. El haz de un láser se expande por medio de un objetivo de microscopio, después se divide en dos por medio de un divisor de haz, los dos haces divididos son reflejados en espejos, vuelven a pasar por el divisor de haz y juntos chocan en una pantalla. Como los caminos ópticos recorridos individualmente por cada haz son diferentes y la luz se comporta como una onda, al chocar ambos haces en la pantalla, estos se superponen, teniendo así franjas donde se tienen puntos máximos y mínimos de intensidad, lo cual es causado por el comportamiento ondulatorio de la luz. El equivalente modal de este interferómetro puede ser construido en fibra óptica por medio de un adelgazamiento que tendría la función del divisor de haz. La Fig. 2 muestra el arreglo esquemático del interferómetro de fibra óptica tipo Michelson. Circulador Adelgazamiento Cara plana (reflexión ~4%} Salida (patrón de interferencia ) Fig. 2. lnterferómetro Michelson de fibra óptica. La luz es acoplada a la fibra en el puerto 1 de un circulador, la luz acoplada en el puerto 1 se transmite al puerto 2 del circulador que es donde se tiene conectado un adelgazamiento de fibra óptica. Cuando la luz en el núcleo de la fibra se propaga por la parte delgada del adelgazamiento, se provoca una transferencia de una parte de la luz hacia el revestimiento de la fibra, después ambas fracciones de luz (en el núcleo y en el revestimiento) se propagan a diferentes velocidades, debido a la diferencia de índice de refracción del núcleo y el revestimiento, por una sección de fibra estándar. �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2017 INVESTIGACIÓN/ FÍSICA Al llegar al final de la sección de fibra estándar, un porcentaje de aproximadamente 4% (valor teórico encontrado por medio de las ecuaciones de Fresnel, las cuales describen la magnitud de reflexión y transmisión de las ondas electromagnéticas en la frontera que divide a dos medios de diferentes índices de refracción) de la energía total que se propaga es reflejada de vuelta hacia el adelgazamiento, al pasar por el adelgazamiento la luz del revestimiento se vuelve a transferir al núcleo de la fibra y se transmite al puerto 3 del circulador, que es donde se genera el patrón de interferencia debido a la diferencia de velocidades de las dos porciones de luz que se recombinaron e interfirieron entre sí. La Fig. 4 ilustra el arreglo experimental usado para la caracterización del interferómetro a curvatura. Hoja detg•d• de m~af (donde €4 tnterfefQmetfO ,~ mor'ltado) ..... Est.ción linNr detra.slad6t1 6ptic:a .,_ Clt<uNldor ..... 6ptio La diferencia de camino fase o camino óptico generado en un interferómetro Michelson de fibra óptica de estas características está dado por la expresión [9]. ,... _ 4rc.ó. n,a:L '+'>.. (1) Resultado experimental El interferómetro Michelson fue fabricado por medio del empalme de una fibra óptica estándar a una fibra adelgazada con ayuda de una empalmadora de fibra óptica, después se hizo un corte en la fibra estándar con una cortadora de fibra con el propósito de obtener una cara plana que proporcionara un -4% de reflexión (Fig. 2). Después de fabricar el interferómetro Michelson su espectro fue medido con ayuda de un analizador de espectros ópticos; la Fig. 3 muestra el espectro del interferómetro. -1.5 - (\ (\ (\ -2 .0 éñ \ (\ (\ (\ ~ .,,., .,, -2.5 V ·¡¡; e ~ -3.0- v V V \J \ -3.5-4 .0 • ' 1532 1536 . 1540 La fórmula de la ecuación 2 fue utilizada para calcular el radio de curvaturaal cual fuesometidael interferómetro [5]. 1 2D (2) Donde res el radio de curvatura, Des la máxima deflexión de la hoja delgada de metal, y ses la mitad de la distancia horizontal de la hoja delgada de metal comprimida (Fig. 4). Se tomaron los espectros correspondientes a diferentes radios de curvatura del interferómetro Michelson con un analizador de espectros (OSA) de una resolución de 0.03 nm en longitud de onda y -90dBm ( l pW) en intensidad. La Fig. 5 muestra los diferentes espectros con su respectivo radio de curvatura que fue calculado con la fórmula 2, en donde las dimensiones D y s fueron tomadas con la ayuda de un vernier. Considerando las características de nuestro instrumento de medición, la incertidumbre para la determinación del radio de curvatura fue de + 0.03nm en longitud de onda y + 1pW en intensidad. o r(mm) - -105250 99876.84 92937.76 90005.38 88124.46 8541 4.01 82606.09 78667.68 75732.67 72757.29 ·- · 70898.48 -1 1544 1548 Longitud de onda (nm) Fig. 3. Espectro del fabricado. Fig. 4. Arreglo experimental para la caracterización a curvatura del interferómetro Michelson. interferómetro in -2 ~ Michelson ., -o -o ·¡¡; e ~ .s Con el propósito de someter el interferómetro de fibra óptica a doblamientos de ciertos radios de curvatura, este se montó en una hoja delgada de metal s im ilar a una regla metálica, la cual se doblaba a diferentes radios de curvatura al ser esta comprimida desde sus extremos. -3 -4 -5 -6 1530 1533 1536 1539 154 2 1545 1548 Longitud d e onda (nm) Fig. 5. Espectros del interferómetro Michelson sometido a diversos radios de curvatura. �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2017 INVESTIGACIÓN /FÍSICA Después de analizar las mediciones correspondientes a diferentes radios de curvatura del interferómetro, se puede observar de la Fig. 5 que el espectro sufre un desplazamiento hacia la izquierda al disminuir el radio de curvatura en el interferómetro. Al someter el interferómetro a un radio de curvatura correspondiente de 105250 mm su espectro se comporta como curva negra punteada de la Fig. 5, después al ir disminuyendo el radio de curvatura se observan las curvas de los espectros para los radios de curvatura en forma decreciente desde 99876.84 mm a 70898.48 mm, los cuales se van desplazando a la izquierda y van aumentando su amplitud. La Fig. 6 ilustra la dependencia que tiene la longitud de onda del interferómetro con el radio de curvatura al cual es sometido. Esta dependencia puede ser ajustada linealmente con una pendiente de aproximadamente l.38xl0 4 nm/mm. 1538 Ee • - lnformacion experimental La Fig. 7 muestra la variación de la visibilidad al cambiar el radio de curvatura del interferómetro. Esta respuesta también puede ser ajustada linealmente con una sensibilidad de aproximadamente 7.66xJ0~U.A./mm. 0.30 • - Resultados expeñmentales Ajuste lineal V=-7.22X10..r+~ ·1 0.25 u <ll ;Q 0.15 :e :!11 0.10 > 0.05 0.00 -'-~~-~~~-~~~-~~~~..,...., 70000 77000 84000 91000 98000 105000 Radio de curvatura (mm) Ajuste lineal i -1.38X1o-4 r+1523.91 Fig. 7. Visibilidad de de interferencia 1536 las franjas versus espectrales curvatura ~ ,< Discución y conclusiones .e g> 1534 CI) «i > (ll 3: 1532 88000 80000 72000 64000 56000 r (mm) Fig. 6. Longitud de onda versus curvatura. Considerando el interferómetro como un sensor de curvatura, la pendiente representa la sensibilidad en términos de desplazamiento espectral para la medición de radio de curvatura. Otro parámetro que es dependiente del radio de curvatura es la visibil idad de las franjas que está relacionada con la amplitud que conserva la modulación presente en el espectro del interferómetro. La visibilidad se puede calcular mediante la siguiente ecuación [5]. V= I - / . ma."C mm /max + /min (3) Donde 1max e / min. , corresponden a la intensidad máxima y mínima del periodo de la modulación espectral. Debido al rompimiento de la simetría cilíndrica que la fibra óptica tiene por medio de un adelgazamiento, se genera una perturbación en a luz guiada dentro de la fibra. De acuerdo a las propiedades fisicas del adelgazamiento, esta perturbación puede ser sensible a diversos parámetros. En este trabajo, el adelgazamiento usado tenía propiedades que hacían sensible e l mismo adelgazam iento a cambios de dobles, es decir curvatura. Al doblar el adelgazamiento a c iertos rad ios de curvatura la simetría del perfi l de índice de refracción de la fibra adelgazada cambia, generando así un desplazamiento espectral de la luz guiada por el adelgazamiento, igualmente de este desplazamiento también se generó una variación del contraste de modulación del patrón interferométrico generado por la luz al ser guiada por el adelgazamiento. Aprovechando estas características de l dispositivo se puede implementar un sensor de curvatura cuya medición se puede hacer por medio de desplazamiento espectral o medición de visibilidad sobre el espectro del dispositivo. �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2017 En conclusión, se ha demostrado un sensor de curvatura de fibra óptica basado en un interferómetro Michelson generado por medio de un adelgazamiento. El dispositivo se conforma de un adelgazamiento de fibra óptica empalmado a un segmento de fibra óptica estándar cuyo extremo final tiene una cara plana capaz de generar un -4% de reflexión de luz. Al doblar el dispositivo se genera una ruptura geométrica de la simetría, que causa un desplazamiento espectral junto con un incremento del contraste de la modulación espectral en el espectro del dispositivo. Esta respuesta puede ser considerada lineal con sensibilidades de l.38XI0-4 nm/mm y 7.22X I0-6U.A./mm para desplazamiento espectral y cambio de visibilidad, respectivamente. Usando este dispositivo como sensor, la medición de curvatura se puede realizar por medio de desplazamiento espectral o cambio de visibilidad. El sensor presentado en este trabajo es compacto, simple y barato; asimismo cuenta con las ventajas de la fibra óptica, tales como: inmunidad electromagnética, resistencia a medios ambientales corrosivos, resistencia a altas temperaturas, bajo peso, respuesta rápida, etc. INVESTIGACIÓN/ FÍS ICA Referencias [I] Jesus Castrellon-Unbe (2012). Optrcal Frber Sensors: An Overvrew, Ftber Optrc Sensors, Dr Moh. Yasm (Ed ), ISBN· 978953-307-922-6, JnTech., Avrulable from· http://www.mtechopen.com/ books/fi ber-opt1csen.<;0rs/op1Jcal-fiber-sensors-an-overv1ewAlexie, S. ( 1992). The business of fancydancmg: Stones and poems. Brooklyn, NY· Hang Loose Press. [21 Gurllermo Salceda-Delgado. Alejandro Mamnez-R10s, And David Monzon-Hemandez, Tatlonng Mach-Zehnder comb-filters based on concatenated tapers, Joumal of ilghtwave technolog) (2013). 31 (5). 761-767. [3] D. Monzon-Hemandez, A.Martmez-Rros. l. Torres-Gomez. ru1d G. Salceda- Delgado, Compact optrcal fiber curvature sensor based on concatenat1ng two tapers. Opucs letters (2011 ). 36(22). 4380-4382 [4] G. Salceda-Delgado, D. Monzon-Hemande-L,A. Martmez-R10s. G. Cardenas-Sev1lla, and J. Vdlatoro. optJcs letters (20 12). 3 7( 11 ). 1074-1976. (5] G. Salceda-Delgado. A. Van Ne,\k 1rk, J E Antomo-Lopez. A. Martmez R1os, A. Schulzgen, And R. Amezcua-Correa, Compact fiber-opuc Curvature sensor base don super-mode mterference m a seven-core fiber. Opiles letters (20 15). -10 (7). 1468-1471. (6] Y. M. RaJ1, H S. Lrn. S. A. lbrah1m., M R. Mokhtar, Z. Yusoff, lntens1ty-modulated abrupt tapered fiber Mach-Zehnder mterferometer for 1he smrnltaneous sensmg of temperature and curvature, Optlcs & la~er technology (2016), 86(2), 8-13. (7] R.E.Nuñez-Gomez. G. Anzueto- Salchez, A Mar1Jnez-R10s, l. Torres-Gomez. J. Camas-Anzuelo. R. Selvas-Agmlar, G. SaJcedaDelgado, V.M. Duran-Ranmez. ·nulormg !he output laser wavelength of fiber lasers by the mtra-cavrty mscnptmn of LPFGs, Microwave and optJcal technolo!l) letters(2016), 58(6), 1430-1433. [81 A. Martmez-Rros, G. Anzueto-Sanchez, D. Monzon-Hemandez, G. Salceda- Delgadop, J. Castrellon_unbe, Mul!Jwavelength swttchmg of a broadband tunable s-bent fiber filler, Opt1cs & laser technolo!l)' (2014), 58(32), 197-201. [9J Z. T1ru1. S. Yan1. and l·L P. Loock. Refract1ve mdex sensor based on an abrupt taper M1chelson 235 m1erferometer m a smgle-mode fiber. Opt. Letl 2008, 33. 1105-1107. https://dm.org/l0.1364/ OL.33.001 105. Datos del autor Guillermo Salceda Delgado Ingeniero Electromecánico del Instituto Tecnológico de León (ITL). Maestría y doctorado en ciencias óptica en el Centro de investigaciones en Óptica (CIO). Actualmente laborando en la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL) como Profesor Investigador de Tiempo Completo. Las lineas de aplicación y generación del conocimiento que genera son en Fotónica y láseres de fibra óptica. Dirección del autor: Av. Pedro de Alba SIN, Ciudad Universitaria, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, 6645 1, México. E-mail: guiJlermo.saJcedadl@uanJ.edu.mx �INVESTIGACIÓN /ASTROFÍSICA CELERINET JULIO· DICIEMBRE 2017 , , ECLIPSES , UN FENOMENO HISTORICO PARA LAS ARTES Y LAS CIENCIAS Ángel E. Sánchez Colín UANL - FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: En este artículo se pretende hacer un acercamiento a los albores de la primera civilización en el noreste de México en donde se revela una posible actividad de observación astronómica cuya evidencia quedó registrada en diversos petroglifos que datan aproximadamente de 7,500 años; los cuales, se encuentran distribuidos en las rocas de una colina en una zona arqueológica que se encuentra ubicada a 60 km de la ciudad de Monterrey. En este trabajo, el Sol, la Luna y los eclipses, son los principales elementos de estudio. Para esto, se tomaron fotografías de los petroglifos en el sitio arqueológico. Por otro lado, se elaboró una secuencia de imágenes durante el eclipse parcial de Sol, ocurrido el pasado 21 de agosto de 2017. Estas imágenes fueron tomadas utilizando un filtro solar adaptado a un telescopio convencional de 80 mm de diáinetro, acoplado a una cámara comercial tipo réflex. Palabras claves: eclipse, astronomía, arte rupestre �CELERINET JULIO• DICIEMBRE 2017 Introducción La historiografia del arte y las ciencias es amplia y diversa, por lo que realizar un estudio único que las incluya no es tarea fácil para nuestra época, porque en ocasiones puede resultar ambiguo e incompatible, sobre todo por la discrepancia que hay en las actividades que desempeña cada una de estas disciplinas. En las ciencias fisicas, los fenómenos de la naturaleza se estudian y analizan mediante modelos fisicos y matemáticos. Algunos de ellos, pueden llevarse a la técnica experimental para reproducirlos a diferentes escalas. La materia y su interacción con la naturaleza son las bases para su estudio y la experimentación. En las artes visuales, las ideas y los pensamientos creativos se materializan mediante una variedad de técnicas empleando diferentes soportes para poder visualizarlos. Lo bello y lo estético han sido considerados como un aspecto importante para su estudio y la producción artística; por consiguiente, es de esperar que las definiciones de arte y ciencia que encontramos en los diccionarios, difieran entre sí [ 1]: "Arte: es una obra o actividad con la que el ser humano expresa un aspecto de la realidad o un sentimiento mediante recursos plásticos, de lenguaje, sonoros, etc " INVESTIGACIÓN / ASTROFÍSICA Las diferentes asociaciones de signos, pictogramas e ideogramas, condujeron a nuestros antepasados a establecer los primeros lenguajes simbólicos de comunicación, aproximándose a la escritura y posiblemente, a los primeros sistemas de conteo, los cuales relacionan eventos astronómicos observados a simple vista, o a sus eventos cotidianos. Esto nos demuestra que al menos, los ancestros tenían dominio de una aritmética básica muy elemental, utilizada como herramienta matemática. La evidencia nos muestra que además del pensamiento racional utilizado en el conteo de los eventos poseían habilidades creativas asociadas a sus creencias místicas y las utilizaban para representar los objetos y animales del entorno que habitaban. Como recursos, utilizaban las herramientas rudimentarias y pigmentos policromos que ellos mismos elaboraban. El soporte eran las rocas situadas en el entorno, a la intemperie o en las paredes del interior de las cavernas. El sentido común nos dice entonces, que tanto las artes como las ciencias, juegan un papel muy importante en la vida de todos los seres humanos; lo han hecho desde el inicio de las civilizaciones y hasta el presente, porque ambas se encuentran implícitas en las actividades que realizamos día con día. Las primeras observaciones astronómicas "Ciencia: es un conjunto de saberes que se obtienen por observación y razonamiento y se estructuran metódicamente paradeducirprincipiosy leyes generales". No obstante, existe una posibilidad de que las artes y las ciencias hayan surgido de manera simultánea; puesto que los vestigios más antiguos muestran que ambas han convivido con la humanidad desde el origen de las civilizaciones. Hasta ahora, se han encontrado pinturas rupestres y petroglifos que datan de 40,000 y 60,000 años respectivamente; los cuales se encuentran esparcidos en distintos lugares de la Tierra [2-5]. En ellos se puede apreciar con facilidad la representación monocroma o policroma de animales, figuras antropomorfas, signos y pictogramas que pueden ser interpretados como acontec1m1entos astronómicos, fenómenos naturales, actos vivenciales o rituales místicos. En la actualidad, el trabajo de nuestros antepasados sigue siendo cuestionado y analizado para ser incluido en el mundo del arte o en el mundo de las ciencias. Esto es debido a que no se tienen evidencias de que estos trabajos hayan sido elaborados "empleando conscientemente una teoría artística" [6], o una "teoría científica" [7]. La observación de los astros y del cielo nocturno nos ha llamado la atención en todo momento. La Luna, el Sol y las Estrellas, han jugado un papel muy importante en todas las culturas que han surgido en nuestro planeta desde el origen de la primera civilización. Uniendo elementos pictóricos, creencias místicas y filosóficas, así como un conteo preciso de la periodicidad con que ocurren los eventos astronómicos, la humanidad ha creado diversas estrategias para la supervivencia basándose en la observación y predicción de estos eventos astronómicos. El Sol es quizás a quien se le han otorgado la mayor cantidad de atribuciones, como pueden ser: "la máxima divi nidad masculina", "el padre creador de la vida" o "la fuente de vida inagotable". En contraste, a la Luna se le han atribuido solo algunos de los aspectos complementarios: como s, se tratara de una "deidad femenina". Mientras que a la Tierra, en todos los lugares se la ha considerado como "la madre reveladora de la vida", que nutre y abastece de alimento a todos los seres vivos. �INVESTIGACIÓN/ ASTROFÍSICA CELERINET JULIO• DICIEMBRE 2017 Por otro lado, las estrellas y constelaciones han servido como fuente de inspiración e imaginación para crear todas las mitologías. En la práctica, las constelaciones sirvieron para la orientación durante las primeras migraciones realizadas y sirvieron también durante los últimos viajes transatlánticos que se llevaron a cabo sin los modernos avances tecnológicos, establecidos en los actuales sistemas de navegación marítima y satelitaL El respeto, la admiración y la curiosidad que sentimos con respecto a estos astros, nos ha conducido a elaborar y registrar los acontecimientos que ocurren con ellos mediante diversas representaciones. Lo hemos hecho desde un petroglifo, hasta una fotografia de alta definición tomada con instrumentos muy sofisticados. Todo con el fin de comprender estos fenómenos, para estudiarlos y para dar testimonio de nuestra presencia como observadores en el tiempo y en el escenario donde ocurren. La fotografia que se presenta en la Fig. 1, nos muestra un petroglifo con una posible representación de un acontecimiento astronómico, en el que se asume al Sol como elemento principal. Se observa también dos secuencias de puntos alineados, los cuales, en este contexto representativo, podría asumirse que se trata de las cuentas del acontecimiento observado. En otras palabras y de manera más arriesgada, podríamos asumir que los puntos corresponden con los días transcurridos durante la observación. Dentro del mismo contexto, en la Fig. 2, se aprecia una representación de acercamiento o alejamiento de dos astros, pudiéndose tratar de la Luna y el Sol, ya que en algunas ocasiones ambos pueden ser visibles durante el día, pero nunca durante la noche; o bien, podría tratarse de un acercamiento de dos estrellas muy brillantes, pudiendo referirse a un alineamiento de planetas observados en el cielo nocturno. Asumiendo la primera opción, el sentido común nos dice que el observador fue testigo de un eclipse total de Sol y que debió haberle causado una impresión como para haberlo grabado en una piedra. Independientemente de la veracidad de estos supuestos, ambos quedaron registrados en las rocas de una colina, ubicada aproximadamente a 60 km hacia el noreste de la ciudad de Monterrey, en el Estado de Nuevo León, México. Esta zona arqueológica, denominada Boca de Potrerillos, ha sido ampliamente estudiada en años anteriores y nos revela una antigüedad aproximada de 7,500 años [8]. Fig. 1. Imagen de un petrograbado, que muestran la posible representación de un acontecimiento astronómico. (Fotografía tomada por el autor en Boca de Potrerillos, Nuevo León, México. Colección privada). Fig. 2. Ídem al anterior, pero con la posible representación de un eclipse. (Fotografía tomada por el autor en Boca de Potrerillos, Nuevo León, México. Colección privada. Astronomía amateur contemporánea Con el advenimiento de las nuevas tecnologías informáticas, el acceso a las fuentes de información nos permite estar comunicados y enlazados en casi todas partes del mundo; sobre todo cuando se trata de un acontecimiento de interés mundial. El pasado 2 I de agosto de 2017 ocurrió un eclipse solar, el cual fue visto de manera total y parcial en diversos países. Además, fue transmitido y publicado por casi todos los medios de comunicación. La curiosidad de las personas, el afán de los aficionados a la astronomía y los astrónomos profesionales, ese día dirigimos nuestras miradas hacia el cielo para contemplarlo, fotografiarlo, documentarlo y estudiarlo; es decir, para dar testimonio de nuestra presencia en este escenario, tal y como lo hemos hecho desde nuestros orígenes. �CELERINET JULIO· DICIEMBRE 2017 Lo único que ha cambiado son los instrumentos con que hacemos los registros. Hoy día, utilizamos imágenes digitales adquiridas mediante cámaras y telescopios que nos perm iten su reproducción y su almacenamiento en las memorias de computadoras, o en la "nube" de la información, que es accesible a ella en todo momento. INVESTIGACIÓN / ASTROFÍSICA Estamos acostumbrados a mirar a simple vista las fases de la Luna; un ciclo que se repite aproximadamente una vez al mes, pero en ocasiones, pasa desapercibido a nuestros ojos porque estamos adentrados en nuestras actividades cotidianas. A veces se piensa que la tecnología nos ha vuelto insensibles a la observación y apreciación de los fenómenos naturales. Lo cierto es que sucede lo contrario, porque ahora podemos acceder a instrumentos económicos que superan a la mayoría de nuestras capacidades fisicas. Dichos instrumentos, los podemos maniobrar de manera fácil y sencilla. Por ejemplo, con una cámara fotográfica, podemos tomar una imagen directa del Sol y conservarla para una contemplación posterior o simplemente para utilizarla conforme a nuestros propios intereses, como es el caso que se muestra en la Fig. 3. Conociendo un poco la metodología de observación astronómica y empleando algunos de los instrumentos antes mencionados, uno puede acercarse también a los fenómenos astronómicos que ocurren periódicamente en el espacio exterior, como el reciente eclipse parcial de Sol, ocurrido el pasado 21 de agosto de 2017. La secuencia de imágenes mostradas en la Fig. 4, fueron obtenidas de manera directa y manual, mediante un telescopio convencional de 80 mm de apertura, con un filtro solar acoplado y una cámara fotográfica réflex. Los tiempos de exposición fueron del o rden de 1/2000 s. En esta secuencia, se puede apreciar un ligero cambio en la posición de las manchas solares, el cual es debido al movi miento rotacional de la Tierra sobre su propio eje. El eclipse dio inicio a las 11 :43h, y terminó a las 14:34h (tiempo local en la ciudad de Monterrey), con una duración total de 2 horas y 5 1 minutos. Fig. 3. Imagen del Sol, tomada el 21 de agosto de 2017, minutos antes del eclipse. (Fotografía tomada por el autor en, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México. Colección privada). Fig. 4. Secuencia del eclipse parcial de Sol, el 21 de agosto de 2017. (Fotografías tomadas por el autor en, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México. Colección privada). �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2017 INVESTIGACIÓN / ASTROFÍSICA Estas fa~es lunares no son otra cosa que un eclipse, ocasionado por la Tierra al interponerse entre la Luna y el Sol. El ciclo de repetición es tan corto y predecible, que le restamos importancia. En la Fig. 5, podemos observar la imagen en fase creciente de la Luna, tomada una semana después del eclipse solar con el mismo telescopio y adaptado a la misma cámara fotográfica. De este acontecimiento no hubo publicaciones en ninguno los medios, tampoco se organizaron campañas mundiales de publicidad para la observación, ni mucho menos se hicieron comentarios al respecto durante la noche ... tampoco al día siguiente. Referencias (IJ Garduño Lamadnd J. (Ed.). (2015) básico escolar. México: Larousse S.A. [2J del Bednank Robert G. ( 1998). espintu creador. El correo [3] de Anatt Emmanuel ( 1998). la escntura. El correo de D1ccmnarm de C. V. Los pnmeros tesumomos de la UNESCO. 4-10. Una escntura la UNESCO. anles 11- 16. [4] P1keA.W.G. Hoffinann D.L.. Garcia-DtezM .. etaJ .. (2012). U-Senes datmg ofpaleohth1c art m 11 caves m Spam. Sc1ence. 336. 1409-14013. (5] Pillan_~ Bracl. Ftfield L. Ke1th. (2013 ). Erosion rates and weathermg lusto() ofrock surfaces assocrated w1th Abongmal rock art engravmgs ! perroglyphs) on Burrup Penmsula.. Western Austral ta, from cosmogemc nuchde measurements. Quatemary Sc1ence Rev1ews. 69, 98-106. [6] D1ck1e George. ( 1984). ll1e art c1rcle: a theory of art. USA- Haven. (7 J Lorenzana Pablo. (2011 ). La teonzac1ón filosófica sobre la ciencia enel siglo XX y lo que va del XXI. D1scus1ones Ftlosóficas. 19. 131 - 154. [8J Murray W11liam Breen (2007). Arte rupestre y medm ambiente en Boca de Potrenllos. Nuevo León, México, en Murra} Wilhan1 Breen (Ed.). Arte rupestre del noreste (p. 53 -71). Nuevo León: Fondo Ednonal de Nuevo León. Datos del autor Ángel E. Sánchez Colín Fig. 5. Imagen de la Luna en fase creciente, tomada el 27 de agosto de 2017. (Fotografía tomada por el autor en, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México. Colección privada). Conclusiones Hemos visto que los eclipses forman parte de los eventos astronómicos repetitivos o cíclicos; ya sean de corto o largo periodo y que a lo largo de la historia, en todas las generaciones de la humanidad nos brindan la oportunidad de observarlos, estudiarlos y asimilarlos para comprender cuál es nuestra posición en el universo en que v1vunos. Licenciado en Física, graduado en 1999 por la Universidad Autónoma de Baja California. Realizó sus estudios de Maestría en el año 2002 en la Universidad de Granada, España y en el 2006 concluyó su tesis doctoral en el Instituto de Radio Astronomía Max Planck, en Bonn, Alemania. Actualmente, es Profesor-investigador en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL. Sus principales líneas de investigación se enfocan en instrumentación astronómica y tecnología de satélites miniaturizados. Dirección del autor: Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Departamento de Posgrado Av. Universidad sin, Ciudad Universitaria 66455 San Nicolás de los Garza, Nuevo León - México Teléfono: +52 (8 1) 83 29 40 30 ext. 7 162 E-mail: angel.colin@fcfm .uanlmx �CELERINET JULIO· DICIEMBRE 2017 INVESTIGACIÓN / ASTROFÍSICA Ángel E. Sánchez Colín UANL - FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: En este artículo, se describe una aproximación historiográfica sobre el origen de la astronomía moderna y el papel que esta disciplina desempeña actualmente en algunas sociedades de libre pensamiento como la masonería, en donde todavía se conserva el tradicional concepto de las artes liberales para sus temas de estudio. Palabras claves: astronomía, artes liberales, quadrivium, masonería �INVESTIGACIÓN / ASTROFÍSICA Introducción En la historia de las grandes civilizaciones, se muestra un alto grado de avance y progreso intelectual, resultado de la práctica constante y el dominio empírico de las artes y las ciencias. En orden cronológico: Asia oriental, Egipto, los países árabes, Europa central y Centroamérica, nos han revelado el desarrollo que alcanzaron en su época de esplendor, así como el gran conocimiento de los astros, de la medicina y de la ingeniería. Sin embargo, hemos aceptado que las primeras instituciones educativas, comenzaron a surgir en Grecia a partir del siglo V a.c. y que fueron establecidas por los grandes pensadores de aquélla época, en la que se gozaba de una civilización política y económica bien estructurada. Se cree que en Europa, Pitágoras fue uno de los pioneros en formular lo que se conoce hoy día como un programa educativo, el cual fue refinando las enseñanzas hasta llegar a siete materias esenciales, conocidas siglos más tarde como las siete artes Iiberales [ 1]. CELERINET JULIO• DICIEMBRE 2017 La gramática como es sabido, estudiaba toda la estructura del lenguaje. La dialéctica servia para mostrar la verdad a través del razonamiento y la retórica, era utilizada para hablar y escribir el lenguaje con prudencia y elegancia. La aritmética se encargaba de enseñar todas Ias cual ida des secretas de los números "sagrados", mientras que la geometría, de registrar gráficamente el desarrollo de los números en el espacio [ 1]. En la música, las relaciones armónicas de las notas musicales eran estudiadas como un medio artístico que permite transmitir el mundo interior de la persona y ser percibido por otra, a través de los oídos. Además, estas notas musicales eran relacionadas con los siete planetas conocidos, constituían el fundamento esencial para los estudios de la astronomía y del cosmos, el cual estaba contenido en su totalidad en siete "esferas celestes" y una octava más en la que se movían las estrellas como se muestra en el dibujo esquemático de la Fig.1, basado en el modelo de Aristóteles. EL UNIVERSO ARISTOTÉLICO A Marciano Capela (360-428 d.C.), se le atribuye que es uno de los primeros escritores del s iglo V d.C., que dejaron registrados los nombres de las siete artes liberales. En su libro "Las nupcias de Filología y Mercurio", se encuentran clasificadas en dos partes: el Trivium (del latín: tres caminos) que comprende: Gramática, Dialéctica y Retórica; y el Quadrivium (del latín: cuatro caminos) que comprende Aritmética, Geometría, Música y Astronomía (2, 3]. El conocimiento de estas s iete materias, tradicionalmente conducía a los seres humanos, hacia la búsqueda de su fuente creadora, de su origen divino. El conocimiento del alma y la práctica de los valores uni versales: verdad, belleza y bondad, aunados a los conocimientos que tenían del mundo fisico-inteligible, eran los principales medios para llegar a una comprensión unificada y profunda tanto del universo material como del universo sensorial. Fig.1. Dibujo esquemático basado en el modelo de Aristóteles. Fuente: https://mapy-fisica.wikispaces. com/Pagina+1 (Recuperado: 15/08/2017). Fig. 2. Giovanni dal Ponte. (1435). Las siete artes liberales, Temple/tabla, 56 x 155 cm. Fuente: Colección Museo del Prado, Madrid-España. https://www.museodelprado.es/coleccion/obra-dearte/las-siete-artes-liberales/89d9f351-fff6-4141-9efc-d5ea2951 b488. (Recuperado: 15/08/2017). �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2017 Origen de la astronomía moderna En los albores de la edad media (s. XJil d.C.), la hegemonía de la iglesia católica, junto con la fe cristiana, habían sido difundidas e impuestas en casi toda Europa, por lo que la enseñanza de las artes liberales pasó a ser custodiada por los clérigos, quienes también custodiaban y fungían como mecenas de los artistas contemporáneos; un ejemplo de ello se puede apreciar en la imagen pictórica medieval de las artes Iiberales, en la que el artista representa a la astronomía como la figura central (Fig. 2). Algunos filósofos de la época como Ramón Llull ( 1232- 1316), llegaron a pensar que la ciencia era un don otorgado por Dios, para estar al servicio de la fe, mientras que la ciencia por aprendizaje en las escuelas era banal e intrascendente, y que la astrología, la cual estaba mezclada con la astronomía, era considerada la más noble de todas las ciencias antes de la teología porque pretendía estudiar las cosas próximas a Dios [4]. Pero el raciocino y libre albedrío del ser humano es amplio y diverso. Nos crea la necesidad de tener un conocimiento propio, sin darle atribuciones a la "Divinidad"; ya sea, para comprender las leyes que rigen en el universo; las causas y el origen de nuestra existencia o el momento que nos toca vivir inmersos en una sociedad establecida. Los astrónomos del siglo XV d.C, posiblemente fueron quienes manifestaron con mayor énfasis esta controversia hacia las creencias de la iglesia católica, a pesar de contar con una formación académica que incluía estudios teológicos y ellos mismos eran fieles adeptos a la fe cristiana. Las estrellas descubiertas por el astrónomo danés Ticho Brahe ( 1546-1601 ), así como las teorías de Nicolás Copémico ( 1473-1543), eran difundidas con bastante discreción entre la comunidad académica debido al temor por la persecución de los inquisidores; como podrá recordarse lo que sucedió a Giordano Bruno ( 1548-1600), quien fue excomulgado y ejecutado por la inquisición. Pese a ello, Johannes Kepler (1571 -1 630) y Galileo Galilei ( 1564- 1642), continuaron la teoría copernicana para forjar los cimientos de la "nueva ciencia". Galileo fue perseguido por la inquisición durante muchos años, hasta que en 1635, bajo pena de muerte, su vida fue perdonada luego de haberse retractado a sus teorías [5]. Esto despertó la indignación de muchos intelectuales de la época, lo que dio inicio a una serie de cambios en casi todos los sectores académicos, generando un formalismo a las ciencias físicas o naturales, químicas, matemáticas y a la medicina. INVESTIGACIÓN/ ASTROFÍSICA La época del Renacimiento, había propiciado el surgimiento de una generación de artistas-tecnólogos, puesto que muchos de ellos, poseían aparte de su habilidad artística, la destreza e inventiva para crear artefactos ingenieriles, útiles para construir y transportar suspropiaspiezasescultóricas,producirsupinturaabasede pigmentos y substancias químicas o diseñar la maquinaria necesaria en proyectos tecnológicos y arquitectónicos. Fueron pocos los artistas que incursionaron en el terreno de las ciencias: Leonardo Da Vinci ( 1452- 1519) y León Battista Alberti ( 1404-1472), son quizás los personajes que destacaron en la historia por haber desarrollado y llevado a la práctica la mayor serie de talentos multidisciplinarios [6-8]. No está por demás, mencionar las habilidades artísticas de Galileo, su dominio en la pintura y en la óptica (llamada en aquél tiempo "perspectiva"), fueron de gran utilidad para sus descubrimientos en astronomía y en el diseño de sus telescopios. La "perspectiva artificial", definida como el conjunto de especulaciones y técnicas de representación del espacio, junto con la geometría y las nociones del concepto "espacio-tiempo", constituyeron las bases para que las teorías de Galileo e Isaac Newton ( 1643-1727) pudieran desarrollarse y para que los científicos contemporáneos, pudieran mostrar el "espacio geometrizado" como una representación gráfica que se extiende infinitamente en las tres dimensiones [9]. Pero, aunque la perspectiva ha resuelto los problemas de la representación espacial de las imágenes, todavía sigue siendo considerada como una ambigüedad de la tercera dimensión, puesto que es realizada en un plano de dos dimensiones [l O]. Preservación de las artes liberales La reestructuración social, política y eclesiástica, ocurrida en Europa durante los s iglos XVII y XVITl, tuvo como consecuencias la creación de un movimiento intelectual en el que contribuyeron grandes personajes para contrarrestar las hegemonías establecidas por la iglesia y el estado. Dicho movimiento conocido con el nombre de "la Ilustración", tenía como fina lidad proporcionar a la humanidad una serie de conocimientos para que por medio de la razón, les permitiera combatir la ignorancia, la superstición y la tiranía para construir una mejor sociedad. Durante este movimiento social emergieron diversas sociedades de librepensamiento en las que se afi liaron un gran número de intelectuales y personas cultas. Se cree que la Franc-Masoneria, fundada el 24 de junio de 1717 en Inglaterra, auspició al mayor número de los personaJes " ilustrados", destacados en este movimiento. �CELERINET JULIO • DICIEMBRE 2017 INVESTIGACIÓN / ASTROFÍSICA Poco tiempo después, la Franc-Masonería fue establecida en otros países europeos como Francia, Alemania y España; mientras que en los paises de América llegó a establecerse hasta principios del siglo XIX. La Franc-Masonería tiene su origen en las antiguas organiz.aciones de albañiles que en la época medieval construían las catedrales, de ahí su nombre "FrancMasón o Albañil Libre", porque no tenía la obligación de pagar impuestos [ 11]. Por tanto, la FrancMasonería en ese tiempo fue considerada únicamente de carácter operativo; mientras que en la actualidad, es considerada de carácter especulativo-simból ico. En ocasiones se le ha nombrado "Masonería Litúrgica", porque práctica una serie de rituales representativos de acontecimientos astronóm icos [12], cuya interpretación, puede estar enriquecida, ilustrada y ornamentada por una estética muy particular y propia, la cual ha conducido en la comunidad académica a establecer nuevas metodologías multidisciplinarias y precisas para su anál isis y estudio (13]. La estética masónica es concebida por los miembros masones como un "arte sagrado", un "arte real" basado en la simbología universal que reúne los símbolos empleados en la mayoría de las culturas ancestrales. En nuestros días, dicha s imbología, los recursos iconográficos e históricos propios del "arte real masónico" en sus escalas de aprendizaje, incluyen en ocasiones una vía que les conduce al estudio de las artes liberales, como puede verse de manera representativa en la Fig. 3. En esta figura, se muestra una escalera curva, ascendente, constituida por 3, 5 y 7 peldaños con adscripciones que corresponden a los conocimientos que debe asimilar el aprendiz, el compañero y el maestro masón, respectivamente. ..,., '-"'""'"= 00.1(.'. - - ""':~L... -~- TU~N - s É -::::.:-=-:-::-::;; .,__.M. . ' - -;~~===~~~; . . . .-·-· ¡¡¡ .' .. -.... '. ' Fig. 3. Dibujo esquemático de una escalera para el aprendizaje masónico que incluye el estudio de las artes liberales. Fuente: http://gaceta.glpa.es/lossimbolos-masonicos/ (Recuperado: 15/08/2017). En la Fig.4, se muestra un libro abierto como figura central, donde se observa en una de las páginas, a los símbolos de cuatro signos zodiacales, representando a las constelaciones fijas (Acuario, Leo, Escorpio y Tauro). Las estrellas más brillantes de c.ada constelación, forman una cruz en el espacio, cuyas líneas imaginarias intersectarían a nuestro Sol en su punto de intersección; es decir, en el centro. Esta configuración en el espacio sirvió como modelo para establecer un marco de referencia inercial en el espacio y formular la ley de la gravitación universal (14], principio fundamental de la astronomía moderna y contemporánea. Fig. 4. <<© El libro de las ciencias>>. Oleo/tela, 20 x 30 cm, 1997. (Fotografía y obra del autor. Colección privada. © Derechos reservados). �CELERINET JULIO · DICIEMBRE 2017 En la página opuesta del libro, un triángulo rectángulo con tres cuadrados adyacentes a cada uno de sus lados, representa el conocido Teorema de Pitágoras, que sugiere recordar en su origen, a la geometría. La ecuación E= mc2, conocida en la fisica moderna como ley de la conservación de la energía, sugiere el dominio y el conocimiento actual para comprender las leyes que rigen en el universo fisico. INVESTIGACIÓN/ ASTROFÍSICA Referencias [I) Martmeau John. (2015). Quadnv1um. España Libreo b.,. [2) De la Iglesia Jesus. (2001 ). Las artes liberales en la B1bhoteca Real del lsconal. Estudms superiores del Esconal 120-163. 13J Rincón Alvarez Manuel. (20 JO). Reflexiones en tomo a una bóveda. Salamanca, Espafia: l::d1c1ones Universidad de Salamanca. 51-84. El libro descansa sobre un suelo construido sobre tierras áridas a base de baldosas negras y blancas, representando la unificación de los universos fisicos y materiales con los universos sensoriales que pueden conducir a la conciencia universal, representada por un ojo abierto. (4) Da Costa Ricardo. (2006). Las definiciones de las siete artes liberales y mecánicas en la obra de Ramón llull Anales del semmano de lustona de la filosofia. 23. 131-164. Conclusiones [6) Ort1z Isabel (Ed.). (2003). Atlas Ilustrado de Leonardo Da Vmc1: Arte y c1enc1a, las máquinas. España: Susaeta Ed1c1ones S.A. Las Artes Liberales poseen un legado amplio de conocimientos relacionados con la astronomía antigua, el "arte real masónico" es considerado entre los miembros de la masonería universal como una vía de desarrollo personal que incluye en el proceso de su formación, el estudio y la lectura de un compendio de acervos bibliográficos, iconográficos y filosóficos que le permiten adquirir un conocimiento simbólico-cultural para llevarlos a la práctica como una virtud ante una sociedad establecida. [7) Spencer John R. ( 1998). Tratado de pmtura de León Batt1sta Albert1 Londres: Roudegue & Kegan Paul Ltd. Para acercarnos en la hermenéutica masónica, se requiere de una metodología multidisciplinaria en la que se recomienda la participación del artífice de las piezas consideradas para el estudio. Agradecimientos El autor agradece al M. en C. Saúl Alonso Zavala Ortiz, a la Dra. Marcela Quiroga Garza y al Dr. Mario Alberto Méndez Rodríguez por su apoyo y orientación para llevar a cabo este trabajo. [5) de 18) de 19) La Jean Pierre. ( 1990). estrellas Madnd: Maury las Galileo, Agudar Gonzalez Leonardo Garc1a Angel. ( 1986) Tratado Da Vmc1. Madnd: Ed1cmnes Edgerton Samuel y Jr. (2002). Arte en el renacm11ento. Contactos. v1s1ón mensaJero universal. de pmtura Akal S.A. ) 46. ciencia. 15-26. [ 1O) BurucúaJ osé Em1ho. (2003 ). H1stona,arte. cultura DeAby Werburga CarloGmzburg. BuenosAJres,Argentma: Fondo de Cultura Económica. [ 11) Tes1Ja Masonería. Pablo Buenos Mateo. Alíes, (2007). Arte y Argentma: Kter [ 12] Terrones Bemtes Adolfo. (1980). Los 27 temas del maestro ma,;on. Ed1c1ones Valle de México: México. 113] Martm López David (2009). Arte y masonería cons1derac1ones metodológicas para su estudio. REIIMLAC, 1 (2). Costa Rica 17-36. l141 de Mar1on Jerry part1culas y B. (1990) sistemas, D1nám1ca Reverte: clásica Espruia �INVESTIGACIÓN / ASTROFÍSICA Datos del autor Ángel E. Sánchez Colín Licenciado en Física, graduado en 1999 por la Universidad Autónoma de Baja California. Realizó sus estudios de Maestría en el año 2002 en la Universidad de Granada, España y en el 2006 concluyó su tesis doctoral en el Instituto de Radio Astronomía Max Planck, en Bonn, Alemania. Actualmente, es Profesor-investigador en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL. Sus principales líneas de investigación se enfocan en instrumentación astronómica y tecnología de satélites miniaturizados. Dirección del autor: Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Departamento de Posgrado Av. Universidad s/n, Ciudad Universitaria 66455 San Nicolás de los Garza, Nuevo León - México Teléfono: +52 (81) 83 29 40 30 ext 7162 E-mail: angel.col in@fcfm.uanl.mx CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2017 �Te invitamos a participar en el Volumen 12 de Celerinet Consulta la convocatoria en celerinet.fcfm.uanl.mx � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Celerinet Año de publicación El año cuando se publico 2017 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 5 Volumen Volumen de la revista 10 Mes de publicación Mes cuando se publicó Julio-Diciembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Semestral Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet, 2017, Año 5, Vol 10, Julio-Diciembre Creator An entity primarily responsible for making the resource Martínez Moreno, Partricia, Directora Subject The topic of the resource Física Ciencias Actuariales Educación Matemáticas Multimedia y animación digital Tecnologías de la Información Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Calderón Martínez, Alma Patricia, Editora Responsable Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/07/2017 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource text/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020103 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://celerinet.fcfm.uanl.mx/index.php Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., México Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores. Astronomía Eclipses Fibra óptica Interferencia modal Modelo matemático Números naturales https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/408/19939/Celerinet_2017_Ano_5_Vol_9_Enero-Junio.ocr.pdf 1474d95afabd84985ee845c8dcdeb63a PDF Text Text • r1ne - MATEMÁTICAS/ FÍSICA/ C. COMPUTACIONALES/ MULTIMEDIA Y ANIMACIÓN DIGITAL/ UANLACTUARIA /SEGURIDAD EN TECNOLOGIAS DE LA INFORMACIÓN/ ASTROFISIC~ C F M FACULTAD DE CIEI\UAS Fis!CO MATEMATlCAS �lng. Rogelio Guillermo Garza Rivera Rector Victor Alberto Calderon Valdez Diseño M.A. Carmen del Rosario De la Fuente García Secretaria General Dr. Arturo Alberto Castillo Guzmán Dr. Ángel E. Sánchez Colin Victor Alberto Calderon Valdez Ana Gabriela Parra Antúnez Jorge Oziel Rivas Puente Jonathan Daniel Bárcenas Arreola Francisco Hernández Cabrera Jorge David Lara Muñoz María de Jesús Antonia Ochoa Oliva José Daniel Borrego Arturo de Jesús Rodríguez Arteaga Jorge David Lara Muñoz Ornar Reyes Silva Nayeli Islas Juárez Colaboradores Dr. Juan Manuel Alcocer González Secretario Académico Dr. Celso José Garza Acuña Secretario de Extensión y Cultura Lic. Antonio Ramos Revillas Director de Publicaciones M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero Director de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas M .A. Alma Patricia Calderón Martínez Editora Responsable M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Redacción M.A. Patricia Martínez Moreno M.T. José Apolinar Loyola Rodríguez Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado M.A. Alma Patricia Calderón Martínez M.C. Álvaro Reyes Martínez Dra. María de Jesús Antonia Ochoa Oliva Consejo Editorial Celerinet, Año 5, Vol. 9, enero-junio. Fecha de publicación: 9 de junio de 2017 Es una publicación semestral, editada por la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Domicilio de la publicación: Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C .P. 66451. Teléfono + 52 81 83294030. Fax: + 52 81 83522954. www.fcfm.uanl.mx Editora Responsable: Alma Patricia Calderón Martínez. Reserva de derechos al uso exclusivo No. 04-2014102111595700-203 otorgado por el Instituto Nacional de Derechos de Autor. ISSN 2395-8359. Registro de marca en trámite. Responsable de la última actualización de este número, Unidad Informática, M.A. Reyna Guadalupe Castro Medellín, Ave. Universidad S/N Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66451 . Fecha de última modificación 08 de junio de 2017. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura de la editora o de la publicación. Prohibida su reproducción parcial o total de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización de la Editora. Todos los derechos reservados© Copyright 2017 celerinet@uanl.mx �04 06 EDITORIAL INVESTIGACIÓN / LCC Cazando mitos en las telecomunicaciones 14 INVESTIGACIÓN / LCC Evolución de los Data Centers hacia el Cloud Computing 19 Ingeniería social en el sistema político mexicano: Elecciones 2006 y 2012 23 INVESTIGACIÓN / ASTROFÍSICA Desviación sistemática de Regiones HII en los brazos espirales de la galaxia NGC 3631 �Estimado(a) lector(a), Las diversas labores de investigación que se generan en nuestra máxima casa de estudios, la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), ha incrementado en los últimos años. Como muestra de ello, los más de 100 programas de posgrados pertenecientes al Programa Nacional de Posgrados de Calidad (PNPC) del CONACyT; aunado a los más de 700 investigadores con distinciones, por parte, del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) del CONACyT, lo confirma. Ante este crecimiento, la UANL con su firme compromiso social con educación de calidad, manifiesta su quehacer científico en plataformas como la Revista CELERINET, la cual, edición tras edición, se confirma como la revista idónea para semejante labor. En esta ocasión, la Revista CELERINET en su volumen número nueve, contiene cuatro interesantes trabajos de tres áreas principales: Ciencias Computacionales, Seguridad en Tecnologías de la Información y Astrofísica. El área de Ciencias Computacionales se nutre con 2 trabajos, el primero de ellos lleva por título "Cazando mitos en las telecomunicaciones;' cuyos autores son: Ana Gabriela Parra Antúnez, Jorge Oziel Rivas Puente, Jonathan Daniel Bárcenas Arreola y Francisco Hernández Cabrera. Este artículo nos explica, con razones científicas, diversos mitos que rodean las telecomunicaciones, los cuales se generan en el amplio mundo de Internet, contestando a preguntas como: ¿las grandes antenas de telefonía móvil representan un riesgo para la salud? El segundo artículo del área de Ciencias Computacionales lleva por título "Evolución de los Data Centers hacia el Cloud Computing'.' Este trabajo aborda el tema de la adaptación que están realizando los Data Centers a los nuevos ámbitos como lo son el Cloud Computing y el Big Data. Esta adaptación incluye medidas de seguridad, nivel de servicio, etc. Los autores de este trabajo son: María de Jesús Antonia Ochoa Oliva y Jorge David Lara Muñoz. Por otra parte, dentro del área de Seguridad en Tecnologías de la Información, se encuentra el trabajo titulado "Ingeniería social en el sistema político mexicano: Elecciones 2006 y 2012': Los autores de esta publicación son: María de Jesús Antonia Ochoa Oliva, José Daniel Borrego, Arturo de Jesús Rodríguez Arteaga, Jorge David Lara Muñoz, Ornar Reyes Silva y Nayeli Islas Juárez. Dicho trabajo realiza un análisis de las operaciones de ingeniería social utilizando las vulnerabilidades informáticas y legales del sistema político, persuadiendo así, a un comportamiento definido, al electorado en las elecciones pasadas de 2006 y 2012. �Como cuarto trabajo, se presenta la publicación que lleva por título: "Desviación sistemática de Regiones HII en los brazos espirales de la galaxia NGC 3631 ': Este artículo, del área de Astrofísica, describe un análisis para conocer la desviación sistemática radial de las regiones HII con respecto a las curvas medias de los componentes que integran la estructura morfológica de esta galaxia. La publicación mencionada fue realizada por Dr. Ángel E. Sánchez Colin. Como podrán apreciar, el noveno volumen de la Revista CELERINET, en su formato digital, presenta 4 interesantes trabajos realizados por especialistas en cada uno de los temas tratados. De este modo, los exhorto a que destinen una parte de su valioso tiempo a vivir una experiencia sin igual con la lectura de este noveno volumen, y así, enriquecer sus conocimiento generales potencializando su gusto por la ciencia en conjunto con los avances tecnológicos. No me queda más que agradecer a todos aquellos que hacen posible esta publicación: a los autores de los artículos, a los miembros del consejo editorial, a los académicos que colaboraron con el arbitraje de los artículos, a los colaboradores, a M.A Alma Patricia Calderón Martínez como editora responsable y a nuestras autoridades por fomentar la divulgación del conocimiento el cual se genera en la UANL. De igual manera, agradezco la oportunidad brindada para la redacción de esta editorial. ¡Enhorabuena y muchas gracias! Dr. Arturo Alberto Castillo Guzmán Profesor-Investigador UANL-FCFM-CICFIM Coordinador del Posgrado en Ingeniería Física Industrial �INVESTIGACIÓN /CIENCIAS COMPUTACIONALES CELERINET ENERO• JUNIO 2017 Cá.Z - Ana Gabriela Parra Antúnez Jorge Oziel Rivas Puente Jonathan Daniel Bárcenas Arreola Francisco Hernández Cabrera UANL-FCFM Utúversidad Autóno1na de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Kesumeo . En la actualidad existe gran cantidad de información en Internet que en ocasiones la ciencia no se da abasto para aseverar alguna declaración y se puede establecer un mito. Estos mitos implican quehaceres djarios y abarcan una enonne diversidad de áreas científicas y tecnológicas. En este articulo nos enfocamos a establecer algunas bases científicas que permitan esclarecer las respuestas a preguntas comunes en el ámbito de las telecomunicaciones. Por ejemplo; ¿los hornos de microondas influyen en la transmisión de una red inalámbrica cercana?, ¿las tormentas solares pueden acabar con las telecomunicaciones y de paso con la humanidad?, ¿las grandes antenas de telefonía tnóvil representan un riesgo para la salud?, ¿Los trenzados que se hacen en algunos cables utilizados en redes reducen el ruido de interferencia?. Las respuestas a estas preguntas comunes se abordan con evidencias que dan sustento científico para que haya una población cada vez más y mejor informada. Palabras claves: Radiación de microondas, tonnentas solares, telefonía móvil, cables cruzados �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES CELERINET l:Nf!RO • JUNIO 2017 Introducción El estudio de las señales electromagnéticas se remonta a finales del siglo XVIII, sin embargo las aplicaciones en telecomunicaciones han tenido un auge excesivo en los últimos 50 años. Actualmente v1v1mos literalmente inmersos en señales electromagnéticas producidas por el hombre. Según el INEGI-2015, solo en México existen 80 millones de usuarios de telefonía móvil [1 ], casi un 70% de la población. En las ciudades se tiene una cobertura del 80% para internet inalámbrico, con redundancia espacial de emisoras. Es decir, dos o más dispositivos que emiten/reciben señales de red inalámbrica cubren el mismo espacio. Otro tipo de señales electromagnéticas artificiales que nos invaden son las ondas de AM y FM de cientos de emisoras, también ondas satelitales, señales de antenas de telefonía, hornos de microondas, radares, emisiones de los cables de alta tensión, hornos de inducción industriales, radiofrecuencias emitidas por equipos médicos de resonancia y los rayos X. Por otro lado recibimos ondas electromagnéticas naturales, como las emisiones de la ionosfera, rayos gamma, emisiones solares (ultravioleta, visible, infrarrojo) y rayos X naturales. Entonces resulta obvio cuestionarnos si las radiaciones electromagnéticas influyen en nosotros y el entorno. El problema surge cuando aparecen respuestas sin fundamento científico y entonces el mito se puede hacer viral. En este articulo investigamos 4 mitos en las telecomunicaciones; primero daremos antecedentes, luego las bases teóricas y después abordaremos científicamente el misterio para dar una conclusión. !\-lito 1: ¿Los hornos dt microondas io011) tn en la tJ·ansmisión dt rtdts inalámbricas? Algunas personas aseguran que cuando se enciende un horno de microondas la señal inalámbrica se pierde, entonces por deducción se establece que los hornos de microondas influyen en la transmisión de una red inalámbrica. Para la mayoría de las personas esta afirmación es una hipótesis sin comprobar, por no tener evidencia científica. Resulta muy importante comprobar o descartar esta hipótesis,ya que puede ser motivo de interés tecnológico para las telecomunicaciones y también un área de oportunidad para el diseño de hornos de microondas. 1\-f.arco 1tórico Un horno de microondas utiliza un generador de ondas electromagnéticas (microondas) de gran potencia (hasta 1600 Watts) a una frecuencia de 2450MHz. A esta frecuencia, las moléculas con momento dipolar óptimo rotan rápidamente (2.45 mil millones de veces por segundo); como el agua, carbohidratos y ciertas grasas. Durante este movimiento las moléculas producen colisiones con las que hay a su alrededor y transfieren energía, así es como se produce un aumento de temperatura [2-4]. La longitud de onda de las microondas producidas por los hornos es de 12.5cm, por esto los agujeros de la malla metálica en sus puertas tienen un tamaño mucho menor. Se diseñaron para que las ondas sean reflejadas y así evitar fugas de radiación, s in embargo este sistema no es una jaula de Faraday perfecta. Las ondas electromagnéticas radiadas cumplen el principio de Huygens, es decir, al interaccionar con la malla metálica encuentran aberturas y forman fuentes puntuales o regeneración de las ondas, produciéndose fugas como se muestra en la Flg. 1. 1 Fugi. 11 11 truC.'roooda (¡ 1 ' Anttctdtutts )' ~ I, Sabemos que en una casa pueden existir ondas electromagnéticas "necesarias" provenientes de dispositivos como; celulares, computadoras, modems o routers y Smart TVs. Pero en ocasiones se puede notar que la conexión a Internet en estos dispositivos se pierde o disminuye significativamente. El fenómeno también puede darse en lugares públicos o áreas de comida, donde las personas suelen conectarse a internet inalámbrico y al mismo tiempo puede estar encendido un horno de microondas. ;; \\( íl Flg. 1. Se muestra la forma en que la radiación de microondas se fuga generando pequeñas fuentes puntuales en la malla de la puerta del horno. �CELERINET ENERO· JUNIO 2011 Las ondas no salen con la misma energía, pues ya han perdido intensidad al chocar con la malla y la frecuencia emitida al medio libre puede tener un ancho de banda amplio centrado en 2.45GHz. Según estudios de la OMS estas señales residuales no son noci vas para la salud si la potencia de fuga es menor a 5mW/ cm1 [5]. Por otra parte, en 1985 la FCC (Federal Communications Comission) estandarizó los anchos de banda para las redes inalámbricas. Las bandas fMS (Industrial, Scientific and Medica!) para uso comercial sin licencia entre 902 - 928 MHz, 2400 - 2483 GHz y 5725 - 5850 respectivamente [6]. Esto quiere decir que la redes inalámbricas que se utilizan y los hornos de microondas emiten en el mismo ancho de banda. Además, s i trabajan simultáneamente estos dispositivos puede darse una interferencia debido a una suposición, pudiendo afectarse la comunicación inalámbrica. Dtmostración Para comprobar la hipótesis planteada (mito), se midió la ganancia en (dBm) de una señal inalámbrica de interne! utilizando el software Ekahau HeatMapper® bajo dos condiciones. Primero se realizó el mapeo en un área (Sm x 3.5m) con señal inalámbrica sin que el horno de microondas estuviera funcionando y después se hizo lo mismo con el horno encendido. El resultado del primer mapeo con el horno de microondas apagado muestra un área con intensidad de señal entre -48.0dBm y -40.0dBm (Fig. 2.). INVESTIGACIÓN/ CIENaAS COMPUTACIONALES Flg. 3. Intensidad de Señal de una red inalámbrica con un horno de microondas encendido Conclusión 1 Con estas mediciones y lo reportado en el marco teórico se comprobó que las redes inalámbricas que trabajan a frecuencia de 2.4Ghz, se ven afectadas a causa del uso simultáneo de los hornos de microondas. Es verdad que la intensidad de la señal baja en unas zonas y en otras se pierde como consecuencia de la interferencia producida por el microondas, también la potencia de operación del horno de microondas y su ubicación es crucial. Además, se comprobó con un detector de fugas de microondas que escapa radiación por la ventana de la puerta. La fuga puede variar dependiendo del modelo y marca del horno, dado que el diseño de la rejilla o malla es otro factor para la emisión. La potencia de fuga de microondas puede ser hasta de 5mW/cm2 a una distancia de 35cm de la puerta, s in considerar armónicos u otras frecuencias fuera de 2.4GHz. :\tito 2: ¿Las tormtruas solares purden acabar con las telecomunicaciones? Aotectdentes Fig. 2. Intensidad de Señal de una red inalámbrica con un horno de microondas apagado Al tener el horno de microondas de 700W encendido en el centro de mapeo, se muestra una distorsión y baja intensidad de la señal en algunas zonas, en la dirección de la puerta (Flg. 3.), se puede observar ver que también disminuye la cobertura. En los últimos años se ha especulado sobre un posible escenario caótico para las telecomunicaciones ocasionado por el efecto de una tormenta Solar de dimensiones colosales sobre la Tierra. Algunos agoreros hablan del fin de la humanidad como la conocemos; daríamos un paso atrás en el avance tecnológico y se perderían muchos años de organización social, cultural, científica, económica y productiva. Pero, ¿es cierto que una tormenta Solar puede acabar con todo esto? �CELERINET ENERO - JUNIO 2017 INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES ~1.arto teórico Es un hecho que el Sol presenta "ciclos" de actividad máxima cada 11 años, esto incluye las grandes llamaradas con eyección de masa coronal donde hay emisión de partículas cargadas que impactan en la magnetósfera e ionosfera terrestre, provocando perturbaciones electromagnéticas [7]. Por ejemplo, se tienen registros de Richard Carrington que el 1 de septiembre de 1859 ocurrió algo sorprendente en el Sol. Carrington se percató de unas enormes manchas en la superficie del Sol que desaparecieron al minuto de haberlas observado. Al día siguiente se pudieron observar auroras a latitudes incluso del Salvador y Cuba por todo el mundo, se trataba de una perturbación gigantesca en la magnetósfera. Pero no fue solo el espectáculo, se presentaron daños graves en el servicio del telégrafo por todo el planeta, hubo zonas donde se formaron arcos eléctricos que quemaron papeles de telegrafia. La corriente inducida fue tal que aún sin energía eléctrica en las líneas de telégrafos, se podían enviar y recibir los mensajes. [8] □ • • • Flg. 4. Manchas típicas de la actividad Solar, en la Recientemente, el I de octubre de 2016 el entonces presidente de los Estados Unidos Barack Obama emitió una orden urgente para sol icitar a dependencias gubernamentales y militares propuestas de contingencia para eventos anómalos de actividad Solar. Demostración La inquietud de una explosión Solar sobresaliente se justifica porque los últimos ciclos de actividad han s ido anómalos, es decir, no se ha registrado la intensidad predicha en los tiempos esperados. Pareciera que el Sol ha entrado en una etapa impredecible y los picos pueden aparecer aún sin que nos encontremos en etapas de actividad máxima. Por lo que el riesgo al s istema de telecomunicaciones y de distribución eléctrica es inminente, entonces, resulta obvio establecer un plan de contingencia urgente. Es posible superar un evento así con alertas tempranas, se puedan sacar los satélites de zonas de peligro, moviéndolos al lado opuesto de la tormenta Solar y los sistemas eléctricos pueden blindarse ante inducción electromagnética. El Centro de Pred icción del Clima Espacial de la de Administración Oceánica y Atmosférica Nacional (NOAA) comenzó a utilizar el 1 de octubre de 20 16 un nuevo modelo de pronóstico geoespacial que puede dar alertas a 45 minutos antes del arribo de una tormenta Solar (10]. Aunque nose puede establecer con exactitud el Iímitede un máximo Solar ni los alcances de los daños, se ha estimado que el peor escenario sería un evento como el de 1859. Los estragos en la red eléctrica y de telecomunicaciones podrían durar meses en repararse. Estar prevenido para un evento de tales magnitudes es importante, así, varios gobiernos del mundo han puesto en alerta a la población para considerar provisiones para dos o tres meses ya sea por ataques terroristas o catástrofes naturales, pasados los cuales se podría restablecer la normalidad. imagen se representa el tamaño relativo a la Tierra (circulo oscuro). https://soho.nascom.nasa.gov/gallery/ images/sunspot00.html. Conclusión 1 En agosto de 1972 se dio otra gran explosión Solar que afectó la comunicación de telefonía en USA. Una más en marzo de 1989 provocó la interrupción del suministro de la planta hidroeléctrica en Quebec, Canadá. La inducción electromagnética dañó los transformadores y se calcularon pérdidas de millones de dólares (8,9]. El último pico de actividad Solar fue en diciembre de 2005, provocó la interrupción del servicio del Sistema de Posicionam iento Global (GPS) y se perdió la comunicación con los satélites por 10 minutos. Es cierto que existe el peligro de una enorme tormenta Solarque implicaría daños principalmente en los sistemas de comunicación. También hay mucha incertidumbre porque el Sol no se ha comportado de acuerdo con los modelos de actividad en los últimos 20 años. Por otro lado nuestros sistemas de prevención y alertas tampoco han sido sistemáticos. Una solución de alerta muy temprana y oportuna quizás esté en los neutrinos, estas partículas se producen en reacciones nucleares de las capas internas del Sol y dado que casi no interaccionan con la materia, rápidamente salen del Sol y viajan hacia �CELERINET ENERO - JUNIO 2017 nosotros a velocidad próxima a la Luz. Los neutrinos nos pueden traer información de actividad Solar muchos meses incluso años antes que aparezca. Otra opción sería reforzar la ionosfera y la alta atmosfera para evitar daños por inducción en la superficie. Actualmente hay estrategias a nivel global con diversas instituciones gubernamentales y privadas dedicadas exclusivamente a minimizar los daños que pudieran causar estos eventos [7]. Finalmente ponemos en la balanza de la ciencia un evento Carrington y equilibrarnos el mito con datos que nos den certeza, quizá parte de la población sufriría unos meses pero nada para poner en riesgo a la humanidad. ~lito 3: ¿Vivir ctrta de antenas dt ttltfoni.a móvil es oorh·o para la salud? Anttttdentes La telefonía celular se ha convertido en una herramienta necesaria en nuestra sociedad. Su versatilidad nos ha hecho dependientes y clientes cautivos en todo momento; para comunicación personal o grupal, servicio de localización, movilidad en ciudades, acceso a redes o medios de comunicación. En México más del 95% de las personas económicamente activas tienen un teléfono móvil, esto requiere de una conexión confiable e implica una amplia cobertura de señal de radiofrecuencia y crea la necesidad de miles de antenas. De hecho, la creencia popular asociada a la colocación de las antenas de telefonía móvil, es que su radiación electromagnética es nociva para la salud y causa gran cantidad de malestares, tales como dolores de cabeza, cansancio, estrés, irritabilidad, inestabilidad emocional, debilidad e incluso cáncer. También hay otro tema controversia! en la regulación de instalación de estas antenas, las compañías de telecomunicaciones pagan grandes sumas por la instalación y renta en particulares. Sin previo aviso, literalmente de la noche a la mañana aparecen antenas en zonas habitacionales y de este modo se refuerza la idea de que algo anda mal con la regulación de las antenas. INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES Tipoát1111J1~n t.onglllld a. onll;a (ml Edillaos Aoculmda (Hi) fempttal!Jlll do lol Mlc:roonclas > u.ravloltta Rayos X Rayos ~mma Úi ,~ ,~ J> ·¡ , Aé ~ ~dio H1.m,mo, ll'llnWt<lfO Manpoas ..... lvlla ele Vl$lblt ProD:oos Molkulu ; Álomo, NUdeo ~ ,.. Otljn» ffl 105 Qllllcs tJ ra!llilCIOll con 15SI f()nglMJ clt QnÓII tli 1,maslr'IWIW 10.0001( 9.121 'C 10.000,0001( - 10000.000'C Fig. 5. Espectro e lectromagnético (Crates, Inductiveload, & NASA, 2008). La radiación electromagnética también se clasifica de acuerdo con su efecto en los seres vivos, como radiación ionizante y no ionizante. La radiación ionizante (luz ultravioleta, rayos X, rayos gamma) es la más dañina cuanto más energética es, ya que rompe enlaces de las biomoléculas (carbohidratos, proteinas, ADN, ARN, lípidos) causando mutaciones y cambios en las funciones de las células. Por su parte, la energía de la radiación no ionizante no rompe enlaces, pero su energía puede provocar inducción de corriente en los iones presentes en los sistemas v ivos, así como la rotación y vibración de biomoléculas que también pueden causar desordenes metabólicos (12]. Las ondas de radio (radiofrecuencia) emitidas por las antenas de telefonía móvil GSM (Global System of Mobile Communications) tienen un rango de frecuencias entre 850 MHz y 1800 MHz para 3G, mientras que para 4G las frecuencias son hasta de 2100 MHz. Por lo cual podemos decir que emiten radiación no ionizante, pero, si bien los teléfonos celulares emiten con poca potencia (menor a 0.25 W), sus antenas poseen entre 10 y 50 Watts. Para lograr una amplia cobertura en la comunicación las compañías compiten por un mercado cautivo y colocan estratégicamente sus antenas en lugares donde la celda (célula) complete un área de comunicación ( .t'). l\-1arco ttórito La energía de la radiación electromagnética se propaga en forma de ondas y es proporcional a su frecuencia. Así, con altas frecuencias como en los rayos X o rayos gamma la energía es considerable y a baja frecuencia como las ondas de radio, entonces la energía será baja (Fig. 5). Fig. 6. La cobertura de comunicación para telefonía móvil se basa en antenasqueabarcan una área llamada celda o célula (de ahí el nombre de telefonía celular). �CELERINET ENERO · JUNIO 2017 Estas zonas cubren extensas áreas urbanas y por lo tanto a veces es necesario ubicar antenas en azoteas de casas particulares. Se han hecho múltiples estudios para determinar si la telefonía celular tiene algún efecto a largo plazo en los seres vivos. Ninguno de estos estudios ha podido comprobar que la radiación sea dañina para el humano más allá de calentar el tejido [ 13). En estos estudios se mide la tasa de absorción específica SAR (specific absortion rate) que es la potencia absorbida por la masa de los tejidos y se mide en Watts por kilogramo. La FCC considera que un teléfono es seguro si e l SAR no rebasa los 1.6 W/kg [14). El límite de potencia se basa en el efecto térmico sobre líquidos y no por efecto biológico. Actualmente se llevan investigaciones serias en Estados Unidos, Europa, Asia, Australia y Japón. Según la OMS, los países de América que cuentan con agencias para la investigación y regulación de los efectos que tienen los campos electromagnéticos (EMF) a la salud son Estados Unidos, Canadá, Brasil, Ecuador, Cuba y Perú [15). México debería contar con un organismo acreditado por la OMS para e l estudio de efectos de EMF en la salud. Este tema es muy amplio para ser tratado en pocos párrafos y podría cobrar mayor importancia a nivel de medicina personalizada y su impacto a futuro. Conclusión 3 Aunque no existe respuesta concluyente al daño de las emis iones electromagnéticas de teléfonos celulares y sus antenas emisoras, es necesario remarcar que nuestro metabolismo está regido por corrientes eléctricas del orden de 10·5 amperes, flujo de iones en membranas y una dinámica molecular con energías de interacción miles de veces más pequeñas que las emitidas. Por otro lado la radiación de radiofrecuencias puede producir efectos térmicos, que son el resultado de rotaciones y vibraciones moleculares, esto puede afectar células, liberando proteinas de choque térmico que desencadenan respuestas inmunes e inducción de corriente en iones como el calcio (muy importante para e l metabolismo) entre otros efectos. Sin embargo la homeostasis permite que los mecanismos celulares están constantemente equilibrando las funciones ante un ambiente agresivo de energía electromagnética externa. La sensibilidad puede manifestarse en un desequilibrio en etapas de la vida muy tempranas (desarrollo embrionario) o muy tardías. Más aún, se han detectado personas con un fenotipo asociado a hipersensibilidad electromagnética emitida por antenas y dispositivos de comunicación. Es necesario hacer estudios más sistemáticos, con preguntas bien planteadas y perspectiva multidisciplinar INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES . . (fisicos, médicos clínicos, genetistas, ingenieros en telecomunicaciones, etc.) para dar un veredicto. A corto plazo la mayor parte de la población expuesta a radiofrecuencias parece tolerar los efectos biológicos. Pero no olvidemos que nos encontramos en un sistema de adaptación, a largo plazo la genética y epigenética del humano nos pasará la factura de los cambios que fueron acumulándose como resultado de la exposición frecuente a la radiación en un rango de frecuencias. El estimado es que en menos de 50 generaciones a partir del año 2000 veamos efectos, en el mejor de los casos quizá una alerta de llamada entrante sea detectada por e l estimulo nervioso, auditivo o visual de neuronas que aprendieron a distinguir un aumento en la corriente inducida producto de la conexión con la antena de comunicación. En el peor de los casos la disminución de melatonina, incremento de proteínas de choque térmico e iones fuera de equilibrio por exposición de radiofrecuencias produzca más estrés, desórdenes mentales y enfermedades autoinrnunes. El tiempo que hemos estado expuestos ha sido relativamente corto, por lo que tendremos que poner atención a las generaciones venideras pues la posibilidad de que la radiación nos afecte es prácticamente un hecho. ~lito 4: ¿El trenzado dt t ablr-s sin,t para tliminar la ia.terferenc:i.a rxterna? Antecedentes Si tomamos un cable de conexión a intemet observaremos que tiene 8 cables de diferentes colores y se encuentran entrelazados formando 4 pares trenzados (Flg. 7). Flg.7. Cuatro pares trenzado sin blindaje (UTP), los colores identifican el tipo de par y el orden de conectividad. ¿Cuál es la ftmción del trenzado en cada par de cables?, muchas personas sin dar detalles establecen como cierto que el trenzado es necesario para eliminar la interferencia externa. Pero, ¿a qué interferencia refieren?, ¿cómo se ftmdamenta esta información?, ¿en verdad es necesario e l trenzado? �CELERINET ENERO- JUNIO 2017 INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES l\larco ttórico En los inicios de la comunicación telefónica los cables tenían trayectorias paralelas y muy cercanas al cableado de corriente alterna. Pero esto producía atenuación en la señal y se perdía rápidamente la comunicación a cortas distancias. Entonces se decidió girar sobre sí mismos los dos cables, formado el par trenzado por primera vez (cable UTP = par trenzado sin blindaje). Fue a parir de 1900 en Estados Unidos que se utilizaron los cables trenzados para minimizar el ruido y aún son útiles para transmitir datos a baja frecuencia. Posteriormente se recubrió con metal al conjunto de pares trenzados de una línea FTP (par trenzado blindado globalmente), para dar un aislamiento de ruido (jaula de Faraday) y sostenían la señal a mayor distancia sin atenuarse. Existe otro cableado llamado STP (Par trenzado doblemente blindado) con blindaje para cada par trenzado y otro blindaje oeneral . o tipo FTP, proporcionando mayor atenuación de ruido. Estos tres tipos de cables que se trenzan (UTP, FTP, STP) se conocen como cable estructurado y obedecen la Ley de Shannon, en donde la transmisión en bits por segundo (bps) es proporcional al ancho de banda y a la relación señal/ruido. Así, podemos incrementar la velocidad de transmisión aumentando el ancho de banda y/o disminuyendo el ruido en la señal. Entre las principales causas del ruido son las fuentes externas de corriente alterna o bien los inductores ( motores de todo tipo, transformadores, cables con AC, rayos de tormentas eléctricas y torres de alta tensión). De acuerdo con la ley de inducción de Faraday, estos dispositivos provocan una corriente parasita en los cables que se suma con señal y la distorsionan (ver Fig.8), la intens idaddeestascorrientesesproporcional a la variación del flujo magnético en las proximidades del cable. Otro efecto de distorsión es la diafonía aunque este fenómeno es menos frecuente en las señales de Internet. Demostración En realidad el ruido de interferencia generado por la inducción electromagnética no se puede evitar en cables UTP, pero si puede cancelarse casi completamente. Cuando los pares de cables se trenzan, su cercanía permite que el ruido en ambos sea prácticamente el mismo (ver señales con ruido en un par trenzado; figura 8). Entonces, si se toma la diferencia de voltaje, el ruido se restará y la señal permanece sin alteración. '/1 ; - Sdul :,.m ruido ci, d cnl;II,: 1 - c;..-11.11 Clll'I ruido ,;JI e, i:.ilik 1 !! ~ s [ .. I! ~ i, o 5 'º " 20 ., Fig. 8. En la grafica se muestran las señales de los cables de un par trenzado con el mismo ruido (línea roja) y su diferencia de potencial muestra la cancelación de ruido. Si los cables no se trenzan la distancia de separación entre ellos puede ocasionar que el ruido eléctrico externo tenga amplitudes diferentes, el cable más cercano a la fuente de ruido tendrá mayor contribución que el otro cable y al restar sus voltajes seguirá apareciendo ruido. Entonces la condición necesaria es que los cables vayan paralelos y lo más próximos posible, para que el ruido pueda cancelarse. De hecho no es necesario que sea un trenzado, los cables del par pueden ir paralelos sin dar vueltas entre sí. También es importante remarcar que aJ hacer giros los cables provocan que haya una inductancia distribuida. De acuerdo con las formulas de capacitancia e inductancia, la separación minima entre el par trenzado implica que la capacitancia distribuida se maximiza, entonces las frecuencias altas serán dificiles de transmitir, . de igual forma ocurre con la inductancia distribuida. Entonces se debe considerar el tipo de par trenzado que se requiere en cada aplicación de transmisión de señal , . en ocasiones se utilizan cables recubiertos con plásticos más gruesos para minimizar a los elementos distribuidos. Conelusióo -t El ruido de interferencia producido por los inductores es inherente a la comunicación por cables, sin embargo se puede reducir significativamente s i los cables reciben la misma inducción de ruido por las fuentes externas. Para esto es necesario que el par de cables que transporta la información tenga trayectorias paralelas y siempre muy cerca el uno del otro. Así, la resta de voltaje entre ellos puede disminuir mucho la contribución de ruido a la señal. El trenzado de cables es una opción para cumplir el �CELERINET ENERO - JUNIO 2017 requisito anterior pero por otra parte esto acarrea e l problema de aumento en capacitancia e inductancia distribuida, como consecuencia solo las bajas frecuencias pueden transmitirse y las frecuencias altas son filtradas. AJ final siempre es útil saber las condiciones de comunicación para considerar el mejor medio para lograr un buena transmisión-recepción. Referencias [ 1J http://www.meg1.0rg.mx/saladeprensa/apropos11o/2016/ mtemet2016_0.pdf (2] http://www em u.dk/s1tes/defuult/files/phys1cs_ of_ m 1crowa, e_ oven.pclf [3] http://www.1.1es1t.com/Volume%202/lssue%205/ lJESITIOl 305_57.pdf [4) http://pubs.rsc.org/en/content/chapterhtml/2015/ bk978 l 782623175-0000 l ''isbn-=978-1-78262-317-5 (5) Orgamzac1on Mundial de la Salud. Campos electromagnet,cos & salud pública Hornos de Microondas: http://www.who.mt/peh-emJl publ1cauons/facts/1nfo_m1crowaves/es/ [6] Federal Communscattons Comm1ssmn (2015). Rf Safe1y FAQ, hnps://w,,w.fcc.gov/eng1neenng-technology/electromagneuccompattb11 sty-d1,1s1on/rad10-frequency-safety/faq/rf~safety Solar stom1 nsk to lhe north amencan electnc gnd. [7] https://www.l loyds.com/-/media/lloyds/reports/emerg1ng%20 risk"'/o20reports/solar%20stom1%20nsk%20to%20lhe%20north%20 amencan%'.!Oe lectnc¾'.!Ognd. pdf (8) Nat1onal Aeronaut1cs and Space Adm111is1ra11on (NASA) (2008) Una súper erupción solar. Recuperado de https://c1enc1anasa.gov/ sc1ence-at-nasa/2008/06may_ camngtonflare (9] Herraiz Sarachaga, M.. Rodríguez Caderot, G .. Rodnguez Bilbao, l., et.al. (2014) Estudio de las tormentas solares geomagnet1cas y evaluación de su 1mpac10 en el ámbito de las tecnolog1as e mfraestructura en España) Portugal. Segundad y medio amb1ent. ( 133), 18-22. Recuperado de http://w,,w.d1vulgan1eteo.es/fotos/ meteoroteca/Tormentas-geomagn¾C3%A 9hcas.pdf [ 1O] http://w,,w.nature.com/news/us-sharpens-surveil lance-ofcnpphng-solar-storrns- l. 20630 [ 11) https://www.ncb1.nlm.mh.gov/pmc/art1cles/PMC4440565/ pdf/40779_2015_Art1cle_33.pdf (12] World Heallh Organ1zauon (2005). Base stauon and wireless networks: exposures and healtll consequences. Recuperado de http:// apps. who.111t/ms/b1t~treanúl 0665/43698/ l/978924 1595612_ eng. pclf fl3j Federal Commumcat1ons Comm1ss1on (2015). Spec1fic Absorpuon Rate (SAR) for Cellular Telephones, Recuperado de https://www.fcc.gov/generaJ/specrfic-absorpt1on-rate-sar-cellulartelephones [ 14] http://w\vw. \\ ho. mt/peh-emt7proJect/mapnatreps/amro/en/ INVESTIGACIÓN / CIENCIAS COMPUTACIONALES �CELERINET EN.ERO - JUNIO 2011 INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES María de Jesús Antonia Ochoa Oliva Jorge David Lara Muñoz UANL-FCFM UniYersidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Maten1áticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, b1éxico Re~umen: El numdo del procesamiento de datos ha estado en constante cambio y con ello los lugares físicos donde se almacenan los datos y su infraestructura fisica. Con áreas nuevas como lo es el Big Data y el Cloud Computing, los Data Centerdeben de adaptarse en 1osreq uerim ientosq ue estos nuevosám bi tosreq uieren, tanto encapacidadesen medidasde seguridad lógica como en física, a fin de mantener el nivel de servicio con el que se han mantenido hasta ahora. En el presente trabajo se verá la actualidad de los Data Centers con el que se ha venido trabajando hasta ahora, así como los nuevos cambios, desafíos a los que se enfrentan ante el nuevo paradigma conocido como Cloud Computing. Palabras cla,,ts: Data Center, Big Data, Cloud Computing, cómputo en la nube, seguridad física �INVESTIGACIÓN / CIENCIAS COMPUTACIONALES Introducción Al momento de diseñar un Centro de Datos es importante considerar aspectos de acuerdo a las normativas, certificaciones y legislaciones en las cuales son importantes cumplir, ya que es importante contar con la confiabilidad en la fünción de los mismos, pues estas infraestructuras deben de tener la ingeniería de realizar su función en forma correcta y así proporcionar una buena disponibi lidad. Se define como un Centro de Datos (Data Centers) es " un sistema informático que se usa para alojar sistemas de computadoras y componentes asociados, tales como sistemas de te lecomunicaciones y de almacenamiento; generalmente, incluye grandes unidades de almacenamiento, conexiones, comunicaciones, controles medioambientales y dispositivos de seguridad" [ 1]. De acuerdo a lo anterior, los Data Center se clasifican en cuatro categorías en fünción a la redundancia de los componentes que Jo conforman y esto obedece a l estándar ANSifTIA-942. Tier J. Centro de Datos Básico. Típicamente puede tener dos caídas de sistema de 12 horas al año debido a actividades programadas de mantenimiento. El tiempo de inactividad es de 28.8 horas anuales con disponibilidad de 99.671%. Se usa para pequeñas empresas en la cual contenga una infraestructura básica. Tier JI. Centro de Datos Redundante. Aquellos que cumplen con los requerimientos de Tier I. Aplicable en call centers y compañías que basan su negocio en Internet Posee redundancia N+ J en los componentes de respaldo de energía (United Parce) Service, UPS). Cuenta con una disponibi lidad de 99.741 %, pueden permitir algunas operaciones de mantenimiento " on line" Tier IJJ. Centro de Datos Concurrentemente Mantenibles. Posee la capacidad de realizar cualquier actividad planeada sin interrupciones de energía, y continuar operando en caso de un evento crítico no planeado. Las fallas tolerables 1.6 horas anuales. Su disponibi lidad es de 99.982%. Tier IV Centro de Datos to lerante a fal las. Cuenta con una disponibilidadde99.995%dondelasactividadesdemantenim~e_nto se realizan sin afectar el servicio de cómputo en forma cnt,ca, poseen componentes de redundancia de 2(N+ 1) lo que significa disponer de 2 unidades de respaldo de energía con redundancia. Este tipo de centro de datos se encuentra en " empresas internacionales, corporaciones que trabajan con transacciones online, entidades financieras" (2). Los aspectos importantes que se deben considerar para ~ buen diseño de un Centro de Datos son: la redundancia CELERINET ENERO - JUNIO 2017 ya sea mediante fuentes de respaldo de energía, almacenamientodeinformación,cableadodered, hosts,etc El uso dt la entrgfa tn un Data Centtr Actualmente muchas organizaciones optan por almacenar sus páginas web, bases de datos y demás información sensible en Centros de Datos debido a que se busca lugares en donde se pueda omitir el pago de alimentación eléctrica, y se acceder a una buena conexión de ancho de banda. Sin embargo, "el uso de energía en un Data Center, e l calor emanado por el hardware de un equipo se regresa hacia los dispositivos de aire acondicionado y este es enviado hacia el exterior del Data Center. Esto se hace evitando que ambas corrientes de aire se lleguen a encontrar a fin de evitar fal las en e l desempeño del equipo. La disipación de calor de un rack de servidores que se encuentra completamente cargado es de alrededor l0KW." [3]. Algunas de las alternativas que se utilizan para reducir costos de energía son: La virtualización, esto reduce el número de servidores fisicos optimizando e l uso de espacio ocupado en el Data Center, se debe contar con una redundancia en los equipos para evitar posibles afectaciones en caso de falla. Por otro lado, el enfriamiento más eficiente que se debe analizar de acuerdo a métricas específicas en donde el análisis oportuno de impacto ayuda a la toma de decisiones para el buen manejo de la energía. La promoción de "edificios verdes" impulsa e l uso de productos que ahorren energía, sin embargo aún que fabricantes de este tipo de e lementos, se reduce el rango de productos que se pueden adquirir; pero este tipo de estrategias de diseño hace que las arquitecturas fisicas ahorren energía y aún más obtienen prestigio, el reto principal es que los edificios construidos emigren a este tipo de soluciones, donde se considera un cambio radical y éstos a su vez se generen costos económicos altos. Otra de las estrategias que se usa es e l Clustering, donde se busca reducir la carga distribuyendo la información que contenga un servidor hacia otros servidores que posean menos carga. �INVESTIGACIÓN / CIENCIAS COMPUTACIONALES En la actualidad, la movilidad de los usuarios ha causado que la infonnación no se encuentren en las computadoras de escritorio como se daba con anterioridad, por lo que el cómputo en la nube ha provocado la dependencia de los servicios, una centralización de los datos en los servidores a fin de tener una disponibilidad de datos en todo momento y más aún en tiempo real. El uso del Cloud Computing, hace que los costos disminuyan en infraestructura; sin embargo, la privacidad de los datos confidenciales es un tema de seguridad, ya que es importante entender que estos son manejados por una entidad o proveedor externo. Si por alguna razón se desea cambiar algún parámetro en alguna configuración de cierto servicio, este difícilmente podrá ser modificado ya que la administración se encuentra desarrollada por el proveedor que presta este servicio y así mismo no procede ya que afecta los demás el ientes que usan esta infraestructura. Cómputo en la nube El servicio del cómputo en la nube o bien usando el término de Cloud Computing, se genera a través de una gran demanda de número de equipos, donde los usuarios pueden acceder; dotando a sus sitios de la gran capacidad de recursos tanto de procesamiento como de al macenamiento sin tener que tener instalados equipos de manera local. La diferencia que existe entre los Data Center convencionales y el cómputo en la nube es que en lugar de repart ir los datos y aplicaciones en unos cuantos servidores que pudiera tener un Data Center, en el cómputo en la nube es repartido entre miles de ellos. Lo cual ayuda en el consumo de energía y se optimiza el tiempo en las operaciones. Otra forma en que se puede definir el "Cloud Computing es un modelo para hacer posible el acceso a red adecuado y bajo demanda a un conjunto de recursos de computación que se pueden configurar y de igual fonna compartidos como lo pueden ser redes, servidores, almacenamiento, aplicaciones y servicios. Donde el aprovisionamiento y liberación se puede realizar con rapidez y con minimo esfuerzo de gestión e interacción por parte del proveedor y para mayor comodidad del usuario" [4]. Los tipos de nubes que se pueden encontrar son los siguientes: "Nubes públicas: La administración corre a cargo del proveedor del servicio. No requieren mantenimiento, ni inversión inicial para utilizarlas; s in embargo, el ambiente es compartido con otros el ientes, que ahí mismo CELERINET ENERO • JUNIO 2017 se encuentra la infonnación almacenada. De modo que no se pueden hacer cambios en configuración y estos quedan fijos, a fin de no afectar a los demás clientes. Nubes privadas: En este caso la administración corre completamente a cargo del cliente y se puede realizar tantos cambios en configuraciones como se necesite, ya que él será el único cl iente en dicha nube. La desventaja es que este tipo de servicio tiene un mayor costo por la serie de ventajas que ofrece. Nubes comunitarias: Cuando dos o más organizaciones se unen para implementar una nube compartida con objetivos s im ilares entre ambas. Nubes híbridas: En las nubes híbridas el cliente podrá elegir las aplicaciones de las que quiere tener un control completo de administración, y delegar las que a su consideración crea que son secundarias". [5). Las principales características de la definición del cómputo en la nube, es por medio del autoservicio, ya que el usuario puede hacer uso de más capacidades de procesamiento, almacenamiento de información sin solicitarlo expresamente a su proveedor de servicio. Para mayor facilidad, el acceso a la red debe ser confiable y disponible ya que los datos y las aplicaciones se hace a través de diferentes dispositivos o redes de telecomunicaciones,locualsebuscaestablecerunanchode banda estable y con una sincronización de comunicación, s iendo un punto de gran importancia al momento de establecer este tipo de soluciones tecnológicas. Se puede determinar un conjunto de recursos compartidos por los usuarios, mismos que son elegidos por él mismo, ya que en ellos se busca una rapidez y elasticidad, esto quiere decir que el acceder a los recursos de manera inmed iata e il imitada. Para poder controlar el uso y manipulación del nivel de recursos utilizado por el sistema, daño así un servicio medible y supervisado. La tendencia del tráfico en Internet ha hecho que las infraestructuras que conforman los servicios del cómputo en la nube y estos a su vez están alojados en Dala Centers que oscilan entre 4 y 6 años de antigüedad se van a ir quedando obsoletas, por ello, los Data Centers que en la actualidad ofrecen este tipo de servicios se encuentran en constante actualización y en la búsqueda de certificaciones que los avalen como proveedores de calidad, con el fin de que esta tipo de tecnología obedezca a los n.iveles de servicios que son manejados por el Cloud Computing. �CELERINET ENERO· JUNIO 2017 De acuerdo al serv1c10 ofrecido por el Cloud Computing se establece de la siguiente manera: "Jnfrastrucwre as a service o infraestructura como servicio (laaS). Se entrega tanto hardware como software como servicio. El ejemplo más común de este caso es el hosting, donde a nivel hardware se entrega un servidor, y a nivel software se entrega un servicio web. Platform as a Service o plataforma como servicio (PaaS). Se entrega plataforma de desarrollo de aplicaciones como un servicio para desarrolladores en la web. Se provee de un ambiente de ejecución como servidor de aplicaciones. Software as a Service o software como servicio (SaaS) . Provee administración y hosting de aplicaciones. En este caso, aunque el aplicativo es rápido y seguro, el usuario ingresa a una aplicación a través del navegador sin saber dónde está siendo alojada dicho aplicativo". [6]. Retos y oportunidades rn el Cloud Computi.o.g El gran auge que ha surgido en el uso del Cómputo en la nube se está enfrentando a grandes retos de investigación y análisis, uno de ellos es la privacidad de los datos, que estos se encuentren almacenados en la nube, mismos que se encuentran en cualquier parte del mundo, y con ello el posible enfrentamiento a diferentes legislaciones ya que éstas van de acuerdo al país donde se encuentren. El tema de la seguridad de la información es otro de los retos que se enfrentan las organizaciones, por ello es importante realizar constantes auditorías a los sistemas de información. Con ello, se podrá proveer servicios que garanticen la transparencia y confiabilidad hacia los usuarios. Es necesario que las empresas dedicadas al ramo deban cumplir con los niveles de servicio garantizado acompañada de la disponibilidad e integridad de los datos, por dicha razón se recomienda revisar cada punto ya antes mencionado, ya que los datos serán confiados a este tipo de tecnología. Aunque actualmente las regulaciones y principios continúan siendo aplicables en muchos casos, muchas de ellas deberán de ser reformuladas, debido a que estas fueron creadas en los años setenta, donde se tomó como base que el procesamiento de información era caracterizado por ambientes donde los ordenadores eran centrales. No obstante, el tráfico de información ha crecido en forma ubicua y globalizada. INVESTIGACIÓN / C IENCIAS COMPUTACIONALES Actualmente los medios de acceso no son únicamente mediante computadoras de casa o personales, los dispositivos de tecnologías de la información se han hecho cada vez más pequeños y con movilidad, de tal manera que se han tenido que incorporar tecnologías de comunicación como lo son las tarjetas de red, WIFJ, bluetooth, sensores, más especializadas y ofrecer serv1c1os de comunicación estable. Uno de los inconvenientes que se enfrentan los servicios del Cloud Computing es el mantener la disponibilidad de los datos y el servicio, ya que en algunos casos se ha dado que la empresa de servicios transfiera los datos hacia otros servidores localizados en Data Centers de otros países, siendo este un tema importante de seguridad fisica, puesto que muchas veces los usuarios no se encuentran enterados de los movimientos que establece el proveedor de este servicio, por lo que los usuarios les queda la incertidumbre del almacenamiento de su información, de tal manera que al momento de que se requiera de una modificación o eliminación de datos, es necesario rastrear la información en los diferentes servidores que alojaron dichos datos. De tal manera que el análisis de la migración de la información se debe hacer en relación a todos los factores que imperan en los mov1m1entos, mantenimientos, comunicación y legislaciones que se establecen los servidores de los Data Centers del Cloud Computing, generando una correlación entre los elementos que conforman esta tecnología. La seguridad es uno de los principales puntos claves en el ámbito del cómputo en la nube. Los riesgos se incrementan considerablemente al tener la posibilidad que los datos se encuentren en más de un lugar, y con ello la posible fuga de información con mayor o menor facilidad si las políticas de seguridad de acceso y protección de datos no están debidamente revisadas en cada uno de los lugares fisicos donde se encuentren. En el caso que se vaya a realizar transferencia de datos de un Data Center a otro, se deberán tener en cuenta las siguientes recomendaciones o medidas de seguridad, como lo son realizar un documento de seguridad actualizado, funciones y obligaciones del personal, contar con un registro de incidencias, medidas de control de accesos, gestión de soportes y documentación, sistemas de identificación y autenticación, copias de respaldo y recuperación, cautelas en la transmisión de datos a través de redes de telecomunicación. Dependiendo del nivel de seguridad que vaya a ser elegido (bajo, medio o alto), las medidas deberán de ser más o menos exigentes según sea el caso. [4]. �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES Cooclusionrs La transición de los Data Centers hacia el cómputo en la nube ha comenzado, de tal manera que la optimización de las grandes empresas ha s ido en el establecimiento de los servicios se adapten a los cambios tecnológicos que se requieren para funcionalidad de los mismos, pero sobre todo la continuidad en la operación del negocio, siendo éste los grandes retos que tienen las empresas que ofrecen este tipo de servicios. Existen muchas ventajas en esta innovación de la vi rtualización de la información, sin embargo es importante considerar la velocidad de acceso a lntemet pues la demanda del tráfico de información depende de este gran factor, puesto el recurso multiusuario hace que entidades gubernamentales, organizaciones utilicen estos servicios para necesidades de manejo de datos, cómputo, almacenamiento de datos. Lo anterior, satisface las necesidades de implementación, logrando una agilidad y administración de gastos con mayor eficacia, puesto la simplificación del manejo de las aplicaciones hace que el cómputo en la nube proporcione recursos de tecnología vanguardista en tiempo real sin uso de tanta infraestructura local. El establecimiento del servicio del cómputo en la nube es de gran beneficio para las organizaciones, ya que otorga mayor rapidez en la implementación, el acceso a las aplicaciones en cualquier lugar, escalables sobre la satisfacción de la demanda y con ello se lleva a tener mayor productividad en las mismas. Por ello se considera una solución vanguardista que puede ser implementada en cualquier momento. Es importante considerar los niveles de seguridad de la información, pero sobre todo contar con la información y documentación necesaria para la toma de decisiones al momento de establecer la vinculación entre los datos de la organización con el proveedor de este tipo de soluciones, ya que es necesario tener la confianza de conocer donde estarán alojados los datos personales y de la organización sobre esquemas de Cloud Computing, s iendo de primera instancia, soluciones con grandes beneficios, pero llena de desafios que aún se encuentran en el aire; retos que se están estudiando para generar respuestas a este tipo de tecnologías. CELERINET ENaro - JUNIO 2017 Rrfrrrocias 11 ]. Agmlar, L J. (2012). la Computac,on en Nube (Cloud Computmg): El nuevo paradigma tecnológico para empresas y orgamzac1ones en la Sociedad del Conoc1m1ento. Revista lcade. Revista de las Facultades de Derecho y C1enc1as Econom1cas y Empresanales, (76 ). 95-111. [2] Cilleros Serrano. D. (2012). Segundad en data centers: infraestructura y prevencion. [3]. García. A B. (2012). Opt1mizac1ón Energéuca en Data Centers: Método} Aphcac1ón-Ed1ción Úmca. ISO 690. [4 ]. Mlralles. R. (201 O). Cloud Computmg y protección de datos. IDP. Revista de Internet, Derecho y Política. ( 11 ), 14-23. [5]. Aller. C. F. (2012). Algunos retos de la protección de datos en la sociedad del conoc1m 1ento. Especial detenm11ento en la computación en nube (Cioud Computmg). Revista de derecho UNED, ( 10), 125. [6 I. Bamos, L F. E. (2009). Cloud Computmg como una red de sen1c1os. Instituto Tecnológico de Costa Rica. 23. Datos dt los aulorts ~tiria dr .Jesús Antonia Orhoa Oliva Es Ingeniera en Electrónica y Comunicaciones, cuenta con la Maestría en Teleinformática por la UANL. Catedrático de la Licenciatura en Seguridad en Tecnologías de Información y de la Maestría en Ingeniería en Seguridad de la Información que se imparte en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Dirección del autor: Ciudad Universitaria, SIN, C.P. 66455, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México. Email: maria.ochoalv@uanledu.mx Lic. Jorge David Lara '1ui'ioz Egresado de la Facultad de Ciencias FísicoMatemáticas. Actualmente desempeñando labores de administración de sistemas operativos en servidores con sistemas operativos Windows, Linux y Unix. Dirrcción drl aotor. Olivo 208, Col. La Enramada 3er Sector, Apodaca, Nuevo León, México. Email: jorged_88@hotmail.com �INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE LA INFOMACIÓN CELERINET ENERO - JUNIO 2017 , INGENIERIA SOCIAL EN EL SISTEMA , POLITICO MEXICANO: ELECCIONES 2006 Y 2012 María de Jesús Antonia Ochoa Oliva José Daniel Borrego Arturo de Jesús Rodríguez Arteaga Jorge David Lara Muñoz Ornar Reyes Silva N ayeli Islas Juárez UANL-FCFM Universidad Autónoma de N uevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, N uevo León, México Resumen: Análisis de las operaciones de ingeniería social llevadas a cabo en México en las elecciones de 2006 y 2012, donde grupos políticos y económico utilizaron las vulnerabilidades informáticas y legales del s istema político para persuadir al electorado a tener un comportamiento específico: el voto en favor de Fel ipe Calderón en 2006 y por Enrique Peña N ieto en 2012. Palabras claves: Ingeniería social, elecciones, sistema informático �INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE LA INFOMACIÓN Introducción Uno de las definiciones que se podrían hacer de la Ingeniería Social es la de: conjunto de prácticas, esfuerzos y aplicación de medidas para persuadir a un determinado individuo o grupo de que realice una actividad sea o no sea consciente de ello. Este concepto de prácticas puede ser utilizada en diversos aspectos de las relaciones humanas, desde las económicas, interpersonales o políticas. En este caso de estudio se analizarán los esfuerzos y las prácticas de Ingeniería Social aplicadas a través de la sociedad para generar un impacto significativo en el sistema político mexicano. Antecedentes Las labores de ingeniería social en la política mexicana no son un tema de reciente nacimiento, en la historia de nuestro país hay un suceso que ya apuntaba hacia donde se podrían dirigir estas prácticas utilizando cada vez más los medios tecnológicos: La "caída del sistema" de 1988 [1]. Dentro de los derechos como ciudadanos mexicanos se encuentran derecho de votar y ser votados. La postulación y eventual triunfo o derrota de un candidato se da después de una jornada electoral celebrada cada 3 ó 6 años a través de un sistema de votación simple pero efectivo: los votos (hojas de papel) se depositan en urnas que después son contabilizadas por distritos, proceso el cual culmina con el anuncio de un candidato ganador determinado [2]. El proceso a través del cual se contabiliza la votación emitida se realiza a través de un muestreo estadístico a nivel local o nacional, donde se muestran las tendencias que la votación emitida va reflejando. El conteo informático, el cual, durante la noche del día de la elección, se reportó que tuvo "fal las técnicas" y se presentó una suspensión temporal del sistema informático utilizado para el conteo de votos, que dejó dentro de la incertidumbre el resultado de la votación. Cuando los problemas técnicos fueron resueltos se mostró que la tendencia presentada previamente a favor del candidato Cuauhtémoc Cárdenas se había revertido; la nueva tendencia posicionaba adelante a Carlos Salinas de Gortari. En aquel entonces se habían reportado, aparte de este incidente, relleno de urnas desde que comenzaba la votación y diversos sucesos de procedimientos fraudulentos. CELERINET ENERO - JUNIO 2017 Se sugiere que esta es la primera operación a gran escala de ingeniería social en el sistema político mexicano con fin de sabotaje. Los recursos tecnológicos e informáticos han avanzado considerablemente desde entonces y son dichas tecnologías las que han sofisticado tales procesos. Se hace clara por primera vez la relación entre el factor humano y los recursos tecnológicos para influir en los procesos sociales. Se hace clara por primera vez la relación entre el factor humano y los recursos tecnológicos para influir en los procesos sociales. En este caso los ingenieros sociales son los actores políticos en el poder y grupos económicos afines, con la finalidad de detener el acceso al poder de un candidato opositor haciendo uso de las instituciones públicas para alcanzar tal objetivo. La elección de 2006 en México Los actores involucrados fueron el entonces presidente Vicente Fox Quezada, el CCE (Consejo Coordinador Empresarial, las Televisoras, el candidato del PAN Felipe Calderón Hinojosa y Andrés Manuel López Obrador candidato del PRD. Previo a la sucesión presidencial, Andrés Manuel López Obrador era el candidato puntero en la mayoría de las encuestas publicadas a nivel nacional. Al ser un candidato opositor y además tener confrontaciones políticas e ideológicas personales con el entonces presidente Vicente Fox, fue convirtiéndose gradualmente en un adversario político y personal del presidente. Además de la aversión que reflejaba el entonces mandatario, grupos econom1cos representados por el CCE (Consejo Coordinador Empresarial) especulaban que la llegada de un personaje del espectro poiítico de izquierda representaría una afectación directa a sus intereses económicos, ya que el candidato reiteradamente lanzaba acusaciones en contra de las cúpulas económicas y de poder del país. Es aquí dondeesposibledetectar los prirneroselementosde un largo proceso de ingenieríasocial en lael eccióndel 2006: Al entonces jefe de gobierno - posicionado como el puntero- se buscaba inhabilitarle políticamente al hacerlo legalmente no elegible para lanzarse a la contienda presidencial, generándole un proceso jud.icial que pudiera inhabilitar sus derechos políticos. Comenzó el conocido proceso de "desafuero" del entonces Jefe de Gobierno del Distrito Federal. �CELERINET ENERO • JUNIO 2017 INVESTIGACIÓN / SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE LA INFOMACIÓN Aunado a lo anterior, influyó la cuestión del fuero, el cual es un conjunto de privilegios o exenciones judiciales de las que gozan las figuras políticas, a través de un proceso de desafuero, autorizado por la cámara de diputados, se buscaba eliminar este privilegio a AMLO para impedir que pudiera participar en la elección [3]. Se generó una gran atención mediática y la percepción presidencial se deterioró a tal grado de que a pesar de ser procesado judicialmente, no se inhabilitó su oportunidad de participar en la elección. De este modo, culmina y se esclarece la primera estrategia de ingenieria social del proceso del 2006: crear la imagen pública de que el candidato mejor posicionado poseía una honorabilidad cuestionable, que responde al mecanismo de persuasión y a la utilización de las vulnerabilidades legales para inhabilitarlo. La segunda fase de este proceso se dio a través de los medios de comunicación masivos, donde las televisaras, en especial Televisa, jugaron un papel importante en buscar que el posible electorado generara una percepción negativa del candidato de izquierda a a través del despliegue de spots de televisión en horario "prime lime". Dichos spots contenían mensajes como: "López Obrador es un peligro para México" . Estos videos eran financiados por el PAN y su candidato Felipe Calderón [4]. La ley electoral establece que es ilegal difamar o calumniar a un contrincante político y naturalmente se realizaron quejas para retirar estos videos del aire. Es aquí donde se hizo evidente una vulnerabilidad del sistema electoral mexicano: la burocratización de los procesos de las quejas arrojan un tiempo indeseable de resolución y mientras no se genera una resolución final, los spots televisivos continuaban al aire, exponiendo estos mensajes a millones de televidentes. Otro elemento entro en la labor de persuadir al electorado de no elegir al candidato del PRD y se utilizaron las emociones del miedo y la incertidumbre para buscar lograr tal objetivo: el Consejo Coordinador Empresarial replicó las acciones de contratar espacios en las televisaras para lanzar mensajes ambiguos que sugerían tomar una decisión que afectara a López Obrador Los videos apoyados por esta organización no eran directos pero apuntaban a un mismo tema. Estos contenían mensajes como: "El país va por buen camino, cambiar de rumbo es retroceder", sugiriendo que un cambio en el sistema político afectaría a la economía fami liar de forma directa y se perdería el patrimonio obtenido durante años [5]. A diferencia del caso presentado en 2006, estos nuevos actores fueron complementando el poder que se buscaba adquirir a través de la televisión y su uso. Ahora de nuevo el candidato de izquierda buscaría el poder mientras que el PRI se perfilaba para regresar al poder en medio de un mar de cuestionamientos acerca de la honorabilidad y funcionamiento de este instituto político. Todo parecía marchar de manera esperada, las televisoras ya no atacaban a un candidato sino que concedían sus horarios más exclusivos para proyectar al candidato del PRI como la mejor opción y posicionarlo en la mente de los ciudadanos generando una percepción favorab le, ya que se le cubría con notas y tiempo aire con un contexto positivo, afianzando su ventaja en las preferencias electorales. El papel de Internet y de las redes sociales generó un contrapeso a los mecanismos de ingeniería social, pues a raíz de un acontecimiento desafortunado para Enrique Peña Nieto en la Feria del Libro en Guadalajara, donde no supo mencionar 3 libros que hubieran marcado su vida y las redes sociales cobraron relevancia levantando ataques y consignas contra el candidato presidencial. Los mecanismos utilizados para persuadir al electorado de emitir un voto en favor del ahora presidente comenzaron a establecerse en el mundo de la informática como sugiere un suceso crucial para entender el caso presentado: Hace unas semanas un hacker colombiano actualmente preso por delitos de espionaje de nombre Andrés Sepúlveda concedió una extensa entrevista la medio norteamericano Bloomberg acerca de cómo se "hackeaba "una elección presidencial. Confesó haber trabajado durante campañas presidenciales durante 8 años en Latinoamérica, México 2012 incluido [7]. Detalló, entre otros aspectos, que se intervenían todas las comunicaciones de los candidatos opositores al que lo contratara y posiblemente a través de phishing, troyanos, código malicioso o algún mecanismo similar se lograba obtener un acceso remoto a los dispositivos electrónicos de dichos candidatos con la finalidad de espiarlos y obtener una ventaja estratégica de información para saber que iban a decir, cuándo y cómo. El trabajo de este profesional de la informática no se limitó a vulnerar la seguridad de la información de las campañas contrarias, sino a crear tendencias nacionales en medios como Twitter para vulnerar candidatos contrarios y empujar percepciones masivas. Entre otras cuestiones, por ejemplo, mencionó que mientras AMLO repuntaba en las encuestas se lanzaba una operación donde a través del uso masivo de " bots" se buscaba empujar la idea de que el fortalecimiento �INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE LA INFOMACIÓN electoral del candidato tuvo una repercusión directa en el debilitamiento del peso frente al dólar. El arsenal infonnático para infl uir en esta elección fue s ignificativamente mayor al presentado en todas las elecciones pasadas y posiblemente concluyó con éxito, ya que se percibe el contrapeso de Internet como una fuente fidedigna de información, aunque esta puede manipularse de igual manera que en cualquier otro medio tradicional. CELERINET ENERO - JUNIO 2017 La fi ltración del patrón electoral o lista nominal del INE, el cual fue ubicado en el servicio de "nube" de la empresa Amazon y descubierta por un experto en temas de protección de información que trabaja para la empresa llamado Chris Vickery. Inmediatamente después de trascender este suceso, el INE declaró que habían detectado al partido político responsable de la filtración de la base de datos. A medida que las tecnologías de la información han avanzado, estas gradualmente se han añadido a los procesos políticos de cambio no solo en México sino en todo el mundo. Barack Obama por ejemplo, es considerado el primer candidato de Internet, ya que el éxito de su campaña en 2008 consistió en fortalecer su presencia en redes sociales para lograr seducir el voto juvenil y posiblemente le valió su triunfo. Después de que el presidente del INE, Lorenzo Córdoba, hiciera estas declaraciones, el partido político MC (Movimiento Ciudadano) aceptó la responsabilidad parcial por tal filtración, ya que el presidente de la institución poi ítica Dante Delgado, declaró que el padrón electoral fue subida al servicio Amazon Web Service el cual afirma fue "hackeado" o vulnerado y que a través de este mecanismo se obtuvo esta información. Seguido de esto, Delgado puntualizó en la importancia de que el gobierno mexicano enfoque más energías y recursos al fortalecimiento de la protección de datos personales. Las tecnologías de infonnación y medios cibernéticos pueden ser utilizados como mecanismos que pueden influir en el comportamiento colectivo, generar emociones positivas y negativas con un fin específico aunque el usuario o el grupo no sean conscientes de ello. Uno de los grandes retos para la seguridad de la infonnación es formalizar y concientizar a la sociedad de que existen huecos y vulnerabilidades que lograrían generar cambios sociales trascendentes y que actualmente no están siendo atendidos por diversos factores. Este suceso ha iniciado un debate controversial, ya que la empresa Amazon y su especialista en seguridad Chris Vickery ha declarado que la obtención de estos datos no se dio porque haya sido vulnerado el s istema de almacenamiento de datos de la compañía, sino que fue subida sin mecanismos de protección básicas como el uso de contraseñas y otro tipo de protección de datos, responsabilizando al partido político de mentir y posiblemente haber contratado a una empresa que cometió un error al almacenar los datos [8]. El panorama apunta a que la próxima elección será más compleja en el tema informático, los candidatos usarán dispositivos más seguros y con un cifrado criptográfico robusto y una cautela que los proteja de intervenciones, espionaje o infección de virus que permita a contrarios acceder a su información. Aunque no queda claro el panorama completo respecto a este problema, sí nos indica que actualmente estamos rezagados en la creación de marcos legales y administrativos que puedan proteger eficientemente los datos personales de los ciudadanos, ya que a pesar de que el partido político acepto su responsabilidad, no queda claro quién y cómo pagara las consecuencias de tal filtración. Conclusión La ingeniería social aplicada a los procesos sociales es todavía un tema del que oficialmente no se habla y no hay elementos que apunten a ingenieros específicos, ya que la naturaleza de una práctica desleal es el de eliminar toda la evidencia posible, aunque si se pueden encontrar elementos que sugieren tal narrativa. El avance social y los recursos tecnológicos que va obteniendo una sociedad gradualmente van aumentando su relación simbiótica, como sugieren sucesos recientes que han causado controversia en nuestro país. Referencias [ J] Expansión. P. (2012 ). Pénodtco b.-panstón. Obtemdo de: http://expans1on.m.x/nac1onal/2012/06/30/1988-la-crudadel-sistema [2] Consututucton Polit,ca de los Estados Unidos Mexicanos. Articulo 35. Recuperado de: http://mfo-l.Jund1cas.unam.m.x/1Jure/fed/9/36. hun?s= (3] ADN Poltttco (2013).Los usos (y abusos) que func,onanos dieron al fuero. Recuperado de· http://www.adnpolmco.com/ congreso/20 13/02/20/andres-mrumel-lopez-obrador-el-uso-poi 111codel-desafuero �CELERINET ENERO • JUNIO 2017 INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE LA INFOMACIÓN [4) Proceso (2007).La Guerra sucia de 2006· los medios) los Jueces. Recuperado de: http://www.proceso.com.mx/87718/la-guerra-sucmde-2006-los-medtos-y-los-Jueces (5] Armenta. E(s/l).EI proceso de comunicación de la campaña de 2006: comumcac1ón mequ1ta1.Jva Recuperado de· http:// www.al I ce-com unicac 10n pol 1l I ca. com/abrir-ponenc1a. php?f=446-F5236c 156446l379320150-ponencia- l pdf [6I INE (2006). Elecciones Pres1denc1ales 2006· Anáhs1s estadístico de los resultados publicados por el PREP Recuperado de: http:// www.1 ne. mx/doc s/1 ntemet/Docs_ estaucos/Proceso2005_ 2006/ 1n formes_prep/ Elecciones_ Pres I denc1ales2006 _ft na 1. pd f [7) Bloomberg (Wl6).How to hack an elecl1on. Recuperado de: http://www.b loom berg. com/foatures/20 16-how-to-hack-an-e lecllon/ [81 Expansión (2016). Especialista y Amazon desnuenten a movun1ento cmdadano sobre filtración. Recuperado de: http:// expans1on. mx/pol 1t1ca/20 16/04/28/espec 1al 1sta-y-amazondesm 1enten-a-mov I m 1ento-c1udadano-sobre-padron-electoral �CELERINET ENERO - JUNIO 2017 INVESTIGACIÓN/ ASTROFÍSICA , , DESVIACION SISTEMATICA DE REGIONES HII EN LOS BRAZOS ESPIRALES DE LA GALAXIA NGC 3631 Dr. Ángel E. Sánchez Colín UANL - FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: En este artículo, se describe una metodología didáctica para analizar la distribución de regiones Hll en los brazos espirales de la galaxia NGC 3631. Se realizó un análisis para conocer la desviación sistemática radial de estas regiones con respecto a las curvas medias de los componentes que integran la estructura morfológica de esta galaxia. Palabras claves: Galaxia espiral, espiral logarítmica, desviación radial, ángulo tangencial �CELERINET ENERO - JUNIO 201 7 INVESTIGACIÓN/ ASTROFÍSICA Introducción En una galaxia espiral, generalmente las zonas que contienen hidrógeno no-ionizado (Regiones HI), se encuentran distribuidas en todo el disco galáctico y en el espacio entre los brazos. Mientras que, el 70% de las zonas con hidrógeno ionizado (Regiones HU), se encuentran a lo largo de los brazos formando grandes complejos. Las regiones Hll, son las que indican la formación reciente de estrellas masivas; estrellas jóvenes muy calientes que emiten fotones de alta energía. Muchos de estos fotones son absorbidos por la nebulosa del gas que rodea estas estrellas y por consiguiente, son los causantes de la ionización del hidrógeno que genera una emisión en la banda Ha (-656 nm) del espectro electromagnético, la cual puede ser detectada con los instrumentos de un telescopio. Cuando se estudia una galaxia espiral, es muy importante definir los brazos que la constituyen, así mismo, es necesario conocer la distribución de regiones HII de mayor tamaño y de más alta luminosidad, puesto que se utilizan como trazadores de toda la estructura. En este artículo, se presenta una metodología con fines didácticos, que nos ilustra cómo analizar la distribución espacial de regiones HII en galaxias espirales, particularmente en la galaxia NGC 3631. Para un análisis más profundo y extenso, se recomienda consultar las características fisicas de esta galaxia, que fueron publicadas con anterioridad en diferentes estudios astronómicos [ 1-6]. Fig.1. Imagen de la galaxia espiral NGC 3631, obtenida con el telescopio espacial Hubble. Fuente: http: // commons. wi kimedia.o rg/wi ki/Fi le: NGC36 31hst-R814G6068450.jpg Pero la asimetría e irregularidades que se observan en la Fig. 2, hacia el exterior del disco de esta galaxia, nos permite hacer un estudio independiente al considerar los segmentos rectos y las pequeñas ramas que tiene formadas en los brazos. Estas irregularidades pueden ser causadas por varios factores; por ejemplo, los efectos dinámicos del gas que producen la inestabilidad del movimiento o por la interacción gravitacional con las galaxias cercanas. Para los propósitos del estudio, se parte de un catálogo con 1322 regiones HII (ver Ref. [2]) y se procedió a seleccionar las regiones más grandes ( con los diámetros entre 1.6" 5 0 5 4.8" segundos de arco) y las más luminosas (con luminosidad entre 37.4 .::, Log L,, 5 40 Erg.Is). Esto nos redujo a una muestra de tan sólo 258 elementos, pero suficientes para identificar los componentes que integran la estructura de esta galaxia, como se muestra en el plano xy de la Fig. 3. ,, • • • .. • Análisis de la distribución de Regiones 1-111 Una imagen en el espectro visible, como la que se muestra en la Fig. 1, nos permite apreciar que la estructura galáctica está compuesta por dos brazos espirales bien definidos. • • • .. • • • • Fig. 2. Imagen de NGC 3631 en la banda-R del espectro electromagnético. Obtenida del archivo ING (Isaac Newton Group). http://casu.ast.cam.ac.uk/ casuadc/ingarch/ �CELERINET ENERO• JUNIO 2017 INVESTIGACIÓN / ASTROFÍSICA Cada región tendrá una distancia a lo largo de la curva, dada por: 8 6 $4 NOC3631 '&,9 o o 4 o o,:, \ ~ o o,., o· 8 e, donde Les cero cuando 80 =0. 8 o9..Í·• ' o ·• \ -ó o~ º Brw"'° -8 -8 ...._¡_ -O b) <o : o y ,•' •o ' ººº -4 (3) 8,1 oog o O o0 o o 0 o0 0 o <> -2 d> A2 o o º·o "~oo o~ o -.. ag 8 .,º6>t, Z' · ºI oo! 0 ~ , °o 2 I>- o o -4 o~ ·-ec,;·o oº ~ood' o o oo o Rc-gión HIT a) S3 ..._, -2 Regiónllll ···... l'R (r, O} J....., o l'R ,- • (r, O) 2 4 6 8 (f)'(J{. fJ) , ,-/ \ X [k,xi] Segm::nto recto m:xlio r F ig. 3. Plano galáctico de NGC 3631 con 258 regiones Brnz HII, que identifican los Brazos A y B, las Ramas A1 y A2 y los Segmentos S1 - S4. Por conveniencia en este trabajo, la escala de todas las gráficas, están dadas en kiloparsec (kpe), obtenida conforme a la siguiente conversión de unidades: La galaxia en cuestión, se encuentra a una distancia D = 15.4 Mpe, cuyo rad io medio es R = 150". Tomando en cuenta que a una distancia d; J pe, una unidad astronómica sustenta un ángulo cu = 1" y que 211: rad = 1,296,000 ", entonces: Rm CO=-- D ( !) de donde R., = ll.2 kpe y por tanto el factor de conversión de unidades para este trabaj o nos queda: I " = 74.66 pe. Para nuestros propósitos, el siguiente análisis es sólo una aproximación basada en la teoría descrita en la Ref. [7]. Refiriéndonos a la Fig. 4 a), el anál isis comienza al realizar un aj uste de la distribución de regiones HU a una espiral logarítmica de la forma R =ae b0 (2) donde b, es la cotangente de l ángulo tangencial <p, para cada región HII, ubicada en la posición radial (r, B). •¡ n-edio Fig. 4. Metodologia para estimar la desviación radial en los brazos y en los segmentos rectos . Cada posición de las regiones HII, produce una desviación sistemática LlR en la dirección radial, con respecto a la línea media ajustada, siendo esta definida por: y =a+bx l:!.R =r - R x = Rcos f= Rsen0 donde R, es la componente rad ial correspondiente a cada punto de la linea media ajustada. E l segmento recto medio, mostrado en la Fig. 4 b), está definido por ajuste lineal de mínimos cuadrados en coordenadas cartesianas como y = a + bx. Aquí, b es la pendiente del segmento. S i reemplazarnos x = Reos B e y = Rsen B en esta ecuación, obtenemos: a R =----sen0 - bcos0 (5) Por lo que en un segmento recto, para cada región Hll ubicada en (r, 0), también corresponde una posición radial en (R, 0) cuya distancia a lo largo de la línea media está dada por : (6) �INVESTIGACIÓN/ ASTROFÍSICA CELERINET ENERO - JUNIO 2017 donde L valdrá cero si R0=R y 00=0. Por conveniencia, hemos considerado que 011 tome un valor mínimo, diferente de cero; es decir, 00 = 0.,;,,. .. Resultados . ... .. .. . . •I Refiriéndonos a la Fig. 3, se observa que la mayor densidad de regiones HII se encuentra distribuida a lo largo del Bra=o A y del Segmento SI. Por lo que al estimar las desviaciones radiales en estos componentes, se pudo apreciar un comportamiento ondulatorio a lo largo de su linea media, como se indica en las Figs. 5 y 6, donde las estimaciones de longitud de onda fueron J. - 15 kpc para el Bra=o A y J. - 4 kpc para el Segmento SI, cuyas amplitudes estimadas fueron A - 0.5 kpc y A - 0.3 kpc, respectivamente. Es importante resaltar que este comportamiento no siempre es necesariamente sinusoidal, dependerá sobre todo de la asimetría e irregularidades que presente cada morfología; sin embargo, siempre será posible utilizar ajustes polinomiales para cada caso. El ángulo tangencial calculado para el Bra=o A fue de <p - 80º y la pendiente para el Segmenlo Si fue b - 11 º. La Tabla 1, reswne todos los resultados obtenidos para cada componente, donde L, es su longitud, <p, es el ángulo tangencial de las espirales, b, es la pendiente de cada segmento recto, J. y A, son la longitud de onda y la amplitud de la desviación radial, respectivamente. 2 ,....,...--,--,-.-,---,---,---,--,- -2 L......L-~_,_..........,_ _.___.__,,__, o 5 10 15 20 25 :IO llstancia al t'Wtl n~io A [l:p::J Fig. 5. Desviación sistemática radial a lo largo del Brazo A, en función del ángulo (arriba) y en función de la distancia L (abajo). e ]::;¡ -2 j ! ~ 2 -1.0 -1.5 ] . 1 ' .. o -0.5 O(Rooion,:;J •' . .. .. .. -1 -2 '-'--i.........---'--i.........-'---'--~ O 2 3 ~ 5 6 Ll,u,cianl _ ..,k, nwoSI lkix:I 7 Fig. 6. Desviación sistemática radial a lo largo del Segmento S1, en función del ángulo e (arriba) y en función de la distancia L (abajo). Tabla 1: Características para los componentes de la estructura galáctica en NGC 3631. t¡) b A ' A HII L (kpc) (º} (°} (kpc) (kpc) Brazo A 138 - 32 - -80° - - 15 ~0.5 Brazo B 10 ~6 ~62° - ~0.l Al 27 ~8 ~6 1° - -s -s A2 19 -6 ~ 57° - -6 ~0.1 SI 37 -7 - - 11• --4 ~0.3 S2 12 -5 . - 56° -4 ~0. l S3 10 -6 . ~ -50° ~4 ~0. l S4 5 ~4 . ~ -84° ~4 ~0.05 Reg. ~0.3 �INVESTIGACIÓN /ASTROFÍSICA CELERINET ENERO - JUNIO 2017 Conclusiones Datos del Autor La desviación s istemática radial, es útil para realizar estudios de galaxias espirales, sobretodo para comprender la existencia de fenómenos de corrugación que pueden presentarse en la dirección radial a lo largo de los brazos. Las galaxias espirales vistas de cara, son excelentes candidatos para este tipo de estudios. Esto ha conducido a varios investigadores a realizar una estimación de este comportamiento en nuestra propia Vía Láctea [8]. Ángel Colin, es licenciado en Física, graduado en 1999 por la Universidad Autónoma de Baja California. Realizó sus estudios de Maestría en 2002 en la Universidad de Granada, España y en 2006 realizó su tesis doctoral en el Instituto de Radio Astronomía Max Planck, en Bonn, Alemania. Actualmente, es Profesor-investigador en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL. Sus principales líneas de investigación se enfocan principalmente en instrumentación astronómica y tecnología de satélites miniaturizados. Agradecimientos El autor agradece al Dr. Emilio Alfaro Navarro por su apoyo y orientación para realizar este trabajo. Referencias Dirección del autor: Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Departamento de Posgrado. Av. Universidad sin, Ciudad Universitaria. 66455 San Nicolás de los Garza, Nuevo León-México. Phone:+52(8 1) 83 2940 30 Ext. 7162 [1] Boeshaar, G.O. and Hodge P. W. ( 1977). Hll Reg1ons and the sp1ral struclure of NGC 363 J. The astrophys1cal Joumal. 213. 361367. (2] Rozas. M.. Beckman J.E .. and Knapen J.H. ( 19%). Stausucs and properues ofHJJ reg1ons m a sample ofgrand des1gn galax1es. l Lun11nos11) funct1ons Astronomy and astrophysics. 307, 735-744. 13] Knapen. J.H. ( 1997). Alom1c hydrogen m the sp1ral gala,,. NGC 3631. Mon. Not. R. Astron. Soc.. 286. 403-414. (4] Chernm. A.D .. Zasov. A. V., Arkh1pova V.P.. and k.ravvt.wva A.S. (2000). Vorontsov-Velyammov Rows: Stra1ghl Segments m the sp1ral amis of galmaes. Astronomy Letters, 26, (5), 285-296. (5] Fndman. A.M. Khoruzhn. O. V.. Polyachenkp E. V., et al. (2001 ). Gas mollons m the plane of the sp1ral galaxy NGC 363 1. Mon. Not R. Astron. Soc., 323, 651-662. (6] Garcia-Gómez. C .. Athana'iSoula E.• and Barbera C. (2002). Analys1s of the distr1bution of HJI regions m ex1ernal galax1es. IV The new gala,y sample. Pos1Uon and mclmat1on angles. Astronomy & Astrophys1cs. 389. 68-83. [7] Anderson, S., Hodge. P and Kenmcult R. ( 1983). The spat1al d1str1buuon ofHJI reg1ons m NGC432J. The astrophys1cal Journal. 265, 132- 139 [8] Sp1cker J. and Fe1tzmger J.V. ( 1986). Are there typ1cal corrugations scales m our galaxy~ Astronomy & Astrophys1cs, 163, 43-55. E-mail: angel.colin@fcfm.uanl. mx � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Celerinet Año de publicación El año cuando se publico 2017 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 5 Volumen Volumen de la revista 9 Mes de publicación Mes cuando se publicó Enero-Junio Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Semestral Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet, 2017, Año 5, Vol 9, Enero-Junio Creator An entity primarily responsible for making the resource Martínez Moreno, Partricia, Directora Subject The topic of the resource Física Ciencias Actuariales Educación Matemáticas Multimedia y animación digital Tecnologías de la Información Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Calderón Martínez, Alma Patricia, Editora Responsable Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/01/2017 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource text/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020102 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://celerinet.fcfm.uanl.mx/index.php Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., México Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores. Cloud computing Desviación sistemática de Regiones HII Evolución de los Data Centers Ingeniería social Mitos de telecomunicaciones https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/408/19938/Celerinet_2016_Ano_4_Vol_8_Julio-Diciembre.ocr.pdf da8e316c5eca5aaf8d93671f96e3fbc2 PDF Text Text O'\ l/) rr, CX) 1 l/) O'\ rr, N z V) V) MATEMÁTICAS / MULTIMEDIA Y,AN IMACIÓN DIG,ITAL / , / FÍSICA / C. COMPUTACIONALES , - u ~~ UARIA / SEGURIDAD EN TECNOLOGIAS DE LA INFORMACION / ASTRON; ~ FACULJAD Dl ClEl\Cl,\S l 1SICO M.\TEMATIC \S �Dr. Jesús Ancer Rodríguez Rector M.A. Carmen del Rosario De la Fuente García Secretaria General Dr. Juan Manuel Alcocer González Secretario Académico Dr. Celso José Garza Acuña Secretario de Extensión y Cultura Lic. Antonio Ramos Revillas Director de Publicaciones M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero Director de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas M .A. Alma Patricia Calderón Martínez Editora Responsable M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Redacción Lic. Marcia Serrano Bonilla Lic. Melina E. Ontiveros González Diseño Dr. Ángel Salvador Pérez Blanco Dr. Hugo Tirado Medina M.C. María Aurora Chávez Valdez Ern~sto Casiano Cavazos Dr. Ang~I E. Sánchez Colin Dr. Miguel Angel Valdés Alvarado M.T. María de Jesús Antonia Ochoa Oliva Jesús Eloy Mendoza Rosales Victor Alberto Calderon Valdez M.A. Reyna G. Castro Medellín Colaboradores M.A. Patricia Martínez Moreno M.T. José Apolinar Loyola Rodríguez Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado M.A. Alma Patricia Calderón Martínez M.C. Álvaro Reyes Martínez M.T. María de Jesús Antonia Ochoa Oliva Consejo Editorial Celerinet, Año 4 , Vol. 8, julio - diciembre. Fecha de publicación: 8 de diciembre de 2016 Es una publicación semestral, editada por la Universidad Autónoma d e Nuevo León, a través d e la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Domicilio de la publicación: Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C .P. 66451. Teléfono + 52 81 83294030. Fax: + 52 81 83522954. www.fcfm.uanl.mx Editora Responsable: Alma Patricia Calderón Martínez. Reserva de derechos al uso exclusivo No. 04-2014102111595700-203 otorgado por el Instituto Nacional de Derechos de Autor. ISSN 2395-8359. Registro de marca en trámite. Responsable de la última actualización de este número, Unidad Informática, M.A. Reyna Guadalupe Castro Medellín, Ave. Universidad S/N Cd. Universitaria. San Nicolás d e los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66451 . Fecha de última modificación 8 d e diciembre de 2016. Las opiniones expresadas por los a utores no necesariamente reflejan la postura de la editora o de la publicación. Prohibida su reproducción parcial o total de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización de la Editora. Todos los derechos reservados © Copyright 2016 celerinet@uanl.mx �04 EDITORIAL 06 INVESTIGACIÓN / MATEMÁTICAS Eliminación de reactivos de un test usando SPSS 12 INVESTIGACIÓN / ASTRONOMÍA Diseño conceptual del cubo-satélite RT-SAT 18 INVESTIGACIÓN / LSTI Protección y Transferencia Internacional de Datos Personales 24 Tecnología IP: Una revolución para los controles de acceso �Estimado(a) lector(a), Terminando su cuarto año de existencia en el mundo editorial, una vez más la revista CELERINET se honra con tu lectura atenta y curiosa para la cual seconfiguran cada una de sus páginas digitales, siendo tu atención el pábulo del que se nutre y motivo de existencia. Es por ello que estas palabras que presentan el volumen VIII de esta revista están impregnadas por la gratitud y esmero presentes durante toda su elaboración, y buscan ser fieles al impulso y entusiasmo que han ido dando forma y naturaleza a esta plataforma de información. En este volumen encontramos contenidos de interés presentados en forma de cuatro artículos de investigación y divulgación científica, dando muestra de la creciente variedad de las disciplinas cultivadas en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León, y de su compromiso con la sociedad. En el área de Matemáticas se presenta una investigación que lleva el título "Eliminación de reactivos de un test usando SPSS: En ella, los investigadores Ángel Salvador Pérez Blanco, Hugo Tirado Medina, María Aurora Chávez Valdez y Ernesto Casiano Cavazos evalúan un proceso de reducción del número de reactivos en una encuesta realizada para un estudio sociológico buscando simplificar su análisis sin modificar su confiabilidad. En el área deAstronomíase presenta el artículo "Diseño conceptual del cubo-satélite RT-SAr; en el cual el investigador Ángel E. Sánchez Colín nos describe el diseño de un nano-satélite que se encuentra en fase de construcción, llamado "RefractorTelescope Satellite (RT-SAT)';y cuya misión será hacer estudios fotométricos de estrellas brillantes cercanas para buscar y monitorear exoplanetas que se encuentren orbitando en ellas. En el área de Seguridad en Tecnologías de la Información se presentan dos trabajos. Uno de ellos es el artículo "Protección y transparencia internacional de datos p ersonales; realizado por el maestro Miguel Ángel Valdés Alvarado, en el cual se comparan las legislaciones nacional e internacional sobre la protección y transferencia de datos personales, prestando especial atención a sus implicaciones dentro del marco contractual y de los negocios internacionales. También, en el mismo área, tenemos el artículo titulado "Tecnología IP: Una revolución para los controles de accesd: En él, los maestros María de Jesús Antonia Ochoa Oliva y Jesús Eloy Mendoza Rosales describen las ventajas de la implementación de la tecnología IP ("Internet Protocol") en la cobertura de seguridad de datos en las empresas. �Esta información multidisciplinaria en formato digital y de plena actualidad, queda a la espera de vibrar a las frecuencias de la pantalla de tu dispositivo electrónico, por medio del cual dará un maravilloso salto para tener la distinción de convertirse en parte de tu experiencia lectora y ser estímulo de pensamiento, conocimiento y capacidad crítica. Finalmente, es para mi un honor agradecer en este editorial a todo el equipo de trabajo involucrado en la producción de la revista CELERINET: el director de la facultad, M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, el subdirector de posgrado, Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar, la editora de la revista, M.A. Alma Patricia Calderón Martínez, los autores de los artículos presentados, los miembros del consejo editorial y los académicos que realizaron labores de arbitraje, por dar continuidad, congruencia y crecimiento a esta revista digital de acceso abierto, con el compromiso de seguir ofreciendo de forma periódica contenidos que despierten el interés por la ciencia y la tecnología. Muchas felicidades y gracias a todos. Dr. Carlos Luna Criado Profesor-Investigador FCFM-CICFIM Investigador del Sistema Nacional Nivel II �CELERINET JULIO • DICIEMBRE 2016 INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTlCAS , ELIMINACION DE REACTIVOS DE UN TEST USANDO SPSS Dr. Ángel Salvador Pérez Blanco* Dr. Hugo Tirado Medinaº MC María Aurora Chávez Valdez* Ernesto Casiano Cavazosº UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas* Facultad de Psicologíaº San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: Al diseñar un instrumento de medición (cuestionario o test) los realizadores necesitan saber si las preguntas que lo co,nponen van a permitir obtener la información que se requiere, si existen preguntas redundantes y cuál sería la cantidad minima de éstas para tener un producto confiable. Estos instrwnentos son comunes en las investigaciones en Ciencias Sociales, donde la entrevista, test y/o cuestionario deben considerar un sin número de factores no controlables o que son de dicho modo " per se". Un caso particular se presenta cuando se desea aplicar un instrumento de 111edición a una población para la cual no fue diseñado. En este reporte de investigación se toma un instrumento de medición cuya confiabilidad ha sido probada en una población anglosajona y que ahora se quiere aplicar a la población estudiantil de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Se detalla el proceso que lleva a determinar los reactivos útiles para la población que se desea encuestar esto es, validar si es necesario tener el total de reactivos del instrumento original; este proceso de eliminación es detaJlado desde el 1110,nento en que se toma el instrwnento original y se van eliminando reactivos utilizando como herramienta estadística el Statistical Package for Social Sc;ences (SPSS). Palabras claves: TMMS, SPSS, Alfa de Cronbach, confiabilidad �INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 Introducción Resultados Una pregunta que surgió de la observación de los estudiantes en las aulas de la UANL es cómo perciben, comprenden y regulan sus emociones con el fin de usar estos resultados como apoyo para investigaciones sobre rendimiento académico, hábitos de sueño y otros. El relacionar el Trait Meta-Mood Sea/e de 24 reactivos (TMMS24 por sus siglas en inglés) con el rendim iento académico es un reto nada fácil que requiere una investigación extensa, que implica el diseño de instrumentos de medición, recolección amplia y extensa de información sobre hábitos y los resultados académicos obtenidos por los elementos muestreados. En la investigación realizada se indaga primeramente la forma en que perciben los estudiantes de la UANL, en forma individual, sus emociones: inteligencia emocional. Basado en que el TMSS mide la percepción, comprensión y regulac ión (3 dimensiones: tmmsp, tmmsc y tmmsr) los resultados del primer análisis estadístico en SPSS bajo la prueba de confiabilidad Alfa de Cronbach pueden verse en la Tabla 1 en donde se observa que la dimensión " tmmsr" tiene el coeficiente más bajo. En e l TMSS-24 se han generado 4 variables mediante la suma de cada dimensión (tmmsptot, tmmssctot, tmmsrtot y la tmmstot obtenida la sumar las tres anteriores). Una parte importante de la investigación es determinar el instrumento de medición a utilizar y si los reactivos que lo forman son suficientes para dar confiabilidad al mismo. Para ello se utilizó el TMMS en su versión española y detallada por P. Femández, N . Extremera y N . Ramos [1]. Es precisamente en esta parte de la investigación en la que este artículo presenta una guía que sirve para evaluar un instrumento de medición cotejándolo con la población en particular (estudiantes de la UANL) y utilizando técnicas estadísticas que califiquen la confiabilidad, todo esto dentro del ambiente del SPSS. Método En este artículo tomamos los test conocidos como TMMS-48 y TMMS-24 los cuales son discutidos, junto con otros test en " Medidas de evaluación de la inteligencia emocional" [2]. La principal diferencia entre ambos es la cantidad de reactivos (48 y 24) y en particular del seg1mdo se utilizó la versión española ya que se consideró que podría ser más útil para la aplicación en México por cuestiones culturales y de idioma. Un análisis estadístico sobre la validez y confiabil idad de la versión española modificada de l TMSS puede ser consultada en " Validity and reliability of the spanish modified version of the tratit meta-mood scale" [3]. Una vez llegado a este paso, se decidió hacer una prueba piloto para determinar si los 24 reacti vos que conforman el test TMMS-24 son importantes o si existe la oportunidad de eliminar alguno(s). Se real izó una prueba piloto aplicando el test a un total de 232 estudiantes de la UANL de los cuales 125 fueron de la Fac. de Ciencias Físico Matemáticas y 107 fueron de la Fac. de Psicología. Tabla 1: Estadísticos de fiabilidad, para cada una de las dimensiones del TMSS incluyendo la generada como la suma de las tres. Alfa de Cronbac Alfa de Cronbach basada en los elementos tipificados Nde elementos tmmsp .775 .901 9 tmmsc .776 .904 9 tmmsr .773 .895 9 tmmslo .743 .904 25 t La Tabla l indica 9 elementos ya que cada dimensión consta de 8 reactivos más uno por la suma que corresponde a ella. En el caso de la tmmstot son los 24 reactivos más el correspondiente a la suma de todos. De la matriz de correlaciones de la Tabla 2 se observa que el menor Alfa de Cronbach se encuentra en la dimensión "tmmsr". �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 INVESTIGACIÓN / MATEMÁTICAS Tabla 2 : Matriz de correlaciones inter-elementos. Cada reactivo es correlacionado con la variable generada por la suma de ellos. Dimensión tmmspl tmmsp2 tmmsp3 tmmsp4 tmmsp5 tmmsp6 tmmsp7 tmmsp8 Tmmsptt tmmsptt 0.7 04 0.7 98 0.7 0.7 1 1 0.8 05 0.8 07 1 71 0.7 39 Dimensión tmmsc9 tmmscl0 tmmscll tmmsc l2 tmmscl3 tmmscl 4 tmmscl5 tmmscl6 tmmsctt tmmsctt 0.7 68 0.7 75 0.7 66 0.7 15 0.6 15 0.7 35 0.6 76 0.7 17 1 Dimensión tmmsr l7 Tmmsrl8 Tmmsrl9 Lmmsr20 Tmmsr21 Tmmsr22 Tmmsr23 Tmmsr24 tmmsrlo tmmsrtot 0.7 68 0.8 4 0.7 54 0.8 14 0.6 57 0.6 73 ■ 1 tmmspl tmmsp2 tmmsp3 tmmsp4 tmmsp5 tmmsp6 • 0.6 32 tmmsp7 tmmsp8 .50 3 .55 .64 o ■ 1 .47 7 .48 1 .54 6 1 .59 4 tmmsc9 tmmscl0 tmmscll Lmmscl2 tmmscl3 tmmscl4 tmmscl5 tmmscl6 .55 8 .51 9 .56 6 .57 4 .54 6 .47 8 .54 5 .56 3 tmmsrl7 tmmsrl8 tmmsrl9 tmmsr20 tmmsr21 tmmsr22 tmmsr23 tmmsr24 tmmstot .56 7 .61 9 .56 9 .61 .56 8 ■ 1 .56 5 1 1 .62 7 tmmstot tmmstot Tmmstot �INVESTIGACIÓN/ ACTUARÍA CELERINET JULIO - DICIEMBRE 201 5 Los valores obtenidos para los reactivos tmmsp5 y tmmsr23 muestran los valores más pequeños dentro de su dimensión y en la dimensión total. Es por ello que se consideran para ser e liminados del test A l hacerlo se encuentran los siguientes resultados, Tabla 3, todo utilizando el coeficiente Alfa de Cronbach. Tabla 3: Estadísticos de fiabilidad sin los reactivos tmmsp5 y tmmsr23, (original) y modificado. Alfa de Cronobach Alfa de Cronobach basada en los e lementos tipificados Nde elementos tmmsp (.775) .789 (.90 1) .921 9 tmmsc (.776) .776 (.904) .904 9 tmmsr (.773) .783 (.895) .904 9 tmmstot (.743) .746 (.904) .910 25 A partir de la Tabla 3 se observa que los nuevos valores de Cronbach son más cercanos a llo que implica una confiabilidad más alta. La eliminación de los dos reactivos ha generado una mejora tanto desde la dimensión que le corresponde como desde la dimensión total. Los resultados en la matriz de correlaciones es presentada en la Tabla 4. Tabla 4: Matriz de correlaciones ínter-elementos con respecto al tmmstot tmmspl tmmsp2 tmmsp3 tmmsp4 tmmsp5 tmmsp6 tmmsp7 tmmsp8 tmmsc9 tmmscl0 tmmscll tmmscl2 tmmscl3 tmmscl4 tmmscl5 tmmscl6 tmmsrl7 tmmsrl8 tmmsrl9 tmmsr20 tmmsr21 tmmsr22 tmmsr23 tmmsr24 tmmstot Antes de eliminar Después de eliminar .503 .551 .546 .640 .013 .477 .481 .594 .558 .519 .566 .574 .546 .478 .545 .563 .567 .619 .569 .611 .568 .627 .449 .565 1.000 .496 .530 .533 .625 NA .456 .465 .581 .580 .545 .581 .582 .559 .501 .559 .584 .576 .625 .580 .615 .580 .610 NA .519 1.000 Si bien no todos los reactivos tuvieron una mejoría en cuanto a la correlación lo que es cierto es que el A lfa de Cronbach (está más cercano a 1) mejoró en cada caso dando una mayor confiabilidad al instrumento. La Tabla 5 presenta los resultados antes y después de la eliminación de los reactivos mencionados mediante un Análisis Factorial. �INVESTIGACIÓN / MATEMÁTICAS CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 La confiabilidad ha mejorado, tal como se esperaba. Por si sola la Tabla 5 no indica la ganancia obtenida al eliminar los reactivos indicados, pero al ver la Tabla 6 y Tabla 7 de matriz de correlaciones de antes y después, respectivamente, se puede observar que los valores correspondientes a la correlación entre los factores 1, 2 y 3 es más alta en tanto que la correlación de los factores 1, 2 y 3 con el factor 4 ha disminuido. Este resultado respalda el hecho de haber seleccionado los reactivos trnmsp5 y tmmsr23 como reactivos a eliminar. Tabla 5: Matriz de correlaciones ínter-elementos Inicial tmmspl tmmsp2 tmmsp3 tmmsp4 tmmsp5 tmmsp6 tmmsp7 tmmsp8 tmmsc9 tmmscl0 tmmscl 1 tmmscl2 tmmscl3 tmmscl4 tmmscl5 tmmsc16 tmmsrl7 tmmsr18 tmmsrl9 tmmsr20 tmmsr21 tmmsr22 tmmsr23 tmmsr24 .501 .594 .534 .530 .203 .580 .646 .584 .653 .674 .533 .479 .389 .520 .502 .455 .624 .740 .561 .640 .408 .502 .3 17 .336 Extracción .412 .629 .536 .552 .179 .512 .720 .615 .540 .577 .511 .464 .350 .540 .459 .500 .613 .816 .537 .684 .398 .571 .230 .354 Tabla 6: Matriz de correlaciones entre los factores (antes de eliminar) Factor 1 2 3 4 1 2 3 4 1 0.136 0.443 -0.167 0.136 1 0.215 -0.291 0.443 0.215 1 -0.236 -0.167 -0.291 -0.236 1 Tabla 7: Matriz de correlaciones entre los factores (después de eliminar) Factor 1 2 3 4 1 2 3 4 1 0.242 0.454 0. 1 0.242 1 0.266 -0. 107 0.454 0.266 1 -0.018 0. 1 -0.107 -0.018 1 Inicial Extracción .497 .583 .532 .524 NA .574 .639 .582 .651 .671 .531 .467 .382 .519 .499 .450 .623 .739 .550 .632 .405 .449 NA .325 .443 .6 17 .540 .524 NA .482 .680 .622 .565 .572 .540 .469 .359 .566 .586 .479 .609 .8 14 .543 .671 .413 .467 NA .348 ~1étodo de extracción: Factorización Alfa Método de extracción: Factorización Alfa Metodo de rotación: Normalización Oblimin con Kaiser Es posible seguir haciendo esta eliminación de reactivos hasta llegar a un test más confiable; sin embargo esta actividad se contrapone a la ganancia que los psicólogos pueden obtener de una mayor cantidad de reactivos, el equilibrio entre uno y otro depende de los objetivos y pretensiones de quien dirige la investigación. Conclusiones En ocasiones considerar solamente el coeficiente Alfa de Cronbach para la eliminación de reactivos en un test no es suficiente, si bien, matemáticamente es aceptable siempre es conveniente una segunda opinión, que en este caso es e l Análisis Factorial el que confirma que los reactivos seleccionados si mejoran la confiabilidad del test y arrojan información sobre la interacción entre variables que pueden generar la detección de un factor más no considerado en el djseño del test. En e l caso particular presentado, el test ya había s ido modificado para una población hispano parlante (España), derivando en e l TMSS24. Al proponerlo para la aplicación a estudiantes de la U ANLse uti Iiza una prueba pi loto cuyos resultados derivan en un test con dos reactivos menos. �INVESTIGACIÓN /MATEMÁTICAS Con respecto a cuándo detener el proceso de e liminación de reactivos en pro de una mejor confiabilidad, la respuesta no es simple. Los especialistas de las Ciencias Sociales tienen que decidir entre dos extremos: - Un test con un alto indice de confiabilidad pero que no provea información suficiente o - Un test con un índice de confiabilidad menos alto pero que provee mucha información a los investigadores sociales. En el caso presentado, como parte de un equipo interdiscipl inario donde la función de la estadística es el apoyo a la toma de decisiones, la función es advertir de las ventajas y desventajas y ayudar a encontrar un test que satisfaga losreq uerimientosde Iosqueconducenel estudio. Para profundizar en la forma en que se trabaja la medición en ciencias sociales se recomienda consultar a Miranda [4] y a Díaz de Rada [5]. Este artículo se ha limitado a la parte de análisis de datos para la determinación de un test adecuado a la población estudiantil de la UANL. Estos resultados serán úti les para estudios posteriores sobre hábitos de estudio y/o de sueño los cuales recaen totalmente en el campo de la Psicología. Las herramientas estadísticas uti Iizadas para el análisis de la información obtenida y contestar la pregunta original "¿cómo se ven a sí mismos los estudiantes de la UANL con respecto a su inteligencia emocional? requieren un test específico para ese tema en donde la información aquí encontrada ayudará a generar un marco de referencia. Los autores Dr. Ángel Salvador Pérez Blanco Fac. de Ciencias Físico Matemáticas, UANL, San Nicolás de los Garza, N.L. angel.perezbl@uanl.edu.mx Dr. Hugo Tirado Medina Fac. de Psicología, UANL, Monterrey, N.L, hugotime@ hotmail.com M.C . María Aurora Chávez Valdez Fac. de Ciencias Físico Matemáticas, UANL, San Nicolás de los Garza, N.L. maria.chavezv@ uanl. mx Ernesto Casiano Cavazos Fac. de Psicología, UANL, Monterrey, N.L, ernestocasianocavazos@ gmail.com CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 Referencias [ 1] P. Femández, N. Extremera y N. Ramos, «Validity and reliability ofthe spanish modified version ofthe trait meta-mood scale,» Psycological Reports. nº 94. pp. 751-755. 2004. [2] N. Extremera, P. Femández-Berrocal y J.&. G. R. Mestre, «Medidas de evaluación de la inteligencia emocional.» Revista Ltinoamericana de Psicología, vol. 36, nº 2, pp. 209-228. 2004. [3] P. Fernádez-Berrocal, N. Extremera y N. Ramos, «Validity and reliability ofthe spanish modified version ofthe tratit meta-mood scale,» Psychological Reports, nº 94, pp. 751-755, 2004. [4] B. Miranda, «Word Press,» Julio 2011. [En línea]. Available: https://bemardomiranda.files. wordpress.com/20 11 /07/medici_ n_ en_ ciencias_ sociales-_ manual-completo.pdL [Último acceso: 04 03 2016]. [5] V Diaz de Rada «La medición de hechos y fenómenos sociales,» de Técnicas de análisis de datos para investigadores sociales. Aplicaciones con SPSS, Barcelona, Universidad de Barcelona, 2003, pp. 294308. �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 INVESTIGACIÓN / ASTRONOMÍA ~ DISENO CONCEPTUAL DEL , CUBO-SATELITE RT-SAT Dr. Ángel E. Sánchez Colín Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Av. Universidad s/n, Ciudad Universitaria, 66455 San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México. Resumen: En este artículo se describe el diseño conceptual para el RT-SAT (Refractor Telescope Satellite, por sus siglas en inglés) cuya misión será destinada para el monitoreo de exoplanetas en las estrellas cercanas más brillantes. El diseño contiene un tubo óptico extensible, capaz de extenderse desde 7 cm hasta 36 cm para ajustar la distancia óptica entre los lentes acromáticos y el plano focal de una cámara CCD. El proyecto completo se encuentra en fase de construcción y será implementado en un cubo-satélite de dos unidades (2U-CubeSat). Palabras claves: Cubo-satélite ( cubesat), telescopio refractor, fotometría �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 INVESTIGACIÓN / ASTRONOMÍA Introducción La nueva generación de satélites miniaturizados es conocida en todo el mundo. Muchas universidades contribuyen de manera activa en todas las variantes de los desarrollos tecnológicos que han hecho posible el acceso al espacio con misiones más cortas y que implican un costo muy reducido [ 1]. . En la mayoría de estos proyectos la participación de estudiantes e investigadores jóvenes es muy notoria porque uno de los objetivos es el entrenamiento y la val idación de instrumentos y tecnologías que puedan incluirse en la carga útil. Esto ha conducido a que las agencias espaciales más importantes ofrezcan programas de capacitación y financiamiento para generar los recursos humanos que se necesitan en el sector espacial [2]. En los últimos 30 años, México cuenta con menos de una veintena de satélites artificiales, de los cuales, 12 han sido !amados al espacio y en su mayoría, han cumplido con éxito su misión y el tiempo de vida útil de sus operaciones; como se indica en la Tabla 1 [3]. Pero son pocas las instituciones mexicanas que han participado en el diseño y construcción de estos satélites; podría decirse que solo un par de ellos han s ido construidos con mano de obra y tecnología propias de nuestro país [4]. Tabla 1: Cronología de satélites artificiales mexicanos Satélite Año de operaciones Morelos I 1985- 1993 Morelos II 1985 - 2004 Solidaridad I 1993 - 2000 Solidaridad II 1994 - 20 13 Satmex 5 1998 - 20 13 Satmex 6 2006- La creación de la Agencia Espacial Mexicana (AEM) en el año 2010, proporcionó un nuevo impulso en este sector con programas de capacitación y un presupuesto que permite financiar proyectos nacionales enfocados en el desarrollo de tecnologías para el espacio. Uno de estos programas se llevó a cabo durante el año 2014, en e l que capacitaron a más de 50 profesores e investigadores en un curso Uamado: "Sistemas de ingeniería, aplicados a una misión CanSat" [5]. La finalidad de este curso fue que los profesores capacitados difundieran estos conocimientos a los estudiantes de sus respectivas universidades. La rápida y creciente aceptación por parte de la comunidad académica dio como resultado para e l año 2015, una serie de concursos regionales y nacionales que fueron celebrados en diferentes estados [6], que han logrado mantener una continuidad anual de estos eventos. Como ejemplo se encuentra el 2do. Concurso nacional de pico-satélites CanSat [7], el cual fue organizado por la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL) y se llevó a cabo el 7 de octubre de 2016. Durante el año 2015 y hasta la primera mitad de 2016, la AEM continuó sus programas de capacitación ofreciendo pequeños cursos y seminarios, especializados en la construcción y operación de cubo-satélites. A estos programas fueron invitados todos los investigadores y responsables técnicos de los proyectos otorgados y financiados en su primera convocatoria lanzada en e l 2014. En este artículo, presentamos el diseño conceptual de un cubo-satélite, llamado RT-SAT (Refractor Telescope Satellite, por sus siglas en inglés), como un proyecto financiado por la AEM, el cual se encuentra en fase de construcción. La mis ión contemplada para el RT-SAT es realizar estudios fotométricos de estrellas brillantes cercanas en las que se pueda llevar a cabo el monitoreo de exoplanetas que se encuentran orbitando en e llas. Las características generales y el desarrollo preliminar de este trabajo, se describen en las siguientes secciones. Satmex 7 Satmex 8 20 13 - UNAMSat l 1995- 1995 UNAMSat B 1996 - 1997 UNAMSatm QuetSat 1 2011- MexSat 1 2015 - MexSat2 2015 - MexSat 3 2012 - Satex t Ulises 1 Misión científica para el RT-SAT En general, los cubo-satélites son construidos principalmente con fines educativos y de entrenamiento, tanto en el diseño, como en e l desarrollo e integración de todo un s istema espacial. Pero estos pequeños satélites también promueven la colaboración multidisciplinaria y la transferencia de tecnología entre las universidades y, en algunos casos, con la industria. Las misiones más comunes para los cubo-satélites son principalmente en comunicaciones y observación de �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 la se de y Tierra, aunque desde principios de esta década, están proponiendo misiones en diferentes áreas la Astronomía [9-1 1) que demuestran viab ilidad confiabilidad para alcanzar sus objetivos. INVESTIGACIÓN / ASTRONOMÍA Esto nos condujo a configurar un tubo óptico expandible con el fin de ajustar la distancia óptica entre las lentes y el plano focal de la cámara como se ilustra en la Fig. 1. Las especificaciones generales del telescopio y la cámara CCD se encuentran indicadas en la Tabla 2. Actualmente, la búsqueda y caracterización de exoplanetas es una de las actividades más populares en todo e l mundo; muchos astrónomos profesionales la practican. Se ha demostrado que el tránsito de exoplanetas puede ser detectado con gran exactitud, usando pequeños telescopios instalados en tierra [12). Tubooptico Por otro lado, el descubrimiento de nuevos exoplanetas se está incrementando cada día, gracias a los instrumentos instalados en los telescopios espaciales [13, 14). Esto ha motivado a los investigadores de varias instituciones a crear nuevos desarrollos y propuestas de pequeños telescopios integrados en cubo-satélites [15-16) con el fin de alcanzar objetivos similares, pero en corto tiempo, en una misión espacial más corta y, sobre todo, con el fin de reducir el costo total. axlonslblo 36cm 7crn La misión predeterminada para el RT-SAT, es llevar a cabo estudios fotométricos de las estrellas brillantes más cercanas que contengan un sistema planetario; para con ello, se deberá hacer un monitoreo de los exoplanetas que se encuentran orbitándolas. Diseño conceptual del RT-SAT Lentes El RT-SAT consiste en la implementación de un telescopio refractor en un cubo-satél ite de 2-Unidades. Un cubo-satél ite de una unidad ("U"), es la mínima plataforma estandarizada de un satélite artificial que puede ser lanzada al espacio y ponerse en órbita, cuyas dimensiones establecidas fueron 1O x 10 x 10 cm3 y una masa asociada de 1.33 kg [8]. El te lescopio en cuestión, contiene un doblete de lentes acromáticos de 80mm de apertura a una distancia focal 175. Las lentes están acopladas a una cámara prosílica CCD (ALLIEDGC1600CH)conresoluciónde 1620x 1220px2. En este diseño tomamos en cuenta las limitaciones del volumen para2-Unidades ( 10 x 1Ox 20 cm3). La mayoría del espacio está limitado por la electrónica, e l mecanismo del giróscopo, la cámara CCD y la misma estructura metál ica. Por lo que el máximo espacio permitido para la óptica del telescopio se reduce tan solo a 1Ox I Ox 7 cm 3. acromatlcos CámaraCCO , MotorM (3-t'je.s) �INVESTIGACIÓN / ASTRONOMÍA CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 Fig. 1. Diseño conceptual para el RT-SATen un cubosatélite de 2-Unidades. Por claridad en esta figura, el t(y z tubo extensible se muestra transparente. Tabla 2. Especificaciones del telescopio y la cámara Rueda X l.,; eco. • f Artic11lo!Parámerros Especificaciones Dob lete acromático <1>80 mm Longitud focal 400 mm Rad io focal 35 7 mm Campo de visión 11.98° Tamaño de la cámara 59x46x33 mm3 Tipo del sensor Sony ICX274 Área del sensor 8.5x6. 8 mm2 Tama11o del p ixel c~mara eco f75 Longinid óptica Reso lución / Motor Fig. 2. Diseño conceptual del mecanismo para posicionamiento y apuntado del telescopio 1620x l 22 0 px 2 4 .4x4.4 ¡, m1 Frecuencia de imagen '}_ )- fp s AID 14 bit Potencia req uerida (D C) 12 V Potencia de consumo 3.3 W Para el sistema de pos1c1onam1ento y apuntado del telescopio, se han considerado 2 ruedas de reacción distribuidas y alineadas en cada uno de los ejes xyz, con el giro del motor en el mismo sentido para proporcionar mayor estabilidad y rapidez de giro. El mecanismo del sistema alberga el cuerpo de cámara CCD, que es colocada en el centro del bloque metálico, el cual a su vez, soporta cuatro varillas sujetadas en el receptáculo de las lentes, donde el tubo extensible se encuentra sujeto por el extremo superior, mientras que el extremo inferior está sujetado en la apertura de la cámara CCD como se muestra en las Figs. 2 y 3. Una vez que el RT-SAT sea puesto en órbita, se tiene contemplado establecer además de una estación terrena, un sistema rastreador para monitorear su trayectoria durante el paso por el territorio nacional. Para ello, utilizaremos un telescopio reflector MEADE LS 8", 1710, equipado con instrumental adecuado para realizar estudios de fotometría. El diagrama esquemático de rastreo puede apreciarse en la Fig. 4. Fig. 3. Diseño conceptual para el RT-SAT en un cubosatélite de dos unidades, mostrando el tubo óptico y las varillas extensibles. �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 INVESTIGACIÓN / ASTRONOMÍA RT-SAT -·~- Órbita ("400 km) Teleicopio rastreador, CDa8..., f/10, en tierra Fig. 4. Diagrama esquemático de rastreo para el RTSAT en una órbita baja a -400 km de altura necesarios para la fotometría, el telescopio de 8" de diámetro para el rastreo, etc. En términos generales, la estimación de costos asociada a todo el proyecto está desglosada como se muestra en la Tabla 4. Debe tomarse en cuenta que estas cantidades no incluyen gastos de mantenimiento y operación posteriores al lanzamiento, ni los permisos oficiales nacionales e internacionales para la puestaen órbita,ni la infraestructura que albergará la estación terrena y el sistema de rastreo, o gastos subsecuentes que pudieran generarse. Tabla 4 . Costo aproximado del proyecto en pesos mexicanos. Descripción S (MXN) Estrnctura metálica de 2-U 65.000.00 Carga úti l (telescopio 80mm) 20,000.00 Sistema de comunicación 40,000.00 Computadora de vuelo 40.000.00 Costo total estimado del proyecto Los satélites artificiales pueden ser clasificados de diferentes maneras: por su tamaño, costo, función, tipo de órbita, etc. pero su clasificación por masa casi siempre suele estar relacionada directamente con los costos de lanzamiento para la puesta en órbita. En la Tabla 3 se muestra una clasificación general adoptada en los últimos años [8]. Tabla 3 . Clasificación de los satélites por masa Tipo Grandes smélites Medianos sa télites Masa en [kg) Mayor que 1000 100 a 500 Micro-satélites 10 a 100 Nano-satélites 1 a 10 Pico-satélites 0.1 a 1 Menor que 0.1 De acuerdo a la tabla anterior, el RT-SAT, se encuentra clasificado como un nano-satélite cuya masa permitida sería de 2.66 kg. El costo preliminar aproximado para todo el proyecto es de -4.5 millones de pesos. Esto incluye el costo aproximado del lanzamiento (USD $200,000), cotizado por una empresa norteamericana al tipo de cambio (1 USD = 18.52 MNX), también incluye algunos costos asociados a la certificación y pruebas de funcionamiento antes de lanzarlo; como pueden ser: alto vacío, vibración, choque térmico, etc. El costo también incluye los materiales y componentes electronicos para cada subsistema, los instrumentos apun tado y 100,000.00 Sistema de potencia 40,000.00 Sistema de rns rreo (telescopio 8") 40,000.00 Cenificación y pmebas 500.000.00 3.705.000.00 Lanzamiento TOTAL: 500 a 1000 Mini-satélires Femto-satélites Sis tema de posicionamiemo 4.550,000.00 Conclusiones Los programas de capacitación y entrenamiento en pico-satélites y cubo-satélites que la AEM ha proporcionado a losresponsablestécnicosdelos proyectos otorgados, forman la base y la motivación para realizar con éxito los objetivos y los desarrollos tecnológicos en materia del espacio, que se tienen contemplados para esta nueva generación que está emergiendo en nuestro país. La mayor importancia de un cubo-satélite, es que constituye el primer paso hacia la exploración de la tecnología espacial a un costo muy reducido, comparado con cualquier proyecto profesional que esté destinado hacia el espacio. El desarrollo del cubo-satélite RT-SAT presenta retos y grandes desafios, porque hasta la fecha no hay telescopios integrados en un cubo-satélite que demuestren un apuntamiento con exactitud en el espacio, por lo que se �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 INVESTIGACIÓN / ASTRONOMÍA requiere de una investigación conjunta y multidisciplinar. Una ventaja de este proyecto es que proporciona los conocimientos esenciales y los principios básicos de operación que se requieren en una misión espacial; además, es adecuado para promover la transferencia tecnológica entre las instituciones y la industria, así como la generación de propiedad industrial. Como un ejemplo, los diseños presentados en las Figuras 1- 4, forman parte de los documentos que se encuentra en proceso de registro ante el Instituto Nacional del Derecho de Autor y ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial. Agradecimientos [2) R. Walker. et al .. ESA Hands-on Space Educatlon ProJect Achvrt1es far Univers,ty Students: Attractmg and frammg the Next Generat1on ofSpace Engmeers. IEEE EDUCON. Educat1on Engmeenng. (2010). 1699-1708. [3) httpsJ/es. w1k1pedia.org/w1k1/Sat¾C3%A911tes_ art1fic1ales_de_M%C3%A9x1co (Consultado el 20/08/2016). (4) E. Pacheco and F.J. Mend,eta Satelhte and spacem communicattons research m Mexico: contnbutJons to nat1onal program. ALAA SPACE 2009 Conference & Expos1t1on. 1-1-17 September 2009. Pasadena California. USA. [5) http://www.educac1onespac1al .aem .gob.mx/mapa_ Cansat. htJnJ (Consultado el 7/07/2016). (6) Angel E. Sánchez Colin. et al (2016). P1co-sa educauvos CanSat: Pnmer Concurso Nacional en México. Estetrabajoesfi nanciado por laAgenciaEspacial Mexicana (AEM), con el proyecto No.: AEM-2014-01-248438. CELERINET. Año 4. Vol VII. Pp. 20 -28. [7) El autor agradece al Ing. Méndez por su apoyo en Marcelo Villarreal el modelado 3D. El autor El Dr. Ángel E. Sánchez Colín, es Licenciado en Física, graduado en 1999 por la Universidad Autónoma de Baja California. Realizó sus estudios de Maestría en 2002 en la Universidad de Granada, España y en 2006 realizó su tesis doctoral en el Instituto de Radio Astronomía Max Planck, en Bonn, Alemania. Actualmente, es Profesor-investigador en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL. Sus principales líneas de investigación se enfocan principalmente en instrumentación astronómica y tecnología de satélites m iniaturizados. Dirección del autor: télues http://www.un1sec.mx/evenL'i/ (Consulwdo el 20/08/2016). [8) M. D. D. Staíf. Small Spacecraft Technolog) State Art. Nallonal and Space Admm1stratt0n Cahforrua Techmcal Report TP2014-216648. (2014). (9) Y.N Nam1lu. H Senshu.. K. Wada. et al .. Shootmg.~tar sensmg satelhte (S3: S-Cube): Cubesat proJect far observaban ofmeteors from low Earth orb1t, 4-1 Lunar and planetary sc1ence conference. 2013. [10] A. Hartan. L. Sp1tler. N Mathers. et al. ll1e asutralmn space eye: studymg !he h1stoí) of galaxy forrnatmn w1th a cubesat. arXI\ . J606.06960v2 (astro-ph.lM) 26 Ju] 2016. [1 IJ S. Bandyopadhya), G.P Subran1aman. R. Foust. et al..A rev1ew of tmpendmg small satelhte fannat1on fl} mg m1ss1ons. ALAA. http://arcl.ae.JI lmo1s.edu/Llterature_survey_paper_" 1O.pdf (Consultado el 03/08/2016) [12) P.V. Sada and F.G Ramón-Fax. Exoplanet rrans1ts reg1stered al !he Umvers1dad de Monterre) observatoí)·. l. HAT-Pl2b, HAT-P13b. HAT-P-l 6b. HAT-P-23b. and ~ •'ASP- JOb. Astronom1cal Soc1ety ofú1e Pac1fic. 128:024402 (13pp). 2016. [I 3] Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Departamento de Posgrado. Av. Universidad sin, Ciudad Universitaria. 66455 San Nicolás de los Garza, Nuevo León - México. Phone: +52 (8 1) 83 29 40 30 Ext. 7 162 E-mail:angel.col in@fcfm .uanl.mx Referencias 11 ) M,chael Swartwoul Uru\'ers1ty-class satell1tes: From Marginal utthty to '"d1smp!Jve'· research platfonns. SSC0-1-11-5. 18th Annual AIAAIUSU Conference on small satelhtes. USA. 2004. Vtard, T.. Bodm, P, Magnan. A .. and Baglm, A .. ·'CoRoT Telescope." Proc SPII:,.. Vol. 6693. (2007) [14] Demory. B.-O.. Ehrenre1ch, D., Queloz, D.. et al., Hubble Space Telescope search far lhe transll of lhe Earth-mass exoplanet a Centaun 8 b. MNRAS.450. (2015). 2043-2051. [15] M. W. Sn11th. S. Seager. Ch. M. Pong, et al .• ExoplanetSat: Detectmg trans1tmg exoplanets usmg a lo\\-costcubesat platform, Proc. OfSPIE vol. 7731. (2010). [16) M W. Sm1th. S. Seager. Ch. M. Pong. et al .. The ExoplanetSat M1ss1on to detect trans1tmg exoplanets wtlh a cubesat space telescope. SSCI I-XU--1. 25th Annual AIAA/USU conference on small satelllles. USA.(2011 ). �CELERINET JULIO • DICIEMBRE 2016 INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE LA INFOMACIÓN , PROTECCION Y TRANSFERENCIA INTERNACIONAL DE DATOS PERSONALES Dr. Miguel Ángel Valdés Alvarado UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: La Protección de Datos Personales es un tema que continúa en desarrollo, y día a día cobra mayor relevancia. Toda vez que el uso de diversas tecnologías permite transm itir datos de un país a otro, sin la existencia de fronteras de limitadas en este ámbito , es necesario que la transferencia de Datos Personales sea abordada tanto a nivel nacional como a nivel internacional. El uso de Tecnologías de Información y Comunicación permite que exista transferencia voluntaria e incluso involuntaria de datos que pueden encontrarse sujetos a determinada legislación. Por lo anterior, es necesario contar con normatividad que permita no solo e l tratamiento de datos personales en territorio nacional, sino que la misma cuente con los mínimos indispensables exigidos por legislaciones internacionales para ser sujetos de transferencia de datos. En este sentido, este artículo pretende realizar un marco comparativo de la legislación existente a nivel internacional, en concordancia con la legislación nacional así como evidenciar los retos que imperan actualmente en la materia. Palabras claves: Datos personales, privacidad, protección, transferencia, contratos internacionales �INVESTIGACIÓN / SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE LA INFOMACIÓN Introducción La protección de datos personales es un derecho al cual todas las personas deben tener acceso, o cuando menos, es una obligación del Estado regular la aplicación de normas y reglamentaciones al respecto;s in embargo,existenEstadosq uea pesar de Ia importancia que guarda este derecho, aún hoy no han legislado al respecto, poniendo en riesgo la privacidad e intimidad de los gobernados. Resulta contradictorio, incluso incongruente, pensar que un derecho que no ha sido integrado en las constituciones de los países como un derecho fundamental, como lo es el derecho a la protección de datos personales, puede ser en cualquier momento adoptado por legislaciones federales, e incluso tomar mayor relevancia que otros derechos de los denominados fundamentales. A pesar de que el derecho es dinámico y debe ser adecuado conforme a las circunstancias y la material idad de los hechos y actos jurídicos, de lo contrario el mismo derecho perdería su razón de ser, también lo es, que al momento de encontrar imperfecciones o vacíos legales, estos deben ser corregidos por los legisladores. La privacidad y protección de datos personales, indudablemente son temas de estudio demasiado amplios en el cual se abarcan todas las modalidades de protección, tanto en manos de los particulares como en manos del gobierno propio. Sin embargo, para llevar a cabo este artículo, se ha centrado la idea en la protección de datos personales en poses ión de particulares por las razones que más adelante se explican. A manera de antecedente, en México, fue hasta el año de 20 10 que fue promulgada la Ley Federal de Protección de Datos en Posesión de Particulares, misma que establece mecanismos sencillos, expeditos y gratuitos para el ejercicio y tutela de los derechos de Acceso, Rectificación, Cancelación y Oposición de datos personales. Cabe hacerse la aclaración que en México ya habían s ido reconocidos y protegidos estos derechos desde2002, perosolamenteenelám bitopúbl icoynoasí enel privado. Ahora bien, resulta de extrema importancia el tratamiento de datos personales en las relaciones comerciales principalmente por dos razones: la primera, toda vez que los datos personales son esenciales en las relaciones jurídicas, ya sea para formalizar una contrato, o bien para pagar o cumplimentar una obl igación; y por otro lado, forman parte de datos que las empresas deben documentar y guardar en sus archivos a fin de documentar cualquier relación comercial o contractual existente. El objetivo de este artículo pretende detallar el sentido de la Ley de Protección de Datos y sus implicaciones jurídicas en el marco contractual y de los negocios internacionales. CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 Antecedentes de la Protección de Datos Personales A raíz del despliegue tecnológico del último siglo se ha hecho más dificil controlar la protección de datos personales, debido al intercambio de flujos de información de todo tipo, vulnerando así uno de los derechos fundamentales de los individuos, la privacidad. La protección de la vida privada es un derecho reconocido por diversas disposiciones internacionales de las cuales México forma parte, como: la Declaración Universal de Derechos Humanos, el Pacto Internacional de Derechos Civiles y Políticos, la Declaración Americana de los Derechos y Deberes del Hombre, la Convención sobre los Derechos del Niño, y la Convención Americana sobre Derechos Humanos, entre otras, ésta última dispone que: "Nadie será objeto de m1erencias arbilrarias en su vida privada, su familia, su domicilio o su correspondencia, ni de ataques a su honra o a su repu1ac10n. Toda persona tiene derecho a la protección de la ley contra tales injerencias o ataques" [IJ En la actualidad, puede decirse que los horizontes de la privacidad se están transformando en un terreno desconocido, puesto que "sin que las personas se enteren, ni mucho menos otorguen su consentimiento, terceros, -ya sean públicos o privados- recaban y transmiten información sobre datos personales a través de todo tipo de procedimientos" [2] que pueden o no utilizar la tecnología; con lo cual queda claro que la tecnología no puede ser ajena al derecho, y por muy rápidas que sean las innovaciones tecnológicas, no puede hacer obsoletos los esfuerzos por regular su impacto en la vida privada. [3] Por lo que, ante la insuficiencia de los medios tradicionales de protección de la vida privada, cada vez son más países los que han aprobado leyes de protección de datos personales. En 2006 eran más de 75 países, los que habían logrado cambios constitucionales, legales, en referencia al marco regulatorio de protección a la vida privada. Lo cual se suma al esfuerzo de la Cumbre Mundial de la Sociedad de la Información, la cual convocó "a todas las partes interesadas en garantizar el respeto a la privacidad y a la protección de información y datos personales, ya sea mediante la adopción de una legislación, la aplicación de marcos de colaboración, de mejores prácticas y medidas tecnológicas y de autorregulación por parte de empresas y usuarios". [4] �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 Así los primeros antecedentes de la protección de información se remontan a Europa, con la Resolución 509 de la Asamblea del Consejo de Europa de 1967, sobre los derechos humanos y nuevos logros científicos y técnicos, marcando la pauta para en los años setenta Alemania, Francia, Dinamarca, Austria y Luxemburgo aprobaran leyes nacionales para la protección de datos. Durante los últimos 30 años ha surgido la necesidad de desarrollar una serie de normas y doctrina internacional, tanto, que en 1990 la Asamblea General de Naciones Unidas, mediante la Resolución 45/95, creó la reglamentación de los ficheros computarizados, por la cual se establecen las Directrices de Protección de Datos, resaltando los principios relativos a las garantías mínimas que deben prever las legislaciones nacionales: legalidad y lealtad, exactitud, especificación de la finalidad, acceso, no discriminación, seguridad, y flujo transfronterizo de datos. Conteniendo además, una lista de principios para la protección de datos personales en el mundo, su finalidad, y acceso. Para que posteriormente, con la Directiva 95/46/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de Europa, de 1995, se definiera datos personales como "toda la información sobre una persona fisica identificada o identificable". Concepto que no sólo fue seguido por México, sino sirvió de base para las Directrices de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) sobre Privacidad y Flujos Transfronterizosde Datos Personales, constituyendo el primer instrumento supranacional en analizar el derecho a la protección de dichos datos, de la Privacy Act de Canadá, y otras legislaciones europeas. (5) No obstante, el concepto de privacidad ha seguido evolucionado a nivel internacional debido al incremento en el uso y desarrollo de nuevas tecnologías de información, las cuales permiten que los datos sean recabados, utilizados, almacenados y transmitidos para diferentes fines tanto en el sector público, como en el privado, ocasionando en algunos casos amenazas a la privacidad, derivadas de intrusiones arbitrarias o ilegales. Por lo que en el año 2000, se aprobó la Carta de Derechos Fundamentales de la Unión Europea, en la que se elevó la protección de datos personales al rango de derecho fundamental. INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE LA INFOMACIÓN confidencialidad y tratamiento de cierta información relativa a personas fisicas. Tal como refiere el artículo tres, fracción segunda, considerando datos personales a: "La información concerniente a una persona jisica, identificada o identificable, entre 01ra, la relatva a su origen étnico o racial, o que esté referida a las característicasfisicas, morales o emocionales, a su vida afecliva y familiar, domicilio, número telefónico, patrimonio, ideología y opiniones políticas, creencias o convicciones religiosas o filosóficas, los eslados de salud físicos o menu1les, las preferencias sexuales, u otras análogas que afecten su intimidad". Por lo que el derecho a la protección de datos personales se traduce en el reconocimiento de prerrogativas, principios, y procedimientos por parte del Estado o de terceros, para manejar la privacidad o transparencia de la información privada de personas físicas; lo cual quiere decir que tienen el derecho de estar informados sobre las bases de datos que contienen su información, así como decidir libremente sobre las transmisión de su información, y el poder de oponerse a que sea utilizada. Por su parte, la Ley Federal de Protección de Datos Personales en Posesión de Particulares tiene como objetivo principal reglamentar las bases a las que estarán sujetas las personas y empresas propietarias de archivos y bases de datos, así como guardar el equilibrio entre sus derechos de uso, comercialización o transferencia. La Ley Federal de Protección de Datos Personales en Posesión de los Particulares, pretende evitar abusos con el manejo de referencias por parte de empresas de información de clientes, bancos de datos y padrones. Además, por primera regula el manejo de los bancos de datos por parte de particulares, en especial de bancos, aseguradoras, hospitales y empresas comerciales como telefónicas. Además, con esta legislación, se reconocen nuevos derechos de los ciudadanos para proteger su privacidad, y faculta a las personas para que puedan solicitar acceso a los datos para su rectificación, supresión, confidencialidad o actualización de la información que le concierne. Y al igual que la Directiva europea de protección de datos, 1998, se otorga protección a los datos sensibles, relacionados con las preferencias sexuales, origen étnico o racial o estado de salud, que podrían ser mal utilizados para discriminar o excluir a una persona. Legislación Nacional Retomando el concepto de protección de datos personales del Parlamento Europeo y del Consejo de Europa, Ley Federal de Transparencia y Acceso a la Información Pública Gubernamental, establece la Para lo anterior, se faculta al Instituto Nacional de Acceso a la Información Pública y Datos Personales (INAI) a regular su aplicación y a establecer sanciones a las empresas particulares que hagan mal uso de la información; persiguiendo en todo �INVESTIGACIÓN / SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE LA INFOMACIÓN momento, que la información se use para los fines por los que fueron recabados, observando medidas de seguridad que eviten su pérdida, robo o acceso no autorizado. De este modo, las empresas tienen la obligación de informar a los titulares de los datos la informac ión que se recaba de ellos y con qué fines, a través del aviso de privacidad. Además, busca fomentar el desarrollo de las tecnologías de la información con la conciencia de que las bases de datos y el tratamiento de las mismas están siempre al servicio del hombre y que, por lo tanto, deben respetarse las libertades y derechos fundamentales de las personas físicas, en particular la protección de sus datos personales, y por lo tanto de su privacidad. (6] Relaciones jurídicas contractuales y la Ley Federal de Protección de Datos Personales en Posesión de Particulares CELERINET JUL.1O • DICIEMBRE 2016 Tan es así, que la misma Ley de Protección de Datos en el primer inciso del artículo 26 establece que un particular no estará obligado a cancelar un dato en el supuesto que: "Se refiera a las partes de un contrato privado, social o administrativo y sean necesarios para su desarrollo y cumplimiento;" [8] Como puede ser notado, la misma legislación prevé que los derechos y obligaciones que estipula en su articulado no son generales puesto que en las relaciones jurídicas contractuales existe un intercambio de datos personales en el cual ambas partes deberán dar tratamiento especial a los mismos. Por lo anterior, los datos derivados de estas relaciones representan además información necesaria para el cumplimiento de las obligaciones y por lo tanto los titulares no tienen el derecho de cancelar e l tratamiento de sus datos en tanto y cuanto el contrato no haya sido resuelto. Ahora bien, en re lación al tratamiento que deben dares a los datos personales derivados de un Contrato, deben atenderse diferentes e lementos de la protección de datos personales, entre los cuales se encuentran [7]: Consentimiento: sobre el consent1m1ento mismo de los datos personales por parte de los titulares, en e l capítulo anterior se ha explicado la forma en que deben ser tratados tales elementos. Finalidad: al respecto debe señalarse que es un elemento intrínseco de la protección de datos, ya que los particulares deberán informar a los titulares cual es el objetivo con e l que se recaban los datos. Calidad: en base a este punto debe señalarse que se entiende en dos sentidos, el primero es sobre la calidad de la recolección de los datos y se incluyen los elementos anteriores, mientras que por otro lado se encuentra la calidad en e l tratamiento y almacenamiento de los mismos. Información: se refiere a la claridad en los avisos a los titulares de los datos. Proporcionalidad: nos señala la relevancia que guardan los datos recolectados con la finalidad misma de la reco lección, por lo cual losparticularessolo podrán recabar información proporcional a la necesidad del negocio. Resulta de este último e lemento, es decir, la proporcionalidad de la recolección de datos, e l más importante en las relaciones jurídicas bilaterales, ya que resu lta de suma importancia que ambas partes cuenten con los datos necesarios para poder llevar a cabo un negocio. Además de lo anterior, y en el caso de tratamiento de datos de empleados en virtud de un contrato de trabajo, ya sea individual o colectivo, debe señalarse que la informac ión que requiere el empleador a los empleados debe ser proporcional a la necesidad de tener dicha información en sus registros. Una vez demostrado este elemento, el empleador deberá dar un tratamiento seguro a los datos transferidos por el trabajador, pero la relación se convierte en menos estricta toda vez que dichos datos son necesarios para efectuar la relación jurídica pertinente. A tal efecto, en España por medio de diferentes resoluciones y sentencias se ha determinado que el uso de los datos e información de los trabajadores, toda vez que el mismo sea justificado y que los datos uti lizados sean necesarios para la operación de la empresa y actividad del trabajador, no necesitan autorización expresa del titu lar de los derechos para estos efectos. Lo anterior quedó sustentado en la Sentencia 1396/2002 emitida por el Tribunal Superior de Justicia de Aragón, Sala Social, en la cual se estableció que e l uso de los datos almacenados de un trabajador por su empleador, pueden ser utilizados siempre y cuando este determinada la relación que existe entre el dato y el beneficio de su utilización; además, de analizar que el correo electrónico proporcionado por la empresa no forma parte de un dato personal. La Ley Federal de Protección de Datos Personales en Posesión de los particulares, representa una serie de derechos que el ciudadano podrá ejercer: acceso, rectificación, cancelación y oposición de sus datos �CELERINET JULIO • DICIEMBRE 2016 cuando éstos se encuentren en manos de terceros. Misma que establece como obligatorio para los responsables, el contar con un aviso de privacidad. De modo que el aviso de privacidad, figura como una obligación que contiene las obligaciones y medios que el responsable ofrezca a los titulares para limitar el uso o divulgación de los datos, logrando que el ciudadano obtenga mayor control sobre el empleo de su información. Por otro lado, respecto a los datos sensibles, que requieren del consentimiento expreso de los ciudadanos para su tratamiento, el artículo 9 establece que el consentimiento debe ser otorgado por escrito y de manera indubitable. Lo cual es importante, sobre todo cuando la información se maneje en áreas de recursos humanos, hospitales, laboratorios o aseguradoras, ya que el tema es delicado porque el tratamiento incorrecto de estos datos y la falta de cumplimiento de las obligaciones correspondientes establecidas en la Ley, pueden ser sancionados con penas de hasta I O años de prisión. (9] Finalmente el artículo 22 referente a los derechos de los titulares de datos personales, señala que: "cualquier titular, o en su caso representante legal, podrá ejercer los derechos de acceso, rectificación, cancelación y oposición previstos en la presente Ley. El ejercicio de cualquiera de ellos no es requisito previo ni impide el ejercicio de otro". Mientras que el artículo 28, dicta que "el titular o su representante legal podrán solicitar al responsable en cualquier momento el acceso, rectificación, cancelación u oposición, respecto de los datos personales que le conciernen". Restricciones a la transferencia de Datos Personales dictadas por la Unión Europea En la legislación Española referente a la regulación de datos, o mejor de la transferencia o movimiento internacional de datos se prevén algunos principios específicos en relación a dicha transferencias. Mismo que también cuenta con una directiva a escala europea, como w1 marco regulador para mantener un equilibrio de protección de la vida privada de las personas físicas y la libre circulación de datos personales dentro de la Unión Europea (UE) (10]. INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN T ECNOLOGÍAS DE LA INFOMACIÓN Esta Directiva 95/46/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 24 de octubre de 1995, la cual expresa que las transferencia que se realicen a terceros países únicamente podrán efectuarse si se respeta plenamente estas disposiciones adoptadas por los Estados miembros. Mencionado lo anterior podemos identificar que hay o se establece un principio general de no-transferencia internacional de datos personales aquellos terceros países que no garanticen de acuerdo con su legislación nacional una protección igual o superior a la ley española o en su caso a los estados miembros de la Unión Europea, es decir, una deben de existir una protección equiparable de lo contrario, no habrá transferencia de datos. Aquí encontramos otro principio que puede ser denominado como de protección equiparable, a la que se ofrece la legislación española. Este principio de protección equiparable se crea para hacer compatible el principio de libre circulación de la información con el de protección y tutela de la intinudad personal de los individuos. [11 ] De acuerdo con el principio mencionado en el párrafo anterior se aprobó una Orden de 2 febrero de 1995 que la da la relación de países que se consideren ofrecen un nivel equiparable de protección. Dicha orden establece las categoríasquepuedenserconsideradascomoequiparables: l. Países que son parte del Convenio 108 del Consejo de Europa, y cuyo régimen legal de protección de datos personales, objeto de tratamiento automatizado, se considera que proporciona un nivel equiparable tanto respecto a ficheros de titularidad pública como privada. 2. Países que proporcionan un nivel de protección equiparable a la legislación española respecto a ficharos de titularidad pública y privada. 3. Países que proporcionan un nivel equiparable a la legislación española, para los datos registrados en ficheros de titularidad pública. 4. Países que proporcionan un nivel equiparable a la española en cuanto a los ficheros de titularidad privada. Sin embargo, la excepción a este principio como todos, existe; la posibilidad de transmitir datos a terceros países que tengan una protección de datos de carácter inferior a la que se determina en la legislación española. Ésta posibilidad de transferir dichos datos a países que tengan una protección inferior si se consigue autorización previa del Director de la Agencia de Protección de Datos , quien dará un sí, únicamente cuando considere que en el país con que él se está contractando o en el país de destino final se ofrece las garantías adecuadas. �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 Conclusiones El autor Es importante que se respete la privacidad del ciudadano, todo aquello que le dé seguridad de que nadie va a hacer uso de sus datos, que no lo van a molestar en sus posesiones, por lo que la Ley Federal de Protección de Datos Personales en Posesión de Particulares le brinda al ciudadano la oportunidad de solicitar a las empresas información que contenga datos personales propios. En nuestro país existe un amplio marco normativo en materia de manejo de información personal, y recientemente en materia de protección de datos personales. Empero, hasta ahora, no se había contado con una legislación que abarcara tanto al sector público, como al privado, ni que establecería los derechos, principios, procedin1ientos y autoridad encargada de vigilar el ejercicio pleno de este derecho, por lo que la Ley de Protección de Datos Personales, es la encargada de marcar un cambio para la regulación de dicho tema. Miguel Ángel Valdés Alvarado: Desde 2013 es Profesor de Posgrado en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Además, desde enero de 2015 es Profesor del Departamento de Derecho del Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey. Actualmente se encuentra estudiando el Doctorado en Estudios Humanísticos en el Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey, enfocando su investigación doctoral en propiedad intelectual; Maestría en Derecho Internacional, Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey (2010); Licenciado en Derecho, Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey (2007). Email: miguel.valdes@vmrabogados.com Cada Estado a través de su legislación y autoridades debe de asegurarse de manifestar una sensibilidad por la protección de los datos personales y privacidad de sus ciudadanos; además de limitar a la autoridad respectiva el uso de la información personal hacia un tercero contando con el consentimiento respectivo de la persona garantizando así, la intimidad personal de los ciudadanos y el ejercicio de sus derechos y garantías. En este tema que supone el flujo jurídico internacional de datos de carácter personal, debemos de asegurarnos de que existe una armonización de las legislación nacional de todos los países; porque de lo contrario estaríamos en presencia de trabas de carácter económico que dificultaría el desarrollo social de cada unos de los países y a la vez del desarrollo social comunitario que resultan de esas transmisiones de datos. En materia contractual, como ha quedado señalado en los capítulos que anteceden, existen dos factores que deben ser tomados en cuenta: primero, el aviso de privacidad establecido por la Ley de Protección de Datos Personales puede ser considerado como un acuerdo de voluntades entre las partes; y, segundo, para el cumplimiento de las obligaciones contractuales, las partes pueden no cancelar los datos personales para poder continuar con el negocio jurídico. Y por otro lado, consideramos que se han salvaguardado de manera correcta los derechos y obligaciones que implican una relación jurídica contractual, toda vez que de no haberse especificado que en casos de que por motivos de un contrato sea necesaria la información, los titulares no podrán cancelar la misma. Esto, evidentemente se traduce en una actividad negocial conforme a la práctica, y no en una carga para las partes jurídicas involucradas en estos casos. Referencias [I) Universal de Derechos Humanos, 1948. Articulo 12. [2J lnsuruto Federal de Acceso a la lnformac10n Publica. La protección de datos personales en México: una propuesta para deliberar México. D.F: IFAJ-IEAIP. Pag. 12. f 3] Guerrero, M. El impacto de Internet en el Derecho Fundamental a la protección de datos de Caracter personal. Estud 10s de Protección de Datos. Madnd: Thomson- Agencia de Protección de datos de la Comunidad de Madnd [4] op.c1t. Instituto Federal de Acceso a la lnfom1ac1on Publica, [5] Gómez. A. Protección de Datos Personales en Mex1co· El caso del Poder EJecut1vo Federal. Mex1co: UNAM: Instituto de lnvest1gac1ones Jurídicas. p. 18 l6] Vera, L. (2010). Aspectos lnfonnallvos sobre la Le) Federal de Protección de Datos Personales- Refomias a la Ley del lFAJ. Méx:ico: AMJll-Vera Abogados. S.C. [7] D1rect1va 95/46/CE, Protección de los datos personales. Ultima ,1s1ta d1c1embre 2010 en: http://europaeu/leg1slat10n_ summar1es/mformallon_soc1ety/114012_es.htm [8] Arteaga, Manuel G. Sanchez. Mov1m1ento lntemac1onal de Protección de Datos Personales. A propósito de la ley española ) su aplicación. Ulllma v1s1ta Noviembre 2010 en: http://www.cae1. com.ar/es/progran1as/d1/I K.pdf [9) Vera.L.(2010). Aspectos lnfonnauvos sobre la Ley Federal de Protección de Datos Personales- Refom1as a la Le} del IFAI Mex1co: AMITI-VeraAbogados, S.C. [10] Dlíectirn 95/46/CE Protección de los datos personales. ÚltJma visita d1c1embre 20 IO en: http://europaeu/leg1slat1on_ summar1es/mfonnat1on_soc1ety/l l 4012_es.htm [I I) Arteaga, Manuel G Sanchez. Movm11ento Internacional de Prolecc1ón de Datos Personales. A propósito de la le) española y su aplicación. Ultima v1s1ta Noviembre 20 IO en: http://www.cae1.com. ar/es/programas/di/18. pdf �INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE LA INFOMACIÓN CELERINET JULIO • DICIEMBRE 2016 , , TECNOLOGIA IP: UNA REVOLUCION PARA LOS CONTROLES DE ACCESO M.T. María de Jesús Antonia Ochoa Oliva Jesús Eloy Mendoza Rosales UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: En los sistemas de seguridad física existen elementos de evolución, por ello los sistemas de control de acceso han ido revolucionando dentro de su tecnología, ya que gracias al protocolo de TCP/IP, estos sistemas poseen grandes ventajas como la implementación en menor costo, fácil instalación y gestión remota. A su vez, a medida que esta tecnología avanza se han ido desarrollando soluciones a las limitaciones que posee un sistema de control de acceso análogo, ayudando, de esta manera, a que este tipo de controles sea implementado con mayor seguridad. En el presente trabajo se observa el cambio paulatino de los sistemas de control de acceso por medio de CCTV, así como los sistemas de video vigilancia, ya sea en su modalidad análoga o IP. Palabras claves: Tecnología, IP, controles de acceso, seguridad ftsica, TCP, API, PoE, CCTV, API, Plug & Play, SS&I �INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE LA INFOMACIÓN Introducción Cuando se habla de seguridad fisica es con referencia a las medidas que se toman para controlar el acceso a las instalaciones de personal no autorizado. o anterior, onsiste en la aplicación de obstáculos fisicos y medidas de control que aseguran la protección al hardware, software y base de datos, donde estos pueden ser atacados por intrusos y de desastres naturales. Uno de los controles más importantes es el control de acceso, que consiste en la autenticación fisica (credenciales, huellas digitales, retina) de una persona. Hoy día, los s istemasde control de acceso tradicional mente analógicos ya no son suficientes para brindar una mejor cobertura de seguridad a las organizaciones. Es por e llo, que la tecnología IP implementada a los sistemas de control de acceso puede ser considerada como la solución a la mayoría de los problemas que existen en los sistemas de control de acceso análogicos. El principal motivo es el enfoque hacia sistemas que usan el protocolo TCP/IP, lo cual, trae grandes beneficios en cuanto a su instalación, implementación y administración. A medida que incrementa el uso de este tipo de tecnología, los costos disminuyen y las ventajas aumentan, puesto que la integración de este tipo de soluciones resue lve las limitaciones que se presentan en los sistemas análogos clásicos. Esto implica un cambio de los sistemas que cuentan con licencia a soluciones más abiertas, donde se basan en estándares internacionales de la industria proporcionando instalaciones más seguras alrededor del mundo gracias a la tecnología IP. Conceptos importantes TCP/lP: (Transmission Control Pro/Ocol / interne/ ProLoco/). Es un protocolo usado para comunicaciones en redes y describe un conjunto de guías generales de operación para permitir que un equipo pueda comunicarse en una red. [ 1] Po E: (Power over Ethernet). Tecnología que permite que la alimentación eléctricase sum inistreal dispositivo de red, usando el mismo cable que se utiliza para la conexión. [2] API: (Application Programming interface). Es el conjunto de subrutinas, funciones, métodos, implementaciones y procedimientos que ofrece cierta biblioteca para ser utilizado por la comunidad de desarrolladores como una capa de abstracción. [3] CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 Plug & Play: Es la tecnología que permite a un dispositivo informático ser conectado a una computadora sin tener que realizar configuraciones previas mediante software específico (no controladores) proporcionado por el fabricante, ni proporcionar parámetros a sus controladores. [4] integration). SS&I: (Security Sales and Organización que realiza encuestas sobre ventas, seguridad y tecnologías de la información. La revolución ha llegado No es exagerado decir que el video 1P ha revolucionado el mundo del CCTV (circuito cerrado de televisión). En la actualidad, e l mercado de autenticación de usuarios físicos se encuentra al borde de un acontecimiento similar; el motivo es el enfoque hacia sistemas que usan el protocolo TCP/IP. Desde la introducción de las primeras cámaras IP en la década de los 90, los sistemas de video vigilancia digital han crecido rápidamente y ahora ofrecen una amplia variedad de características avanzadas que no son posibles con la tecnología analógica. Hoy día, los encargados de la seguridad fisica de las empresas requieren una amplia gama de funciones, tales como la accesibilidad a distancia, alta calidad de imagen, gestión de eventos, fácil integración a los s istemas existentes, mayor escalabilidad y mayor flexibilidad. Las ventajas del vídeo IP con respecto a la tecnología CCTV analógica son muchas y variadas: permite ahorrar dinero, trabajar de manera más eficiente y disfrutar de una excelente calidad dev ideo; además, da la opción de integrar una solución de video vigilancia con otros sistemas. ¿Sistema de control de acceso IP o sistema de control de acceso análogo? La migración de los sistemas de control de acceso a un entorno digital trae muchas ventajas. Los beneficios incluyen menores costos de instalación, configuración y gestión más fácil, versatilidad del s istema y la apertura a la integración con otros controles de seguridad. Por supuesto, la tecnología basada en 1P no es nueva y ya se usa en la industria de los controles de acceso; pero los sistemas actuales no han explotado todavía plenamente los beneficios del protocolo IP. �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 Un sistema de control de acceso antiguo depende generalmente del cable que conecta a los dispositivos (lectores de tarjetas, cerradura electrónica de la puerta, interruptor de posición de la puerta, etc.) a una unidad central o servidor central mediante un cable RS-485 [5]. Estos son sistemas propietarios que limitan al usuario a un solo proveedor de hardware y software. Dichas soluciones suelen ser complejas y requieren personal especializado para su instalación y configuración. Además, la extensión de los sistemas analógicos tradicionales es complejo debido a que un controlador central típico está construido para acomodar un número de puertas al máximo, por lo general 4, 8, 16 o 32. Esta limitante hace que el sistema sea más rígido, también es dificil para el usuario encontrar controles correspondientes a estas especificaciones; por ejemplo, s i hay necesidad de controles de acceso para 9 o 17 puertas. Esta rigidez puede conducir a costos muy altos. S istemas básicos y pequeños Por lo general, los controles de autenticación de usuarios fisicos más clásicos están optimizados para emplazamientos enormes con un buen número de puertas y miles de identidades (titulares de las tarjetas de acceso). El mercado actual parece muy diferente. Deacuerdocon unaencuestadeSS&I [6), unemplazam iento promedio se compone de 10 puertas y alrededor de 128 identidades. Sólo el 20% tiene más de 1O puertas. INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE LA INFOMACIÓN Los grandes sistemas más avanzados El cambio a soluciones 1P ayuda a resolver muchas limitaciones de sistemas antiguos ya que posee características nuevas y particulares, donde en un ambiente digital estándar actual ofrece un potencial de posibilidades de integración ilimitadas con otros sistemas tales como el de video, el de detección de intrusos y el de detección de incendios. Altas exigencias de seguridad no necesariamente hacen que el sistema sea menos manejable; por el contrario, las soluciones 1P permiten administrarlo en forma remota, lo que es claramente un punto a favor para los sitios de grandes dimensiones. Esta capacidad también facilita la configuración, pruebas y verificación de los nuevos sistemas o parcialmente nuevos, porque los ajustes pueden crearse desde la conexión de red más cercana. El despliegue de sistemas, independientemente de su tamaño, es más rápido y requiere menos mano de obra en la instalación de un sistema analógico equivalente. La inteligencia distribuida de un sistema de este tipo hace que sea menos vulnerable a los cortes de energía eléctrica y malos funcionamientos en la red. El sistema de alimentación ininterrumpida [7] y el bujfering de eventos en memoria en combinación con comunicaciones cifradas, ayudan a alcanzar un grado óptimo de fiabi lidad y seguridad. Beneficios de los estándares No requieren conexión por cable a una unidad de control central o a un servidor central, los sistemas 1P nos permiten no tener instalaciones propias y mayor flexibilidad. Esto no significa que sólo es más flexible, sino también más rentable. Liberado de las limitaciones de las extensiones, un sistema basado en IP permite, si es necesario, la adición de una sola puerta y un solo lector de tarjetas a la vez. A medida que las redes 1P son cada día más omnipresentes en oficinas, tiendas, fábricas e instalaciones similares, el costo de añadir un controlador de puerta IP es mínimo, en lugar de múltiples conexiones en serie a un servidor central. El trabajo de cableado puede ser aún más simple. Con un controlador que use PoE en cada puerta, los cables de alimentación de los equipos, tales como cerraduras y lectores pueden ser eliminados. Este enfoque reduce el costo total de la instalación. Al igual que el mercado de videovigilancia, el cambio hacia sistemas 1P por parte de la industria de los controles de acceso, sin duda implicará un cambio de sistemas propietarios a soluciones más abiertas. Probablemente, estas soluciones estarán basadas en estándares internacionales de la industria. Soluciones abiertas e interfaces estándar son un requisito previo para cualquier sector de actividades que busque establecer su propio equivalente del enfoque plug & play. Esto puede traer varios beneficios en el área de los controles de autenticación de usuarios fisicos; como el poder seleccionar los lectores y el software que mejor se acoplen a las necesidades. Esta opción hace que el sistema sea más sostenible y para las empresas significa que ya no tienen que depender de una sola marca o de un solo proveedor. Esta libertad también permite la integración con otras aplicaciones relacionadas con la seguridad sin el uso de materiales caros para servir como un puente entre los diferentes sistemas. �INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN T ECNOLOGÍAS DE LA INFOMACIÓN En el mercado de los sistemas de seguridad de red, ya hay una clara tendencia hacia el desarrollo de interfaces de programación de aplicaciones (API), que son utilizadas por todos los competidores del mercado de forma indiscriminada. Naturalmente, esto aumentará la oferta, fomentará la competencia y guiará al mercado a un nuevo nivel de innovación, al tiempo que facilita a los usuarios, integradores de sistemas, consultores, fabricantes y otros, el uso de las diferentes posibilidades que ofrecen las soluciones de red. Por ejemplo, la ONVIF (Open Network Video Interface Forum), que es un organismo mundial de normalización, especializada en estándares industriales [8], con el objetivo de facilitar el desarrollo y el uso de productos de seguridad IP, anunció en 20 1O una extensión de su rango de aplicación~ agregando a los controles de autorización de usuarios fisicos. Idealmente, en un futuro próximo, estos dispositivos de fabricantes que cumplan con los estándares de la ONVIF interactuarán unos con otros más fácilmente y con toda transparencia, así como con otros productos de videovigilancia y con sistemas que cumplen estos estándares. Nuevas oportunidades El paso de los controles de autenticación de usuarios fisicos al protocolo TCP/IP traerá consigo nuevas oportunidades. Los integradores, por ejemplo, apreciarán la facilidad de instalación y la capacidad de integrar estos controles a otros sistemas. Los minoristas encontrarán nuevos mercados y nuevos el ientes, con la libertad para agrupar diferentes componentes de diferentes fabricantes para crear ofertas útiles y atractivos negocios. Finalmente, los encargados de la seguridad fisica de las empresas podrán disfrutar de una tecnología asequible, flexible, escalable y adaptable para ayudar a asegurar y proteger los activos de la organización. Los sistemas de control de acceso han crecido de forma exponencial ya que las organizaciones se ven interesadas en ir asegurando toda su infraestructura; por ello se busca que "el entorno en el que opera la organización influye en la selección de las salvaguardas y en la concienciación en seguridad de la organización. En este aspecto, es importante seleccionar salvaguardas que no sean ofensivas con la cultura y/o sociedad en la que opera" [9]. CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2016 Conclusiones Hay que recordar que todas las situaciones de vulnerabilidad en una organización es sobre una característica que un sistema puede tener, lo cual por medio de la explotación de la misma ya sea a través de una existencia de una entidad, persona o proceso que puede lograr corromper los sistemas de monitoreo, ya sea por factores humanos o por mecanismos de control. El responsable de la seguridad fisica de cualquier organización o empresa tiene dos opciones: seguir con los controles analógicos con las ventajas y desventajas que esto representa o una transición hacia la versatilidad que representa la tecnología IP aplicada a los controles de acceso, que, aunque cuenta con algunas desventajas, su bajo costo, fáci l implementación y gran flexibilidad, pueden inclinar fácilmente la balanza a su favor. Cualq uier enfoque que se tome no debe de alejarse del objetivo central y prioritario, que es el asegurar la seguridad fisica de la infraestructura o en las diferentes instalaciones; ya que la import.ancia de cualquier aplicación o sistema de seguridad es aplicando, integrando y operando los diferentes sistemas utilizando la buena gestión, mantenimiento y siempre estar atentos a las evoluciones tecnológicas que estos tipos de s istemas puedan presentar. Los autores '.Viaria de .Jesús Antonia Ochoa Oliva: Es Ingeniera en Electrónica y Comunicaciones, cuenta con la Maestría en Teleinformática por la UANL. Catedrática de la Licenciatura en Seguridad en Tecnologías de Información y de la Maestría en Ingeniería en Seguridad de la Información que se imparte en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Dirección: Ciudad Universitaria, SIN, C.P. 66455, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México. Email: maria.ochoalv@uanl .edu.mx Jesús Eloy Mendoza Rosales: Es Ingeniero Administrador de Sistemas, realizó sus estudios en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, estudiante de la Maestría en Ingeniería de Seguridad de la Información de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL. Dirección: Av. Los Pinos No. 411 , Col. Villas de Oriente, C.P. 66470, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México. Email: the.inebriator85@gmail.com �CELERINET JULIO • DICIEMBRE 2016 Referencias (I] Comer O (2007). Redes globales de información con Internet y TCP/IP: pnnc1pms básicos, protocolos~ arqwtectura. Prentice-Hall H1spanoamencana. 3a. edición [2] Mendelson G., (2004) Ali You Need To Know About Power over Ethernet (PoE) and the IEEE 802.3afStandar. PowerDsme Propnetary Jnforn1at1on. Recuperado en Agosto. 2016, de http://kondorsecunl).com/store/medm/pdl7PoE_and_IEEE802_3af pclf [3] Beach C. (201 I ). What 1s an API'? Recuperado de https://www. quora.com/What-is-an-API-4 ¡.¡j Plug and play. (s.f.) Patentes US5999989A. Recuperado en Agosto 15. 2016. de https://ass1gnment.uspto.gov/patent/index. html#/patenl/search [5] RS-485. Qwck Reference for RS485, RS.¡22. RS232 and RS423. Recuperado en Agosto 15. 2016, de http:/faww.rs485. com/rs485spec.html [6] Securny Sales. (2015). Gold Book. Recuperado de http://www. secuntysales.com/docs/details/20 15_gold_book [7] Labanda Ruth, Barreta Raul (209). Implementación de un sistema de v1deov1gilancm IP y fabncac1ón de tar]eta electrónica para la supen 1s1ón y control de la fábncaARMELUX. Recuperado en Agosto I 5, 2016 de: http://dspace.uazuay.edu.ec/b1tstrean1' datos/2 I 1/1/07170.pdf [8] Gehrmaim C. (2010} ONVIF Secunl} Recommendallons. Recuperado en Agosto 15.2016. de http://soda.swed1sh-1ct.se/39 l 7/2/0N VI F_Secunty_ Recommendatlons_ver IO.pdf [9] Are,to J (2008). Segundad de la Informacmn Redes. mforn1anca y sistema~ de mforn1ac1ón. l:{hcmnes Paraninfo. S.A. España INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE LA INFOMACIÓN � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Celerinet Año de publicación El año cuando se publico 2016 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 4 Volumen Volumen de la revista 8 Mes de publicación Mes cuando se publicó Julio-Diciembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Semestral Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet, 2016, Año 4, Vol 8, Julio-Diciembre Creator An entity primarily responsible for making the resource Martínez Moreno, Partricia, Directora Subject The topic of the resource Física Ciencias Actuariales Educación Matemáticas Multimedia y animación digital Tecnologías de la Información Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Calderón Martínez, Alma Patricia, Editora Responsable Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/07/2016 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource text/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020101 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://celerinet.fcfm.uanl.mx/index.php Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., México Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores. Cubo-satélite Datos personales Eliminación de reactivos Protección y transferencia internacional SPSS Tecnología IP https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/408/19937/Celerinet_2016_Ano_4_Vol_7_Enero-Junio.ocr.pdf 4696bdb9b374e4b642f9422ae6938615 PDF Text Text °' Lf) ~ 1 Lf) °' M N 1 z 1,/l 1,/l UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN A TRAVÉS DE LA FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • . . . .. . • .• . • • • • • .. . .. . • • • • • • ... . . . . • MATEMÁTICAS / FÍSICA / C. COMPUTACIONALES / MULTIMEDIA Y ANIMACIÓN DIGITAL / ACTUARÍA / SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN FCFM · FACUJ.:rAD OEOENOASFlstco MA:IPMÁ'llCAS • �Dr. Jesús Ancer Rodríguez Rector M.A. Carmen del Rosario De la Fuente García Secretaria General Dr. Juan Manuel Alcocer González Secretario Académico Dr. Celso José Garza Acuña Secretario de Extensión y Cultura Lic. Antonio Ramos Revillas Director de Publicaciones M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero Director de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Editora Responsable M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Redacción Marcia Serrano Bonilla Melina E. Ontiveros González Diseño Jorge lván Morales Ramírez Lic. Diego G. Gómez Pérez Dr. Francisco J. Almaguer Martínez Dr. Ornar González Amezcua Dra. Dvorak Montiel Condado lng. An 9 Lizbeth Villarreal-Ríos Dr. Alvaro Bedoya Calle Dr. Manuel Garc1a Méndez Dr. Ángel Enrique Sánchez Col in M.C. Antonio G. Roa Dra. Bárb;:ira Bermúdez Reyes José A. Cardona Alanís lng. Grace Espinosa Gerardo Antonio Lira !barra lng. Antonio Emmanuel Rentería Dr. José R. Bárcenas Walls Dr.Antonio J. Ruiz Uribe Dr. Bruno Gómez Gil Dr. Jose F. Garcia Mazcorro Víctor Alberto Calderón Valdez Roberto Josafat Rojas Solis M.A. Reyna Guadalupe Castro Medellín Colaboradores M.A. Patricia Martínez Moreno M.T. José Apolinar Loyola Rodríguez Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado M.A. Alma Patricia Calderón Martínez M.C. Álvaro Reyes Martínez M.T. María de Jesús Antonia Ochoa Oliva Consejo Editorial Celerinet, Año 4, Vol. 7, enero- junio Fecha de publicación: 8 de junio de 2016 Es una publicación semestral, editada por la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Domicilio de la publicación: Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66451. Teléfono + 52 81 83294030. Fax: + 52 81 83522954. www.fcfm.uanl.mx Editora Responsable: Alma Patricia Calderón Martínez. Reserva de derechos al uso exclusivo No. 04-2014102111 595700-203 otorgado por el Instituto Nacional de Derechos de Autor. ISSN 2395-8359. Registro de marca en trámite. Responsable de la última actualización de este número, Unidad Informática, Lic. Reyna Guadalupe Castro Medellín, Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66451. Fecha de última modificación 8 de junio de 2016. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura de la editora o de la publicación. Prohibida su reproducción parcial o total de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización de la Editora. Todos los derechos reservados© Copyright 2016 celerinet@uanl.mx �04 EDITORIAL 06 INVESTIGACIÓN / FÍSICA Estados de configuración de un polímero flexible 13 INVESTIGACIÓN / FÍSICA Procesos de difusión, una revisión teórico numérica 20 INVESTIGACIÓN / ASTRONOMÍA Pico-satélites educativos CanSat: Primer concurso nacional en México 29 INVEST IGACIÓN / CIENCIAS COMPUTACIONALES Ecología microbiana, secuenciación masiva y bioinformática �Estimado(a)s lectore(a)s y amigo(a)s, Existe una amplia variedad de aplicaciones científicas orientadas a las ciencias que se investigan en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas con gran impacto tecnológico y en la sociedad. Para muestra de ello, este séptimo volumen de la revista Ce/erinet se engalana con los trabajos de divulgación que se presentan a continuación. Esta publicación está en buen camino para consolidarse y posicionarse como la revista ideal para divulgar el quehacer científico dentro de la UANL. Para ser más específico, en este número se muestran cuatro trabajos de tres áreas principales: Física, Astronomía y Ciencias Computacionales. En el área de Física se cuenta con dos trabajos; el primero de ellos titulado "Estados de configuración de un polímero flexible'; cuyos autores son J.I. Moralez, D.G. Gómez, F-J. Almaguer, D. Montiel, O. González. En dicho trabajo se muestra una investigación que permite definir criterios sobre el plegamiento de moléculas en sistemas biológicos (en particular, de ADN) y al mismo tiempo, definir los criterios para la estabilización en sistemas coloidales. Para llevar a cabo lo recién descrito, se realizaron simulaciones computacionales con un algoritmo de dinámica molecular. El segundo artículo del área de Física tiene por nombre "Procesos de Difusión, una revisión teórico-numérica'; elaborado por J.I. Morales, O. González y F-J. Almaguer; en donde se hace una investigación referente a sistemas complejos. Más en detalle, se hace una diferenciación de la ecuación de difusión y la de Langevin (dos de las metodologías más importantes para estudiar la teoría de fluctuaciones fuera de equilibrio). Se emplearon caminatas aleatorias para simular el proceso de difusión hasta en dos dimensiones. Se muestra que los modelos aleatorios discretos sirven para simular algunas propiedades de medios continuos. Ahora bien, dentro del área de Astronomía se publica una nota de divulgación de la participación de un equipo de estudiantes y profesores dentro del Primer Concurso Nacional de Satélites Educativos organizado por la Universidad Autónoma de Baja California. El equipo estuvo integrado por A. Gómez, B. Bermúdez, J.A. Cardona, G. Espinosa, G.A. Lira, A. Emmanuel, liderado por A. Colin. Es importante mencionar que los pico-satélites educativos permiten adquirir las herramientas básicas necesarias para -en un futuro- construir componentes electrónicos comerciales. �Por último, pero no menos importante, se cuenta con un artículo del área de Ciencias Computacionales, con una interesante aplicación en Biología. La investigación se titula "Ecología Microbiana, Secuenciación Masiva y Bioinformática" y fue realizada por J.R. Bárcenas, A.J. Ruiz, B. Gómez, J.F. García. El contenido del artículo se centra en describir dos herramientas computacionales, Mothur y QIIME (por sus siglas en inglés), que permiten analizar secuencias de ácidos nucleicos. El objetivo es situarnos en un contexto de ecología microbiana para después hacer el contraste sobre las limitantes existentes en este proceso que nos impiden a los humanos obtener beneficios de esto. Como se puede apreciar en esta editorial, el séptimo volumen de la revista Ce/erinet es muy variado con temas interesantes para los lectores de todas las áreas. Cabe señalar que todos los artículos publicados en este volumen, tienen un gran potencial para ser aplicados en la vida real, por lo que este hecho realza un poco más la importancia de las investigaciones aquí presentadas. Agradezco sobremanera a las autoridades de nuestra facultad y a todo el equipo editorial y de colaboradores que contribuyen para que esta revista siga madurando de la forma en que lo hace actualmente. ¡Felicidades a todos ellos! Dr. José Fernando Camacho Coordinador del Posgrado en Ciencias con Orientación en Matemáticas �CELERINET ENERO • JUNIO 2016 INVESTIGACIÓN/ FÍSICA I ESTADOS DE CONFIGURACION DE UN POLIMERO FLEXIBLE I Jorge l. Morales Ramírez Díego G. Gómez Pérez Francísco J. Almaguer Martínez Ornar González Amezcua Facultad de Cíencias Físico Matemáticas Uníversidad Autónoma de Nuevo León San Nícolás de los Garza, Nuevo León, Méxíco Dvorak Montíel Condado Facultad de Cíencías Bíológicas Uníversídad Autónoma de Nuevo León San Nicolás de los Garza, Nuevo León, Méxíco Resumen: Realizando símulacíones por el método de dinámica molecular, se caracterizaron los diferentes estados que presenta un polímero en funcíón de su grado de flexíbilidad e ínteraccíón con el solvente. Se observó y determinó la transicíón del polímero entre un estado extendido (lineal) y un estado colapsado (globular). Los resultados permíten, por ejemplo, establecer críteríos para los cuales se establece el plegamiento de moléculas en sístemas bíológícos, y en sístemas coloídales se tiene la estabilizacíón de mezclas multí-componentes. Palabras claves: Polímero, dínámica molecular, estados de transición �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO• JUNIO 2016 Introducción Marco Teórico El estudio de la configuración de equilibrio que adquiere un polímero es importante para estabilizar mezclas de partículas coloidales [ I ,2,3], para mejorar la adherencia de pinturas sobre superficies (3]; y en sistemas biológicos para implementar estrategias que mejoren la interacción de liposomas con las membranas de células dañadas [4]. Una parte importante en el estudio de las fases que presenta un polímero está marcado por el tipo de fuerzas que interviene en el sistema ya que la configuración final del polímero se establece por el equilibrio energético entre todos los elementos, por lo tanto, mientras más grados de libertad tome en cuenta el sistema, más complicado será determinar los estados de mínima energía y sus rases. A la fecha, se han logrado caracterizar los estados de equilibrio en sistemas complejos; por ejemplo: para sistemas en los que se tiene un polímero que interacciona atractivamente con una superficie plana se determinaron los estados de absorción del polímero (5], de igual manera para la interacción del polímero con una superficie esférica [6]. Se ha estudiado también el caso en que el polímero presenta restricciones de movimiento en algunos de sus monómeros [7], y los estados de equilibrio presentes en polímeros que cuentan con diferentes grados de flexibilidad [8]. La idea general detrás de todos estos estudios es mejorar nuestra compresión de las diferentes fases que puede llegar a manifestar un poi ímero. Modelo de simulación: Se ha empleado el método Teóricamente se ha caracterizado el medio en el que se encuentra el polímero como un "buen solvente", cuando hay una fuerte interacción entre los monómeros del polímero y el medio, y como "mal solvente" cuando dicha interacción es nula (9, IO], siempre estableciendo un parámetro crítico de temperatura T para definir dichos solventes. Sin embargo, muy poco trabajo se ha realizado en incorporar al sistema nuevos grados de libertad. En este estudio se analiza el efecto que tiene el solvente sobre un polímero que presenta diferentes grados de rigidez. i-2 Fig.1 Esquema que muestra la posición de monómeros sobre un polímero, los monómeros en color verde están identificados por los índices i -1, i , i+1. Las posiciones consecutivas de tres monómeros nos permiten definir el ángulo de flexibilidad definido en la ecuación (1), que es utilizada para definir la rigidez del polímero. de dinámica molecular para realizar la simulación del polímero. El elemento central de la simulación depende de la fuerza que ejercen entre sí los diferentes elementos del sistema, por ejemplo la fuerza de enlace entre dos monómeros se calcula por medio del potencial de interacción de Lennard-Jones (LJ) (1l] y del potencial FENE (iniciales en inglés de: Finitely Extensible Nonlinear Elastic Model) (5, 11]. Para este trabajo se analizó el efecto que tiene la flexibilidad del polímero sobre su configuración de equilibrio, la cual se calcula por medio de un potencial de interacción de tres cuerpos, definido por un el ángulo 0 que se forma entre tres monómeros consecutivos, (ver Fig. 1), como se puede ver en la siguiente ecuación: 1 Vflex_ (0) =- 4 N- 2 K ¿ (cos0; -1) 2 (1) i =I La constante K limita los posibles valores del ángulo inicial 0; a valores cercanos a la posición de equilibrio 60 = O, y es uno de los parámetros libres que varían en la simulación (5, 11]. Otro potencial importante en este trabajo es un potencial de interacción con las partículas del medio (solvente) en el cual se encuentra inmerso el polímero. Formalmente es necesario incluir este potencial de forma explícita colocando las partículas que forman el solvente, sin embargo esto es muy demandante en los tiempos totales requeridos para la simulación. Por esta razón se seleccionó colocar un potencial de interacción monómero-monómero que capturara la interacción de los monómeros con el solvente de forma indirecta. Tomando por tanto, para la interacción monómerosolvente un potencial tipo LJ con la siguiente expresión: (2) Donde la constante Fu es un parámetro libre que determina el tamaño de la interacción entre elementos. Un trabajo en proceso, muestra que un valor grande corresponde con un solvente que interacciona débilmente con el polímero, mientras que un valor pequeño de Fu corresponde con un solvente que apantalla la fuerza monómero - monómero y para el cu3! se verifica que el radio de giro es proporcional a N . Esto permite establecer los límites de validez del potencial. El algoritmo de simulación cons iste básicamente en resolver la ecuación diferencial de Newton de forma numérica y se ha explicado con detalle en artículos anteriores [1 1, 12]. Con las coordenadas generadas por el proceso de �CELERINET ENERO · JUNIO 2016 INVESTIGACIÓN/ FÍSICA simulación se pueden calcular fácilmente propiedades que caracterizan el equilibrio del polímero, como son la distancia principio-fin d [11 , 9] y el radio de curvatura Rg [l 1,9]. Resultados El sistema de estudio cons istió simplemente de un polímero libre sometido a fuerzas de enlace y de flexibilidad. En todas las simulaciones se utilizó un valor Nc.30 para el número de monómeros del polímero. Para incluir el efecto de temperatura, se consideró un termostato de Nosé-Hoover [ 13], el cual ajusta e l cálculo de la energía en cada fracción de iteración, esto a partir de cons iderar un hamiltoniano modificado que no altera las ecuaciones de movimiento de l sistema. Análisis variando K En la Fig. 2 se muestra la dependencia en el cálculo de la distancia principio-fin d, en función de la constante de flexibilidad K, para una temperatura fija del s istema T=0.6 ( la cual corresponde a una temperatura ambiente) y seis valores diferentes de la constante de interacción del medio Fu. Se puede observar cómo para todos los valores de Fu, el s istema tiende asintóticamente al mismo valor de d=26.0 cuando la constante de flexibilidad es mayor que trece (K > 13, valor característico de la molécula de DNA). Jj) e) T=0.6 2S ¡ 20 ~ 1S 'º s a) ~ - - Fu= 0 .1 Fu• O.S ~ Fu•1.0 - - Fu= 1.S Fu =2.0 Fu• 4 .0 1 . o o s 'º K* ,s 20 Fig. 2. Gráfica de la distancia principio-fin d en función de la constante de flexibilidad K del polímero, ecuación (1 ), para una temperatura constante del sistema igual a T=0.6.; donde cada color de la linea corresponde a un valor distinto para el parámetro de interacción del polímero con el medio Fu, ecu. (2). Observaciones: Las lineas punteadas rojas que separan las zonas marcadas con a), b) y c) se colocaron de forma arbitraria para identificar los tres estados que presenta el polímero. En todos los casos los parámetros mostrados se encuentran expresados en forma adimensional. Las barras de error fueron retiradas para efectos de claridad y son de la misma escala que el punto. Los puntos calculados se encuentran unidos por segmentos lineales para mejorar la presentación de la curva. Los parámetros utilizados para correr la simulación fueron: el incremento de paso en cada iteración del tiempo ót =0.0005, e l número total de iteraciones fue N<ic10.,= 6*1Ot y el cálculo de los valores promedio se realizó sobre las últimas cuatro millones de iteraciones una vez que el s istema se encuentra en equilibrio termodinámico. La magnitud de todas las energías está escalada con el valor de la constante del potencial de Lennard-Jones Cu, además todas las variables utilizadas en la s imulación y las reportadas en los resultados se encuentran adimensionadas [11]. En todas las simulaciones realizadas se partió de una configuración inicial, donde el polimero se encuentra alineado en forma lineal. Los parámetros libres del sistema son la temperatura del sistema T, 1a constante de ti exib iIidad del polímero K y el valor de interacción de los monómeros con el medio F u. Fig. 3. Gráficas de las configuraciones en equilibrio adquiridas por el polímero para los tiempos finales de la simulación. En los tres casos se mantienen fijos los siguientes parámetros: la temperatura es igual a T=0.6, la constante de interacción de los monómeros del polímero con el medio es FLJ=:l.O. Las tres gráficas muestran el cambio en la configuración del polímero cuando se incrementa su rigidez, para la gráfica (a) tenemos un valor para flexibilidad del polímero igual a K=f .O, para la gráfica (b) un valor de K=5.0, finalmente para la gráfica (c) un valor igual a K=15.0. En este lím.ite se tiene un polímero lineal muy rígido y los efectos del medio (representados por el valor de Fu) tienen poca influencia sobre las propiedades del polímero. La Fig. 3 (c) muestra una fotografia de la configuración del polímero con parámetros T 0.6, K=15.0 y Fu=2.0, donde se corrobora cómo el polimero adquiere una configuración lineal. En el extremo opuesto, es decir valores pequeños para K <3, el sistema muestra que el cálculo de d es menor y depende del valor del F u usado. Se puede notar cómo el efecto de Fu=I.O genera una menor distancia d=2.28 comparada con el valor de Fu =0.1 para el cual tenemos d=7.33; es decir el efecto de un polímero muy flexible es fuertemente influenciado por la interacción de medio, generando un polímero altamente comprimido que depende del valor de Fu )0 -,-'~-~,....,~~~~~~~~~~~~~-+- a) ! b) ! 25 L e}~ ~~~ ~ ),Q-Q,-1-0 ! 20 ~-T=0.3 - - ¡ ' 10 s ~ o S 10 K* Fu• 0.1 Fu= 0.5 Fu• 1.0 Fu= 1.5 Fu• 2.0 Fu= 4.0 1S 20 �INVESTIGACIÓN / FÍSICA Fig.4. Gráfica de la distancia pñncipio-fin d en función de la constante de flexibilidad K d el polímero, ec. (1 ), para u na temperatura constante del sistema igual a T =0.3; donde cada color de la línea corresponde a u n valor distinto para el parámetro de interacción del polímero con el medio FLJ, ecu. (2), con observaciones iguales a los de la Fig. 2. La Fig. 3 (a) muestra una configuración típica del polímero colapsado, para el caso de T=0.6, K=J.0 y Fu=2.0. Para la elección de parámetros T=0.6, K=5.0 y Fu=2. O, Fig. 3 (b), el polímero se encuentra en una fase de transición entre polímero lineal y colapsado. En la Fig. 2 también se puede notar cómo la transición entre el estado lineal y globular del polímero es suave para valores pequeños de F u(línea negra y cian) y, es con un cambio muy marcado en su pendiente para el valor de Fu= 4.0 (línea azul). Por lo tanto la interacción del polímero con el solvente es fundamental para entender el colapso globular de macromoléculas y polímeros. Un mal solvente favorece que la interacción entre los monómeros del polímero sea la dominante para determinar la configuración final de polímero, las moléculas del solvente intervienen aportando un efecto de exclusión de volumen, pero no compiten con la interacción entre monómeros; por tanto, la transición entre estados lineal y globular es suave y continua. Mientras que en un buen solvente el equilibrio entre todas las fuerzas del sistema es más complicado cuando el polímero es muy flexible y las interacciones de los monómeros dominan sobre e l resto y e l polímero adquiere una configuración globular, en un polímero con un valor alto de K, polímero rígido, la interacción dominante sobre todas las demás es la de flexibi lidad y el polímero adquiere una configuración lineal, que corresponde con su configuración de equilibrio. El punto importante es que la interacción de l solvente establece un valor crítico a partir del cual la interacción entre monómeros domina sobre las demás, igual a Kcrt=4.9 para Fu=4.0 en la Fig. 2. Este valor crítico del valor de Fu debe ser dependiente de la temperatura del sistema, la cual establece una barrera que tiene que ser alcanzada por las energías de los elementos del anterior, así cuando la temperatura disminuye es de esperar que la trans ición antes observada se presente para valores menores en la constante de flexibilidad K y el parámetro de interacción del solvente Fu. En la Fig. 4 tenemos la dependencia de den función de K para una temperatura de T=0.3 y los mismos seis valores en el parámetro de interacción del solvente. Se puede notar cómo en este caso tres valores de la constante de interacción del solvente (Fu=l.5, 2.0, 4.0) presenta una transición marcadamente más pronunciada entre un estado lineal y uno globular, en el valor crítico de constante de flexibilidad cercano a Kcñ-3.1, mientras CELERINET ENERO• JUNIO 2016 para valores pequeños de Fu nuevamente la transición es continua y suave. Por tanto, se observa en este caso cómo el rango de valores del parámetro K, donde el polímero se encuentra una configuración intermedia entre lineal y globular, se encuentra limitado a un intervalo de va lores de K=2 a K=4. 5 (representada por las líneas punteadas en rojo en la Fig. 4); es decir, es muy estrecha comparada con lo estudiado para el caso de una temperatura T=0.6, Fig. 2. 18 16 T=2 14 ... 12 ""CI 10 - - Fu=0.1 - - Fu=2.0 - - Fu=4.0 8 6 4 o s 10 IS 20 K* Fig. 5. Gráfica de la distancia principio-fin d en función de la constante de flexibilidad K del polímero ec. (1) para una temperatura constante del sistema igual a T =2.0. Donde cada color de l a línea corresponde a un valor distinto para el parámetro de interacción del polímero con el medio Fu, ecu. (2); con observaciones iguales a los de la Fig. 2. Otro hecho sobresaliente al comparar las Fig. 2 y 4 es que los valores asintóticos para K grandes y pequeños permanecen aproximadamente iguales para ambas figuras; mostrando, como es de esperarse, que los valores intrínsecos del polímero son independientes de las propiedades del medio. Resultados análogos se esperan para sistemas en equilibrio a temperaturas mayores; sin embargo, para temperaturas grandes no fue posible lograr la convergencia del programa de tal forma que los límites asintóticos pudieran alcanzarse como se puede ver en la Fig. 5. Esta muestra nuevamente a lf en función de K para cuatro valores de Fu, pero utilizando una temperatura del termostato T=2.0. Para este caso no se presenta la transición crítica entre un polímero lineal y g lobular, la curva es continua y suave, (para valores grandes de K la curva es quebrada, pero esto es un problema numérico ya que en estos puntos la convergencia del programa es muy limitada). Por tanto, cuando la temperatura del medio es alta se establece una barrera de energía que en el intervalo de parámetros analizados no se pudo alcanzar. Es interesante notar, para este caso, cómo la curva con un valor de Fu -4. O (linea azul) está por arriba de la curva con Fu =0.1 (línea negra), hecho que no está presente en la gráficas de las temperaturas anteriores. Este proceso debe de estudiarse con mayor cuidado (trabajo en proceso ). Finalmente, para corroborar lo expuesto en los párrafos anteriores, en la Fig. 6 se muestra una fotografía de las configuraciones de equilibrio que presenta un polímero �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO - JUNIO 2016 cuando se varía la temperatura pero se mantiene constante la flexibilidad del polímero e interacción del solvente con los monómeros. En las s imulaciones se utilizaron tres temperaturas distintas: T-0.3 , línea roja, T=0. 6, línea verde, y 1'=2.0, línea azul, con un valor de flexibilidad K=5.0 y de interacción del solvente Fu=2. 0. Se nota cómo la configuración del polímero es muy distinta en los tres casos: lineal en el caso de T=0.3, globular para T=2.0 y una configuración intermedia cuando T-0.6. Las configuraciones mostradas corresponden bien con los puntos calculados en las Fig. 2, 4 y 5, y nos permiten tener una representación visual de la información resumida en estas figuras. polímero no logran dominar a la interacción cinética de las moléculas del medio. Cuando se incrementa el valor de Fu>2.0 la d istancia tiende al valor de d=9.5. Es decir, cuando disminuye la fuerza de interacción entre los monómeros y el solvente, la distancia principio -fin disminuye y tiende a comprimir el polímero; sin embargo, tiene que vencer la energía térmica del medio, lo cual genera los diferentes valores asintóticos que se observan en la Fig. 7. 25 .. ---- 20 "0 b) 15 Fu =0.1 Fu =1.0 Fu=2.0 Fu =4.0 K=17 1 ¡ e) 1 a} 10 2 4 6 8 10 T* Fig. 7. Gráfica d e la distancia principio-fin d en función de la temperatura T del sistema, para un valor con stante del parámetro de flexibilidad del polímero ec. (1), K = 17.0-, donde cada color de la línea corresponde a un valor distinto para el parámetro de interacción del polímero con el medio Fu, ecu. (2). Las líneas rojas puntead as limitan regiones de diferente configuración, ver "Observaciones" Fig. 2. Fig. 6. Gráficas de las configuraciones e n equilibrio adquiridas por el polímero para los tiempos finales de la simulación. Se tienen tres configuraciones su perpuestas con la intención de poder ilustrar los tres estados de equilibrio característicos. En dicho casos se tienen parámetros fijos para constantes de flexibil idad igual a K =5.0 y para la constante d e i nteracción de monómeros con el medio F•J=:Z.O. Los tres polímeros muestran el cambio en la configuración del polímero cuando se i ncrementa la temperatu ra del sistema, la línea roja corresponde a una temperatura igual a T =0.3, la línea verde es para T =0.6 y la línea azu l es para una temperatura igual a T =:Z.0. Análisis variando T En esta sección se estudia la variación de la distancias principio-fin ti, ahora en función de la temperatura del sistema T, manteniendo constante el parámetro de flexibilidad K y utilizando cuatro valores distintos para la constante de interacción del solvente Fu . La Fig. 7 muestra los resultados del cálculo para un polímero poco flexible, se puede notar cómo a temperaturas T<2 el valor de d permanece aproximadamente constante para todo valor de Fu usado con un valor asintótico para d igual al calculado en la sección anterior (d=26. 0), cuando la temperatura tiende a ser pequeña ( T-+0. 4); a partir de este valor la distancia principio fin disminuye de forma continua y para T>5 alcanza un valor constante, que es dependiente del valor de Fu seleccionado. Para un valor pequeño de interacción con el solvente (Fu<l.O) la distancia es d=l2.5, y en este intervalo las interacciones presentes entre los monómeros del En todo el rango de valores de temperatura T usados, el sistema presenta nuevamente tres estados de configuración característicos, un estado donde el polímero presenta una configuración lineal para va lores donde la temperatura es T<l.5. Para el intervalo de temperatura entre l. 5< T<3.5 el polímero se encuentra en una configuración intermedia entre lineal y globular. Finalmente, cuando la temperatura es muy alta T>3.5 el sistema presenta una configuración semi-globular. Los resultados anteriores se calcularon para un polímero muy rígido donde es necesario invertir mucha energía para cambiar e l estado lineal que presenta e l polímero. Para contrastar estos resultados se realizaron nuevas simulaciones con los mismos parámetros, pero con la diferencia que se analizaron los estados de equilibrio de un polimero flexible K=2.0. La Fig. 8 muestra los resultados de la simulación. La principal diferencia en relación a lo presentado en la Fig. 7 para K= 17.0, es que ahora el sistema presenta a temperaturas T<2.0, un comportamiento más variado, pasando de un estado semiglobular para Fu=0. l a un estado altamente comprimido para F u=4. 0 para cuando se tiene una temperatura T=0. 5, es decir para este caso la energía total fijada por la constante de flexibi lidad y la agitación térmica del sistema pude ser alcanzada como función de l valor de interacción de los monómeros con el medio (valor del parámetro Fu), lo cual conduce a los d iferentes estados de configuración que se aprecian similares a los de la Fig. 3 . �INVESTIGACIÓN / FÍSICA CELERINET ENERO - JUNIO 2016 Para valores grandes de la temperatura T>5 el sistema presenta un valor constante para la distancia principiofin d, que no depende del valor de Fu utilizado. - - f u=0.1 ----o- Fu=1.0 Fu=2.0 Fu=4.0 10 B 4 2 (3] Lipowsky R.: Sackmann E.; ··structure and Dynamics of Membranc"; Elscv1cr, Amsterdam, 1995. e) 1 b) 1 1 4 6 B (1 ] Flecr, G. J: Stuart M. C: Shcutjens; Cosgrovc T.: Vincent. B. "Polymcr at interfaces". Chapman and Hall; London, 1993. (2] Genncs P. G: ·'ScaJing Conccpts in Polymer Physies", 2nd ed.; Comell Umversity Press: lthaca and London, 1985. M. Rubinstcin, --Polymcr Physics", Oxford Univcrsity Press. K=2.0 6 Referencias 10 T* Fig. 8. Gráfica de la distancia principio-fin d en fun ción de la temperatura T del sistema, para un valor constante del parámetro de flexibilidad del polímero ec. (1), K =2.0. Donde cada color de la línea corresponde a un valor distinto para el parámetro de interacción del polímero con el medio FLJ, ecu. (2); con "Observaciones" i guales a los de la Fig. 2. (4] O. Gonzálcz-Amezcua and M. 1-lcmándcz-Contrcras, "'StructuraJ thermodynamics of !amellar cationic lipid-DAN complex: DNA comprcssib1lity modulus", J. Chem. Phys, Vol. 123.pp. 224906, 2005. (5] M. Moddel. M. Bachmann and W. Janke. "Conformat1onal Mcchanics of polymer adsorption transitions at attractivc substratcs," J. Phys. Chcm. B, vol. 113( 11 ). pp.3314-3323, 2009. Conclusiones Se han determinado los estados característicos de un polímero con djferentes parámetros de l valor de flexibilidad y de interacción con el solvente utilizando simulaciones que trabajan bajo el algoritmo de dinámica molecular. U n resultado sobresaliente del trabajo es la presencia de tres estados de configuración del polímero: uno lineal, uno globular y uno de transición entre línealglobu lar, que es muy marcado cuando la interacción de poi ímero con el medjo es poco atractiva. Estos diferentes estados de configuración pueden ser importantes para ayudar a entender la trans ición que realiza la molécula de ADN cuando lleva a cabo la transcripción de su información para finalmente producir una proteína. U n mecanismo para lograr la transcripción, sería modificar las interacciones presentes entre los elementos del ADN de forma tal que la flex ibilidad de la molécula se altere y, por lo estudiado en la Fig. 2, se pueda realizar el cambio de conformación. Otro mecanismo que funcionaría de forma similar es trabajar con un conjunto de moléculas especializadas y específicas que puedan alterar de manera local las características del pH (interacción con el sol vente) y con ello generar diferentes interacciones con la molécula de ADN. Finalmente son necesarios los estudios que incorporen más e lementos de interacción, por ejemplo : tors ión entre cadenas de monómeros, sistemas con carga eléctrica y s istemas muJti-componentes para lograr una mejor comprens ión de los procesos que determinan las diferentes fases presentes en un polímero. [6] N. Bagatclla-Florcs, H. Schiesscl. W. M. Gelbar. "Static and Dynan1ic of polymer-wrappcd colloids," J Phys. Chem., vol.109, pp.21305-21312, 2005. [7] Vladimir A Baulin, Albert Joner and Carlos M. Marques, "Sliding Grafted Polymcr Laycrs", Macromolccules. Vol. 38, pp.1434-1441.2005. [8] Andrey Milchcv'; D. P. Landau "Monte Cario study of semi flexible living polymcrs". Phys. Rev. E. Vol-52, N-6: pp 6431-6441. 1995. (9] Doi. M: Edwards S. F: ·Thc thcory ofpolymcr dynamics", Clarendon Press: Oxford, 1986. Toshihiro Kawakatsu ·'StatisticaJ Physics of Polymcrs", Springer: 2004 cdition. [ 1O] Masao D01. ··Jntroduction to Polymcr Physics", Clarendon Press: Oxford, 1995. Robert J. Young and Petcr A. Lovcll ·'Introduction to Polymcrs", CRC Prcss; 3 cdition (Junc 27, 2011 ). [ 11] Ornar Gonzálcz A., Armando Rodulfo R.. Cclcrinct, Año 1 vol. l. pp. 22-30. 2013. J. A. Medcl-Garcia, F. J. Almagucr Martincz. O. Gonzálcz Amczcua. Celcrinct. Año 2 vol. IV. pp. 12-1 9.2014. (12] Allen, M. P. and D. J. Tildcsley. Computcr SimuJation of Liqmds, Clarcndon Pres, Oxford, 1987. Daan Frenkel and Bcrcnd Smil "'Undcrstanding Molecular Stmulation", Acadcmic Prcss. D. C. Rapaport. ·T he Art of Molecular Dynam1cs Simulation". Cambridge Univcrsity Prcss. [ 13] Nosé, S ... A unified fonnulat1on ofthe constanttcmperaturc molecular-dynamics mcthods" Joumal of ChcmicaJ Physics 81 (1): 511-519. 1984. Hoovcr, William G. ··canomcaJ �CELERINET ENERO - JUNIO 2016 dynamics: Equilibriw11 pha~c-spacc d1stribu-tions". Phys. Rcv. A 31(3): 1695-1697. 1985. Datos de autores Jorge l. Morales Ramírez Jorge l. Morales Ramírez es estudiante de la Licenciatura en Física en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL. Diego G. Gómez Pérez Diego G. Gómez Pérez es estudiante de posgrado en Ingeniería-Física en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL. Francisco J. Almaguer Martínez Francisco l Almaguer Martínez es profesor de Tiempo completo en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL. Dvorak Montiel Condado Dvorak Montiel Condado es profesora de Tiempo completo en la Facultad de Ciencias Biólogicas de la UANL. Ornar González Amezcua Ornar González Amezcua es profesor de Tiempo Completo en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas en la UANL. Sus líneas de investigación se desarrollan en tópicos relacionados con Sistemas Complejos. Email: omar.gonzalezmz@uanl.edu.mx INVESTIGACIÓN/ FÍSICA �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO - JUNIO 2016 Jorge I. Morales Ramírez Ornar González Amezcua Francisco J. Almaguer UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: Existen fenómenos naturales, sociales y económicos con las características de sistemas o procesos fuera de equilibrio. Estos abarcan desde simples mezclas de sales con solventes hasta soluciones poliméricas, transporte anómalo, crecimiento de poblaciones y ciudades, propagación de rumores e incluso variación de precios de acciones en mercados financieros. En el presente trabajo se contrastan de manera teórico-numérica dos de las metodologías más importantes en el estudio de la teoría de fluctuaciones fuera de equilibrio. Palabras claves: Sistemas fuera de equilibrio, ecuación de difusión, ecuación de Langevin, difusión anómala, percolación �CELERINET ENERO · JUNIO 2016 INVESTIGACIÓN/ FÍSICA Ecuación de Difusión Cuando una sustancia se suelta en un solvente se sabe que, baj o algunas consideraciones de tamaño, el movimiento de la sustancia a través del medio se puede aproximar mediante la ley de F ick, la cual establece que e l flujo es proporcional al gradiente de concentración /(t,x) = - Ddp/dt, la constante de proporcionalidad es e l llamado coeficiente de difusión. Esta aproximación para el flujo, combinada con el principio de conservación de la materia o ecuación de continuidad : =º , da lugar a la ecuación de difusión en una dimensión (espacial), un modelo clásico de transporte en sistemas fuera de equilibrio [ l]. +: (1) En cualquier instante de tiempo, la solución de la ecuación (1) predice un perfi l Gaussiano para la concentración o densidad de partículas (normalizada): - x2 p(t,x) = v4n:Dt ~ em (2) De la ecuac1on (2), el desplaz.amiento promedio de las partículas es cero µ =O, con una dispersión o desplazamiento cuadrático medio lineal en el tiempo íl =✓2Dt . La ecuación de d ifusión es construida bajo una visión macroscópico-fenomenológica y asigna propiedades deterministas en espacio y tiempo al campo escalar p(l,x). Ecuación de Langevin Además del enfoque determin ista anterior existe una versión dinámico - aleatorio para abordar sistemas fuera de equilibrio, cuyo punto de partida es una ecuación de movimiento (segunda ley de Newton) con un término estocástico apropiado para un elemento representat ivo del sistema (una molécula o partícula del fluido que se difunde en el medio). Se supone entonces que se tiene un ensamble de realizaciones idénticas con las mismas condiciones iniciales. El término aleatorio provoca que cada elemento del ensamble defina una "trayectoria" diferente en el espacio fase. En lugar de resolver un número enorme de ecuaciones diferenciales acopladas, este conjunto de realizaciones-trayectorias permite un tratamiento probabilístico en el cálculo de desplazamientos, velocidades y tamaño de fl uctuaciones promedio y momentos de mayor orden. La ley de Stokes dice que la fuerza ejercida sobre una partícula de masa m debida a la viscosidad del fluido en el cual se desplaza, para bajos números de Reynolds, es proporcional a la velocidad de la partícula mv = -av (3) donde la aceleración de la part ícula se ha escrito como v=dvldl y a es el coeficiente de viscosidad del medio. Para cualquier velocidad inicial v0, la solución de la ecuación diferencial (3) da una velocidad con un decaimiento exponencialmente en el tiempo: v(t) = v0 e·r1 , con y=a/m el coeficiente de v iscosidad por unidad de masa. Sin embargo, lo que observó Robert Brown en 1827, en un s istema formado por partículas de polen suspendidas en agua, fue un movimiento siempre continuo, incesante y "errático"; hoy conocido como movimiento Browniano. En 1905 Einstein [2] presenta la primera explicación teórica a las observaciones de Brown y obtiene la ecuación de difusión (1) empleando conceptos de la termodinámica del equilibrio y nociones de lo que posteriormente llegaría a ser conocido como la teoría de campos aleatorios o procesos estocásticos. Para explicar este mismo fenómeno Langevin [3] recurre a una idea a lgo extravagante para los fisicos de la época: la fuerza resultante sobre una partícula Browniana de masa m, que se mueve en un fluido, es la suma de la fuerza de v iscosidad del medio, más una fuerza fluctuante aleatoria, mx = ! viscosidad + Fa1eatoria . La ecuación de movimiento propuesta por Langevin, una ecuación diferencial estocástica de segundo orden inhomogénea, se puede entender de la siguiente manera: las partículas que se difunden en un líquido se desplazan en el interior de un medio continuo, de tal manera que en este régimen hidrodinámico la interacción partículafluido es representada por el término -av que aparece en el lado derecho de la ecuación (3). Sin embargo, en sentido estricto, el fluido es un agregado de moléculas que interaccionan con un sistema finito (una partícula Browniana) en una escala mesoscópica, es decir, una partícula "macroscópicamente pequeña" comparada con e l tamaño del microscopio (laboratorio), pero " m icroscópicamente grande" comparada con las moléculas del fluido, y por ello susceptible de "detectar" las discontinuidades del medio continuo. �INVESTIGACIÓN / FÍSICA CELERINET ENERO - JUNIO 2016 Las moléculas del fluido están en constante agitación térmica, chocando en gran número y en todas direcciones con la partícula Browniana ocasionando que dicha partícula lleve a cabo un paseo aleatorio. Así, la ecuación de Langevin ha de contener la ecuación (3) más una fuerza estocástica FL con la cual modelar la interacción a leatorio-discreta de la partícula Browniana con las moléculas del medio; en otras palabras, la ecuación "correcta" que da cuenta del movimiento Browniano debe ser: (4) La ecuación (3), al dividir entre la masa de la partícula, se reescribe como: v + yv = f(t) (5) Al promediar (8) sobre un ensamble de sistemas idénticos y teniendo en cuenta (6), se obtiene que la velocidad promedio de las partículas decae exponencialmente a cero con el tiempo debido a la fuerza de viscosidad: (9) Util izando (8) y las propiedades de la fuerza aleatoria dadas por (6), e l valor asintót ico de la función de autocorrelación de la velocidad, para tiempos grandes, t, t' » ks dado por: (v(t)v (t')) = ..i. e - r<c- t,) 2y El segundo momento de la velocidad se obtiene de( IO)cuando L= t' donde f(t) es el valor de la fuerza a leatoria por unidad de masa al tiempo t. Lo importante del modelo (5) es que f(t) es una fuerza estocástica, debido a la idea de que los choques son aleatorios, cuyos valores se distribuyen de manera Gaussiana con las siguientes propiedades [4]: (f(t)} = (f(t)f(t')) = qo(t - o t') (6) La primera ecuación en (6) dice que en cualquier instante t, la fuerza promedio por un idad de masa es cero deb ido a la gran cantidad de colisiones en todas direcciones; la segunda ecuación en (6) implica que la fuerza a leatoria es delta correlacionada; es decir, para instantes de tiempo muy separados t' >> t no hay correlación pero para t iempos muy cercanos t' "' t sí la hay, y su intensidad esq. ( 1 1) De acuerdo con el teorema de equipartición de la energía, la energía cinética promedio por partícula es proporcional a la temperatura absoluta: ( 12) donde k s es la constante de Boltzmann y T es la temperatura absoluta. De ( 11) y ( 12) se obtiene que la intensidad de la autocorrelación entre los valores de la fuerza, el valor del parámetro q que aparece en (6), es: (13) La primera integral de la ecuación diferencial (5) es: Ya que dx = v(t)dt , el desplazamiento cuadrático medio de la partícula Browniana para un ensamble de sistemas idénticos se escribe como: J v(t) = v0 e· + Je· r(, -,·)r (t ')dt' 11 o (8) �CELERINET ENERO - JUNIO 2016 INVESTIGACIÓN/ FÍSICA Usando (8) el segundo momento para el desplazamiento resultante al tiempo t resulta ser proporcional al tiempo Difusión en 2 dimensiones transcurrido: La extensión del movimiento Browniano a dos o más dimensiones es inmediata. Suponiendo que las componentes de la posición de la partícula son variables aleatorias independientes con distribuciones marginales dadas por (2), entonces la distribución de probabilidad conjunta del vector aleatorio ( x,y) en un medio homogéneo e isotrópico es: (14) La constante de proporcionalidad D que aparece en (14) es el coeficiente de difusión el cual, teniendo en cuenta ( 13), se puede escribir como: 1 P(t,x,y) = 41tDC - e - (x2+y2) 4Dt (18) (! 5) Al pasar a coordenadas polares, la densidad de probabilidad de la magnitud del desplazamiento La expresión ( 15) para el coeficiente de difusión fue obtenida por Einstein en su trabajo de 1905 sobre el movimiento Browniano. Utilizando las propiedades de la aceleración aleatoria f ( t ) es posible mostrar que los momentos impares del desplazamiento son cero, mientras que los momentos pares de x (L) están dados por : (16) Una vez que se conocen todos los momentos del desplazamiento, la transformada de Fourier de su densidad de probabilidad, esto es, la función característica P(k ), queda completamente determinada por la fórmula: r= ✓x2 + y2 es dada por la distribución de Rayleigh: P(r, t) - (19) De lo Discreto a lo Continuo Considere un sistema formado por una partícula " libre" la cual lleva a cabo un paseo aleatorio en una dimensión. La posición inicial de la partícula es el origen x = O, y en cada unidad de tiempo da pasos de tamaño unitario, a la derecha con probabilidad a o la izquierda con probabilidad b, ver la Fig. 1. <E--b ---¿ -1ª o . J j+l Tomando la transformada de Fourier inversa de ( 17), la densidad de probabilidad para el desplazamiento de la partícula Browniana es dado por la función de densidad de probabilidad Gaussiana (2). - r2 = -2Dt re4Dt 1 ••• 1 j-1 Después de n pasos, la probabilidad de localizar a la partícula en la posición j satisface la siguiente relación de recurrencia [5]: (20) �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO • JUNIO 2016 :& Con la condición inicial Po (J) = ó (J) = 1 si J = O, y O si j * O, la solución de (21) es la distribución de probabilidad binomial: o >- ~ - 8 (21) ¡.,.. . :& -150 Con r el número de pasos a la derecha y j=2r-n. Cuando el número de pasos es mucho muy grande n >> 1 con la aproximación de Stirl ing dada por: .so -100 o X Fig. 2 Un paseo aleatorio en dos dimensiones en el plano !n(n!)::(n+ ~)ln(n)-n+ ~ln{2ir) (22) XY . Si ,¡ representa el vector de desplazamiento en el i-esimo paso, la línea azul es el vector de desplazamiento resultante r = r 1 +r 2 + ···+ r., , después de n = 5 x 104 pasos, medido desde el origen (0,0). La línea roja son las los valores de la binomial (2 1) se pueden aproximar mediante los valores de la Gaussiana P(J,n)= 2 ✓2n4nab · ( ¡' ) e- 2 ¡;;;;¡; (23) Observe que de acuerdo con (23), el desplazamiento promedio de la partícula es cero J = O, con una desv iación estándar proporcional a la raíz cuadrada del número de pasos a = ✓4abn , resultado consistente con el proceso dado por la ecuación de difusión (2) ya que el número de pasos es proporcional al tiempo transcurrido t ex; n . Por lo tanto, todos los resultados obtenidos en las secciones anteriores son válidos asintóticamente para una caminata aleatoria discreta. huellas de la partícula Browniana. Con cada valor n del número de pasos, se genera una realización de la caminata y se calcula el cuadrado del desplazamiento resultante; se repite el proceso 1000 veces y se promedia sobre todo el ensamble de realizaciones (r 2 ) = (x2 ) + (y2 ). Los resultados se muestran en la Fig. 3. 8 - (;- 5, <fl> <12> <X2> i ~> ~ o o 20 4-0 80 100 n Simulaciones Fig. 3. Graficamos el promedio del cuadrado de la distan- Para simular un proceso de difusión mediante caminatas aleatorias en una y dos dimensiones se escribieron algoritmos en lenguaje de programación de código abierto GNU-R. El procedimiento general es el siguiente: se generan dos números aleatorios entre O y 1, uno para decidir si el desplazamiento es en la dirección II x 11 o en II 11 la dirección Y , y el otro para decidir si es a la derecha o a la izquierda (eje x ), o bien hacia arriba o hacia abajo (eje y). cia recorrida de O a 100 pasos para 2 ), (r 2 2 ) , (x ) y (y2 } . El número de pasos n es equivalente al tiempo trans2 currido t; (r' } representa el promedio del cuadrado de la distancia recorrida para una simulación de la caminata aleatoria subyacente a la distribución de Rayleigh (20): en cada iteración, se genera un ángulo aleatorio 0 con distribución uniforme en el intervalo (O, 2n) y se da un paso de tamaño unitario en esa dirección. Como era de esperarse, cuanto mayor sea el número de pasos, más tiempo transcurre y la dispersión o desplazamiento cuadrático medio crece con la raíz cuadrada del número de pasos: ,i Una iteración en el código corresponde a un paso en la caminata aleatoria y un número n de iteraciones en un ciclo del programa es equivalente a una caminata con el mismo número de pasos. Una realización de una caminata aleatoria con 5 x 104 pasos en dos dimensiones se muestra en la Fig. 2: (r ' = ✓ (RZ)~../ñ. �CELERINET ENERO - JUNIO 2016 INVESTIGACIÓN / FÍSICA Como encontramos en la teoría, la dependencia del desplazamiento cuadrático medio .í., es lineal en el número de pasos, podemos notar que en e l caso de = J<r2 ) , la pendiente es casi 1, esto será importante después. i, Algo también interesante es la distribución del desplazamiento; sabemos que "x" e "y" deben ser Gaussianas para que " r" tenga una distribución de Rayleigh; para corroborar esto usaremos un test de normalidad de Smirnov-Kolmogorov [6], el cual busca las máximas djferencias entre nuestra distribución y una normal generada por R, luego calcula el p-value para encontrar la probabilidad de que exista una distribución normal con nuestros datos, lo anterior está mostrado en la Fig.3. Desplazamiento en x $ l ... o.., n■IOOO Un ejemplo importante de una situación donde se presenta una dinámica anómala es en el fenómeno de la percolación. La percolación es e l flujo o transporte efectivo de un fl uido a través de un medio poroso. En una versión discreta se puede pensar en un conjunto de partículas que se mueven de manera aleatoria a l atravesar de lado a lado una red formada por dos tipos de nodos: nodos conductores o poros y nodos no-conductores u obstáculos. Dos ejemplos clásicos de percolación son el paso del café a través de un fi ltro en una máquina percoladora y el movimiento de hidrocarburos confinados en rocas a través de grietas. Para simular una caminata en un régimen de difusión anómala se utiliza el mismo a lgoritmo con el cual se genero la caminata mostrada en la Fig. 2, pero agregando un par de rutinas: una con la cual incluir huecos en la red y otra para hacer que la partícula esquive los huecos. p-val .0.6885 o N g o o ·2 ·1 o 1 2 3 ,.. • ij ., X o ~ Fig. 3 Histograma de las frecuencias de "x" normalizada ' para una muestra de 1000 desplazamientos de 1000 pasos o En la Fig. 3 vemos un p-val=0.6865 con el cual, teniendo un nivel de significancia de O.OS demostramos que nuestra hipótesis de que "x" se distribuye de forma Gaussiana, es cierta; por lo tanto, ya que "y" se genera de la misma manera que "x", esta también es Gaussiana y concluimos que " r" debe tener una distribución de Rayleigh por la teoría antes mostrada. Ahora que ya conocemos bien la difusión, compl icaremos la red colocando obstáculos para el caminante y volviendo a medir el desplazamiento. Difusión Anómala La difusión anómala se presenta cuando las partículas, al desplazarse a través de un medio, encuentran obstáculos colocados de manera regular o aleatoria, lo cual ocasiona que su movimiento sea más rápido o más lento que en la difusión Iibre. (8] 2(J 40 • IIO • Fig. 4 . Sistema en percolación después de dar 5000 pasos. La linea azul conecta el punto inicial de entrada (0,0) y el punto final por donde escapa la partícula. Los pequeños puntos negros son los obstáculos por donde no puede pasar la partícula. Observe que la escala de la red utilizada es del orden de la raíz cuadrada del número de pasos L- ✓ n En el modelo de percolación se introduce el parámetro " p", el cual mide la densidad de huecos o sitios noconductores en la red. Así, un valor p=0.5 significa que la mitad de los puntos o nodos de la red no pueden ser atravesados por la partícula y cuando p=O no hay huecos; esto es, todos los sitios son conductores y el movimiento de las partículas corresponde al caso difusivo. Los resultados de la simulación de una dinámica de percolación desde 25 hasta 40 pasos con diferentes valores en la densidad de huecos se muestran en la Fig. 5. �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO • JUNIO 2016 Referencias 5l . ,a p.O p.075 i . p.025 p.095 lil . p.0.5 (1 ] E. Butkov. Mathematlcal Physics, 1st Edition, 1973. (2] John Stachel (Editor), Einstein 1905 Un año milagroso, Crítica, Barcelona, 2001. ¡¡¡ • ~ . o • (3] H. Rísken. The Fokkcr-Planck Equation, 2nd Edítion, 1989. 1 1 1 1 2S 30 35 40 n Fig. 5. Desplazamiento de una partícula en un régimen de percolación, con diferentes valores del parámetro p , graficando distancia con respecto al numero de pasos "n'! Los resultados numéricos muestran que el desplazamiento cuadrático medio es prácticamente cero cuando la densidad de huecos es cercana al valor de saturación 1; por contraste, cuando la densidad de huecos disminuye hasta casi el valor cero, el desplazamiento cuadrático medio adquiera las propiedades características típicas del régimen difusivo. Algo importante a recalcar es lo que se llama umbral de percolación [9], esto es, la densidad de huecos crítica por debajo de la cual el sistema siempre percola, esto es, las partículas s iempre atraviesan la red. En la red considerada el umbral de percolación corresponde a la región p5().5, ya que la distancia recorrida debe ser a lo más igual a la raíz cuadrada del número de pasos. (4] W. PauL J. Baschnagel. Stochastíc Processes, 2nd Ed ition, 1999. (5] G. H. Weiss, Aspccts and Aplícations of thc Random Walks, 1st Edition, 1994. (6] H.C. Thode, Testing forNormality, Vol. 164, 1991. [7] G. Marsaglia, W. W. Tsang, J. Wang, Evaluating Kolmogorov's Distribution, University ofHong Kong. (8] B. D. Hughes, Random walks and Random environments. 1st Editton, 1995. (9] J. Klafter, l. M. Sokolov, First steps m Random Walks, 1st Editton. 201 l. Datos de autores Jorge lván Morales Ramírez Conclusiones Los procesos fuera de equilibro como la difusión y la percolación, son fenómenos complejos, interesantes y de amplia aplicación en la ciencia y tecnología. Aunque los principios fisicos del mecanismo de la difusión están bien establecidos y se cuenta con modelos matemáticos discretos y continuos que permiten cálculos analíticos exactos de muchas propiedades difusivas, las teorías de la difusión anómala y percolación tienen muchas preguntas abiertas. Por ejemplo, los umbrales de percolación para redes regulares se pueden obtener analíticamente, sin embargo, preguntas como: ¿qué pasa con la distribución del desplazamiento r en este caso? o ¿cómo es en general el desplazamiento cuadrático medio en estos sistemas?, son dificiles de responder. Algo importante del presente estudio es mostrar que es posible describir dinámicas de sistemas complejos mediante algoritmos sencillos, además de hacer poder simular, al menos cualitativamente, ciertas propiedades de medios continuos mediante modelos aleatorios discretos. Este trabajo es solo el preámbulo de un estudio más detallado en el tema de procesos fuera de equilibrio. Jorge Iván Morales Ramírez es estudiante de la Licenciatura en Física, en la FCFM de la UANL. Ornar González Amezcna Ornar González Amezcua es Profesor-Investigador del CICFIM de la UANL. Francisco Javier Almaguer Martínez Francisco Javier Almaguer Martínez es ProfesorInvestigador del CICFIM de la UANL. �CELERINET ENERO · JUNIO 2016 INVESTIGACIÓN/ ASTRONOMÍA , PICO-SATELITES EDUCATIVOS CANSAT: PRIMER CONCURSO NACIONAL EN , MEXICO Angel E. Sánchez Colín UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Antonio G. Roa UABC Universidad Autónoma de Baja California Escuela de Ciencias de la Ingeniería y Tecnología Bárbara Bermúdez Universidad Autónoma de Nuevo León Centro de Investigación e Innovación en Ingeniería Aeronáutica Carretera Salinas Victoria s/n, Aeropuerto del Norte, Escobedo, Nuevo León, México. José Á. Cardona Grace Espinosa Gerardo Lira UANL-FIME Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Antonio Rentería Universidad de Monterrey San Pedro Garza García, Nuevo León, México �INVESTIGACIÓN/ ASTRONOMÍA CELERINET ENERO - JUNIO 2016 Resumen: : En este trabajo se reporta la descripción física de un pico-satélite CanSat y los resultados obtenidos durante su misión en el primer concurso nacional de satélites educativos, celebrado el 8 octubre de 2015 en Valle de las Palmas, Tijuana, B. C. México. Con un sensor de temperatura DHTl 1, registramos una diferencia de ~2 ºC, entre el punto de despegue a nivel del suelo y la altura máxima alcanzada a 130 m. La trayectoria del vuelo de ascenso y descenso del pico-satélite, quedó proyectada en un área de 200x200 m 2 mediante las coordenadas de un GPS. Palabras claves: Pico-satélite; CanSat; microcontroladores �INVESTIGACIÓN/ ASTRONOM ÍA CELERINET ENERO - JUNIO 2016 Introducción Hoy día, los satélites pequeños juegan un papel muy importante en el desarrollo tecnológico que se lleva a cabo en las agencias espaciales, en las instituciones educativas y en la industria del espacio [1 ]; esto se debe a que el tiempo para construirlos es muy reducido en comparación con los satélites de tamaño estándar. Por otra parte, el tamaño y el peso son factores cruciales para determinar el costo de su lanzamiento. La inversión económ ica en la planeación, diseño y construcción de un satélite artificial es muy costosa debido a que, para su desarrollo, se requiere contar con el estado del arte de las tecnologías y de personal altamente calificado. La mayoría de los países desarrollados, cuenta con una variedad de programas para la formac ión y capacitación de personal en estas áreas [2]; por lo que han hecho una gran labor al incorporar estos programas en los sistemas educativos y han logrado difundirlos en sus universidades, incluso en los países en vías de desarrollo [3-6). Hace poco más de una década que dichos programas comenzaron a ser establecidos en casi todo el mundo; lo cual fue posible, mediante proyectos educativos económicos, empleando los simuladores de satélite denominados CanSat, ya que presentan una buena alternativa para la formación de recursos humanos y porque proporcionan los conocimientos básicos y los principios de operación esenciales de una misión espacial. Estos dispositivos pueden ser diseñados y construidos utilizando componentes electrónicos comerciales, tienen la ventaja de que los códigos y la programación de los subsistemas pueden hacerse mediante una computadora personal. El concepto CanSat (Can-Satellite, por sus siglas en inglés) fue propuesto en 1999 por el profesor Robert Twiggs del Laboratorio de Desarrollo Espacial de la Universidad de Stanford [7]. Su principal objetivo, era transmitir a los estudiantes los conceptos básicos para el diseño y construcción de satélites. En términos generales, un satélite artificial puede clasificarse de diferentes maneras: por su tamaño, costo, función, tipo de órbita, etc.; pero su clasificación por masa casi siempre suele estar relacionada directamente con los costos de lanzamiento para la puesta en órbita. En la Tabla l , se muestra una clasificación general adoptada en los últimos años. Tipo Masa en [kg] Graneles satélites Mayor que l 000 Medianos satélites 500 a 1000 Mini-satélites 100 a 500 Micro-satélites 10 a 100 Nano-saté lites 1 a IO Pico-satélites 0.1 a 1 Femto-satélites Menor que 0. 1 Tabla 1. Clasificación de los satélites por masa Los CanSat no son puestos en órbita, pero pueden ser lanzados a diferentes alturas: desde un cohete, un globo, o un vehículo aéreo no tripulado. De acuerdo a lo anterior, un CanSat es un pico-satélite que cabe en una lata de refresco y su costo aproximado para construirlo es de-400 USD ( dólares estadounidenses), dependiendo de los materiales del diseño y de la carga útil que haya sido utilizada. Para completar su misión, los CanSat deben ser completamente autónomos. Durante el descenso en paracaídas o en estructuras desplegables, deben transmitir información por telemetría hacia una estación terrena, conectada a una computadora portátil; por lo tanto, la misión puede consistir únicamente en transmitir datos, efectuar retornos controlados o probar pequeños mecanismos de despliegue. En este artículo, se presenta la descripción fisica de un CanSat y los resultados obtenidos durante su lanzamiento en el primer concurso nacional de picosatélites, celebrado el 8 de octubre de 20 15 en Valle de las Palmas, Tijuana, Baja California, México. Primer Concurso Nacional de CanSat en México Los CanSat se conocen en México desde principios de esta década. La Red Universitaria del Espacio (RUE), de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), organizó en 2013 el primer concurso interno de CanSat [8], dirigido exclusivamente a estudiantes que pertenecen a esta institución. Este concurso está programado anualmente, por lo que este año se llevó a cabo su tercera edición. Durante el año 20 14, la Agencia Espacial Mexicana (AEM) realizó un proyecto de capacitación en sistemas de ingeniería aplicados a una misión CanSat [9], en la que participaron más de 50 profesores de todo el país, con la finalidad de difundir estos conocimientos a los estudiantes de sus universidades correspondientes. �INVESTIGACIÓN / ASTRONOMÍA Por otro lado, México cuenta con 7 profesoresinvestigadores, que han recibido la certificación de un programa de entrenamiento para lideres en CanSat, (CLTP, CanSat Leader Training Program [10), por sus siglas en inglés), que año tras año es ofrecido en diferentes universidades de Japón, junto con el Consorcio de Universidades para la Ingeniería del Espacio, (UNISEC, University Space Engineering Consortium [1 1], por sus siglas en inglés), ubicado también en Japón. Actualmente, tres de estos profesores, forman parte del capitulo UNISEC-Mexico [12), establecido para crear una red nacional e internacional de colaboración entre estudiantes y profesores, en acti vidades académicas y proyectos educativos que estén relacionados con el espac10. CELERINET ENERO - JUNIO 2016 mantener una periodicidad anual, por lo que se propuso como sede a la UANL, para el otoño de 2016. En la primera edición de este concurso, participaron un total de 18 universidades provenientes de diferentes estados de la república. Cada proyecto estuvo conformado por cinco estudiantes y se premiaron a los tres primeros lugares, los cuales fueron otorgados en orden consecutivo al Instituto Tecnológico de Puebla (ITP), Instituto Tecnológico de Nogales (ITN) y a la UABC-Ensenada, respectivamente. .,.Fig. 2. Instalaciones para los equipos participantes. Descripción física de un CanSat. En la Fig. 3, se muestran los componentes principales que constituyen los subsistemas de un CanSat. Fig. 1. Imagen de bienvenida al Primer Concurso Nacional de Satélites educativos CanSat. La gran aceptación que se ha producido en los últimos años por parte de los alumnos y profesores, condujo a organizar y llevar a cabo el primer concurso nacional de satélites educativos denominados CanSat. Este fue organizado por la Escuela de Ciencias de la Ingeniería y Tecnología (ECITEC), Unidad Valle de las Palmas de la Universidad Autónoma de Baja California (UABC), en colaboración con la AEM, el Clúster Aeroespacial de Baja California, el museo del Trompo de Tijuana, UNISEC-México, el Instituto Politécnico Nacional (IPN), UNAM, la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), la Universidad Autónoma de Chihuahua(UACH), el Instituto Tecnológico de Puebla (ITP), el Instituto Tecnológico de Nogales (ITN), el Instituto Tecnológico superior de Cajeme (ITESCA) y el Centro de Investigación y Desarrollo de Tecnología Digital (CITEDI). El concurso fue realizado el 8 de octubre de 2015 en las instalaciones de la ECITEC [13), en donde se estableció a) El subsistema de la computadora de vuelo, está compuesto por un microcontrolador Arduino Pro-mini 328, que dispone de un chip Atmega328, operando a 8MHz. b) El subsistema de comunicación comprende un módulo transm isor compuesto de una antena XBee, que utiliza el protocolo de comunicaciones inalámbrico Zigbee (IEEE 802. 15.4). Para conocer su ubicación en todo momento, el CanSat tiene instalado un Sistema de Posicionamiento Global o GPS (Global Position System, por sus siglas en inglés) modelo GP635T, cuyas pequeñas dimensiones le hacen ideal para esta aplicación. El módulo receptor cons iste en una antena de características similares a la anterior, conectada a una computadora portátil, que en conjunto forman la estación terrena. c) El subsistema de la misión cuenta con un sensor de temperatura y humedad DHTI I con sal ida de datos digital y una tarjeta Arduino que contiene un acelerómetro ADXL345, un giroscopio L3G4200D, un compás HMC5883L y un barómetro BMP085 para medir la pres ión a diferentes alturas. �CELERINET ENERO - JUNIO 2016 INVESTIGACIÓN/ ASTRONOM ÍA d) El subs istema de potencia, emplea una batería recargable de polimero de litio de 3.7 V, con una capacidad de carga de 1.2 mAh para alimentar todo el sistema. También cuenta con una micro-cámara 808 Car Key, para la grabación de v ideo y captura de fotografia durante el vuelo. Esta cámara tiene una resolución de imagen 720X480 y cuenta con su propia batería. Fig. 3. Cuatro subsistemas que conforman la configuración básica de un sistema CanSat. De arriba abajo y de izquierda a derecha: a) subsistema de computadora, b) subsistema de comunicación, c) subsistema de la misión y d) subsistema de potencia con micro-cámara. Cada uno de los subs istemas está conectado entre sí para formar todo el s istema, como se muestra en la Fig. 4, en donde el ensamble está listo para ser introducido en una lata de refresco. En cada etapa del ensamble, se verificó la funcionalidad de los subsistemas, hasta llegar a la integración completa. Para verificar la operativ idad del sistema integrado, se realizaron dos pruebas complementarias bajo condiciones extremas, mientras estaba en operación y transmitiendo los datos. En la primera prueba, se sometió a una fuerza centrífuga, atado a una cuerda de 70 cm de largo y girando manualmente a una frecuencia de 3-5 Hz. La segunda prueba fue de impacto; se dejó caer hacia el suelo desde una altura de 1.8 m y se comprobó la continuidad de su funcionamiento, como se indica en la Fig. 5. Fig . 4. lntegración completa del sistema CanSat • .. ...... •• • •••• 1 Fig . 5. Prueba de impacto contra el suelo en caída libre �INVESTIGACIÓN / ASTRONOMÍA Es importante considerar que el mecanismo de descenso, es un elemento adicional, externo al sistema integrado. El paracaídas de la Fig. 6 por ejemplo, está sujetado al aro de plástico que se ha implementado en esta lata, la cual fue reforzada con cemento transparente, adherido en su interior, para dar mayor dureza y prevenir los daños por impacto en el aterrizaje. Para verificar el despliegue del paracaídas, el CanSat fue lanzado desde una altura de 10 m en el interior de un edificio, como se muestra en la Fig. 7. Esto confirmó la entera funcionalidad del dispositivo, por lo que se preparó para llevarlo al lugar del lanzamiento en el concurso. CELERINET ENERO - JUNIO 2016 El lenguaje de programación utilizado para este sistema, fue Arduino v.1.6.6., no solo porque la configuración de los elementos principales de cada subsistema es compatible con este lenguaje, sino porque es didáctico y relativamente fácil de aprender para los estudiantes. Cabe señalar que este lenguaje es útil en casi todas las carreras de ingeniería, inclusive en fisico-matemáticas. En el código, se escribieron todas las órdenes para medir los parámetros fisicos con los sensores, realizar una lectura y escribirla en la pantalla de la computadora; con esto se puede verificar que el funcionamiento sea correcto y al mismo tiempo, cada lectura adquirida es almacenada en un archivo de datos con el que se procede a construir su respectiva gráfica. Para ello se diseñó una interface con Matlab, que permite graficar las curvas en tiempo real, conforme se están recibiendo los datos por telemetría. Resultados Durante el concurso, todos los lanzamientos fueron hechos con un multirotor, como el que está mostrado en la Fig. 8, el cual lleva una carga de tres CanSat y los eleva hasta una altura determinada. Debido a las condiciones el imáticas del lugar, como los vientos fuertes, solo permitieron alcanzar una altura máxima de ~ 150 m para todos los vuelos. Fig . 6. Paracaídas implementado para e l CanSat Fig . 8. Multirotor empleado para lanzamiento simultáneo de 3 CanSat Fig . 7. Prueba de despliegue del paracaídas en el interior de un edificio a 10 m de altura En la Fig. 9 se muestran dos fotografias tomadas con la micro-cámara. En la foto de arriba, justo antes de soltar la carga, se aprecia uno de los motores del hexacóptero y parte de las instalaciones del lugar. En la foto de abajo, durante el descenso, se aprecian otros edificios ubicados en el lado opuesto de los anteriores. Nótese que el lugar es un área restringida en un campo despejado. �INVESTIGACIÓN/ ASTRONOM ÍA CELERINET ENERO - JUNIO 2016 460 440 420 400 ~ E ~ ro l.. 380 ~ 360 :, 340 320 300 o 50 100 150 200 250 300 tiempo [s) Fig. 10. Altura máxima alcanzada durante la misión 36.5 36.0 Fig. 9. Fotografías obtenidas con la micro-cámara antes de soltar al CanSat (arriba) y durante el descenso (abajo) 35.5 ü L El vuelo de la misión tuvo una duración de 300 segundos, desde la preparación de la plataforma, hasta el aterrizaje. Los resultados obtenidos se muestran en las gráficas de las Figs. 10-13. En la Fig. 10 se observa una altura máxi ma de ascenso de ~ 130 m. La variación de alturas con respecto al punto de lanzamiento y el punto de aterrizaje, es debido a las irregularidades del terreno. La escala vertical de la Fig. 10, inicia en 300 m, que corresponde a la altura del sitio con respecto al nivel del mar. En la Fig. 11 se observa un cambio abrupto en la temperatura, de 33.5° a 35.5°; esto puede ser debido a la velocidad de ascenso o a los gradientes de temperatura que presenta el aire a estas alturas. En la Fig. 12, se aprecia un ligero descenso en la presión atmosférica, conforme se alcanza mayor altura. Finalmente, en la Fig. 13 la trayectoria completa del vuelo está proyectada en un área de ~200x200 m2 con las coordenadas del GPS. 35.0 ~ -... ::, ( 1l 34.5 (1) a. E (1) 1- 34.0 33.5 33.0 32.5 o 50 100 150 200 Tiempo [s) Fig. 11. Variación de la temperatura 250 300 �INVESTIGACIÓN / ASTRONOMÍA CELERINET ENERO - JUNIO 2016 Conclusiones 98200 98000 97800 97600 '¡ij' - 97400 ·¡¡:; 97200 a.. e o Q) .... a.. 97000 96800 96600 96400 280 300 320 340 360 380 400 420 440 Altura [m) Fig . 12. Presión atmosférica vs. Altura 32.43200 Los pico-satélites educativos CanSat, son importantes en las instituciones de educación superior, tanto en los países desarrollados, como en los que se encuentran en vías de desarrollo. Estos s imuladores proporcionan los conocimientos básicos y los principios de diseño, desarrollo y operación esenciales de una misión espacial. Además, pueden ser diseñados y construidos utilizando componentes electrónicos comerciales. Los programas de entrenamiento en pico-satélites que se ofrecen hoy día en nuestro país, han logrado establecer nuevas pautas de interés y motivación en los estudiantes de licenciatura para continuar en los estudios de posgrado o encaminarse a los sectores laborales con esta especialidad. El primer concurso nacional de pico-satétilites CanSat nos brindó la oportunidad de intercambiar conocimiento y experiencia entre las instituciones participantes; esto nos conduce a generar colaboraciones nacionales e internacionales con el fin de emprender proyectos de mayor envergadura. Aterrizaje 32.43195 V, o u ~ Agradecimientos 32.43190 Este trabajo fue financiado en parte, por PROMEP (Proyecto: DSA/103.5/14/10812) y por la Dirección de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL. 3 2.43185 .!2l Q) t:: o 32.43180 z u 32.43175 ~ ...J 32.43170 ::, Referencias 32.43165 32.43160 ~----~~~~-~~~-~ -116.6750 • l 16.6745 -116.6740 ·116.6735 -1 16.6730 • I 16.6725 (1 ] P. Thakkcr and W. A. Sh1roma. Emcrgcncc ofp1co- and nanosatcll itcs for atmosphcric rescarch and tcchnology tcsting. lsl Ed. (American Institute of Acronautics and Astronautics Inc .. Virgima. 201 O). pp. 3- 16. Longitud Oeste (grados] Fig . 13. Trayectoria del vuelo, proyectada en un plano de - 200 x200 m2 (2] R. Walker. P Galcone. H. Pagc, et al.. ESA I-lands-on Spacc Education Project Acuvitics for Univcrsity Students: Attracting and Training the Next Gencration of Space Enginccrs, IEEE EDUCON, Education Enginecring, (2010), 1699-1708. (3] Torstcin Wang and Roe) Vandebcr, Toe norucgian cansat competition pilo!. https://www.narom.no/btldcr/ bildc2_20100122I51252.pdf (Rcc.: 9/12/2015). (4] Amund Nylund and Joran Antonscn, Cansal - General introduction and cducallonal advantagcs. https://www.narom. no/bilder/bi lde2_20080701145723.pdf (Rcc.: 9/12/2015) [5] http://www. es ero. org. uk/ncws/uk-cansat-com pct ition (Rec.: 24/11/2015) �CELERINET ENERO - JUNIO 2016 (6] R Carrasco D. & S. Vázqucz H., Nano-satélite basado en m1crocontroladorcs PIC: CanSat, 3cr. Congreso Virtual, microcontoladorcs y sus aplicaciones, Cuba, (2014). (7] Rober T~1ggs. University Space Systcm Symposium (USSS), Hawaii, USA, (1998). [8] http://ruc.unam.mx/Eventos/Real izados/CANSA TI Misioncs%20Cansat2013.pdf(Rec.: 9/12/20 15) [9]http://www.educacionespac1al.acm.gob.mx/cansat.html. (Rcc.: 9/12/2015). INVESTIGACIÓN/ ASTRONOM ÍA Datos de autores Ángel E. Sánchez Colin, es Licenciado en Física, graduado en 1999 por la Universidad Autónoma de Baja California. Realizó sus estudios de maestría en 2002 en la Universidad de Granada, España y en 2006 realizó su tesis doctoral en el Instituto de Radioastronomía Max Planck, en Bonn, Alemania. Actualmente, es profesor-investigador en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL. Sus principales líneas de investigación se enfocan, principalmente, en instrumentación astronóm.ica y tecnología de satélites miniaturizados. (10] http://cltp.info/. (Rcc.: 9/12/2015). (11] http://www.unisec-globaLorg/ (Rcc.: 9/12/2015). Dirección del autor Universidad Autónoma de Nuevo León, [ 12] http://uniscc.mx/north/. {Rec.: 9/12/2015). (13] http://acroespaciaJ-ccitcc.eom.mx/cansat2015 (Rcc.: 15/12/2015) Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Departamento de Posgrado. Av. Universidad sin, Ciudad Universitaria. 66455 San Nicolás de los Garza, Nuevo León - México. Phone: +52 (81) 83 29 40 30 Ext 7162 E-mail : angel.colin@fcfm.uanl. mx �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES CELERINET ENERO· JUNIO 2016 José R. Bárcenas Walls UANL-CIDICS Universidad Autónoma de Nuevo León Centro de Investigación y Desarrollo en Ciencias de la Salud Monterrey, Nuevo León, México Antonio J. Ruiz Uribe UAT-FMVZ Universidad Autónoma de Tamaulipas Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia Ciudad Victoria, Tamaulipas, México Bruno Gómez Gil CIAD, A.C. Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo, A.C. Unidad Mazatlán en Acuicultura y Manejo Ambiental Mazatlán, Sinaloa, México José F. García Mazcorro UANL-FMVZ Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia General Escobedo, Nuevo León, México �CELERINET ENERO· JUNIO 2016 INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES Resumen: Vivimos en un Planeta Microbiano: miles de millones de microorganismos habitan cada rincón de nuestro medio ambiente, desde las profundidades de los océanos y mares hasta nuestros tejidos internos. Estos microorganismos forman complejas comunidades, las cuales soportan y dan vida a todos los ecosistemas de nuestro entorno. Los microorganismos pueden ser estudiados usando diferentes herramientas. Los métodos tradicionales basados en el cultivo de microorganismos tienen utilidad limitada en Ecología Microbiana contemporánea. Los métodos moleculares utilizan secuencias de ácidos nucleicos (en particular el gen que codifica para la subunidad 16S del ARN ribosomal) para identificar y estudiar microorganismos. Nuevas tecnologías de secuenciación masiva han democratizado el uso de técnicas moleculares para estudiar ecosistemas complejos de microorganismos. Varias herramientas computacionales han sido desarrolladas para estudiar información molecular obtenida de ecosistemas microbianos. En particular, Mothur y Quantitative Insights into Microbial Ecology (QIIME) han demostrado una gran utilidad y versatilidad para analizar secuencias de 16S ARNr. Aquí se discuten estas herramientas en un contexto de Ecología Microbiana. Además, se exponen algunos de los desafíos más importantes que actualmente nos limitan en la explotación de ecosistemas microbianos para beneficio humano. Por último, se mencionan áreas de oportunidad y desarrollo para aquellos interesados en el tema. Palabras claves: Ecología Microbiana, secuenciación masiva, bioinformática, 16S, ARN ribosomal, QIIME, Mothur �INVESTIGACIÓN / CIENCIAS COMPUTACIONALES Introducción Nuestro planeta es un planeta microbiano: miles de millones de microorganismos habitan cada rincón de nuestro medio ambiente. Comunidades complejas de microorganismos habitan prácticamente en todos los ecosistemas: océanos, desiertos, suelos, plantas, glaciares, así como en los cuerpos y estructuras orgánicas de plantas, animales y humanos. Estos microorganismos miden milésimas de milímetro, tienen diferentes formas y estructuras celulares, producen una amplia variedad de productos biológicos y sustentan la estabilidad de los ecosistemas donde se ubican. Métodos para el estudio de microorganismos Los métodos para estudiar microorganismos pueden ser divididos en dos grandes grupos: cultivo dependientes (métodos tradicionales de microbiología basados en el cultivo de microorganismos) y cultivo independientes (métodos moleculares que no requieren de cultivar a los microorganismos). Los métodos tradicionales de cultivo tienen una utilidad limitada en ecología microbiana contemporánea [ I] y por lo tanto no serán discutidos aquí; sin embargo, algunos investigadores emplean actualmente culturomics, el cual es un término relativamente nuevo para definir el uso masivo de técnicas de cultivo para estudiar comunidades complejas de microorganismos. Métodos moleculares La gran mayoría de los métodos moleculares usados en Ecología Microbiana se enfocan en el gen que codifica para la subunidad 16S del ARN ribosomal (16S). Este gen es universal (es compartido por todos los microorganismos bacterianos conocidos) y tiene una naturaleza semi-conservada; entre los diferentes grupos de bacterias, algunas porciones de este gen son altamente conservadas (presentan poca variación en su secuencia de nucleótidos), mientras que otras regiones son variables o hipervariables entre los diferentes microorganismos. La presencia de regiones conservadas y variables permite la determinación de parentescos filogenéticos basados en el orden de nucleótidos del gen 16S, aunque se sabe que bacterias con secuencias 16S idénticas pueden presentar características altamente divergentes (ver "Desafio Biológico" abajo). CELERINET ENERO - JUNIO 2016 llamada secuenciación. Las regiones conservadas del 16S nos permiten amplificar las secciones variables que serán útiles para clasificar y estudiar a las bacterias presentes en una muestra. Secuenciación Sanger. La información contenida en la secuencia de nucleótidos del ácido desoxirribonucleico (ADN) representa la principal fuente de información evolutiva acerca de un organismo. Conocer la secuencia genética de genomas microbianos es de suma importancia para entender su biología y su forma de vida; adicionalmente, con esta información a la mano, los grupos de investigación pueden diseñar aplicaciones de diagnóstico clínico, encontrar biomarcadores de utilidad agropecuaria y/o clínica, realizar estudios de epidemiología en salud, entre otros. En la actualidad, existen diferentes métodos para determinar el orden de nucleótidos de un ácido nucleico, a este proceso se le conoce como secuenciación de ADN. El método de secuenciación Sanger fue por muchos años la técnica estándar para la secuenciación de ADN. Esta técnica requiere del uso de análogos de nucleótidos fluorescentes y el uso de equipos/lectores automatizados, posteriormente bajo un análisis por computadora es posible determinar la secuencia de fragmentos cortos del ADN de interés. Esta técnica continúa siendo ampliamente utilizada en biología molecular, sin embargo debido su bajo rendimiento (lecturas por ensayo) su uso es limitado para los objetivos planteados en Ecología Microbiana. A continuación, se describen tres técnicas que han revolucionado la biología molecular y forman parte importante dentro del área de Ecología Microbiana. Secuenciacióo masiva o NGS (Nex t Generation Sequencing). Gracias a los esfuerzos realizados en el proyecto genoma humano, diversas tecnologías se han desarrollado para secuenciar fragmentos genéticos con mayor rendimiento; es decir, con la capacidad de analizar millones de reacciones simultáneamente y obtener mayor cantidad de datos por ensayo. Una de las primeras tecnologías más utilizadas en el área de Ecología Microbiana fue la pirosecuenciación. Esta metodología emplea un sistema de reacciones distintas comparadas con la tecnología de Sanger. La principal adaptación fue la manera de amplificar en una sola reacción millones de moléculas de interés simultáneamente (por Sanger la secuenciación es altamente específica y dirigida a un solo fragmento de interés), esto se realiza mediante una variante de la PCR llamada PCR en emulsión "emPCR". Adicionalmente, la metodología utiliza para secuenciar estas moléculas la técnica conocida como p1rosecuenciación. Reacción en cadena de la polimerasa. La reacción en cadena de la polimerasa o PCR por sus siglas en inglés, es una técnica molecular que permite generar millones de copias de un fragmento genético específico. En Ecología Molecular, la PCR se utiliza con frecuencia para amplificar y generar copias de las secuencias del gen 16S, utilizadas posteriormente por una técnica El principio de la pirosecuenciación consiste en convertir, mediante reacciones enzimáticas, moléculas de PPi (pirofosfato inorgánico, de aquí el nombre de pirosecuenciación) en señales de luminiscencia, utilizando las mismas proteínas que las luciérnagas requieren para emitir luz. Posteriormente estas señales se traducen a las secuencias de nucleótidos de ADN �CELERINET ENERO- JUNIO 2016 INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES mediante un análisis automatizado. Mothur La pirosecuenciación fue revolucionaria en sus inicios para la biología molecular y la genómica, sin embargo, debido a la acelerada evolución de rendimientos de otras tecnologías, la pirosecuenciación se encuentra actualmente descontinuada (en nuestro conocimiento el soporte técnico continuará después de 2015). Hoy día, se utilizan otras plataformas y tecnologías distintas de secuenciación masiva, tales como los equipos MiSeq/ HiSeq de la compañía fllumina, Ion Torrent de Thermo Fisher, entre otros. Cada plataforma y tecnología de secuenciación incorpora elementos de hardware y software distintos, así como sistemas enzimáticos, reacciones químicas, ópticas y sistemas de detección diferentes [2]. Mothur fue diseñado por Patrick Schloss y colaboradores e introducido a la comunidad científica en el 2009 [3]. Mothur es gratuito, es software libre (open source) está escrito en c++ y es mucho más sencillo de instalar y utilizar comparado con QIIME. Actualmente, Mothur v.1.35.1 contiene un total de 145 comandos con diferentes aplicaciones. Por ejemplo, Mothur contiene comandos para alinear secuencias, para obtener estadísticas acerca de un grupo de secuencias, para modificar secuencias y para realizar otras tareas bioinformáticas. El equipo de Patrick Schloss ofrece ayuda invaluable acerca de Mothur en su sitio de internet (www.mothur.org). Diferentes versiones de Mothur para Windows y Mac están disponibles. La Fig. 1 muestra una representación gráfica del estudio moleculardeecosistemasm icrobianos. Cualquier muestra biológica puede ser utilizada, de la cual se puede extraer ADN genómico del conjunto total de microorganismos. El ADN extraído se utiliza posteriormente en la técnica de PCR para generar m iliones de copias de alguna región especifica del gen que codifica para la subunidad l 6S del ARN ribosomal. Estos mi.llones de amplicones de 16S son secuenciados y los datos generados son analizados utilizando diferentes herramientas computacionales como Mothur y QIIME (ver abajo). Mothur es una excelente herramienta para analizar datos de 16S pero cada comando está diseñado para realizar tareas específicas solamente en vez de contener comandos más generales que realizar diferentes tareas al mismo tiempo. A pesar de esta posible desventaja, varios artículos han sido publicados donde utilizan primordialmente Mothur como la herramienta principal de todos los análisis (por ejemplo ver [4]). Muestras biológicas (excremento, suelo, agua) Extracción de ADN PCR (gen 16S) ~ Bioinformática Secuenciación Masiva ACGCTAGGCTAGG TGATCGGTAGCTCG GACGGCTAGCGCTAG CTTGAGTCGGCTCGCG Fig. 1 Estudio molecular de ecosistemas microbianos (ver texto principal para detalles) Programas computacionales para estudiar comunidades de microorganismos Algunos programas computacionales han sido desarrollados para estudiar datos moleculares obtenidos de comunidades de microorganismos. QIIME Quantitative Insights into Microbial Ecology (QIIME) fue diseñado por Greg Caporaso y colaboradores e introducido a la comunidad científica como software libre en el 2010 [5). Existen dos maneras de utilizar QlIME, aquí se discutirá solamente el uso e instalación de una máquina virtual en VirtualBox. La instalación de forma nativa puede ser complicada por la dependencia de QIIME con otras aplicaciones en Linux. Primero, es necesario descargar e instalar la versión de VirtualBox para tu computadora (www.virtualbox. org). Actualmente, VirtualBox corre en varios sistemas operativos incluyendo Windows, Linux, Macintosh, y Solaris. La caja virtual de QllME funciona muy bien pero requiere de mucho espacio en disco duro (la versión 1.9.0 de QITME es de 13 GB) y requiere de conocimientos en el uso de Linux. Además, la caja virtual QIIME no puede empaquetar ciertos programas (por ejemplo sfftools o usearch) debido a restricciones de licencia, aunque estas herramientas son también gratuitas. QIIME requiere la asignación de al menos 2 GB de memoria RAM (en nuestra experiencia se debe asignar la mayor cantidad de memoria RAM posible para agilizar los diferentes procesos) y de preferencia 2 o más núcleos del procesador. El equipo de Rob Knight ofrece apoyo valioso para los usuarios de QIIME (http:// qiime.org/). Dos posibles ventajas de QIIME sobre Mothur tienen que ver con la visualización de resultados y la automatización de tareas. Por ejemplo, varios scripts de QIIME otorgan imágenes de buena calidad listas para publicación con �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES respecto a taxonomía e índices de diversidad. Por el otro lado, QTIME cuenta con scripts capaces de llevar a cabo múltiples tareas, evitando así la necesidad de realizar cada tarea por separado. Independientemente de las características de cada una de estas herramientas, ambos (QIIME y Mothur) necesitan ser adaptados a las necesidades personales pues son una serie de scripts los cuales pueden ser más útiles que otros. Los resultados que generan frecuentemente necesitan ser analizados mediante otros programas o visualizados de una forma más clara. La visualización puede ser realizada en Excel o bien con programas como Krona [6]. También es conveniente utilizar programas para el análisis estadístico de los resultados; uno de los más utilizados es STAMP [7]. Diferentes paquetes de R pueden también ser útiles para la visualización y/o análisis de resultados [8]. Una visión general del análisis computacional de secuencias 16S usando QIIME se muestra en Fig. 2. --------- --+ -EJdraer -----ADN y -+ Jun1er amolicones y secuenciar >4(,A((T~A(';G(A~"4A.. >0CA«TG,16Gt,CAGGG6AGGI\GGA.-. AGGOCiGAC4M.. > ►tTA.<:éC.C..~JGltGGAf_ ' AGG(.A(i6t,!ÑAA-- ...Jlo.. > ><.CA<Ct G,t,r..c.-.cACG(J.GGA(GAL.,,,,.. >Cl Ar.(GGl,GCACAGGC~AA.. > JA(((j(i,1,(,(,1,{A(~ >6AACCTTCMATAGGU,C4,t,GG4f- > !AGGGGCAltGGM>GC.t,(( TG.A"°".\GGCA~ Asignar lecturas a muestras microorganismos en el planeta. Otro desafio importante tiene que ver con nuestra incapacidad de hacer crecer toda la amplia variedad de microorganismos usando técnicas de cultivo tradicionales. Las razones detrás de esto son varias pero a última instancia limita el estudio directo del fenotipo de los microorganismos. La naturaleza del ARN ribosomal es otro factor que influye en el desafio biológico. Por ejemplo, algunos grupos microbianos poseen una alta similitud con respecto al gen 16S (lo cual podría indicar una cercanía evolutiva) pero sin embargo presentan genomas y actividades metabólicas altamente divergentes [9]. Por otro lado, las secuencias de 16S son asignadas arbitrariamente a unidades taxonómicas operacionales basadas en porcentajes de s imilitud entre las secuencias comparadas, si.o ningún sustento biológico o estadístico. Por último, las bacterias pueden contener diferente número de copias del ARN ribosomal, siendo copias idénticas, semejantes o incluso muy distintas en secuencia [ 1O], un fenómeno que podría reflejar estrategias ecológicas de los microorganismos [11 ]. Desafío computacional ampliftear con 01,gonueleótidos con cOcliOO de berras CELERINET ENERO - JUNIO 2016 :: : + -·· -·· -·· Asignar millones de secuencias de cientos/rrules de mues1ras a OTUs caicutar distancias UniFrac Y comparar muéStras Fig. 2. Análisis computacional de secuencias 16S usando QIIME (versión modificada de una diapositiva creada por Greg Caporaso con permiso del autor). Los códigos de barras son secuencias de pocos nucleótidos que permiten la asignación de las lecturas (amplicones de PCR) a cada una de las muestras. OTUs (siglas en inglés): Unidades Taxonómicas Operacionales. Desafíos Existen desafios importantes que actualmente nos limitan en la explotación de ecosistemas microbianos para beneficio humano. Desafío biológico Los microorganismos que actualmente habitan nuestro planeta son descendientes de microorganismos que han habitado nuestro entorno por millones de años más que cualquier célula eucariota. Desafortunadamente, los microorganismos usualmente no dejan fósiles, por lo que dependemos forzosamente de comunidades microbianas actuales para poder estudiar la vida y evolución de La creciente accesibilidad de métodos de secuenciación masiva ha permitido la generación de una cantidad mas iva de información, la cual debe ser organizada y resguardada para su utilización por parte de la comunidad científica internacional. En general, la organización y el análisis de datos representan un gran desafio computacional. Posibles soluciones a este desafio han sido desarrolladas; por ejemplo la integración de herramientas para todos los niveles de experiencia en bioinformática [12], el desarrollo de herramientas capaces de computación en la nube [13] así como el uso de diferentes formatos para guardar y hacer uso de la información [14). Desafío matemático y estadístico Una gran cantidad de métodos matemáticos y/o estadísticos existen actualmente para estudiar comunidades microbianas. Sin embargo, cada uno de estos métodos cuenta con ventajas y desventajas, lo cual siempre incita a los investigadores a desarrollar nuevas maneras de anal izar los datos. Respecto a lo matemático, existen artículos interesantes acerca de la utilización de modelos matemáticos para analizar el papel que desempeñan juegan los microorganismos benéficos (probióticos) en procesos patológicos como la enterocolitis necrotizante [ 15], la cual es una enfermedad severa del tracto gastrointestinal de bebés prematuros. Por otro lado, existen publicaciones interesantes acerca del uso de métodos matemáticos para estudiar quimiotaxis en bacterias [16], un fenómeno de gran �CELERINET ENERO• JUNIO 2016 INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES valor en Ecología Microbiana. de esta poderosa herramienta [20-21]. En nuestra opinión, muchos de estos esfuerzos son valiosos por lograr comprender la relación entre los microorganismos y su medio ambiente; sin embargo, estos esfuerzos con frecuencia tienden a simplificar la relación ecológica entre las células microbianas y el ambiente donde se desarrollan. Esfuerzos multidisciplinarios son indispensables para utilizar de mejor manera las herramientas matemáticas para entender y estudiar a las comunidades microbianas. Áreas de oportunidad y desarrollo Respecto a lo estadístico, el número de secuencias por muestra no puede ser utilizado como la variable dependiente en análisis estadísticos. Esto es debido a que estos números variarán de acuerdo a diferentes circunstancias no necesariamente relacionadas con la abundancia verdadera de los microorganismos presentes en la naturaleza. Por lo tanto, es indispensable utilizar las proporciones relativas de cada grupo bacteriano como la variable dependiente. Estos valores se calculan dividiendo la abundancia de secuencias de un grupo bacteriano específico entre la abundancia de secuencias totales. Esta variable dependiente (proporciones relativas, 0-100%) ha sido analizada usando métodos paramétricos (ANOV A) y no paramétricos en múltiples estudios, los cuales no necesariamente ofrecen la mejor alternativa estadística. Un modelo estadístico interesante para analizar proporciones relativas es el que utiliza distribuciones de Dirichlet [ 17]. Otras alternativas, que en nuestro conocimiento no han sido utilizadas a la fecha, incluyen modelos mixtos donde se contemple al individuo o lugar de donde se obtuvo la muestra como factor aleatorio, modelos anidados (por ejemplo, abundancia de género dentro de familia dentro de orden dentro de clase dentro de filos), y/o modelos adecuados de mediciones repetidas usando diferentes estructuras de covarianza usando, por ejemplo, PROC MIXED y PROC GLIMMIX en SAS. Es importante mencionar que SAS cuenta actualmente con una versión completamente gratuita (SAS University Edilion) para la academia, aunque este programa no ha sido debidamente explotado en Ecología Microbiana. También re lacionado con lo estadístico, e l método filogenético de UniFrac fue desarrollado como una alternativa para comparar comunidades microbianas [ 18]. Al principio, este método era capaz de llevar a cabo esta comparación desde un punto de vista completamente filogenético (ignorando la cantidad de secuencias). Después, se logró modificar el método original de Unifrac para hacerlo también cuantitativo (capaz de tomar en cuenta el número de secuencias además de sus diferencias fi logenéticas) [19]. Ambas versiones de UniFrac otorgan diferentes puntos de vista con respecto a los factores que estructuran las comunidades microbianas [ 19]. Diferentes modificaciones y/o adaptaciones del método de Unifrac han logrado expandir la aplicabilidad El uso de herramientas computacionales para estudiar ecosistemas complejos de microorganismos cuenta con múltiples áreas de oportunidad y desarrollo. Desarrollo de programas Un área de gran oportunidad para programadores es el desarrollo de nuevos programas computacionales para estudiar secuencias genéticas provenientes de comunidades de microorganismos. Por otro lado, Mothur y QIIME son de código abierto, lo cual significa que cualquier persona pudiera modificar los códigos previamente escritos para mejorarlos. En nuestra opinión, estos programas deberán contar con ciertas características. Primero, deben ser fácil de utilizarse (asegura que una gran cantidad de usuarios pueda hacer uso de ellos). Segundo, deben ser ligeros, tanto en espacio fisico como en la memoria RAM necesaria para correr los procesos, avalada por conceptos actuales de ecología microbiana. Por último, estas herramientas deberán contar con el soporte humano y computacional para ofrecer actualizaciones y apoyo a la comunidad de usuarios. De poco sirve un buen programa computacional sin estas importantes características. Desarrollo de tecnología Las tecnologías de secuenciación masiva utilizan diferentes procedimientos para determinar el orden de nucleótidos en un fragmento genético. Sin embargo, las lecturas obtenidas de la mayoría de estas tecnologías aún son demasiado cortas (-500-600 pares de bases máximo). Dada la naturaleza del 16S, sería importante desarrollar tecnologías capaces de secuenciar fragmentos más largos. Por otro lado, los laboratorios que ofrecen servicios de secuenciación masiva usualmente son capaces de generar un gran número (miles a millones) de secuencias por muestra. Sin embargo, artículos sugieren que la generación de gran cantidad de secuencias por muestra no necesariamente ofrece mejores resultados con respecto a mediciones de diversidad [22]. En el futuro, sería interesante el diseño y/o adaptación de métodos de secuenciación masiva para generar pocas secuencias (por ejemplo cientos) de una gran cantidad de muestras, ajustando costos correspondientes. Por último, actualmente es deseable construir secuenciadores cada vez más pequeños, incluso hasta un nivel capaz de poder ser transportado sin inconvenientes [23]. Durante el Simposio Internacional número 15 de la Sociedad lnternacional de Ecología Microbiana (ISME por sus siglas en inglés) en Seúl, Corea del Sur, Rob Knight incluso mencionó de su interé-s de incorporar mini-secuenciadores en teléfonos celulares para el posible envio de secuencias a través de este medio. �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES Comentarios finales Nuestro planeta se encuentra permanentemente colonizado por una gran cantidad de microorganismos los cuales pueden ser estudiados usando herramientas moleculares. El gen que codifica para la subunidad 16S del ARN ribosomal ha sido muy utilizado debido a su naturaleza universal y semi-conservada. Un gran número de herramientas moleculares y computacionales han sido desarrolladas para analizar ecosistemas complejos de microorganismos, abriendo nuevas posibilidades pero también acarreando desafios específicos dificiles de vencer sin un esfuerzo colaborativo multidisciplinario. Esfuerzos internacionales como el Earth Microbiome Project [24] reflejan nuestro deseo y pasión por estudiar microorganismos pero también descubren las incertidumbres asociadas con tales aspiraciones [25]. Referencias (1] Ritz, K. (2007). The platc debate: cultivable communities havc no util ity in contcmporary cnvironmcntal microbial ccology. FEMS Microb1ology E~ology, 60, 358-362. (2] Pettcrsson, E., Lundebcrg, J. & Ahmadian, A. (2009) Gcncrations of scqucncing tcchnologics. Gcnomics, 93, 105111. (3] Schloss. P.D., Wcstcott. S.L.. Ryabin, T .. Hall, J.R., Hartmann, M.. et al. (2009) Introducing mothur: opcn-sourcc, platform-indepcndent, community-supported software for describing and comparing microbial communities. Applicd Environmcntal Mtcrobiology, 75(23), 7537-7541. [4] Glcndinning, L. WrighL S .. Pollock. J.. Tennant, P.. Collic, D. & McLachlan, G. (2016) Exploring thc variability of thc sheep lung m1crobiota. Applicd Env1ronmcntal Microb1ology (en prensa). (5] Caporaso. JG., Kuczynski, J., Stombaugh, J., Bittingcr, K., Bushman. F.D. et al. (2010). QIIME allows analysis of highthroughput community scqucncing data. Naturc Methods, 7(5), 3356-336. (6] Ondov, B D. Bcrgman. N.H. & Phillippy, A.M. (201 \). lnteractivc metagcnomic visualization in a Web Browscr. BMC Biomformatics. 12,385. (7] Parks, D.H. & Bciko, R.G. (2010). Idcntifying biological ly relevan! differcnces betwecn metagcnomic commun1tics. Bioinformatics. 26(6). 715-721. (8] La Rosa, P.S., Brooks, JP., Dcych. E. et al. (2012) Hypothesis tcsting and power cakulations for taxonomic- CELERINET ENERO - JUNIO 2016 based human microbiomc data. PLoS ONE, 7(12). e52078. [9] Klappenbach, J.A .. Dunbar, J.M. & SclunidL T.M. (2000) rRNA operon copy number reflects ecological strategies of bacteria Appl ied and Environmcntal Microbiology, 66( 4 ), 1328-1333. [JO] Acinas, S.G.. Marcelino, LA.. Klepac-Ceraj, V. & Polz, M.F. (2004). Divcrgencc and rcdundancy of 16S rRNA scquenccs in genomes with multiple rrn operons. JournaJ of Bactcnology. 186(9), 2629-2635. ( 11] Jaspers, E. & Ovcrmann J. (2004) Ecological significancc of microd1versity: identical 16S rRNA gene scquenccs can be found in bacteria with highly divergen! genomes and ccophysiologies. Applied and Environmcntal Microbiology, 70(8), 4831-4839. (12] Riehlc, K .. Coarfa. C .. Jackson. A. et al. (2012). Thc Genborce Microbiomc Toolsct and the analysis of 16S rRNA m1crob1al sequenccs. BMC Biomformatics. I 3, S 11. (13) Angiuoli, S.V .. Matalka, M.. Gussman. A. et al. (2011 ). CloVR: A virtual machine for automated and portable scqucncc analys1s rrom thc dcsktop usmg cloud computing. BMC Bioinforn1atics, 12, 356. (14) McDonald. D., Clemente,J.C.• Kuczynski,J. ctal. (2012). Thc Biological Observation Matrix (BIOM) formal or: how 1 learned to stop worry111g and love thc omc-ome. GigaSc1cncc, 1, 7. (15) Arcicro, J.C .. Ern1entrout. G.B., Upperman, J.S .. Vodovotz. Y. & Rubin, J.E. (2010). Using a mathematical model to analyze the role of probiotics and inflammation in necrot1zing enterocolitis. PLoS ONE, 5(4). e 10066. (16) Tindall. M.J., Porter, S.L., Mami. P.K.. Gaglia. G. & Armitage, J.P. (2008). Ovcrview of mathematical approaches used to modcl bactcrial chemotaxis 1: the single cell. Bulletin ofMathematical Biology, 70, 1525-1569. [17) Mclo, T.F.N., Vasconcellos, K.L.P. & Lemonte, A.J. (2009). Some rcstricnon tests in a new class of rcgression modcls for proportions. Computational Statistics and Data Analys1s. 53, 3972-3979. (18) Lozuponc, C .. Knight. R. (2005). Unifrac a new phylogenetic method for comparing microbial communities. Applied and Environmental Microbiology. 71, 8228-8235. (19) Lozupone, C.A.. Hamady, M .. Kclley. S.T., KnighL R. (2007). Quantitative and qua! itattve ~ diversity measures lead to diffcrent instghts into factors that structurc microbial communities. Applied and Environmental Microbiology. 73, 1576-1585. [20) Chang. Q., Luan. Y., Sun, F.(2011). Variance adjusted wcighted UniFrac: a powcrful beta diversity measure for comparing communitics based on phylogeny. BMC �CELERINET ENERO· JUNIO 2016 Biomformatics, 12, 118. [21) Chcn, J., Bittinger. K., Charlson, E.S. et al. (2012). Associating microbiomc composition with environmental covanatcs usinggencralized Unifrac distanccs. Biomformatics, 28. 2106-2113. [22) Shaw. A.K. & Halpcrn, A.L. (2008). lt's ali relativc: ranking thc d1vers1ty of aquattc bacteria! communitics. Environmental Microbiology, 10(9), 2200-22 JO. [23) Ki lianski, A .. Haas, J.L., Corrivcau, EJ. et al. (2015) Bacteria! and viral identification and differcntiation by amplicon scqucncing on thc MinJON nanoporc sequcnccr. GigaScicncc, 4, 12. [24] Gilbert. J.A .. Mcycr. F .. /\ntonopoulos. D. et al. (20 10) Meeting rcport: thc terabasc mctagcnomics workshop and thc vision of an Earth Microbiome Projcct. Standards in Genomic Scicnccs, 3, 243-248. [25) Gi lbert, J.A .. Jansson, J.K .. Knight, R. (20 14) The Earth Microbiome Pro_1cct: successcs and aspirat1ons. BMC Biology, INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES Dirección del autor: Francisco Villa sin Colonia ExHacienda el Canadá, C.P. 66050, General Escobedo, Nuevo León, México. Email : ajruiz@docentes.uatedu.mx Bruno Gómez Gil Bnmo Gómez estudio Biología en la Universidad Autónoma de México (UNAM), una maestría en Ciencias del Mar en el área de Oceanografia Biológica y Pesquera y un doctorado en la Universidad de Stirl ing, Escocia. Actualmente es Investigador Titular C del Centro de lnvestigación en Alimentación y Desarrollo, A.C., Unidad Mazatlán y responsable del Laboratorio de Genómica Microbiana. Dirección del autor: Av. Sábalo-Cerritos sin, Mazatlán, Sinaloa, México. C.P. 82000, Email: bnmo@ciad.mx Datos de los Autores .José Francisco García Mazcorro José Ramón Bárcenas \Valls José Bárcenas estudió Biotecnología Genómica en la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL) y un Certificado en Genética Médica en la Universitat de Valencia, España. Actualmente es Auxiliar de Investigación del Centro de Desarrollo e Investigación en Ciencias de la Salud (CIDICS-UANL) y responsable del área de Secuenciación Masiva en la Unidad de Genómica. Dirección del autor: Av. Carlos Canseco sin esquina con Av. Gonzalitos Colonia Mitras Centro, Monterrey, N.L. C.P. 6446 Email: j ose.barcenaswll@uanl.edu. mx A ntonio .Joel Ruiz Uribe Antonio Ruiz estudio Medicina Veterinaria en la Universidad Autónoma de Tamaulipas (UAT), una maestría en Innovación Educativa y cuenta con estudios de posgrado en Farmacología y Neurobiología. Actualmente estudia su Doctorado en la Facultad de Medicina Veterinaria de la UANL con un énfasis en toxicología y microbiología molecular de productos naturales. José García estudio Medicina Veterinaria en la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL) y un doctorado en Ciencias Biomédicas en la Universidad de TexasA&M, EUA. Actualmente es Profesor Investigador de Tiempo Completo de la UANL, es Líder del Cuerpo Académ ico Eco-Biología Medica y cultiva la línea de investigación Ecología Microbiana. Dirección del autor. Francisco Villa sin Colonia ExHacienda el Canadá, C.P. 66050, General Escobedo, Nuevo León, México. Emai 1: jose.garciamzc@uanl.edu. mx �Te invitamos a participar en el Volumen 9 de Celerinet Consulta la convocatoria en www.fcfm.uanl.mx � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Celerinet Año de publicación El año cuando se publico 2016 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 4 Volumen Volumen de la revista 7 Mes de publicación Mes cuando se publicó Enero-Junio Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Semestral Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet, 2016, Año 4, Vol 7, Enero-Junio Creator An entity primarily responsible for making the resource Martínez Moreno, Partricia, Directora Subject The topic of the resource Física Ciencias Actuariales Educación Matemáticas Multimedia y animación digital Tecnologías de la Información Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Calderón Martínez, Alma Patricia, Editora Responsable Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/01/2016 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource text/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020100 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://celerinet.fcfm.uanl.mx/index.php Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., México Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores. Cansat Ecología microbiana Estados de configuración Pico-Saltélites educativos Polímero Procesos de difusión https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/408/19936/Celerinet_2015_Ano_3_Vol_6_Julio-Diciembre.ocr.pdf 3b7f32c2a9bc29537f8e4ca69abed7bd PDF Text Text °' L/') M 00 • 1 L/') 'l'Jne °' M N1 zV') !:a .... _ _ 111\ • MATEMÁTICAS / FÍSIC_A / e.COMPUTACIONALES / M~LTIMEDIA Y AN IM~CIÓN DIGITAL / ACTUARIA / SEGURIDAD EN TECNOLOGIAS DE INFORMACION UANL -----U\:IVER5:1DAD AlJTÓNOMJ\ DE NUEVO LEÓN . FCFM . l'A(.1JLJAO U6U6,CIA.~ HSK.U MATI1'1ÁnCAS �lng. Rogelio G. Garza Rivera Rector M.A. Carmen del Rosario De la Fuente García Secretaria General Dr. Juan Manuel Alcacer González Secretario Académico Lic . Rogelio Villarreal Elizondo Secretario de Extensión y Cultura Dr. Celso José Garza Acuña Director de Publicaciones M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero Director de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas M .A. A lma Patricia Calderón Martínez Ed itora Responsable M .A. A lma Patricia Calderón Martínez Redacción Lic. Ahirasvgyl Peña Caballero Dr. Ángel Enrique Sánchez Colin Dr. Sandra Angélica Ayala Gómez Dr. Eduardo Gerardo Pérez-Tijerina Dr. Mikhail Basin M.C. Álvaro Reyes Martínez Roberto Josafat Rojas Solis M.A. Reyna Guadalupe Castro Medellín Lic. María Elizabeth Guajardo Treviño Colaboradores M.A. Patricia Martínez Moreno M.T. José Apolinar Loyola Rodríguez Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado M .A. Alma Patricia Calderón Martínez M.C. Álvaro Reyes Martínez M.T. María de Jesús Antonia Ochoa Oliva Consejo Editorial Lic. Melina E. Ontiveros Gzz. Diseño Celerinet, Año 3, Vol. 6, julio-diciembre. Fecha de publicación: 7 de diciembre de 2015 Es una publicación semestral, editada por la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Domicilio de la publicación: Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 6645 1. Teléfono + 52 81 83294030. Fax: + 52 81 83522954. www. fc fm.uanl.mx Editora Responsable: Alma Patricia Calderón Martínez. Reserva de derechos al uso exclusivo No. 04-2014102111595700-203 otorgado por el Instituto Nacional de Derechos de Autor. ISSN 2395-8359. Registro de marca en trámite. Responsable de la última actualización de este número, Unidad Informática, Lic. Reyna Guadalupe Castro Medellín, Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 6645 1. Fecha de última modificación 7 de diciembre de 2015. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura de la Editora o de la publicación. Prohibida su reproducción parcial o total de los contenidos e imágenes de la p ub licación sin p revia autorización de la Editora. Todos los derechos reservados© Copyright 2015 celerinet@uanl.mx �04 EDITORIAL 06 INVESTIGACIÓN / ASTRONOMÍA Observatorio Astronómico de la Universidad Autónoma de Nuevo León 12 REPORTAJE Celebran 40 Aniversario de la Licenciatura en Ciencias Computacionales 17 Etica, herramienta fundamental en la Seguridad Informática 21 RECONOCIMIENTOS ESPECIALES 22 NOTICIAS • �Estimados lectores y amigos, En esta ocasión publicamos el sexto número de la revista Celerinet. Durante los tres años de su existencia, hemos podido ver el crecimiento y fortalecimiento de la revista, su importancia en la vida académica de la Facultad y su función como foro de divulgación y comunicación; gracias al apoyo constante de la administración de la Facultad. El presente número de la revista, contiene dos artículos de las áreas de Astronomía y de Informática. El artículo de Astronomía, presenta los avances de la construcción del Observatorio Astronómico de la Universidad Autónoma de Nuevo León (OA-UANL), donde se econtrará un telescopio óptico de 1.3 m de diámetro, equipado con instrumentos modernos para la investigación profesional. Este observatorio, en conjunto con el nuevo programa de Maestría en Astrofísica Planetaria y Tecnologías Afines, iniciado en agosto de 2015, constituirá las bases sólidas para contribuir en la formación de nuevas generaciones de astrónomos en México. El artículo correspondiente al área de Informática, indica que la tecnología en informática avanza a pasos agigantados, y que en el futuro podrá tener repercusiones aún inimaginables. Por tal motivo, es crucial crear conciencia de la importancia que debe desarrollar la ética, a la par de la tecnología, como herramienta fundamental; particularmente en el campo de la Seguridad Informática, área en la cual se desarrollarán futuros profesionistas, quienes tendrán como denominador común la ética profesional en este campo. En este año, la Facultad celebra el 40 aniversario de la Licenciatura en Ciencias Computacionales. Esta carrera creada en 1975, siempre ha atraido a un gran número de estudiantes, siendo actualmente el segundo lugar de matrícula entre las seis licenciaturas de la Facultad. Nuestras sinceras felicitaciones al Dr. José Luis Comparán Elizondo, ex-director de nuestra Facultad y creador de la Licenciatura en Ciencias Computacionales; a los ex-directores de la Facultad: lng. Raúl Mario Montemayor Martínez, lng. José óscar Recio Cantú, M.A. Carmen del Rosario De la Fuente García, M.A. Patricia Martínez Moreno, y al actual Director, M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, promotores de la carrera. Un reconocimiento además, a los ex-coordinadores académicos de la misma: lng. Juan Jesús De la Garza Ochoa, M.I.A. lrma Leticia Garza González, M.C. María Aurora Chávez Valdez, M.T. José Apolinar Loyola Rodríguez, M.T. Felipe de Jesús Rodríguez García, y la actual coordinadora, M.A. Reyna Guadalupe Castro Medell ín; así como a todos los profesores que imparten las unidades de aprendizaje de la Licenciatura en Ciencias Computacionales. Es un placer ver una carrera joven y con tanta energía a sus 40 años. �Para concluir, aprovecho esta ocasión para agradecer al director de la Facultad, el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, al subdirector de posgrado, el Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar, y a la editora de la revista, la M.A. Alma Patricia Calderón Martínez, por su apoyo y labor al dar vida a una revista de divulgación y comunicación académica exitosa, ya que esto representa una manera de comprometernos al buscar una mayor participación de investigadores y de transmitir el día a día de nuestra queridísima Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. ¡Bienvenidos al nuevo número de nuestra revista! Dr. Mikhail Basin Investigador Nacional Nivel 111 �CELERINET JULIO-DICIEMBRE 2015 INVESTIGACIÓN / ASTRONOMÍA Observatorio Astronómico de la Universidad Autónoma de Nuevo León Ángel Enrique Sánchez Colin, Sanch·a Angélica Ayala Gómez, Ech1ardo Gerardo Pérez Tijeti na UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resu1nen: En este a1tículo desctibimos los avances de la construcción del Observatorio Astronómico de la Universidad Autónoma de Nuevo León (OA·UANL), en el que se albergará un telescopio óptico de 1.3 m de diámetro, equipado con instrumentos modernos para la investigación profesional. Este observato1io, en conjunto con el nuevo programa de Maestría en Astrofísica Planeta1ia y TeCllologías Afines, iniciado en agosto de 201;, constituirá las bases sólidas para conllibuir en la fonnación de nuevas generaciones de astrónomos en México. Palabras claves: obse1vato1io astronómico, temperatura, humedad relativa, precipitación �INVESTI GACIÓN / ASTRONOMÍA Introducción La Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), fundada en 1933, es tma de las universidades públicas más importantes en nuestro país. Cuenta con más de 200 programas académicos diseñados para una gran valiedad de disciplinas, las cuales están distribuidas en diferentes campus y 35 centros de investigación. Aproximadamente 630 elementos de su personal académico, son miembros activos del Sistema Nacional de Investigadores (S.N.I.). En octubre de 2013 la Facultad de Ciencias Físico l\liatemáticas (FCFM) celebró su 60 aniversa1io, sin embargo las actividades relacionadas con astronomía comenzaron desde la segunda mitad de los años 80, cuando un grupo de estudiantes asistieron a una de las escuelas de verano que se ofrecen anualmente en el Observatolio Astronómico Nacional (OAN) en Ensena da, Baja Califonli a. Los cursos son impa1ti dos por astrónomos de Instituto de A~1ronomía de la U1liversidad Nacional Autónoma de México (IA-UNAM), y en ese entonces dejaron a este giupo de estudiantes con una gran motivación en esta disciplina. Años más tarde, en 1997 , tm pequeño observatorio astronómico fue inaugurado en las afheras de la ciudad de Monten-ey, aproximadamente a unos 30 km de la FCFM. Este observato1io fue utilizado p1incipalmente para entrenar a los estudiantes de licenciatura en las técnicas obse1vacionales, con el objetivo de llevar a cabo actividades de clívulgación. Actualmente este observatorio ya no funciona, ~'in embargo este tipo de actividades continúan realizándose en la FCFM incluso con la participación de varios gi11pos exten1os de astrónomos aficionados. La investigación profesional en Astrofísica en la FCFM, comenzó a principios de 2012 con un acuerdo de colaboración finnado por la UANL, el IA-UNAM y el Instituto de Astrofísica de Canalias (IAC). El acuerdo fue establecido para realizar investigación conjunta en astronomía y ciencias del espacio, así como para el desaffollo de nuevos instrumentos. Dicho acuerdo, incluye la constn1cción de un obse1vatorio astronónlico, equipado con un telescopio óptico de 1.3 m, así como programas académicos de intercambio para la movilidad de los estudiantes de posgi·ado e investigadores. Al mismo tiempo la FCFM inició la contratación de astrónomos profesionales para fonnar un gi11po ele investigación astronómica. Estos factores indudablemente coadyuvarán en la formación de nuevas generaciones de astrónomos profesionales. CELERINET JULIO· DICIEMBRE 2015 Está planeado que e~1e obse1vatorio se emplee para complementar las obse1vaciones astronómicas realizadas con telescopios más grandes. A~'imismo, se establecerán nuevos lazos de colaboración entre las comunidades nacionales e inteniacionales. El obse1vato1io proporcionará una gran valiedad de oportunidades para los astrónomos pertenecientes a las instituciones mexicanas que no cuentan con infraestn1ctura similar o que necesiten tiempo de telescopio adicional para ~11sprogi·amas de investigación. En este a11ículo, se resume el estatus actual del Obse1vatotio Astronónlico de la UANL. Se desc1ibe la infrae~1ructura utilizada para caractelizar la calidad del cielo, así como los resultados preliminares de las valiables meteorológicas realizadas en el sitio. Colaboración científica Actualmente, el Cuerpo Académico de Astrofísica (CAA) de la FCFM, se encuentra con el gi·ado de consolidación y está formado por cinco astrónomos profesionales, cuyas líneas de investigación están enfocadas principalmente en temas de a~1rofísica y ciencias planetarias como son: caractelización de exoplanetas conocidos [1 ]; estudio de las propiedades de los discos circumestelares de las estrellas [2], caractelización de va1iables cataclísmicas [3]; mo1litoreo de NEOs [4]; procesos para la caractelización de asteroides [5]; así como en el desan-ollo de instnunentos [6]. En conjunto, este CAA ha diseñado un programa de posgrado titulado: Maestría en Astrofísica Planetaiia y Tecnologías Afines, el cual clío iilicio en ago~1o de 2015 con una plimera generación de 5 estudiantes insclitos. Los miembros de este CAA, también colaboran con otros gi11pos de investigación exte111os de diferentes instituciones mexicanas. En particular, se están haciendo esfuerzos para creai· una red nacional declícada al estuclío de Objetos Cercanos a la Tie1Ta (NEO's, Near Ea11h Objects, por sus siglas en inglés). Hasta ahora, dicha red está formada por inve~tigadores pe1tenecientes a seis instituciones: IA·UNAM, UANL, Universidad de Sonora (UNISON), U1liversidad ele Guaclalajara (UDG), Instituto de Estudios Avanzados de Baja Califonlia (IdEABC) y el Instituto Politécnico Nacional (IPN). En el futuro se espera que otras instituciones se acfüieran y formen pa1te de este proyecto. El principal objetivo de esta red es crear un conjunto de estaciones obse1vacionales para la detección y el monitoreo ele NEO's, así como el desaffollo de instnunentosy técnicas obse1vacionales que puedan conhibuir con las redes inteniacionales existentes. �CElERINET JULIO-DICIEMBRE 201 5 INVESTIGACIÓN / ASTRONOMÍA l1úraestructlu·a y ubicación Un obse1vat0Iio astronómico requiere no solo de las mejores condiciones meteorológicas para obse1var el cielo, sino también de la disponibilidad de caminos para facilitar el acceso al sitio y de la infraestn1ctura que permita la comunicación interna, tanto con el personal de labores como con las universidades exten1as y las auto1idades públicas. En el campus universitalio de la UANL, la FCFM cuenta con un Centro de Investigación en Ciencias Físico lVlatemáticas (CICFIM), el cual está equipado con 30 oficinas para los ínve$1igadores y más de 50 escrito1ios para estudiantes de posgrado. Tiene salones de clases mode1nos, y vatios laborato1ios de inve~1igación en diferentes disciplinas tales como: nanotecnología, física nuclear, modelado matemático, óptica y fotónica. Además, recientemente se está implementando un laborato1io de instn1mentació11 astronómica. La UANL también cuenta con un campus ecológico, ubicado a 1600m sobre el nivel del mar (snm), inmerso en las montañas de la Sieffa Madre Otiental, en el Noreste de México, dentro del municipio de Iturbíde, Nuevo León. La extensión de este campus es de más de 4 km.2 y está dedicado a la investigación de la fauna salvaje, ciencias forestales y ciencias de la aglicultura. Dentro de un radio de ~5 km alrededor del campus ecológico, hay montañas con altitudes desde 1800m hasta 2400 m ~nm. La infraestn1ctura de este campus incluye dos cabañas de madera completamente equipadas, en las que los astrónomos y estudiantes se hospedan. Ahí se tiene instalado, de manera provisional, el equipo necesalio para realizar estudios meteorológicos de la zona para estudiar la calidad del cielo en la región; es decir, estimar la estabilidad atmosférica (seeing) , el número de noches despeja das, el nivel de oscmidad del cielo noctJu·no, la variación en el tiempo de la humedad y la temperatura, etc. , _ _ .,_°"' 11!1'?""~~~ . <> ·~ ,.., Figu ra. 1. Ubicación del Observatorio Astronómico de la UANL. Arriba a la derecha: vista actual del sitio, mostrando el pico más alto de la montaña. Abajo a la derecha: el sitio de observatorio ubicado a 2200 m snm (latitud: 24.76º N; longitud: -99.89º E). las cabañas de madera se encuentran situadas a unos 6km de distancia a 1600 m snm, este lugar se indica con una flecha abajo a la derecha de este panel. Desde la mitad de 2012 y hasta la fecha, los e$1udios realizados nos revelan que contamos con aproximadamente tm 40 -50 o/o de noches despejadas al año (7, 8]. Cabe destacar que estos resultados, son consistentes con los reportados en un estJ1dio previo, realizado por el hl$1ituto Tecnológico de Califo1nia (9], para identificar los sitios dentro de la región sureste de los Estados Unidos y el norte de México que tienen condiciones de cla1idad de cielo adecuadas para realizar obse1vaciones astronómicas. En e$1e trabajo la e$1imación del porcentaje de noches despejadas al año se hace usando los registros de satélites meteorológicos. Figura. 2. Equipo utilizado para caracterizar la calidad de cielo. a) Telescop io MEA DE, lX200 10" f/10, equipado con cámara CCD. b) Estación meteorológica c) Cámara AII-Sky y d) Sensores de temperatura y humedad En el sitio elegido para colocar el telescopio del obse1vato1i o se tienen temperat11ras promedio que oscilan entre 10° y 17° centígrados. Este lugar está ubicado a 24.76° N y -99.89° E, a 2200 m snm, aproximadamente a unos 180 km al sur de la ciudad de Monterrey, como se muestra en la Fig. 1. Las fotografías de la Fig. 2, corresponden a algunos instrumentos adquiridos para las mediciones y que están operando hasta la fecha. En la Fig. 3 se muestran dos imágenes del cielo despejado, tomadas con la cámara All Sky (Fig. 2 panel b) en diferentes días a mediados de ablil de 2013. En la Fig. 4, se muestra un histolial del nivel de precipitación pluvial en el campus ecológico durante los años 2012 a 2014. En esta gráfica se aprecia que el pe1iodo con más lluvia en la región ocut1'e entre los meses de julio y septiembre. En esta gráfica los súnbolos vacíos significan que no se tienen registros de datos para todos los días del mes, por lo que representan un lúnite inferior al nivel de precipitación de ese mes. Las Figuras s y 6 , muestran los resultados obtenidos de temperat11ra y humedad relativa a lo largo del segundo semestre de 2014 en el OA-UANL. Con propósitos de comparación únicamente, en ambas figm·as se incluyen los registros del OAN en San Pedro Má11ir durante el mismo pe1iodo; estos datos son públicos y están disponibles en su portal de inten1et (10]. �INVESTIGACIÓN / ASTRONOM ÍA CELERINET JULIO· DICIEMBRE 2015 De los registros de temperatura en el OA-UANL se dech1ce que, ch1rante el segundo semestre de 2014, la valiación en las medidas de temperatura máxima y mínima es mayor respecto a las del OAN SPJ\1. Por otro lado, en este mismo periodo la humedad relativa promedio en la zona elegida para el OA-UANL tiende a ser mayor que la zona que alberga el OAN SPM. Cabe destacar que durante 20 14, el estado de Nuevo León presentó en general una mayor cantidad de precipitación pluvial respecto de otros años. OA UANL OAN SP M 35 ., Tm._. 30 • T pro:m • Tm i.tt . .. ............ 10 ~;::= ::: : ; ~ ;::.:_-. ... 5 2 0 14 o i,go sep oct nov die Figura. 5. Temperaturas promedio , maxIma y mrnrma por mes en el OA-UANL, el promedio oscila entre 10º y 17° centígrados durante 2014, comparadas con las temperaturas en el OAN en San Pedro Mártir 8.C. Figura 3. Dos imágenes tomadas con la cámara AII-Sky desde el campus ecológico en la mitad de Abril de 2013. Izquierda: Noche despejada después de ponerse el Sol. Derecha: Vista de la Via Láctea a lo largo de la noche. 120 400 OA UANL OAN SPM 100 .....,,, ..... 20 12 _ _,.. _ 2013 - ,,A 20 14 / ,,.~ ,..- ' '' ' '' ,, ¡ 1 1 1 1 1 .. ··•.., ... o ~ ', I ... 1 , .. ' ~ 20 20 14 IJ.. ·······e•·····,&'.·..,~.....:.; o .___.,___ __,__ _..__ _._--''---"----'---'----' may Figura 4. Datos disponibles de la precipitación, obtenidos con la estación meteorológica instalada en el campus ecológico, cerca de las cabañas (ver texto). .. jun jul ago se p ocl nov die Figura. 6. Hum edad relativa promedio durante 2014 en el sitio del OA-UANL, comparada con la humedad en el OAN en San Pedro Mártir 8.C. �INVESTIGACIÓN / ASTRONOMÍA CELERINET JULIO-DICIEMBRE 2015 El 1n·oyecto Conclusiones El costo total estimado para todo el proyecto es aproximadamente 80 millones de pesos (seis millones de dólares). Esto incluye un telescopio de 1.3 metros de diámetro, instnunentos para fotometría y espectrometría, y todos los costos asociados con el diseño y construcción de la infraestn1ctura. En ténninos generales, los C0$10s del proyecto están desglosados como se muestra en la La constn1cció11 de un obseivatotio astronómico para uso profesional, requiere de muchos factores económicos y climáticos para llevarlo a cabo. Es común que la in$1itución o las instituciones que se encargan de la operación y manterumiento de mI obsetvatorio, cuenten con una plantilla de investigadores, capacitados y especializados para conducirlo adecuadamente. Tabl.l l : Costo total del proyecto (en dólares americanos). uso Descri pción Telescopio óptico 1.3 m Monturas y fi ltros UBVRI Cámara eco Criogenia para eco Domo Instrumentación adicional Sistema eléctrico de tierras Asesorías académicas Infraestructura Caminos rústicos Electricidad Sistema de comunicaciones TOTAL: $1,492,050 1 $29,995 $60,000 $11 ,538 $95,550 $2,918 $ 15,384 $30,000 $525,760 $1 ,1 50,000 $650,000 $7,692 $4,070,887 Debe tomarse en cuenta que estas cantidades no incluyen impuestos, lÚ el costo del espectrómetro, de los caminos tenninados, lÚ de la operación del telescopio, que puede ser hasta un 25% de la cantidad total por cada año. La Fig. 7 nos muestra una fotografía de un telescopio astronómico de 1.3 m f/8 R-C, con montura ecuatorial, similar al requetido por el OA-UANL. Fig. 7 . Telescopio astronómico de 1.3-m, similar al requerido para el OA-UANL. Fotografía tomada de: http://en.wikipedia. org/wiki/DFMEngineering/ La FCFM, cuenta con 1111 cue1po académico de astrofísica y un programa de posgrado para cubtir esta demanda. El monitoreo $Ístemático que se tiene ha$1a ahora de las vatiables meteorológicas en el sitio del OA UANL nos pennitirá evaluar los pe1iodos del año con mejores condiciones para realizar obseivaciones astronómicas. El Obse1vatotio A$1:ronómico de la UANL, con la instalación de su telescopio de 1.3-m, conttibuirá en los programas de posgrado nacionales y en la investigación de las ciencias planeta1ias que se realizan en México, así mismo, será útil para la formación de una nueva generación de astt-ónomos profe$ionales, capacitados para integrarse en las connmidades nacionales e inteniaci onal es. �INVESTIGACIÓN/ ASTRONOMÍA Referencias ¡ 1l Aronson E. amd Wa ldén P., Using near-infran-ed sp ectroscopy for characte11zation of transitmg exoplanets, Asu·onomy and astrophys ics, 578, Al33, (2015) [2] Qi, C , D' Aless10, P, Oberg, K 1, et al . Resolving the CO Snow Line in the Disk around HD 163296, ApJ, 740, 84 (2011) [3] Zhartkov S , Tovmassian G., Av1les A., et al. The accretion disk 111 the post penod-mmun um cataclysm ic vanable SDSS J08043420-f-510349 2*, Astronomy and Astr ophysics, 549, A77, (2013) [4] [5] [ 6] Tarady V, Sergeev O , Andreev 111 , et al. Stud1es of NEOs as a task for small telescopes. Contr ib. Astron. Obs. Skalnaté Pleso, 43, 434-437, (2014) Oszkiewicz D A, Kwiatkowski T, Tomov T , et al, Selectmg asteroids for a targeted spectroscopic s'tuvey, Astr onomy and Astrophysics, 572, A29, (2014) Colm Angel, Design of two blackbody sources for millimeter and sub-milhmeter wave Founer transfonn spectrometiy, Optics Commumcations, 315, 329-332, (2014) CELERINET JULIO· DICIEMBRE 2015 N o1nbre c01npleto del autor o 1le los autores Angel Colin, es Licenciado en Física, graduado en 1999 por la Universidad Autónoma deBaj a California. Realizó sus estudios de Maestría en 2002 en la Universidad de Granada, España y en 2006 realizó su tesis doctoral en el Instituto de Radio Astronomía Max Planck, en Bonn, Alemania. Actualmente, es Profesor-investigador en la Facultad de Ciencias Fí;ico Matemáticas de la UANL. Sus plincipales lúteas de investigación se enfocan ptincipalmente en instnunentación astronómica y tecnología de satélites miniatmizados. DiI·ección 1lel autor o de los autores Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Departamento de Posgrado. Av. Universidad sin, Ciudad Universitalia. 66455 San Nicolás de los Garza, Nuevo León • México. Phone: +52 (81) 83 29 40 30 Ext. 7162 E-mail: angel.coli11@fcfm.ua11l.mx Sanch'a Angélica Ayala Gómez E-mail: sayala@fcfin.uanl.mx Eduardo Gerardo Pérez Tij e1i11a [7] Colm A, Ayala S, Vázquez R, et al . The astronomical obseivato1y of UANL, Montei1·ey-:tvfex1co, RevMexAA (SC), 2015, en proceso de impresión [8] Ayala S, Colm, A., González A.R , et al , Quality of the sky at the Observatorio Astronón11co UANL, RevMexAA (SC), 2015, en proceso de unpresión [9] Erasmus, D. E , & van Staden, C A 2002, A Satelhte Stuvey of cloud Cover and Watei· Vapotu· m the Southwestem U S.A. and Northem :tv1exico, a study conducted by CELT project (Pasadena Califomia Institute ofTechnology) [ 10] Obseivatorio Astronómico Nacional de San Pedro J:..,fa1ttr, Instituto de Astronomía http.//www astrossp. unam.mx/mdexspm.htinl E-mail: eduardo.pereztj@uanl.ech1.mx �CELERINET JULIO · DICIEMBRE 2015 REPORTAJE 40 ANOS DE LA CELEBRAN LICENCIATURA EN CIENCIAS COMPUTACIONALES Por: Alma P. Calderón Martínez La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), se congratula en celebrar el 40 aniversatio de la Licenciatlu·a en Ciencias Computacionales (LCC); catl'era que se ha distinguido en este periodo, por dejar huella tanto en la comunidad científica y tecnológica, en la academia y en la inch1sttia. El desatl'ollo que ha tenido la Licenciatl1ra se debe a cada uno de los estudiantes que han fonnado parte de ella y que actl1almente tt·abajan enalteciendo el nombre de la Facultad con la calidad de su trabajo, puesto que son innovadores y muestl'an un compromiso social en donde actualmente ejercen su profesión. La conciencia de las autolidades de cada una de las administraciones que han formado parte de la evolución de la can-era ha sido también parte fundamental de la consolidación de la Licenciatura y de lo que esta ofrece, las cuales, conscientes de las necesidades de tma sociedad en la que la tecnología fonna parte de la vida de los indivich1os, y comprometidos con la visión de inten1acionalizaci ón de la U ANL, han buscado apoyar a sus estudiantes mediante la vinculación, además de preparar ciudadanos del mundo, profesionistas competitivos en el mercado internacional y sensibles a la responsabilidad social. De este modo, la call'era continúa a la vanguardia ofreciendo planes de estudios acordes a las necesidades actuales, con estl1diantes y profesores comprometidos ante los retos tecnológicos, perfilándose como súnbolo de innovación y excelencia. L C C, sie1.n¡1re avanzan do La Licenciatura en Ciencias Computacionales es una de las seis catTeras que actualmente se ofrecen en la FCFM, y fue la tercera en gestarse. La iniciativa de su creación se ambuye a la gestión del Dr. José Luis Comparán Elizondo en el año de 1974, cuando al volver de sus estudios de posgrado realizados en la Universidad de Toronto, dilucidó la necesidad de ofrecer la call'era como respuesta a las nece~idades tecnológicas internacionales que deparaba el futuro y que exigía el presente. Finalmente, el plan de estudios se aprobó el 17 de mayo de 1975, fecha oficial del inicio de la catTera con un total de 35 alumnos (actualmente cuenta con más de 4,500 egresados) y una planta de profesores que apoyaron en impa1tir los cursos; dichos docentes fonuaban parte de la iniciativa p1ivada así como de la inch1stria. Tal como1a época y 1os avances tecnológicos del momento lo pennitían, los jóvenes estudiantes comenzaron ti-abajando con taijetas perforadas que eran llevadas al Centt·o de Cálculo para trabajar con las mismas. Po~telionnente, se adquitió una computadora TRS-80 Mod. 1 de Radio Shack, confonnada ponma pantalla de televisión CPU, teclado y grabadora, la cual contaba con el programa Basic. En 1979, con el fin de que los ptimeros estudiantes de la can·era tl1vieran una visión clara de la situación laboral que enfrentarían una vez que egresaran, se llevó a cabo la ptimera Semana de la Computación en la FCFM, bajo la Dirección del Lic. Juan En1esto Colunga Cavazos; donde se invitó a los ingenieros Manuel Ordaz, Saúl �REPORTAJE Cantí1, Jorge Falcón, Luis Legon-eta, Ricardo Rendón, Antonio Donadio, Gerardo López y Gerardo Martínez. Para el año de 1980, JorgeLuisZúñiga Cortés se convütió en el primer Licenciado en Ciencias Computacionales. En 1983, ch1rante el 50 aniversario de la UANL y el 30 arúversario de la FCFM, se ofreció un Curso de Extensión de los paquetes S.P.S.S. y el II Simposium de Computación e Infonnática donde se trató: el Impacto y Evaluación de las Microcomputadoras, Computación Digital de Monterrey, Software para Desan-ollo de Aplicaciones de Microcomputadora. En 1984, bajo la admirústración del Lic. Luis Vicente García González, se llevó a cabo el Tercer Simposium Inten1acional de Computación e Informática que destacó por las conferencias de los expositores así como la exposición del equipo Compurey 84. En 1990 se creó el Centro de Desarrollo y Sistemas con la finalidad de ejercer la vinculación mediante contratos para brindar se1vicios de infonnática y de dar cursos de capacitación. En 1993 se creó la maestría en Ciencias Computacionales. En el mismo año se hizo un converúo con ORACLE para la adquisición de software y se llevó a cabo el Congresolnten1acional de Computación e Infonnática. A su vez, se actualizó el plan de estudios y se incrementó el equipo de cómputo, el cual consistía de 160 m.icrocomputadoras, 40 de las cuales tenían un morútor de color. En 2005, bajo la Dirección de la M.A. Cannen del Rosario de la Fuente García, se llevó a cabo un Congreso de Ciencias Computacionales para celebrar el 30 aniversario de la licenciatura. En 2006, se logra la Acreditación Nacional por el Consejo Nacional de Acreditaciones en húonnática y Computación A.C. (CONAIC). Durante su gestión se prestó un gran apoyo para el desa11"01lo y fo1talecimiento de la vinculación con empresas por medio del Centro de Se1vici os en I1úo1n1ática (CSI) ofreciendo el desarrollo de software y cursos. En 2009, bajo la admirústración de la M.A. Patricia Martínez Moreno, se llevó a cabo un rediseño de la Licenciatura, que dio pie al ~·urgimiento a la quinta ca11"era de la FCFM, la Licenciatura en Multimedia y Arúmación Digital. Durante su gestón también se obtuvo la reacreditación de la CONAIC; y en 2013, se obtuvo el logro de una acreditación internacional otorga- CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2015 �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2015 da por AKREDITA, Q.A., Agencia Acreditadora de Ech1cación; mediante los Comités Intelinstitucionales para la Evaluación de la Educación Superior (CIEES), quienes emitieron la certificación de noviembre de 2012 hasta noviembre de 2017. A partir de 2013, bajo la achninistración del actual Director, el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Gueffero, la ca!l'era de Ciencias Computacionales continúa $'Í endo apoyada, pues ha procurado la gestión de recursos económicos y mateliales para proyectos de las licenciaturas que ofrece la Facultad Su papel ha sido relevante además por SIi colaboración al fo1talecimiento de la planta docente. Centro de Servicios en Infor1nática El Centro de Se1vicios en Informática (CSI) se encarga del desan-ollo de porgramas e implementación de sistemas. A Sil vez, el Centro ha colaborado en el rediseño del portal universitatio además de contribuir con el desall'ollo de un lector que registra los accesos de los estudiantes con el fin de generar estadísticas. Otra conhibución del CSI consiste en la implementación de un $'ÍStema web para el regish·o de horarios de los laboratotios y de horatios de clases. En general, esta unidad de la FCFM ha conhibuido con la vinculación de proyectos con la inch1shia, logrando que los esh1diantes pongan a pn1eba sus conocimientos y demuestren Sil capacidad y liderazgo. REPORTAJE �REPORTAJE Participación en Oliinpiadas La Licenciatura también colabora con el Estado de Nuevo León a través de la capacitación de estudiantes que han participado en las Olimpiadas Nacionales e Inten1acionales de Informática. Dicha apo1tación es relevante debido a que se ha destacado durante las mismas, obteniendo cuantiosas medallas de oro, plata y bronce. Cabe señalar que el M.S.I. Gilberto Reyes Ba!1'era ha sido el Delegado Estatal de muchas de estas Olimpiadas. A su vez, el profesor Reyes ha fomentado la colaboración de LCC hacia el extelior mediante la organización y difu~ión del Encuentro de Informática I11te1preparato1ias de la UANL. Por su parte, el M.C. Aurelio Ramírez Granados, ha conttibuido en la capacitación para las Olimpiadas Mundiales de Robótica, impulsando a los jóvenes a desempeñar un buen papel. Cue1110s Académicos En el área de investigación se cuenta con un Cuerpo Académico en Fo1niación denominado "Computación Aplicada", el cual está confnnado por la M.C. Aleida Magdalena Gil González, el M.E.C. Alejanch·o Cagliostro Lara Neave, el M.C. Aurelio Ramírez Granados, el M.S.I. Gilberto Reyes Barrera y el M.I.A. E111e~to Jesús Solís Valenzuela. Las lmeas de investigación son: Desan-ollo de aplicaciones en tiempo real, Implentación de laborato1io CISCO CCNAP, Organización y actuaización de los Laboratorios de Computación de clase mundial, Plan de DesaITollo de la Olimpiada de Infonnática en Nuevo León con visión 2012, Desarrollo de la robótica, control y mecatrónica, y finalmente, Ciencia y tecnología en los sistemas de itúonnación. CELERINET JULIO· DICIMEBRE 2015 �CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2015 Fe~1ejos del 40 aniversruio Para conmemorar los 40 años de la Licenciatura en Ciencias Computacionales, bajo la achninistración del M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guenero, actual Director de la FCFM y egresado deLCC, tuvo lugar el Congreso de CienciasComputacionales, llevado a cabo los días 21 y 22 de octubre de 2015, donde se ofrecieron conferencias y paneles en donde eestuvi eron presentes autolida des del ramo así como distinguidas personalidades de la FCFM que forman pa1te de la h.i ~tolia de la caffera. Entre ellas, se encontraron los siguientes ex-directores: la M.A. Carmen del Rosalio De la Fuente García, actual Secretada General de la UANL; el Dr. José Luis Comparán Elizondo, Decano, profesor emérito y ex-director, además de fundador de la Licenciatura en LCC; el Ing. Raúl Mario Mali o Montemayor Martínez, Miembro de la Comisión de Hacienda de la UANL; así como el Dr. Juan E111esto Colunga Cavanzos, el h1g. José Óscar Recio Cantú y la M.A. Patiicia Martínez Moreno. Además se contó con la presencia del primer egresado en titularse de la caffera, el Lic. Jorge Luis Zúñiga Cortés y de los excoordinadores de la Licenciatura: M.T. Juan Jesús De la Garza Ochoa, M.C. María Aurora Chávez Valdés, M.I.A. Inna Leticia Garza González, M.T. José Apolinar Loyola Roch·íguez y el M.T. Felipe de Jesús Roch·íguez García. Durante los festejos, la M.A. Reyna Guadalupe Ca~tro Medellú1, actual coordinadora de la lcienciatura, comentó que actualtnente se está ti·abaj ando en el rediseño de la caffera de modo que LCC continúe teníendo la calidad con la que ha contado hasta el momento. REPORTAJE �INVESTIGACIÓN / SEGURIDAD EN TI. CELERINET JULIO-DICIEMBRE 2015 Alvaro Reyes Martínez UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: La tecnología en informática avanza a pasos agigantados, y en el futuro podrá tener repercusiones aún insospechadas. Es de vital importancia crear conciencia de la importancia que, a la par de la tecnología, debe desarrollar la ética, como herramienta fundamental, particularmente en el campo de la seguridad informática, área en la cual se desarrollarán futuros profesionistas, que tendrán como como común denominador, la ética profesional en este campo. Palabras claves: ética, ética info1mática, códigos de ética �INVESTIGACIÓN / SEGURIDAD EN T.I. Introducción La globalización, en el siglo XXI se ha caracterizado por ser un proceso de transfonnación profunda, tanto a nivel macro y microeconómico, que ha afectado profundamente la idio$incrasia, cultura y valores en casi todos los habitantes del mundo. En este último renglón, los valores, e$1á ligada ú1timamente la ética, la cual se puede definir, para efectos prácticos, como "la ciencia que estudia lo bueno y lo malo de la conducta humana". Siendo una ciencia social, la ética se ocupa de presentar teorías que tratan de explicar la bondad o maldad de los actos humanos, desde la perspectiva científica, $Íll valorar lo anterior desde el punto de vi$1a de "la moral", por la cual se entiende el conjunto de normas que recibimos a partir de la ech1cació11 acerca de lo que debemos hacer u omitir, esto es, viene del extelior, es algo impuesto y carece de fundamentos científicos, más bien se basa en "costumbres'' que sigue una Sociedad específica. La Ética se refiere a las normas que una persona se otorga a sí misma, en función de su propia reflexión y análisis de los valores que desea fomentar. La Ética tiene su 01ige11 en el intelior y la intimidad de la conciencia humana. CELERINET JULIO· DICIEMBRE 2015 datos, equipos y procedintientos computacionales deben considerarse como el activo más importante, y que debe utilizarse con la mayor confidencialidady celo profesional posibles, por personal con una ética profesional probada y certificada, lo cual, desgraciadamente, en la actualidad, no se toma como elemento de vital importanci,1., en el manejo de la i1úonnación. Rdación entre la Ética y la IIúonnática Debido al impacto global de la informática en el ámbito social actual, exi$1e vinculación entre la Ética y la fufonnática, por ejemplo, la confidencialidad de los datos personales, la publicidad electrónica exce$iva a través de h1ten1et, o, desgraciadamente, la difusión de po1nografía, también a través de este medio. En los últimos años, la ética y la itúonnática se han fu$ionado para crear nuevos cursos o inclusive ca11"eras profesionales, además de dar lugar a talleres, conferencias, libros y a1tículos de investigación, creando el concepto "Ética húonuática" que conocemos actualmente, y el cual se definió antelionnente. Los Có1ligos de Ética en las Empresas En este trabajo, se trata dereconocer la necesi da dpli 01italia de educar de manera puntual y responsablemente a los estudiantes de las áreas de itúonnática, de esta nueva herramienta que llamaremos ÉTICA INFORMÁTICA. Ética Informática. Su definición Un código de ética empresarial nace para se1vir de marco general para aplicar principios de ética y desan-ollo soste1tible, que vayan en paralelo con la actividad específica de la empresa. fucluye aspectos de normatividad internos y exte1nos, que abarquen a todo el personal y $11S funciones generales y e$pecíficas. Las nuevas tecnologías itúonnáticas nos conducen, inva1iablemente, en el conocintiento de lo que se llama ''nonnal de derecho" y "nomial de hecho". Lo normal de derecho es lo que debería suceder, lo que se 1ige a través de leyes o nonnatividades, en otras palabras, es el "deber ser", aunque no suceda con frecuencia , o en el peor de los casos, nunca. Lo nonnal de hecho es lo que suele $11Ceder, lo que cotidianamente sucede, aunque no $Íempre sea lo correcto. Los responsables de la creación aplicación y vigilancia del código de ética en la empresa son, en plimera instancia los accionistas, propietarios, achninistradores y directivos, quienes se convierten en guardianes de los reglamentos que 1ige11 la conch1cta de otros actores que complementan a la Organización, tales como empleados, proveedores, clientes, competidores y la sociedad en general. Bajo la prentisa antelior, podemos definir la Ética h1fonnática como el estudio o la disciplina que identifica, analiza y maneja el impacto que las nuevas tecnologías de la itúonnación tienen sobre los valores profesionales y personales de los indivich1os que se dedican a trabajar con estas hell'amientas del conoci1niento humano. Pocas empresas son conscientes de la impo1tancia que tiene contar con un código de ética bien fundamentado y darlo a conocer a $11S empleados, para que é$10s conozcan lo que se espera de ellos y lo que ellos esperan de la empresa. De aquí pa1te, en gran medida, el control que se debe tener en los quehaceres y actividades todo el personal, en particular, de aquél que labora en áreas que tienen que cuidar la segmidad de la infonuación que manejan, particulannente, las áreas de sistemas. Lo ante1ior, nos lleva a considerar que el manejo de los �INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN T.I. CELERINET JULIO · DICIEMBRE 2015 Códigos de Ética en los profesiouistas (lel área de Siste1nas Los profesionales en el área de sistemas, en particular los otientados a Ingeniería de Software, se deben comprometer con ocho ptincipios fundamentales, en el ejercicio de su quehacer laboral. Estos principios son: a) "Los profesionistas en Informática deberán actuar en fonna congn1ente con el interés social". E$í0 es, aceptar la re$ponsabilidad de su trabajo, aprobar software que cumpla con un bien social, ser justo y veraz en todas las afinnaciones relativas al uso de sistemas y conttibuir al beneficio de la sociedad con su profesión. b) Los profesionistas en Infonnática deberán conciliar los intereses de sus clientes, con el interés social". Deberán ser honestos y sinceros acerca de las limitaciones en su expe1iencia y educación, no usar software ilegal, usar ilegalmente software que no sea de su propiedad, entre otras cosas. c) "Los profesionistas en Infonnática deberán asegurarse que $11S productos y modificaciones correspondientes cumplen los estándares de calidad profesionales más altos posibles". Lo antetior, utilizando los métodos apropiados en los proyectos realizados, asegurarse que las especificaciones del software e$íán bien documentados y satisfacen los requerimientos de los usuarios. Además, asegurarse que las e$íimaciones y cotizaciones de costos sean realistas y apegadas al mercado. d) "Los profesionistas en h1fo1mática deberán tener un juicio profesional Ílltegro e intachable". Esto se logra, manteniendo una objetividad profesional con respecto a cualquier software del cual se le pida una evaluación, no involucrarse en prácticas financieras ilegales, o negarse a participar como asesor en organismos de dudosa reputación social. e) "Los profesionistas en Infonnática deberán incrementar la reputación y el buen nombre de $11 profesión, ante la Sociedad a la que si1ve11". Participando activamente en la difusión y divulgación de su área laboral, a través de congresos, foros, publicaciones y otras vías, apoyar a otros colegas en el desempeño de su profesión y obedecer las reglas o lineamientos que gobie111en su función en una Orgarúzación. Ética liúonnática en las Aulas La h1formática, como ciencia aplicada, es de una vida muy coita, por lo cual, no se han podido establecer reglas o lineamientos morales o éticos. Se tiene el caso de otras ciencias, como el Derecho o la Medicina, que han desaffollado sus códigos de ética desde hace siglos. Se puede asegurar, que las profesiones clásicas tienen un alto Ílldice de orgarúzación en este aspecto, incluso, en algunas de ellas, a los miembros que transgreden sus plincipios, se les puede hasta retirar $11 cédula profesional e impedirles el libre ejercicio de su trabajo. La h1formática es una profesión abierta, es decir, cualquier persona con conocimientos poco fundamentados se siente capacitada para dedicarse a la explotación de esta actividad En las últimas dos décadas ha habido un esfuerzo por parte de organizaciones, tales como la Association for Computing Maclúnery (ACM), la h1teniational Federation for h1fo1matio11 Processing (IFIP), o por el h1stitute of Electtical and Electronics Engineers (IEEE), para fonnular y desaffollar códigos de ética que sean de aplicación a las Tecnologías de la hlfonnación. El problema con éstos es que son muy generales, y pueden ser interpretados de muchas fonnas. De aquí la importancia de incluir, en los planes de estudios ele las carreras olientadas a la h1fonnática, la enseñanza ele los contenidos éticos y de conducta profesional que rijan la conducta de los estudiantes, desde las aulas. De esta fonna, se crearía una conciencia en los estudiantes de esta disciplina, qtúenes serían los profesiorústas del futuro, preparados para desempeñar sus actividades desde la per$pectiva ética. Por último, hay que tomar en cuenta la preparac1on personal y profesional de los maestros que impariirían esta cátecb·a, quienes deberán preparar a los estudiantes a comprender que están siendo educados en una disciplina académica exacta, pero que tiene siempre su raíz en el contexto social hacia donde se dirigen los esfuerzos de todos los profesionistas de la h1formática, acercándolos a los conceptos sociales y éticos vitales para su éxito profesional. Conclu~ioues Muchos profesionistas del comportamiento humano, como p$icólogos y sociólogos, han dedicado estudios hacia cómo ha afectado el uso de las computadoras en el desaffollo intelectual y emocional del ser lnunano, siendo la ética parte fundamental de éstos. �INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN T.I. Se ha mencionado anteliormente, lo que puede ser "nonnal de hecho" y "nonnal de derecho", dentro de las acciones cotidianas de la vida de las personas. Algunas caen dentro del terreno de lo prohibido, y muchas de ellas se realizan, cuando se está frente a la computadora. Es vital entender que toda aquella persona que utiliza como herramienta de trabajo o de diversión una computadora, y más los profesionales de la húo1mática, tiene una gran responsabilidad de los datos que está manejando, y del impacto que puede tener el mal uso o abuso de los llll$1110S. Es imprescindible preparar a los jóvenes, desde $11 ingreso a las aulas un.iversitalias, o antes, si es posible, en el campo de la Ética Infonnática, para que desan-ollen la habilidad de aplicar los valores en el ejercicio de $11 profesión, y de esta fonna, se tenga una adecuada imagen de su trabajo en la Sociedad actual. Referencias [ 1] ACM Code of Etllics and Profess1onal Conduct. http//www acm org/constitution/code html Software Engmeermg Code of Ethics and Profess1onal Practice Recuperado de http-//www acmorg/serving/ se/code. htm#full [3] GutiéJrez Saenz, Raúl (2000) "Introducción a la Ética", Editorial Esfinge [4] Johnson, Deborah G Prentice-Hall. [S] (1985) "Computer Eth1cs", 11enéndez, Aquiles.(1973) "Ética Profesional", Hen-ero Hennanos, Sucs , S A Editores. CELERINET JULIO· DICIEMBRE 2015 Datos de los Autores Álvaro Reyes Martínez Licenciado en Administración de Empresas (Universidad Regiomontana) y Maestro en Ciencias de la Administración, con especialidad en Relaciones Inch1stiiales (Universidad Autónoma de Nuevo León), Catecb-ático de Tiempo Completo en la Licenciatura en Ciencias Computacionales y en la Maestría en Teleilúonnática y Subdirector de Relaciones Humanas en la Facultad de Ciencias Fí$'ico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Dirección del autor: Email: alvaro.reyesnu@uanl.ech1.mx �RECONOCIMIENTOS ESPECIALES CELERINET JULIO· DICIEMBRE 2015 Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, UANL Claudia Patricia Martínez Lozano, ex alumna y actualmente trabajadora de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, recibió de manos del Gobernador del Estado Rodrigo Medina de la Cruz, la Medalla al Mérito Cívico "Presea Estado de Nuevo León'; por su incansable labor en el rubro "Reto a la Adversidad': Institución que otorga: Gobierno del estado de Nuevo León Fecha: Diciembre 2014 �22 CELERINET JULIO · DI CIEMBRE 2015 NOTICIAS Presenta Cuerpo Académico de FCFM la 1 ª. Jornada de Conferencias sobre Magnetismo en Sistemas de Baja Dimensionalidad Enero 28, 2015 / Por: Lic . Reyna Castro Medellín El jueves 22 de enero de 2015 se llevó a cabo en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León, la primera edición de la Jornada de Conferencias sobre Magnetismo en Sistemas de Baja Dimensionalidad. La inauguración del evento, que se llevó a cabo en el auditorio Dr. Eladio Sáenz Quiroga, de nuestra Facultad, estuvo presidida por el Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar, Subdirector de Estudios de Posgrado, en representación del M.T. Rogelio J. Sepúlveda Guerrero, Director de FCFM; el Dr. Carlos Luna Criado, responsable del cuerpo académico Física de los Sistemas de Baja Dimensionalidad y sus aplicaciones; y la Dra. Raquel Mendoza Reséndez, miembro del mismo cuerpo académico. El Dr. Carlos Luna Criado saludó a las autoridades presentes y agradeció el apoyo de la Dirección, así como de la Subdirección de Posgrado para la realización de esta importante jornada de conferencias. Explicó que el objetivo de estas conferencias es exponer los resultados de 6 trabajos de investigación de distintos centros tanto de universidades españolas como en la Universidad Autónoma de Nuevo León. Explicó a los estudiantes que este tipo de eventos son una gran oportunidad de acercarles a profesores e investigadores que trabajan en áreas de gran relevancia científica y tecnológica en el tema del magnetismo. �NOTI CIAS CELERINET JULIO -DICIEMBRE 2015 Acto seguido, el Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar, Subdirector de Estudios de Posgrado, dirigió de igual manera un mensaje a los presentes a nombre del maestro Rogelio Sepúlveda, Director de nuestra Facultad. El Dr. Selvas señaló que el principal objetivo de esta jornada de conferencias es hacer divulgación de las actividades científicas que se están realizando en nuestra Casa de Estudios. Así mismo, recalcó que este es un evento de índole internacional pues algunas dos de las conferencias son impartidas desde la Universidad de Oviedo, en España, lo cual viene a reafirmar los lazos de colaboración de nuestra Universidad con instituciones en el extranjero. Durante el día de actividades se expusieron seis conferencias impartidas por 6 investigadores: Dra. Blanca Hernando Grande (en línea desde la Universidad de Oviedo) Dr. Víctor Vega Martínez (en línea desde la Universidad de Oviedo) Dr. Víctor Manuel de la Prida Pidal (Universidad de Oviedo) Dr. Alberto Gómez Treviño (FCQ, UANL) Dra. Raquel Mendoza Reséndez (FIME, UANL) Dr. Carlos Luna Criado (FCFM, UANL) La clausura del evento se llevó a cabo en punto de las 18:30 horas, en presencia de una comunidad escolar satisfecha por esta iniciativa de divulgación científica del Cuerpo Académico Física de los Sistemas de Baja Dimensionalidad y sus aplicaciones. 23 �Celebran Octava reunión plenaria de RIE-UANL Febrero 6, 2015 / Por: Lic. Reyna Castro E. Medillin La Red de Investigación Educativa de la Universidad Autónoma de Nuevo León, sostuvo el pasado viernes 30 de enero su octava reunión plenaria. Los integrantes del Nodo 6 "Innovación en la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias", liderados por la Dra. Lilia López Vera presentaron a los asistentes los trabajos de sus líneas de investigación. La cita fue en la Sala de Usos Múltiples del edificio CSI de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. El maestro Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Director de FCFM, asistió al arranque de la jornada de trabajo para dar un cálido recibimiento a los investigadores de las dependencias universitarias hermanas. El maestro Rogelio demostró igualmente su compromiso y apoyo a los integrantes del Nodo 6, que participan de este proyecto. Algunos de los profesores que compartieron los trabajos que se han realizado según su área de investigación fueron la Dra. Lilia López Vera, el Dr. Alfredo Alanís Durán, la M.E.C. María Esther Grimaldo Reyna, la M.A. Reyna G. Castro Medell ín, el M.E.C. Alejandro C. Lara Neave, la Dra. Bertha Alicia Vázquez Méndez, la M.E.C. Myrella Solís Pérez, la Dra. Laura García Quiroga y el Mtro. Roberto Rebolloso Gallardo. La línea de investigación del Nodo 6 es el desarrollo de capacidades didácticas para la innovación en la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias, particularmente Biología, Química, Ciencias Computacionales, Física y Matemáticas. �5to. Foro de Divulgación Científica y Tecnológica Febrero 9, 20 15 / Por: Lic. María E. Guajardo El 30 de enero se llevó a cabo con gran éxito el 5to. Foro de Divulgación Científica y Tecnológica en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. El evento de inauguración tuvo lugar en el auditorio "Dr. Eladio Sáenz Quiroga", en donde alumnos, profesores e investigadores se dieron cita para participar del inicio de las actividades del día. Encabezaron el presídium el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, director de la FCFM; el Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar, Subdirector de Estudios de Posgrado; la M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado, Secretaria Académica y Administrativa del Posgrado de nuestra Facultad. e • las n ~as La maestra Azucena Ríos habló a los asistentes acerca de la historia de la organización de este foro, en el marco del 5to. aniversario de creación del Centro de Investigación en Ciencias Físico Matemáticas. Dijo además que las conferencias se dividieron en 3 secciones, según el área de investigación. De tal manera, el área de Posgrado en Ingeniería Física Industrial tuvo su sede en el Auditorio "Dr. Eladio Sáenz Quiroga", el área de Posgrado en Ciencias con Orientación en Matemáticas presentó sus trabajos en el aula 1 del CICFIM y por último el área de Maestría en Ingeniería en Seguridad de la Información así como la Maestría en Astrofísica Planetaria y Tecnologías Afines, tuvieron lugar en el Auditorio "Dr. José Luis Comparán Elizondo". Además se incluyó una sesión de pósters como parte de la agenda del Foro. �El director de la Facultad, Rogelio Sepúlveda, saludó a los presentes agradeciendo su presencia y participación en tan importante evento. "Desde el primer aniversario del CICFIM, se crea el Foro de Divulgación con el propósito el dar a conocer las líneas de investigación y la vinculación con los sectores académico y productivo, así como dar a conocer los productos de los trabajos desarrollados por los profesores e investigadores de este Centro': expresó el maestro Sepúlveda. La clausura del evento se llevó a cabo a las 18:15 hrs, contando con la presencia del M.C. Álvaro Reyes Martínez, Subdirector de Relaciones Humanas, quien dio por concluidos los trabajos del 5to. Foro de Divulgación Científica y Tecnológica de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. El director de la Facultad, Rogelio Sepúlveda, saludó a los presentes agradeciendo su presencia y participación en tan importante evento. "Desde el primer aniversario del CICFIM, se crea el Foro de Divulgación con el propósito el dar a conocer las líneas de investigación y la vinculación con los sectores académico y productivo, así como dar a conocer los productos de los trabajos desarrollados por los profesores e investigadores de este Centro': expresó el maestro Sepúlveda. La clausura del evento se llevó a cabo a las 18:15 hrs, contando con la presencia del M.C. Álvaro Reyes Martínez, Subdirector de Relaciones Humanas, quien dio por concluidos los trabajos del 5to. Foro de Divulgación Científica y Tecnológica de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. �Inician actividades de la Semana de la Luz Febrero 1O, 2015 / Por: Lic María E. Guajardo. El año 2015 fue declarado por la Asamblea General de la ONU como el Año Internacional de la Luz y las Tecnologías basadas en la Luz. Por tal motivo, la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL, celebrará del 9 al 13 de enero la Semana de la Luz para dar inicio a una serie de actividades que tendrán lugar durante el presente año. El lunes 9 de febrero, en punto de las 9:30 horas, se llevó a cabo la ceremonia para inaugurar oficialmente la Semana de la Luz, en el marco de la celebración de talla internacional. El evento tuvo lugar en el Auditorio "Dr. Eladio Sáenz Quiroga7 El presídium estuvo integrado por el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, director de nuestra Facultad; el Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar, Subdirector de Estudios de Posgrado; la M.C. Perla Marlene Viera González y el M.C. Guillermo Ezequiel Sánchez Guerrero, coordinadores de actividades estudiantiles del Año Internacional de la Luz. Entre los asistentes se encontraban también subdirectores, coordinadores, estudiantes y profesores, quienes se mostraron atentos y muy interesados en conocer los detalles de este evento que tendrá lugar en nuestra Facultad. Los asistentes pudieron observar un video que muestra la relevancia de esta conmemoración de la luz a nivel mundial. Acto seguido, tomó la palabra la M.C. Perla Marlene Viera, quien como parte de la organización de este evento, explicó al público asistente que el 2015 fue nombrado Año Internacional de la Luz por coincidir con importantes aniversarios científicos, entre los que destacan los primeros mil años del primer libro de óptica y el aniversario número cien de la teoría de la relatividad general. "Sin embargo, no sólo es importante desde el punto de vista científico, ya que en sí es una celebración multidisciplinaria que tiene como objetivo la inclusión de todo el mundo en las ciencias, tecnologías y artes que se relacionan con la luz, y además busca hacer conciencia en las personas del papel tan fundamental que tiene la luz en nuestras vidas': señaló la maestra Perla. • - ---- -• . • �28 CELERINET JULIO - DIC IEMBRE 201 5 El jueves 22 de enero de 2015 se llevó a cabo en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León, la primera edición de la Jornada de Conferencias sobre Magnetismo en Sistemas de Baja Dimensionalidad. La inauguración del evento, que se llevó a cabo en el auditorio Dr. Eladio Sáenz Quiroga, de nuestra Facultad, estuvo presidida por el Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar, Subdirector de Estudios de Posgrado, en representación del M.T. Rogelio J. Sepúlveda Guerrero, Director de FCFM; el Dr. Carlos Luna Criado, responsable del cuerpo académico Física de los Sistemas de Baja Dimensionalidad y sus aplicaciones; y la Dra. Raquel Mendoza Reséndez, miembro del mismo cuerpo académico. NOTICIAS El Dr. Carlos Luna Criado saludó a las autoridades presentes y agradeció el apoyo de la Dirección, así como de la Subdirección de Posgrado para la realización de esta importante jornada de conferencias. Explicó que el objetivo de estas conferencias es exponer los resultados de 6 trabajos de investigación de distintos centros tanto de universidades españolas como en la Universidad Autónoma de Nuevo León. Explicó a los estudiantes que este tipo de eventos son una gran oportunidad de acercarles a profesores e investigadores que trabajan en áreas de gran relevancia científica y tecnológica en el tema del magnetismo. �Inician actividades del 2do. Taller Nacional de Astrofísica Planetaria Marzo 12, 2015 / Por: Lic. Mar[ia Elizabeth Guajardo T. La ceremonia de inauguración del 2do. Taller Nacional de Astrofísica Planetaria tuvo lugar el pasado miércoles 11 de marzo en la Biblioteca Universitaria Raúl Rangel Frías de la Universidad Autónoma de Nuevo León. El evento estuvo presidido por distinguidas personalidades: el Dr. Mario César Salinas Carmona, Secretario de Investigación, Innovación y Posgrado de la UANL, quien asistió en representación del Dr. Jesús Ancer Rodríguez, Rector de nuestra Máxima Casa de Estudios; el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Director de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas; el Dr. Enrique Pacheco Cabrera, Coordinador de Investigación Científica y de Desarrollo Tecnológico Espacial de la Agencia Espacial Mexicana; el Dr. Mauricio Reyes Ruiz, Jefe del Observatorio Astronómico Nacional; y el Dr. Eduardo Gerardo Pérez Tijerina, Coordinador del Programa Universitario para el Desarrollo de la Astrofísica y Ciencias del Espacio. El 2do. Taller Nacional de Astrof ísica Planetaria tiene como objetivo principal reunir a la comunidad Científica Nacional en el área de Ciencias Planetarias para exponer y discutir los últimos avances de las investigaciones y propiciar colaboraciones interinstitucionales. El evento, organizado por la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, está dirigido a investigadores y estudiantes de licenciatura y posgrado en áreas de Ciencias Naturales y Exactas. El programa incluye temas relacionados con las ciencias espaciales, la astrobiología, formación y dinámica de sistemas planetarios y exoplanetas. Este taller está dividido en 18 charlas contribuidas, 9 charlas invitadas, la presentación de 17 carteles y una mesa redonda entre la Agencia Espacial Mexicana y la empresa Astrobotic, en donde se anunciará la primer misión de México a la Luna. El Dr. Mario César Salinas Carmona realizó la Inauguración oficial del 2do. Taller Nacional de Astrofísica Planetaria a nombre del Dr. Jesús Ancer Rodríguez, Rector de nuestra Universidad, reiterando los apoyos por parte de la Rectoría para que la comunidad científica de nuestra Universidad siga rindiendo frutos y trabajando en la búsqueda y aplicación del conocimiento. �Tiene la FCFM su 3rd. Security Day Marzo 20, 2015 / Por: Lic María E. Guajardo. El pasado miércoles 18 de marzo se celebró el 3rd. Security Day de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. En el evento inaugural que se llevó a cabo en el Auditorio Dr. Eladio Sáenz Ouiroga, estuvieron presentes el Director de la FCFM , M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero; el Director de Tecnologías de Información del Gobierno del Estado de Nuevo León, lng. Esteban Ortiz Oviedo y el Presidente de la Asociación Mexicana de Seguridad Informática, M.T.I. Israel Fortino Sotelo Ruiz, así como profesores, y alrededor de 100 estudiantes principalmente del área de seguridad. Tanto el lng. Esteban Ortiz como el M.T.I. Israel Sotelo resaltaron la importancia que tiene hoy en día considerar la vulnerabilidad de la información en las organizaciones y valorar la importancia del estudio y la preparación en este campo cada vez más demandado. El maestro Rogelio Sepúlveda Guerrero felicitó a los organizadores de este evento, mismo que fortalece la vinculación entre el Gobierno, la Iniciativa Privada y las Instituciones de Educación Superior. Entre las conferencias que se impartieron están: Seguridad basada en PCI, Seguridad en la Nube, Panorama de Seguridad de Información 2015, la Seguridad en Tiempos de Cloud Computing, entre otros. Como en las dos ediciones anteriores del Security Day, se contó con la participación de reconocidas marcas en el campo de la seguridad, quienes expusieron sus productos entre los estudiantes y maestros que se mostraron muy interesados en conocer las últimas novedades. El 3rd. Security Day concluyó en punto de las 19:30 hrs, dando por terminado un día muy productivo para el alumnado y público en general. Al finalizar, los asistentes tuvieron la oportunidad de participar en una rifa de artículos de las marcas expositoras. " �Asumen liderazgo estudiantil en FCFM Abril 20, 2015 / Por: Lic. Mar[ia Elizabeth Guajardo T. El pasado miércoles 15 de abril tuvo lugar la Toma de Protesta de la Sociedad de Alumnos de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, ante la comunidad estudiantil y docente de dicha Institución. Acompañando en el presídium al Dr. Jesús Ancer Rodríguez, Rector de la Universidad Autónoma de Nuevo León, estuvieron presentes el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Director de la FCFM; la Dra. Luz Natalia Berrún Castañón, Secretaria de Asuntos Universitarios; el M.A. Elí Lafuente Guerra, Director de Actividades Estudiantiles; los jóvenes Monserrat León Duriez y Jhosban Alberto Machorro Mayor, presidenta y consejero alumno salientes; Cuauhtémoc lván Montalvo Espronceda y Mónica Ouiroga Orrante, presidente y consejera alumna entrantes, respectivamente. En ceremonia que se realizó en la Sala de Usos Múltiples, los dirigentes estudiantiles aceptaron el reto de representar a sus compañeros ante el Consejo Universitario y liderar las actividades que surjan en el seno de la UANL y la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. El maestro Rogelio Sepúlveda, Director de la Facultad, se dirigió a Monserrat Duriez y Jhosban Machorro, para agradecer sus esfuerzos y logros alcanzados como presidenta y consejero alumno, respectivamente. También se dirigió a los nuevos líderes estudiantiles, lván Montalvo y Mónica Quiroga, reiterándoles el apoyo de la Administración que él encabeza para continuar trabajando en pro de los estudiantes de esta facultad. Acto seguido, el Dr. Jesús Ancer y el maestro Rogelio Sepúlveda entregaron a los jóvenes de la Sociedad de Alumnos saliente, un reconocimiento por el tiempo que dedicaron a representar a sus compañeros en las actividades convocadas por la administración que encabeza y por trabajar en pro de la FCFM, además de una insignia que los hace ahora parte de la Fraternidad Universitaria. Luego vino la parte solemne, donde lván Montalvo y Mónica Quiroga rindieron protesta para liderar a los alumnos de la FCFM; para formalizar este nuevo compromiso, el Rector les colocó una insignia que los distingue como representantes ante las diversas instancias universitarias. En su oportunidad, el Rector Jesús Ancer Rodríguez invitó a los nuevos líderes estudiantiles a sumarse a los equipos de trabajo con que cuenta la Dirección de Actividades Estudiantiles para participar en las actividades programadas para este 2015. �4to. Simposio de Óptica Aplicada, Sustentabilidad y Energía Abril 27, 2015 / Por: Lic María E. Guajardo. El 22 de abril dio inicio el 4to. Simposio de Óptica Aplicada, Sustentabilidad y Energía en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL. La ceremonia de inauguración fue presidida por el Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar, como representante del Lic. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Director de la FCFM; la Dra. Ana María Cetto Kramis, miembro del Comité del Año Internacional de la Luz; la M.C. Perla Marlen Viera González, coordinadora de actividades estudiantiles del Año Internacional de la Luz. La Dra. Ana María Cetto se mostró muy entusiasmada por la participación de la gente joven en eventos de esta temática y reconoció el esfuerzo que realizan los organizadores para lograr reunir a la comunidad científica local, nacional e internacional. Invitó a los asistentes a perseverar en el estudio y la investigación de la óptica, área que ha tomado gran auge en los últimos años a nivel global y que es especialmente atendida en este 2015, considerado como el Año Internacional de la Luz. Acto seguido, el Dr. Romeo Selvas dio la bienvenida al auditorio y declaró el inicio formal de los trabajos del simposio. Conferencias, talleres, sesión de pósteres, un coffee science y el concurso Light Outreach Games Mx completaron las actividades que hicieron de este evento todo un éxito, permitiendo un acercamiento muy productivo entre estudiantes, profesores e investigadores. Felicidades al comité organizador de este 4to. Simposio y esperamos más sorpresas para la siguiente edición. �Expo Multimedia Mayo 20, 2015 / Por: Lic María E. Guajardo. El pasado sábado 16 de mayo se llevó a cabo la Expo Multimedia en la Plaza Cultural Rafael Serna Treviño de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL. Esta Expo es una demostración de los trabajos finales de la Licenciatura en Multimedia y Animación Digital, en donde participan estudiantes de segundo a octavo semestre. Estuvieron presentes apoyando a los alumnos, el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Director de la FCFM así como el Coordinador de LMAD, el M.C. Rafael Rosas Torres y la Coordinadora de los laboratorios multimedia, la M.C. Blanca Patricia Sánchez Juárez; además de los maestros que calificaron la realización de los proyectos presentados. La Expo Multimedia nació en febrero de 2010 para establecer puntos de referencia en los estudiantes sobre los límites que deben y pueden rebasar en la elaboración de sus trabajos. En esta edición, se expusieron 28 proyectos con temas relacionados a Realidad Virtual, Realidad Aumentada, Producción Multimedia, Animación por Computadora, Modelado por Computadora, Microprocesadores, Programación Web, entre otros. �oremio UP , 1nvenc FCFM presente en el Premio UANL a la Invención: Reconocimiento a la Propiedad Industrial Mayo 22, 2015 / Por: Lic. Mar[ia Elizabeth Guajardo T. El pasado 19 de mayo se llevó a cabo la primera edición del Premio UANL a la Invención, evento en el cual investigadores de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León fueron premiados en diferentes categorías. Presidió el evento el Rector de esta Máxima Casa de Estudios, Dr. Jesús Ancer Rodríguez, quien expresó en todo momento su orgullo de dirigir a una universidad creativa, innovadora y emprendedora. "Tenemos una posición de privilegio nacional, pero esto es también una responsabilidad que debemos incrementar: generar patentes, productos propios de conocimiento que tengan impacto; y no quedar en la innovación sino avanzar al emprendimiento, la creación de empresas, y la generación de beneficio al investigador, a la Institución y al país", expresó el Rector Jesús Ancer Rodríguez. "Cuando me tomaron la protesta hace seis años para ser rector hice el compromiso de transformar a la Universidad -pero que la Universidad transformara también a la sociedad- y yo creo que a seis años de distancia, con el apoyo de mis equipos de trabajo, de las dependencias, y toda la comunidad universitaria, lo hemos logrado". El Director de Innovación de la UANL, Luis A. Cárdenas Franco, señaló que el premio fomenta un ecosistema de innovación a través de la cultura de la protección de la propiedad intelectual, estimula la creatividad de los universitarios y acrecienta un flujo de propiedad industrial que busca traducirse en beneficio económico y social para Nuevo León y México. En el presídium se encontraba también Alma Elena Domínguez Batista, Directora Divisional de Oficinas Regionales del Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI) quien felicitó y valoró la gran respuesta de los universitarios a la convocatoria y los exhortó a promover la cultura de protección y respeto a la propiedad industrial en México. Los proyectos participaron en las categorías de Patente, Modelo de Utilidad y Diseño Industrial. El equipo de investigadores de la FCFM representó muy dignamente a toda nuestra comunidad. �En la categoría de Patente, recibieron reconocimiento: • Dr. Daniel Ceballos Herrera • Dr. Carlos Luna Criado • M.C. Guillermo Ezequiel Sánchez Guerrero • Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar • M.C. Perla Marlene Viera González En la categoría de Modelo de Utilidad, felicitamos a: • Dr. Juan Carlos Ruiz Mendoza • Dr. Ángel Enrique Sánchez Colín El Lic. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Director de la FCFM y los estudiantes, profesores y personal administrativo de la misma, reconoce y felicita a todo este gran equipo de ganadores. �Presentan examen de • ingreso a la FCFMUANL Junio 8, 2015 / Por: Lic María E. Guajardo. El sábado 6 de junio en punto de las 8:00 hrs , alrededor de 33,000 jóvenes realizaron el examen de ingreso a estudios de licenciatura en la Universidad Autónoma de Nuevo León, para el periodo escolar agosto-diciembre 2015. La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas es una de las 26 facultades de la Universidad, ofreciendo a la comunidad estudiantil 6 de los 77 programas educativos de nivel licenciatura en la Máxima Casa de Estudios. El M.T. Rogelio J. Sepúlveda Guerrero, Director de la FCFM estuvo acompañado de los Subdirectores Atilano Martínez y José Apolinar Loyola Rodríguez, para dar un recorrido por las 27 aulas ocupadas por los 983 aspirantes a un lugar en esta Facultad, dando una cálida bienvenida a los jóvenes deseosos de superación académica y profesional. Es importante destacar que la UANL aplicará este mismo examen en una segunda fecha, el próximo 7 de noviembre; dato a considerar para aquellos jóvenes que no se vean favorecidos en esta ocasión. El siguiente semestre escolar arranca actividades el 3 de agosto. Los resultados de este concurso de ingreso podrán ser consultados a partir del viernes 26 de junio en la página de la FCFM. �Te invitamos a participar en el Volumen 8 de Celerinet Consulta la convocatoria en www.fcfm.uanl.mx � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Celerinet Año de publicación El año cuando se publico 2015 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 3 Volumen Volumen de la revista 6 Mes de publicación Mes cuando se publicó Julio-Diciembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Semestral Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet, 2015, Año 3, Vol 6, Julio-Diciembre Creator An entity primarily responsible for making the resource Martínez Moreno, Partricia, Directora Subject The topic of the resource Física Ciencias Actuariales Educación Matemáticas Multimedia y animación digital Tecnologías de la Información Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Calderón Martínez, Alma Patricia, Editora Responsable Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/07/2015 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource text/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020099 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://celerinet.fcfm.uanl.mx/index.php Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., México Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores. Etica Licenciatura de ciencias Computacionales Observatorio Astronómico Seguridad informática Universidad Autonoma de Nuevo León https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/408/19935/Celerinet_2015_Ano_3_Vol_5_Enero-Junio.ocr.pdf 3a9152b2b1ca012df305b4316c78717a PDF Text Text • 'l'Jne UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN A TRAVÉS DE LA FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS 111\ MATEMÁTICAS/ FÍSIC_A /e.COMPUTAC IONALES/ M~LTIMEDIA Y AN IM~CIÓN DIGITAL/ ACTUARIA/ SEGURIDAD EN TECNOLOGIAS DE INFORMACION \l!P UANL l"IVERSJl>AIJAITTÓNOMA l>E NUEVO I.F.óN® FCFM l'At1JLfAO l>~ Ob'CIAS ~L~K.1l MAlTh!ÁnCAS �Dr. Jesús Ancer Rodríguez Rector lng. Rogelio G. Garza Rivera Secretario General Dr. Juan Manuel AlcocerGonzález Secretario Académico Lic . Rogelio Villarreal Elizondo Secretario de Extensión y Cultura Dr. Celso José Garza Acuña Director de Publicaciones M.T. Rogel io Juvenal Sepúlveda Guerrero Director de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas M .A. Alma Patricia Calderón Martínez Editora Responsable M .A. Alma Patricia Calderón Martínez Redacción Lic. Ahirasvgyl Peña Caballero Lic. José Fernando Camacho Vallejo Lic. Ricardo Pedraza Rodríguez Lic. Julio Mar-Ortiz Lic. Nestor Antonio Flores Martínez Lic. Valentín Guzmán Ramos M.A. Reyna Guadalupe Castro Medellín Lic. María Elizabeth Guajardo Treviño Lic. Claudia lvonne Garza Alfaro Colaboradores M.A. Patricia Martínez Moreno M.T. José Apolinar Loyola Rodríguez Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado M.A. Alma Patricia Calderón Martínez M.C. Álvaro Reyes Martínez M.T. María de Jesús Antonia Ochoa Oliva Consejo Editorial Lic. Danya Marlene Estrella Martínez Diseño Celerinet, Año 3, Vol. 5, enero - junio. Fecha de publicación: 8 de junio de 2015 Es una publicación semestral, editada por la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Domicilio de la publicación: Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 6645 1. Teléfono + 52 81 83294030. Fax: + 52 81 83522954. www.fcfm.uanl.mx Editora Responsable: Alma Patricia Calderón Martínez. Reserva de derechos al uso exclusivo No. 04-201 4102111595700-203 otorg ado por el Instituto Nacional de Derechos de Autor. ISSN en trámite. Registro de marca en trámite. Responsable de la última actualización de este número, Unidad Informática, Lic. Reyna Guadalupe Castro Medellín, Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 6645 1. Fecha de última modificación 8 de junio de 2015. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura de la editora o de la publicación. Prohibida su reproducción parcial o total de los contenidos e imágenes de la p ub licación sin p revia autorización de la Editora. Todos los derechos reservados© Copyright 2015 celerinet@uanl.mx �04 EDITORIAL 06 INVESTIGACIÓN / MATEMÁTICAS Un algoritmo genético para el problema bi-nivel del diseño topológico de una LAN 13 INVESTIGACIÓN / FÍSICA Caracterización de géneros musicales basada en rasgso acústicos y psicoacústicos 21 REPORTAJE Celebran Año Internacional de la Luz 25 RECONOCIMIENTOS ESPECIALES 28 NOTICIAS �Estlmado(a)s lectore(a)s y amlgo(a)s, Les doy de nuevo la más cordial bienvenida a su volumen 5 de nuestra muy esperada revista Celerinet, y con esto confirmando nuestra permanencia en el gusto y agrado de los lectores apasionados en los temas de las ciencias y tecnología. Para nosotros, en este periodo nos hemos puesto de fiesta, dado que se le ha otorgado su gran esperado Número Internacional Normalizado para Publicaciones Periódicas o ISSN, del cual nos sentimos muy orgullosos y nos da gusto compartirlo. En este volumen nos complace además, dar a nuestros lectores un par de trabajos de divulgación científica de mucho interés, en donde vemos primeramente, que por medio de la medición de los perfiles psicológicos de personas en una muestra y un estudio en unión con especialistas del ramo médico, fue posible poder interpretar las influencias de la música en dichos aspectos de la psicología. Este análisis es de gran importancia porque nos permite clasificar los diferentes tipos de música que actúan para un mayor beneficio en el cerebro humano, y que mediante el estudio del pítch como medida enérgica de una canción, se logra medir los cambios de susceptibilidad en el cerebro. Otro aspecto relevante es el tema de la duración de la misma música, de lo cual se entiende que es posible monitorear a qué presión se encuentra sometido el oído interno y como resultado de lo anterior, se puede cambiar la actividad en el cerebro. Así como fue importante interpretar estas dos variables, se concluye en este trabajo que géneros de música como la llamada clásica hasta la música de banda tienen diferentes efectos sobre las mediciones, y por ende, se crea la propuesta de que al poner algún tipo de música en específico, se pueden aliviar los problemas de estrés, y por consiguiente, evitar los rasgos de depresión que se tienen en nuestra sociedad. Este es definitivamente un análisis muy interesante que los invito a leer. Dentro de nuestro número, también encontramos que por medio un análisis de un tema de moda como es el Internet, y la expansión en el uso del mismo, se crea una necesidad de diseños más sofisticados de las redes de área local o LAN. En el trabajo que se nos presenta, se explica la asignación a usuarios a concentradores y después se une a estos por medios de puentes para minimizar los costos de conexión y sus tiempos de respuestas. Dicho artículo nos muestra que mediante un algoritmo Stackelberg-Genético se resuelven de una manera buena, el diseño de una LAN, y con los resultados numéricos y teniendo como propósito mejorar el valor de la función objetivo del líder, se encontraron varias soluciones y de igual modo, el tiempo consumido aceptable. Como parte concluyente, se observó que el algoritmo es eficiente y competitivo; siendo este, un método heurístico y sencillo, lo cual permitió encontrar la reacción racional del seguidor para la misma solución del líder. Cabe mencionar que también, en este periodo de tiempo, la FCFM se ha visto galardonada con eventos que han marcado rumbos muy interesantes, el equipo de trabajo de la coordinación en Actuaría y un equipo de jóvenes estudiantes con �un entusiasmo mostrado, obtuvieron un primer lugar en el "Concurso del Inversionista Nacional 2014'; y con el premio se nos posiciona entre las mejores instituciones en este ramo; por otra parte, un grupo de jóvenes también de nuestra Facultad en su labor de difusión de la ciencia realizaron un evento de importancia, "Física Pato 2•; el cual consistió en sensibilizar a niños de varias edades a su gusto nato hacia las demostraciones de Física. Asimismo, para el 50 aniversario de la carrera en Física, se realizó con mucho éxito el "Simposio de Tópicos Selectos de Física•; en donde se tuvieron como invitados especialistas del ramo científico, pero con una característica común: el ser un egresado. A su vez, varios de los egresados de la primera generación así como los expositores del emotivo evento, recibieron preseas conmemorativas. Dentro de los eventos institucionales, también se presentó el "7mo Congreso de Ciencias y Tecnología': del cual, a lo largo de dos días de actividades, se organizaron conferencias invitadas y mesas redondas; para lo cual, las cinco académicas de la FCFM fueron involucradas en la organización, entre ellas, la academia de Física, que por motivo de su 50 aniversario, organizo su evento alusiva a este acontecimiento. Es así como todas estas actividades están conectadas con los festejos que tuvo la FCFM en sus 61 años de existencia. En la parte académica, la FCFM también contó con diversas distinciones, como el premio al estudiante de la Licenciatura en Física, ganador del reconocimiento por su investigación llevado a cabo en el "Segundo Encuentro de Jóvenes Investigadores•: Esperando que toda la información plasmada en este volumen sea de mucho interés para nuestro más apreciado lector y comprometidos en obtener más trabajos de investigación que nos enriquezcan o respondan a las preguntas que nos hacemos día a día, los veré entonces para el siguiente número y les extiendo mis saludos cordiales, agradeciendo de antemano a todo el equipo que trabaja para tener este volumen de la misma o mejor calidad que se viene haciendo y de igual manera comprometernos en continuar buscando más participación de investigadores y de mostrarles el día a día de nuestra queridísima Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. En hora buena, Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar Subdirector del Estudios de Posgrado �CELERINET ENERO - JUNIO 2015 INVESTIGACIÓN / MATAMÁTICAS , UN ALGORITMO GENETICO PARA EL ~ PROBLEMA, BI-NIVEL DEL DISENO TOPOLOGICO DE UNA LAN José Fernando Camacho Vallejo, Ricardo Pedraza Rodríguez UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Julio Mar-Ortiz Universidad Autónoma de Tamaulipas Facultad de Ingeniería Tan1pico, Tamaulipas, México Resumen: Las redes de acceso local (LAN, por sus siglas en Inglés) son comúnmente usadas como infraestructuras de comunicación satisfaciendo la demanda de un conjunto de usuarios. El problema bi-nivel del diseño topológico de una LAN consiste en asignar usuarios a concentradores y en unir dichos concentradores por medio de puentes para minimizar el costo de conexión y el tiempo de respuesta en la red. De esta forma, la decisión de asignar de manera óptima usuarios a concentradores será realizada por el líder y el seguidor tomará la decisión de cómo conectar los concentradores formando un árbol de expansión. En este trabajo, proponemos un algoritmo genético para resolver el problema bi-nivel del diseño topológico de una LAN. El algoritmo Stackelberg-Genético toma en consideración que el problema del seguidor -en general- no puede ser resuelto a optimalidad de una manera eficiente. Los resultados computacionales reportados muestran que el rendimiento del algoritmo es bueno y que es más conveniente para resolver el problema bi-nivel que resolverlo bajo un enfoque Nash-Genético previamente reportado en la literatura. Palabras claves: programación bi-nivel, diseño topológico de red, red de acceso local �CELERINET ENERO - JUNIO 2015 INVESTIGACIÓN / MATAMÁTICAS Introducción El problema de diseño topológico de una LAN consiste en enconh·ru· la mejor configuración entre usua1ios y concenh·adores que optimice uno o varios criterios de desempeño, tales como, los costos de equipo, los costos de conexión, tiempos de respuesta, fiabilidad de la red, latencia de los usua1ios, entre oh'os (Ersoyy Panwar [1 ]). Estos criterios de rendimiento son muy impoitantes y son afectados de manera significativa por la topologia de la red. Es bien sabido que el problema del diseño óptimo de una red es un problema combinatolio difícil que involucra decisiones de asignación y 111teo. El problema de asignación determina la mejor manera de asignar usua1ios a concenh'adores, mienh·as que el problema de ruteo determina los segmentos donde los concenh·adores necesitan ser conectados enh·e sí a h·avés de puentes formando un árbol de expansión. No1malmente, el diseüo de las redes de comunicación considera un árbol de expansión para penuitir que cada nodo pueda comunicarse con todos los demás nodos de la red. Sin embargo, Estepa et al. [2] resaltan el hecho de que las soluciones árboles de expansión no proporciona un diseüo fiable para un diseño de costo mínimo, ya que $1 se pierde una conexión quedarán usuarios desconectados. Por oh·o lado, $1 en lugar de conectar un árbol entre los concenh·adores se conecta un ciclo, al momento de perder una conexión se mantiene la comunicación entre todos los usua1ios pero esa conexión exh'a impacta negativamente en el costo. En este h·abajo se considera el enfoque del árbol de expansión para la conexión enh·e concenh'adores. Por oh·o lado, la programación bi-nivel ha sido utilizada para modelar muchas diversas aplicaciones de problemas que implican dos tomadores de decisiones en donde se involucra una jerarquía entre ellos. Ejemplos de aplicaciones pueden encontrarse en Bard [3], Kalashnikov et al. [4], Camacho-Vallejo et al. [5] y Palomo y Camacho-Vallejo [6]. En este h·abajo, se propone un algorihno genético que considera el equilibrio de Stackelberg como método de solución para el problema bi-nivel del diseüo topológico de una LAN. El procedimiento de Stackelberg-Genético asume que el seguidor reacciona de manera racional ante 1a decisión del líder; esto es, el seguí dor elige un árbol de expansión aceptable debido a la inherente dificultad de enconh'ar la respuesta óptima de manera eficiente. El objetivo ptincipal de este trabajo es investigar y mosh·ar el rendimiento de un algotitmo StackelbergGenético para resolver el problema bi-nivel. La sección 2 presenta el modelo matemático bi-nivel. La sección 3 está dedicada a describir el algoritmo propuesto para obtener soluciones bi-nivel de buena calidad. La sección 4 muestra los resultados de los expeiimentos computacionales. Se te1mina con las conclusiones remarcando la importancia de resolver los problemas binivel con la metodología apropiada. Fo11nulación del Proble1na Un problema de programación bi-nivel es un problema de programación matemática el cual está compuesto de un problema en el nivel supetior y oh·o problema en el nivel itúerior. En este trabajo, el problema del 1úvel supe1ior tiene como objetivo mininúzat· el costo de conexión, mienh·as que el problema del 1úvel infetior busca minimizar el tiempo de retardo promedio de los mensajes. Cuando se resuelve un problema bi-nivel se interactúa entre ambos 1úveles; en donde la decisión realizada por el nivel supetior (el líder) y la del 1úvel infe1ior (el seguidor) se toman en cuenta para obtener la mejor solución del problema con$1derando una jerarquía predefinida. Ahora se definirá el problema bi-nivel del diseüo topológico de una LAN basado en el propuesto por Kim et al. [7]: considere N = {1,2, .. .,n) como el conjunto de usuarios exi$tentes en la red de telecommúcaciones; sea G = (V, E) un grafo no ditigido, donde V= {v Lvr ..,vm} es el conjunto de vértices (concenh·adores) y E= {(vp' v,): p<q} el conjunto de a1istas (puentes) que conectan los concentradores. Para cada concenh'ador se conoce la capacidad máxima de h·áfico CP que puede fluir a través de este. También, para cada puente se conoce el tiempo de respuesta promedio bpq para enn1tar un paquete enh'e dos concenh'adores. Asumimos que existe una matriz de tráfico S enh'e usuatios, donde un elemento sV.. e S representa el tráfico desde el usua1io i € Nal usuario} € N. Se consideran dos tipos de costos: el costo de conexión enh'e concenh'adores {w pq : (p,q) € E} y el de conexión • enh·e usuanos y concenh·adores {a;/i e N, p e V). Consideramos las siguientes vatiables de decisión: y ={1, ip Xpq -- { o, 1, o, si el usuario i es asignado al concentrador p . otra manera. si el concentrador p es conectado al concentrador q. otra m anera. La va1iable de decisión xpq está definida como x e x; donde X es un conjunto de árboles de expansión. Para estas variables de decisión se definirán oh·os elementos impo1tantes relacionados al h'áfico en la red. Un camino enh'e O€ V y r € V, -denotado por camino (0,1) - es una �CELERINET ENERO- J UNIO 2015 INVESTIGACIÓN / MATAMÁTICAS secuencia devé1tices sin repetición (v¡_1 , vj e E para toda i = l , ...,r. Un vértice vk es llamado vé1tice intermedio en el camino (0,1-), si {v IJ'"''vl! ...,v,). Simila1mente, nosotros definimos el concepto de arista intennedia como el conjunto de todos las aristas (p,q} en el camino (0,1). Además: E s el trófico total que se ofrece en lo red, el cual puede ser calculado r por r= I./'=1 r::.=1 $.v Ode m anen análoga por f = r..'é1'I.«1' t,, E s la m atriz de trafico entre con cetradores y puede ser calculada por T = yr SY, donde Y es la matriz de concentradores, la cual asigna u suarios a concentradores. Un elemento t de esta m atriz representa el tráfico remitido desde el concentrador P e T' al concentrador qc V. T L (x}¡. tener iuúcamente m-1 aristas, ser conexo y sin ciclos. Se sabe que dos de estas condiciones implican la tercera. Por lo tanto la ecuación (7) establece que un árbol debe tener exactamente m-1 a1istas, mientas la ecuación (8) garantiza que las a1istas de T no pueden fo1mar ciclos, donde (S,S') denota todas las a1istas que van desde un vé1tice en el conjunto S a otro vértice en el conjunto S. Ambas ecuaciones implican un árbol de expansión. La restricción (9) establece una restricción de capacidad para el tráfico que fluye a m1 concentrador en pa1ticular. Finalmente, las restticciones (5) y (10) indican la naturaleza bi11a1ia de las variables de decisión. Es el trófico loto! o! concentrodor k € //, este puede ser colculodo por ( 1) F(x )fM>E s el b·ófico total que fluye • b·ovés del puente (p,q) < E' c E, (2) El problema del líder consiste en detenninar la mejor ubicación de usuarios a concentradores de tal manera que los costos de conexión sean minimizados. Por otra parte, el problema del seguidor se trata de detenninar el subconjunto de aristas E i;::. E que fonnen un árbol de expansión T= (V,E ') en G y que lnÍnimicen el tiempo de retardo de los mensajes en la red. Cabe señalar que L(x)k y F(x)(p,qJ dependerán en gran medida de la configuración de la red definida por el árbol de x. El modelo matemático del problema bi-nivel considerado está dado por: Por último, para tener bien defülido el problema binivel estudiado en este artículo se va a considerar el enfoque optimista clásico. En otras palabras, si el problema del 1úvel infelior tiene soluciones múltiples entonces él va a seleccionar la decisión que mejor le convenga al líder, es decir, la que lnÍnimice los co~tos de conexión. Es importante mencionar, que en ese caso todas las múltiples soluciones óptimas del nivel i11fe1ior le generarán el mismo tiempo de retraso múlimo de la red, por lo que puede actuar en fonna cooperativa con el líder sin afectar su propia función objetivo. Algoritmo Stackelberg-Genético (3) Síqeto a: I Y~=J 'fi= (l, ...,n} (4) p,V y,¡ {Q 1) donde x 1'esuelve min X Síifeto a: l [ f Vi={J, .. .,n},p<T' > L(a)p frt, e,, - L (,:)" (.5) + LL µV qEV L x,,., =m-1 (p, q),A L x;. ~ISl-1 F (tJP<JI, ] N (6) (1) V SC.V (8) 'fp€V Vp.qéV (9) (p,q}, (S,S) L(A), < e, X,., {0. 1) ( 10) La función objetivo en la ecuac1on (3) nlÍllilnÍza el costo total de conexión (el objetivo del líder). El primer tér!nÍno se refiere al costo de conexión entre concentradores detenninado por el árbol de expansión, mientras el segundo ténnino se refiere al costo de asignación entre usuarios y concentradores. La ecuación (4) establece que cada usua1io puede estar conectado a un solo concentrador. La función objetivo del seguidor está dada en (6) y minimiza el tiempo de retardo en los mensajes. Dicho retardo se detennina por los retardos de los concentradores y los puentes (ver Elbaum y Sidi [8]) mediante una función no lineal. Cabe señalar que un árbol debe satisfacer las siguientes condiciones: debe En esta sección se describe el algoritmo genético propuesto. Los algoritrnos genéticos consideran un conjunto de individuos (soluciones) los cuales fo1n1an una población en una detenninada generación, después dos individuos son seleccionados y combinados mediante un operador de c1uzamiento o 1nutación. Dichos operadores son seleccionados aleatoriamente con el fin de generar nuevas soluciones. Luego, basados en un criterio de selección, los individuos con 1nejor aptitud sobreviven y pennanecen para la siguiente generación. El proceso se repite hasta que alguna condición de paro sea cumplida. Un esquerna general para los algoritlnos genéticos se muestra en la Figura l. �INVESTIGACIÓN / MATEMÁTICAS CELERINET ENERO - J UNIO 2015 Generftción y evaluación de 1ft aptitud de la población PA while (k :SMIIX _Generaciones) Selección de algunos individuos de Pe Curzamiento de algtulOs de los indhiiduos seleccionados e integraci ón de l os hijos creados en P: Mutación de algunos de los i11di:vtdt10s seleccion ados e integración de mutación en P: Evaluación de los individuos enP1:, , Creación de P,~, seleccionando algunos individuos de P,. U P ~ k=k+J end while return el individuo desde PM.;1.J,·•·»-t'llMt<,·, con mejor valor de aptitud Figura 1. Esquema del algoritmo genético Como ya se mencionó antetionnente, el objetivo del problema considerado es a~ignar usua1ios a concentradores tal que estos formen un árbol de expansión. Por lo tanto, una forma conveniente para representar una solución factible está dada por y =(y(J), y(2), ...,y(n)}, donde n es el número de usuarios en la red Cada posición de y indica el concentrador p al cual el i-é~imo usua1io ha sido asignado (y(i) =p). Una solución factibl e debe cumplir que cada u~11atio se debe asignar a un solo concentrador, l o cual se satisface fácil111ente en esta representación. Por otro lado, la configuración del árbol de expansión es representada por una lista de a1istas x ={(p,q)l<P,q) e:E'}tal que card (x) =m-1. Para realizar la selección de los individuos se debe medir l a aptitud (calidad) de los individuos. Para esto hay que tener en cuenta que estamos resolviendo un problema de programación bi-nivel, por lo que la aptitud considerada será el valor de la función objetivo del líder, es decir, el valor dado por la fónnula (3). Población inicial: Los individuos son creados aleatotiamente para generar una población diversa. Un individuo yk es creado en la siguiente manera: para cada uno de los n usuatios se genera un número al eatodo entre 1 y IVI, donde !VI es el número total de concentradores en la red. Dicho número aleato1io si1ve para agregar ese concentrador a la solución actual. Este proceso se repite hasta que se alcanza el niunero deseado del tamaño de la población. Es importante mencionar que si los individuos se crean de esta manera se garantiza tener soluciones factibles. Después que la población inicial es creada, para cada individuo se obtiene la reacción racional del seguidor x *61). Entonces, se puede evaluar la aptitud F(y ,x *(y)) de cada individuo. Sel ección: Para evitar convergencia prematura se considera una de selección por ton1eos. Un torneo consiste en seleccionar llll individuo y compararlo aleatodamente contra otro individuo de la población para ver quien tiene mayor aptitud (menor costo de conexión) y se identifica el ganador. Estas comparaciones son hechas para todos los individuos en la población actual. Con el fin de procurar que los individuos con mayor aptitud permanezcan en la pobl ación se realizarán vados ton1eos. Si se hacen pocos ton1eos, la selección de los individuos tenderá a tener mucha aleato1iedad; en cambio, si se llevan a cabo muchos to111eos la selección tench·á a los mejores individuos quitándole diversidad al algoritmo. Entonces, una vez realizados los ton1eos se hace una selección elitista, es decir, la mitad de l os mejores individuos (en base a los torneos) entrarán a l os operadores genéticos. El algo1itmo considera dos operadores genéticos: cruzamiento y mutación. Para cada uno de los individuos elegidos en la fase de selección se genera llll número aleatorio entre O y l. Si el número aleatorio es menor o igual que un parámetro definido entonces el indivich10 entrará al operador cn1zamiento; de lo contrado, entr ará a la mutación. Cn1zamiento: Este es el operador genético principal, por lo que la probabilidad de entrar en esta etapa es mayor que 0.5. El cruzamiento simula la reproch1cción entre dos individuos (pach·es). El procedimiento es el siguiente: llll indivich10 se empareja aleatoriamente con otro indivich10 de la población completa (no solo la mitad con-espondiente a los individuos seleccionados). Después, ambos pach'es se combinan para generar dos hijos que heredarán las características de los pach·es. Se implementó un punto sencillo de cruzamiento, el cual es seleccionado aleatoriamente. Mutación: En e$1e operador se realiza un cambio en un indivich10. Este cambio aleatorio inco1porará nuevas caracteristicas a la población pennitiendo explorar nuevas regiones del espacio de soluciones. Sabiendo que el cruzamiento produce hijos con las mh111as caractedsticas que los pach·es, la mutación toma un importante lugar en el algo1itmo para considerar indivich1os diversos. La mutación se realiza mediante la selección aleatotia de un componente de la solución actual y reemplazándolo por otro número aleatorio entre 1 y IVI; es decir, un usuario específico es reubicado a otro concentrador. �CELERINET ENERO· JUNIO 2015 lnl l lt 312 1'! 1 ,1 21s ' 3111• IP1¡2¡2 • 3 l ll5i5 ¡10 , 1 1¡, 2 •l' s l >I I • 1m 2 2 •13 1 s11 1•11 INVESTIGACIÓN / MATAMÁTICAS C'omp~ ~ M«ioc\~do 1 ' 1 • 1• , 11 , 12 • ¡ ... , 1¡s, 2 11• 1> 1> • 1 11• 2 s¡ Mltación Cr!Jzawient:, Figura 2 . Operadores genéticos Una ilustración del operador genético considerado se muestra en la Figura 2. Es importante mencionar que el cruzanúento y la mutación aseguran la factibilidad de los nuevos individuos creados teniendo en cuenta que para cada una de las nuevas soluciones se calcula de nuevo la reacción racional del seguidor. Experimentos computacionales Para las pn1ebas computacionales nosotros usamos como base el conjunto de tres instancias reportadas en Kim et al. [7]. En este conjunto de instancias los usuarios varían de 8 a 50 y los concentradores de 4 a 10. La infonnación faltante fue generada con el núsmo procedimiento reportado en Kim et al. [9]. Las instancias son utilizadas para analizar el rendinúento del algotitmo desal1'ollado en este trabajo. Las dimensiones de las tres instancias se especifican en la Tabla 1. El algo1itmo genético propuesto se implementó en C ++ utilizando Microsoft Visual Studio 2010 en sistema operativo Windows 7. Todos los expetimentos computacionales se llevaron a cabo en una HP Compaq 6000 Pro PC con un procesador Pentium Dual-Corea 3,00 GHz con 2,00 GB de RAM. Problema 1 Problema 2 Problema 3 Niune1'0 de \ IS\t auo:i s 30 50 Numet'O de c:oncentr.idoru 4 6 10 Co,to de COl\E'xion co1\Cenbado1~ (w,.) de w,,.,-U(I 00,250) Co,to de conexion u=uio,(" ,) de " ,,- U(l , 100) Capacidad ( C) Tiompo de respue-:.ta.-; concenhadotM (b) de pruebas numencas preliminares para detenninar la configuración (G, P, n"). Para las instancias 1, 2 y 3 los parámetros se configuraron en (300,150,0.75), (400,200,0.50) y (400,300,0.50), respectivamente. 50 300 500 0.1 0.1 0.1 Tabla 1. Dimensiones de las instancias consideradas Los ptincipales parámetros que inte1vienen en el algo1itmo genético obte1údos son: el número de generaciones (G), el tamaño de la población (P), la probabilidad (n) de entrar al cruzamiento o a la mutación y el número de ton1eos realizados en la fase de selección. Este último fue seleccionado como 5 debido a que es un valor recomendable ya que pennite mantener un equilibrio entre intensificación y diversificación de las soluciones. Para los otros tres parámetros se realizaron Para evaluar la calidad del algotitmo genético propuesto los parámetros fueron configurados pa1iiculan11ente para cada instancia y se realizaron 50 conidas del código para cada uno. En la Tabla 2 se muestran los re~·ultados de la expetimentación computacional realizada. La columna "Mejor" representa el mejor valor obtenido de las 50 corridas. En la columna "Promedio" se muestra el promedio de las 50 con-idas y en la columna "Peor" está el mayor costo obtenido. Luego, la columna "Gap" muestra la holgura entre el promedio y el mejor valor obtenido' se calcula como Gap= IMqor.Me¡or P,.omedl'o! X100%' La desviación estándar de las corridas para cada in~1ancia se presenta en la columna "De~v. Est". La cohunna "# Mejor" indica el número total de veces que el mejor valor fue encontrado durante las 50 corridas. Finalmente, la columna ''Tiempo" indica el tiempo promedio requetido ( en segundos) para resolver una vez cada instancia. Mejor Promedio Peor GAP De:;v. Est #Mejor Tiempo Problema 1 493 49894 501 120 Ul l7 4.l30 Problema2 ll03 l'JJ630 llSl 191 IS.GI ll 13951 Problema3 160l 1689.16 1851 5.44 4763 6 50.701 Tabla 2. Resultados obtenidos de la experimentacion computacional De la Tabla 2 se puede obsetvar que el algoritmo genético alcanza el mejor valor en más de la 1nitad de las 50 conidas para la instancia l. Por otra parte, el promedio para todas las conidas es muy cercano al mejor valor obte1údo y la desviación estándar indica que los valores están alrededor de la media. Tener una holgura muy pequeña (1.20%) confinna el buen desempeño del algotitmo genético en esta instancia. El tiempo promedio consunúdo es 4.23 segundos. Los resultados para la instancia 2 indican que a pesar del aumento esperado en el tiempo computacional (casi 14 segundos), el algoritmo encontró una holgura menor del 2% entre el mejor valor obtenido y el promedio de las 50 conidas. Además, el mejor valor fue obte1údo en 22 de las 50 coffidas, es decir, en casi la mitad de la expetimentación. Por último, la expetimentación realizada para la instancia 3 no fhe tan buena como las antetiores. El mejor valor fue encontrado en solo 6 de las 50 conidas, mientras que la holgura se incrementó a 5.44% y el tiempo consmnido fue de 50.7 segundos. �INVESTIGACIÓN / MATEMÁTICAS Estos resultados claramente se vieron afectados por la dificultad de encontrar la reacción racional del seguidor. CELERINET ENERO• JUNIO 201 5 [3] Bard, J.F., Practica! Bilevel Optimizatíon: Algo1ithms and Applications, Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, 1998. [4] Kalashrukov, V.V., Dempe, S., Pérez-Valdéz, G.A., Kalaslmykova, N.I., Camacho-Vallejo, J.F., "Bilevel Programming and Applicatíons", Mathematícal Problems in Engineering. Vol. 2014. InPress. [5] Camacho-Vallejo, J.F., González-Rodríguez, E., Almaguer, F-J., González-Ramfrez, R., "A Bilevel Optímization Model for AidDishibution after the Occun-ence of a Disaster", Jounial of Cleaner Production. 2014. In Press. DOI: 10.1016/j. jclepro.2014.09.069. [6] Palomo, P., Camacho-Vallejo, J.F., "Uso de un algoritmo Stackelberg-Evolutivo para resolver el problema de fijación de cuotas en una red de ti-ansporte", Celelinet. Vol. l. pp. 6-13.2013. [7] Kim, J.R., Lee, J.U., Jo, J.-B. ''Hierarchical spa1mi11g tree network design with Nash genetíc algoritluu," Computers & Indl1$11lal Engineering. Vol. 56, no.3, pp. 1040-1052. 2009. [8] Elbaum, R., Sidi, M., "Topological Design of Local-area Networks using Genetic Algorithms," IEEE/ACM Transactions on Networking. Vol.4, 110.5, pp. 766-778. 1996. [9] Kim, J.R., Jo, J.B., Yang, H., "A Solutíon for bi-level network design problem through Nash genetic algolithm", in: Szczuka, M., Howard, D., Slezak, D., Kim, H., Kim, T., Ko, l., Lee, G., Sloot, P. (Eds.), Advances in Hybtid húonnation Technology, Lecture Notes in Computer Science, vol. 4413. Splinger, Berlin, pp. 269-280, 2007. Conclu1>i ones y futuras investigaciones En este trabajo se presentó un modelo de programación binivel para resolver un problema del diseño de una LAN. El líder decide la ubicación de usualios a concentradores con el fin de minimizar el costo de conexión; mientras el seguidor conecta los concentradores formando un árbol de expansión que minimice el retraso promedio en la red. Para resolver este problema se propuso un algoritmo genético que considera el equiliblio de Stackelberg. Este algo1itmo considera el hecho de que el nivel ilúe1ior no puede ser resuelto de manera exacta en una fonna eficiente. Para e$10, implementamos un procedimiento heurístico que parece ser eficiente en ténninos de calidad y tiempo requelido. Los resultados numéricos se llevaron a cabo tomando como base unas instancias de la literatura que fueron adaptadas para e$1e problema. Después de analizar los resultados podemos concluir que dado el hecho de que el mejor valor de la función objetivo del líder se encontró varias veces y el tiempo consumido es aceptable podemos decir que el algo1itmo es eficiente y competitivo. Como un área de opo1tu11idad, identificamos que dada la dificultad de tratar con un problema combinatorio difícil en el segtúdor se debe proponer una metodologia alten1ativa para resolverlo ya que los métodos exactos consumirán demasiado tiempo para instancias grandes. En este trabajo, se implementó un método heurístico sencillo para encontrar la reacción racional del seguidor. Esta metodología puede arrojar diferentes respuestas del seguidor para la misma solución del líder y aun así no se puede garantizar obtener el mejor árbol de expansión. Esto afecta la eficiencia del algolitmo genético y puede constatarse con los resultados de la instancia 3. Referencias [l ] Ersoy, C., Panwar, S.S. "Topological Design of h1terconnected LAN/MAN Networks," IEEE Joun1al 011 Selected Areas in Conmumications. Vol. 11,110.8, pp. 1172-1182. 1993. ['.!] Estepa, R., E$1epa, A., Cupe1tino, T., "A productivity-oliented metllodology for local area network design in industiial enviromnents," Computer Networks. Vol. 55, no. 9, pp. 23032314. 2011. �CELERINET ENERO - JUNIO 2015 Datos de los Autores José Fernando CaJnacho El Dr. Camacho tiene Licenciatura en Matemáticas por la Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León, l\.:laestría en Ciencias en Ingeniería con especialidad en Ingeniería Industrial otorgado por el ITESM campus Monten-ey. Actualmente, se encuentra laborando como profesorinvestigador exclusivo y de tiempo completo en CICFIM y como coordinador del Posgrado en Ciencias con Olitentación en Matemáticas de la FCFM en la UANL. Las líneas de investigación de operaciones, en particular sobre teoría y aplicaciones de programación binivel, diseño de métodos numélicos y técnicas heurísticas para resolver problemas de programación binivel. Dirección del autor: Ciudad Universitaria, SIN, C.P. 66451. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México. Email: j ose-camachovi@uanl. echunx RicaJ·do Pedraza Rodríguez Dirección del autor: Ciudad Universitaria, SIN, C.P. 66451. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México. Email: 1icardopedrazardz@hohnail.com Julio M aJ·-Ortiz Dirección del autor: Utúversidad Autónoma de Tamaulipas, Facultad de Ingeniería, Circuito Universitalio sin, 89100, Tampico, Tamaulipas, México. Email: jmar@uat.echunx INVESTI GACIÓN / MATAMÁTICAS �INVESTIGACIÓN / FÍSICA CELERINET ENERO - JUNIO 2015 , , CARACTERIZACION DE GENEROS MUSICALES BASADA EN RASGOS , , ACUSTICOS Y PSICOACUSTICOS Nestor Antonio Flores Martínez Co autor: Valentín Guzmán Ramos UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: Todos conocemos las distinciones de géneros musicales, aunque a veces estos mismos no están bien definidos. Desde hace un par de años se ha estado trabajando en métodos experimentales de clasificación musical a través de características fácilmente medibles, como decibeles, pulsos por minuto, frecuencia, duración, en cuanto al ámbito de la acústica. Para el ámbito de la psicoacústica se ha trabajado en organizarla por medio de pitch, ruido (como un nivel de la intensidad de la música), timbre, además de la generación de ruido blanco y/o ruido rosa; todos estos que nos indican factores de procesamiento del sonido por parte del cerebro y nivel de activación emocional. En este trabajo, se toman algunos de las características de acústica y psicoacústica, además, para ayudarnos a entender más estos géneros musicales estudiados, nos valemos de algunos conceptos básicos de estadística. La finalidad de caracterizar a la música con parámetros de psicoacústica está en comprender como esta puede afectar al cerebro, que géneros pueden hacer que se desarrolle el intelecto, la actividad cerebral, el control de emociones, entre otras cosas. Palabras claves: pitch, BPM, géneros musicales, varianza, emociones �INVESTIGACIÓN / FÍSICA CELERINET ENERO• JUNIO 2015 Introducción Sonidos repetitivos, ordenados y predecibles, nos hacen cosquillas en el centro del placer que sirven para indican1os que hemos encontrado un ambiente ordenado y predecible, un ambiente seguro. La percepción, en general, es una colaboración entre el órgano que capta el estimulo y el cerebro, que lo interpreta [l ]. Estamos acostumbrados a escuchar música constantemente, algunos de fonna inconsciente (como una fonna de contaminación auditiva) y algunos otros como algo que clisfn1tan o que fonna pa1te de su actividad clialia. Pero los géneros musicales y grupos a los que se expone cada persona es lo realmente representativo. El sonido está lleno de infonnación útil acerca del entorno y acerca del prójimo. Dishibuye el estímulo sonoro a diversas regiones del encéfalo, donde se llevan a cabo los procesos de reconocimiento e interpretación [l ]. Es entonces que emprendemos el trabajo para ver que géneros musicales afectan de manera "positiva" al cerebro, en lugar de hacer una reorganización de la música. Podemos entender a través de la música como se afecta la personalidad de las personas para gente que está muy en contacto con dichas melodías. La plimera parada en el cerebro es el tálamo, identifica la frecuenci a y la intensidad del tono que se escucha. La corteza secundalia, que analiza la infonnación acerca de la annonía, la melodía y el ritmo. Según Robert Zatorre, neurocientífico del Instituto Neurológico de Montreal, las actividades musicales (escuchar, tocar, componer) ponen a funcionar casi todas nuesh·as capacidades cognitivas [l]. de lo que cada uno tiene como único (atticulación, dinámica, digitaciones, etc.) [3]. Quizás el rasgo más importante en la atracción musical, pennanece relativamente inexplora~.º en medio de aproximaciones no tradicionales, serían los modelos musicales basados en la manera en que la percepción humana y los mecanismos cognitivos reciben e interpretan los sonidos [3]. En un sentido que nos pennite expresa1nos sobre la búsqueda del ser humano por crecer y por comprender la mente propia; es entonces que la música fonna un papel importante, ya sea buscando comprensión, inhibición o alteración de emociones inherentes de la personalidad o generadas por expe1iencias. La memoria prospectiva (MP), definida como el recuerdo de realizar una acción programada en un momento dete1ntinado del futuro, puede verse afectado de diferente manera por el contenido emocional de los elementos que la determinan [4]. La pla$ticidad neuronal es la capacidad del sistema netvioso central para adaptarse, ya sea para recuperar funciones perdidas después de una accidente cerebrovascular o de una lesión de méchlla espinal o para aj u$1arse a nuevos requerimientos ambientales, o sea, aprender. Esto quiere decir que nuestro cerebro cambia petmanentemente y si se pudieran entender mejor estos mecanismos, se instn1mentarían esh·ategias para modificarlo con un fin detenninado [5]. Antecedentes Más allá de unas cuantas conientes y escalas (musicales) secuenciales sucesivas, la mente las une y categoliza en un número más rech1cido [2]. Tendemos a percibir, crear o imponer a través de una percepción de gn1pos dentro de gn1pos, esh11cturas anidadas con esh11cturas $imilares: jerarquías. La pa1titura orquestal mode1na ha evolucionado, hasta tma culminación última (excelsa) o modelo de jerarquía, con cientos de recursos sónicos indivichiales y sus parámetros sónicos organizados en pentagramas paralelos agn1pados en to1no a sistemas paralelos de pentagramas. Este modelo permite el affeglo de lo que tienen en común (pitch --trach1cido, erróneamente, como frecuencia-, 1itmo, tiempo, etc.) así como en función En la Universidad de California, se publicaron los resultados obtenidos en una investigación realizada con gn1pos de estudiantes universitalios. El experimento consistió en exponer a tres grupos de estudiantes, durante 10 minutos, a la escucha de música minimalista, un gn1po, una sonata de Mozart, otro gn1po y silencio, el último gn1po. Se encontró que el gn1po correspondiente a la sonata de Moza1t obtuvo un mejor resultado en las pn1ebas de habilidades VÍ$1JOe$paciales. La permanencia de esa habilidad superior en llll grupo de estudiantes no se mantuvo en el tiempo [6]. Durante años los psicólogos, neuropsicólogos y algunos p$iquiatras han estado buscando la manera de comprender comprender como el cerebro se ve afectado �INVESTIGACIÓN / FÍSICA por la música, ruido y son.idos diversos de nuestro día a día. Pero la mejor manera de comprender esto sería estudiarlo a través de condiciones medibles que nos hablen de las fonnas en que se altera el cerebro. El in.consciente cognoscitivo consiste, por ende, en un conjunto de estn1cturas y de funcionamientos ignorados por el sujeto salvo en sus resultados [7]. En.tendemos entonces que la mente puede organizar estímulos que forman. parte de nuestro ambiente pero que, en p1imera instancia, "ignoramos" o pensamos que ignoramos cuando en realidad, a través de la plasticidad neuronal se van fo1niando estn1cturas cerebrales que 01ientan nuestra personalidad, en. compañía de características ya establecidas previas a las experiencias. Consideremos que tmo de los más importantes anteceden.tes está presente en. lo que conocemos como los géneros musicales. Esto más que nada e$1á otientado hacia clasificar la música y no a caracterizarla, ya que se basan en condiciones como el 1itmo, méttica, melodía, notas musicales y a veces, en el tipo de instn1mentos. Este trabajo tiene tma finalidad diferente. Materiales y 1nétodos CELERINET ENERO - J UNIO 2015 reggaetón (por su popular "mala influencia") y la música clásica (por aceptar las bases de muchos géneros, por ser estudio de diversos estudios de control de emociones y para mejoramiento del intelecto). De los géneros seleccionados se analizaron algunos de los gn1pos, bandas, duetos, solistas, DJs más escuchados en el ámbito universitario. Solo se citan aquí algunos de cada un.o: Electrónica: Swedish House Mafia, DJ Tiesto, Dash Berling, In.na. Clásica: Mozart (no tiene relación con los e$1udios del 'efecto l\ilozart'), Antonio Vivaldi, Beethoven. Banda: La Affolladora Banda El Limón, J enni Rivera, El Komander, Julion. Álvarez. Ranchera: Vicente Fen1ández, Jorge Negrete, Aida Cuevas. Rock: Lin.kin. Park, Evanescen.ce, Queen, Radiohead. Metal: Apocalyptica, Avenged Seve1úold, !ron Maiden, Metallica, Disturbed Pop: Shakira, 11:ichael Jackson, Ju$1in Bieber, Selena Gómez, Katy Peny. Reggaeton: Wisin y Yandel, Don Omar, Tito el Bambino. Se utilizaron 671 archivos mp3 de música, los cuales fueron tomados de una selección relativamente amplia de 814 melodías tomadas de algunos álbumes de las discografías pe11enecientes a los gn1pos musicales más escuchados en. la comtmidad de estudiantes Universita1ios. Con. pleno conocimiento de los bastos géneros que hay, solo se tomaron los ocho considerados más significativos: 1) Los más escuchados (rock, metal, pop, electt·ón.ica) y que p1incipalmente son más orientados hacia la melodía, no tanto a las letras. Entiéndase que esta característica se analiza en comparación con géneros como rap, hip-hop, cantos grego1ianos, trova, etc. 2) Los más representativos ante otras entidades, debido a la ubicación geográfica (banda, ranchera). 3) Por último, los géneros que generan más incógnitas con. respecto a su impacto en la sociedad, el Se analizaron las canciones a h'avés de un programa gratuito de fácil adquisición (Digital Music Mentor, de la compañía Sienzo) que se utiliza para conocer las notas musicales, pitch, pulsos por minuto (BPM), duración, que con.forman. las canciones analizadas en el programa. De donde tomamos solamente las últimas tt·es características, para no entrar en cuestiones musicales innecesalias para la investigación. Aunque no hay datos sobre como calcula el valor de pitch, por Jo general en la indushia musical se mide dicho valor en contraste con las notas musicales en una escala con el piano como referencia. El valor de BPM se calcula analizando los picos de voltaje generados en la reproducción de un sonido, pueden ser autoreferenciales, ya que se pueden medir en to1no al valor promedio de frecuencia de la melodía completa. El pitch, es un término subjetivo, es p1incipalmente una fi.mción dependiente de la frecuencia , pero n.o está directamente relacionado con esta. Se requiere de otra unidad de medida subjetiva, llamada mel [8]. El pitch puede ser entendido en té1minos de la relación probabilística entre el estímulo auditivo evocado y las �INVESTIGACIÓN / FÍSICA CELERINET ENERO - JUNIO 2015 características naturales del sonido [9]. Entendamos al pitch como una medida de cuan fuerte es el estúnulo de la melodía para el cerebro, relacionémoslo con la energía de una onda sonora, la cual puede ser medida a través de la frecuencia (Hertz); es en esto donde radica la $'Í militud de ambos conceptos. Como una aclaración, se conoce que hay canciones de música rock, metal y clásica que su ch1ración van más allá de los 10 nlinutos, incluso algunas llegan a durar más de una hora. Estas canciones no fonnaron pa1te del análi$'ÍS por ser minoría contra aquellas que su ch1ración está por debajo de los 10 minutos. Las canciones se analizaron en su mayoría en la versión "radio edit" para los géneros como ranchera, banda, pop, debido a que los espacios en silencio y de videos que dan "emoción" y "significado" a los videos se eliminan en las versiones estudiadas de las melodías. Song Infonnation Pitch: 441 Hz. Key: G 8PM: ll22,0 Spééd control Resultados y disensiones Factor: l!.O Figura 1. Muestra del sección que es de interés del programa Digital Music Mentor donde se pueden ver; frecuencia pitch, acorde o notas musicales (Key) y los pulsos por minuto (8PM) de una canción de rock (so lo como muestra). w Los BPM nos indican cuan compleja puede ser 1a canción. Nos dice cuan va1iable se mue$'b:a, ya que es una medida de la cantidad de máximos (graves) y mínimos (agudos) de los decibeles que presenta la canción. Esta medida, podemos decir que es la cantidad de veces que tiene un máximo y un múlimo por cada minuto de la canción; el valor de BPM que evalúa el programa ya es un valor promedio, porque nos aholl'aremos la necesidad de usar dicha palabra al referi111os a los pulsos por minuto. Para el cálculo de todos los demás valores (promedio, moda, varianza, desviación e$1ándar, valor máximo, valor múlimo) se utilizó Microsoft Excel 2010. Se podría calcular un margen de ell'or de fonna sencilla, ya que se toma la muestra suponiendo que cada género musical tiene un tamaño de población infinito, por los gn1pos de música que se han dejado de escuchar, así como por los nuevos álbumes que han ido surgiendo y pueden surgir en un futuro (próximo o lejano). Después de analizar el compo1ta1niento de los valores estudiados de las diversas canciones, para cada género en particular, se estudiaron solo aquellos que se mostraban realmente característicos, es decir, solo aquellos que pudieran representar diferencias de un género a otro. Estos datos fonnaban pa1te de los valores más cercanos a la cmva de tipo distribución normal. Recordemos que el pitch es una medida de cuan "enérgica" es una canción, lo cual nos indicará que tan susceptible a cambios será el cerebro para ese valor de pitch. Lo cual nos puede indicar a cuanta presión (como medida física) se somete el oído inten10 y entender cuanta "presión" puede hacer que el cerebro cambie. La ch1ración de la canción influye en que tan perdurable y notoria será alguna alteración de las estn1cturas neuronales a corto o l argo plazo (dependiendo del tipo de exposición a las canciones), siendo este último tipo de exposición el que altera de manera ~ignificativa a nuestra personalidad, emociones y estructuras cognitivas. La caracte1ización de los géneros musicales (no solo estos estudiados, sino en general los que existen) nos pennite conocer qué tipo de ambiente emocional, intelectual y social es al que se exponen un gn1po de sujetos o una persona. En este estudio se buscó de fonna general que características tienen cada género estudiado, con la finalidad de tener un panorama general del tipo de ambiente social al que se ven expue~tos los estudiantes universitarios. Nota: Para todas l as tablas presentadas en adelante, se tomará en cuenta: que n es el valor del tamafio muestra! y, a representa la desviación estándar muestra! del género indicado. Todos los promedios son alihnéticos. �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA Genero Prome<lio CELERINET ENERO• JUNIO 2015 Mmm:> MininlO " Reggaeton 439.1364 446 42'.l 66 Banda 440.5417 447 42'.l 96 R.an,he,a 440.488 1 452 4'.l'.l 84 Pop 436.6429 447 4'.l3 102 Rock 439.5595 441 4'.l3 85 Metal 439.9583 447 42'.l 96 Electronica 439 447 4'.l'.l 89 Ctii:lica 44'-05'6 45' 426 S3 Género Tabla 1. Presentación de los datos estudiados con respecto al pitch. Muestra los valores presentados para las medidas indicadas, con su correspondiente género musical. Genero q Vuianz.t Moda Mechana. se presenta como un género de música que "relaja" (en primera instancia) y el segundo incrementa la actividad cerebral. Promedio Máximo Mmimo " Reggaeton 99.0136 150 78 66 Baild.a 108.0718 150 75.3 96 Ranchera 103.0012 146.6 75.3 84 Pop 112.4088 150 75.9 102 Rock 109.1376 148.4 75 85 Metal 106.1S65 149.8 77 96 Eltetrónica U L?764 147.1 80 s, Clasica 103.0660 148.6 75.9 53 Tabla 3. Presentación de los datos estudiados con respecto a 8PM. Muestra los valores presentados para las medidas indicadas, con su correspondiente género musical. Reggaeton 3.3781 11.4119 440 441 Banda ?3197 8.5246 441 441 Ranchera 39378 15.5059 441 441 Gene.ro q Pop 6.7551 45.6319 437.5 441 Reggaeton 18.2014 Rock 3.4233 11.7193 441 441 Metal 3.6416 13.2614 441 441 Banb 23. 18'6 537.7585 10, so Eledró1uca 3.SG83 12.3082 440 440 Ranchera. 19.1691 367.4555 101.3 101.3 Cliaica 8.3584 69.8621 453 453 Tabla 2. Presentación de la segunda parte de los datos estudiados con respecto al pitch. Muestra los valores calculados a través de Excel. Como podemos obse1var de l as tablas, en cuanto al pitch, el género que tiene el mayor índice de influencia en el cerebro es la música clásica, podría decirse que es la que más "penetra" en l a mente. Asimismo, es este género el que tiene su mediana y valor máximo más cercanos, l o que nos indica que en general estas canciones son muy "enérgicas". Si obse1vamos los extremos, tenemos que la música clásica tiene el valor máximo y el pop, por el contario, el múrimo. En cuanto a la desviación estándar, los que presentan el menor valor son la m,hica electróni ca y la banda, lo que nos indica que tienen una mayor unifonuidad, por l o cual tendríamos el llli$1llO tipo de respuesta si se somete a una persona a estos géneros, sin importar realmente cuál de los gn1pos (Swedish House Mafia, DJ Tie$10, Jemri Rivera, La Arrolladora Banda El Limón, etc.) sean elegidos como las fuentes de la música. Pero si analizamos el valor modal, vemos que casi todos los géneros se presentan "idénticos" a excepción de la música electrótrica y la música clásica, donde el primero Vauarcza 331.2932 Mediana 93 Moda so 93 117.3 129.2 Pop 21.0171 441.7176 113.5 87 Rock TI.7034 515.4459 109.8 150 Metal 21.0296 442.245 100.5 78.4 90 96 ElecbOl'Uca 21.5340 463.7152 128 CWica ~19874 483.4465 99.1 145 Tabla 4. Presentación de la segunda parte de los datos estudiados con respecto a 8PM. Muestra los valores calculados a través de Excel. En este caso, como estamos analizando los valores de BPM que nos indican cuan complicados son los géneros, entre mayor sea el valor de l a cr (desviación estándar) más trabajo le tomara al cerebro procesar la información de l a música y por lo tanto, ejercitara al órgano, haciéndol o más flexible a los cambios y estn1cturando redes neuronales más complicadas, apoyando a la mejora de la memoria. Podemos concluir de lo visto en las tablas (y a través del valor promedio) que el género musical más "complicado" (entiéndase que estamos despreciando las letras de las canciones) es la electrónica, el más básico ( o el más "simple") es el reggaetón. El género que presenta el mayor valor de varianza es la música Banda, seguido por el Rock. En cuanto a los �INVESTIGACIÓN / FÍSICA CELERINET ENERO· JUNIO 2015 valores modales, entre mayor cantidad de valores modales, mejor influencia por pa1te de la música, ya que al centrarse en un solo valor modal las canciones se vuelven, en cie1to modo, predecibles y monótonas, ya que todas las canciones de un dicho genero tench'Ían la misma influencia. Como nota, a la música clásica no se le puso un valor modal, ya que presentaba demasiadas repeticiones de valor BPM por lo que se puede intuir que proch1ce una influencia amplia en el cerebro, ya que no se centran en un solo tipo de complejidad, sino que tiene un rango significativo de BPM. ]"'' J .. , , j 1 1••• J .. ' " Figura 5. Se muestra una elongación de una sección de la canción antes mencionada. Son cerca de 8 segundos de canción lo que se muestra aquí. Se ve como la canción en la Figura 3 es más compleja que la mostrada aquí. l l 111•1 l.11 ... ! 1 Figura 2. Se muestra el tipo de perfil en graves y agudos que tiene una canción del género Electrónica. El fragmento aquí observado es el mas complejo de la canción Greyhound, del grupo Swedish House Mafia. Se uso el programa Mixcraft6, para ver dichas variaciones. Gl!nuo Ptomedio M.iximo MúUltlO " Rei;gaetón 3.00 6.00 ~.00 66 Ban:la 2.60 5.00 2.00 96 Rancheta 2.64 4.00 2.00 S4 Pop 3.32 8.00 2.00 102 Rock 3.52 6 .00 2.00 S5 Metal 4.28 !LOO 1.00 96 Electrónica 4.91 9.00 1.00 S9 Clúica 6.60 IS.00 1.00 SJ Tabla.-5 Presentación de los datos estudiados con respecto a la duración. Muestra los valores presentados para las medidas indicadas, con su correspondiente género musical Género Figura 3. Se muestra una elongación de una sección de la canción antes mencionada (Fig 2). Son cerca de 10 segundos de canción lo que se muestra aquí. P,orn,dio Máxiroo Minimo " Reggaeton 0.7845 0 .6 154 3 .00 3.00 Banda 0.6237 0 .3890 3 .00 3.00 Rancliora o.s,40 0.35?8 3.00 ?, J Pop 0.8462 0 .716 1 3 .00 3.00 Rock 1.0517 1.1061 3 .00 3 .00 Metal 1.7454 J.0464 4 .00 4.00 Ele-cb'Onica 1.8686 3 .4918 5.00 3.00 Clá.n ca 3.230 5 10.4361 6 .00 5.00 Tabla 6. Presentación de la segunda parte de los datos estudiados con respecto a la duración. Muestra los valores calculados a través de Excel. Figura 4. Se muestra el tipo de perfil en graves y agudos que tiene una cancion del genero Reggaeton. El fragmento aquí observado es el mas complejo de la cancion Bandoleros, de Don Om ar y Tego Calderon. Se uso el programa Mixcraft 6, para ver dichas variaciones. Pensemos un momento en que los hábitos diatios que confonnan nuestra n1tina (lavar los dientes, atar los tenis/zapatos, bañan1os, etc.) se vuelven una función del cerebro debido a la repetición y/o a h·avés de un estímulo altamente perdurable, ya que el cerebro debe fonnar las estructuras necesarias para controlar dichos movimientos y procesar dicha infonnación, de fonna lenta y progresiva, gracias a la plasticidad cerebral. Los únicos cambios "a corto plazo (comparando unos cuantos meses conh·a años, incluso décadas)" son manejados por el subconsciente en situaciones de mucho "estrés". �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO · JUNIO 2015 De acuerdo con esto, podemos ver claramente que las canciones que presentan un mayor nivel de duración son las que tienen una mayor actividad en el cerebro a h·avés de la plasticidad cerebral; de nueva cuenta esto es analizando el valor promedio de las duraciones, el cual está tomado en valores exactos de minutos (por ejemplo, tenemos el rango que va desde 1 seg. hasta 1 min indicados como 1.0, los que van desde 1 min con 1 seg. ha~ta los 2 min, están indicados como 2.0, así sucesivamente). Como podemos ver, la música clásica tiene el valor más alto de dm·ación, seguido de la música elech·ónica y el metal. ya que, podemos saber que muS1ca es "buena" para conh'olar estados de estrés y cuales sirvan para evitar estados de depresión (o similares a ambos). En esta investigación se despreciaron por completo las influencias que las letras de las canciones puedan tener, para algunos casos, en algunos géneros (rock, clásica, electró1lica) se buscaron arcllivos con melodías y carentes de voces. En valores máximo y mínimo, podemos enconh'ar cosas muy interesantes, como el hecho de que los que influyen más en una exposición a largo plazo serian la clásica, metal, electrónica y pop en ese orden, para el valor máximo de duración. [2] Miller, 1978 [3] Sp1egel, L (2000) 11usic as lv!irror of:Mmd. Organised Sound Diciembre Vol 4, Ed 3, 151-152 [ 4] Gordillos, F , Arana, J , Me1lán, J , y 1-1estas, L. (201 O) Efecto de la emoción sobre la memona prospectiva. un nuevo enfoque basado en procedimientos operantes Septiembre-D1c1embre Volumen 3. Número 4, 40-47 En cuanto a valores muumos, podemos encontrar que, s01prendentemente, el múlimo (1 minuto) se presenta para casi los mismos géneros que en los valores máximos. Esto es una buena manera de generar emociones "instantáneas", Jo cual no genera cambio alguno o son múlimos, por lo tanto para dichas melodías con esa duración se puede decir que ni son benéficas ni son dañinas, siempre y cuando no se estén escuchando repetitivamente en un solo rango de tiempo. Referencias [1] (5] [ 6] Conclusiones Podemos conocer un poco sobre el perfil psicológico de una persona, e~to mediante un estudio más profundo, en unión con psicólogos, psiquiatras, biólogos y quúnicos, para interpretar apropiadamente las influencias de la música en el p~'ique. Del análisis general hecho previamente podemos concluir que el género que más beneficia al cerebro humano es la música clásica, debido a sus características en cada aspecto estudiado. El reggaetón se presenta como la música más invaliante (monótona) por Jo que pocb·ía generar un estado de somnolencia duradero en el cerebro. La Banda es la que presenta menor influencia en el cerebro. Todos estos referentes son con respecto a la influencia en un cerebro relajado, o en estado de indiferencia. Es importante conocer las características aquí observadas, ¿Como ves? Revista de d1vulgac1ón científica de la UNA.11 (7] [8] [9] Frausto, 11. (2011) Fundamentos de Neurops1cología. Introduccion a la Neurociencias. Editorial Pax 11éxico México, DF 38. C. Talero Gutie1rez, J G. Zanuk Seinno, A Espinosa Bode (2004) Percepción musical y func10nes cogmtivas ¿Existe el efecto lv!ozart? L inea de Investigación en Neurociencia Cognitiva, Grupo Neurociencia Facultad de 11ed1cina, Umvei·s1dad Colegio Mayor de Nuestra Sefiora del Rosario, Bogotá, Colombia Revista de Neurología. Número 39, 1167-1173 Piaget, J (1997) Estudios de psicología genética Emecé Editores, 1era edición, Buenos Aires, Argei1tina, 152 páginas Alton, F Master Handb ook of Acoust1cs. Cuarta edición, 1.1c Graw Hill Schaw1tz, D and Purves, D. (2004) Pitch 1s detei1nmed by naturally occunmg penodic sounds Hearing Research. Centei· for Cognitive Neuroscie11ce and Departrnent ofNeurob1ology, Duke Univei·s1ty. May �CELERINET ENERO · JUNIO 2015 Datos de los autores: Nestor Antonio Flores Martínez Lic. en Física, UANL. Facultad de Ciencias FísicoMatemáticas. Intereses: Neurociencia teórica y aplicada, Física de ondas, Neuropsicología, Psicobiología. Valentíu Gurzmán Ramos, Dr. Lic. en Física, UANL, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas UANL. Dirección del autor: Cd Universitaria, N.L. C.P. 66450. Profesor-investigador Intereses: Láseres, Optoelectrónica, Física médica, Circuitos eléctricos. INVESTIGACIÓN / FÍSICA �REPORTAJE CELERINET ENERO - JUNIO 2015 CELEBRAN ANO INTERNACIONAL DE 1A LUZ Por: Alma P. Calderón Martínez LaFacultadde Ciencias Físico Matemáticas dela Universidad Autónoma de Nuevo León se une a la celebración del Año Inten1acional de la Luz y las Tecnologías Basadas en la Luz (IYL 2015). Dicha celebración se estará llevando a cabo ch1rante el 2015, según la Asamblea General de la Organización de las Naciones Unidas (ONU). La luz como fenó1neno involucran pueden proveer a la ciencia y a la sociedad Es esta razón una de las p1imordiales por las cuales se decidió llevar a cabo una conmemoración que propiciara el diálogo entre las distintas áreas del conocimiento, de modo que se compartiera la infonnación más relevante de las últimas investigaciones del fenómeno y de cómo puede aportar a temas de interés internacional que conlleve11 a mejoras en la calidad de vida de la población, como es la st1&1entabilidad IYL 2015, Con1nemoraciones Festejar el 2015 como Año Inte111acional de la Luz busca reunir a las comunidades cie11tíficas de Óptica, Fotónica y Astronomía, entre otras, con el fin de compa11ir i11formación sobre los múltiples usos de la luz. De ahí st1rgen actividades a nivel inte111acional cuyo fin es el de la difusió11 de la importancia y prese11cia de la luz e11 la vida cotidia así como de su influe11cia nuestras vidas. En el área de Física, la luz se define como "radiación electromagnética que puede ser detectada por el ojo humano. Dicha radiación puede ocurrir en un exh'amadamente amplio rango de magnitudes de onda, desde los rayos gamma hasta ondas de radio" . (1) No todas e&1as ondas son visibles para el ojo humano. Actualmente, el estudio de la luz no compete solamente al área de Física, gracias a los avances tecnológicos, el ser humano se ha percatado de los múltiples usos y beneficios que las investigaciones que la IINTERNATEO N AL Y EAIR OF L IG H T 2 0 15 E11tre las actividades antes me11cionadas están: conferencias, talleres, simposios,fe1ias, concursos, entre otros; todas e&1as actividades se llevan a cabo en 35 países, entre ellos se encuentran Argenti11a, Australia, Azerbaiyán, Bosnia y Herzegovina, Chile, China, Colombia, Corea �CELERINET ENERO· JUNIO 2015 del Sur, Cuba, República Dominicana, Ecuador, España, Estados Unidos, Francia, Ghana, Guinea, Haití, Honch1ras, Israel, Italia, Japón, Ma1n1ecos, Mamicius, México, Montenegro, Nepal, Nicaragua, Nueva Zelanda, Palau, Rusia, Somalia, Sri Lanka, Tímez, 1\1rquía y Ucrania. Asirnismo, cabe señalar quiénes son los organizadores de los eventos que se han llevado a cabo y se seguirán realizando para conmemorar este año. P1imeramente, se encuentran los socios fundadores: Ame1ican Institute of Physics (AIP), European Physical Society (EPS), Amelican Physical Society (APS), Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG), International Centre for Tueoretical Physics (IC'IP), IEEE Photonics Society (IPS), Institute of Physics (IOP), Light Science and Applications, Red Internacional de Fuentes de Luz, 1001 Inventions, Toe Optical Society (OSA), Inteniational Society for Optics and Photonics (SPIE), así como Abdus Salam Intemational Centre of Tueoretical Physics (IC'IP). Es relevante señalar que Año inte1uacional de la Luz conmemora valios aniversalios que coinciden con esta temática, razón por la cual, la ONU decidió que el 2015 recibiera ese apelativo. Entre los aniversarios mencionados se encuentran: la conmemoración de 1,000 años del uso de lentes en Óptica, también se corunemoran 100 años de la teoría General de la Relatividad de Albe1t Einstein y 150 años de la Teoría Electromagnética de Maxwell. Participación <le la F CFM En la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas se cuenta con gran interés por participar en actividades relacionadas con esta conmemoración, de modo que en algunos eventos se retomó la temática y se colaboró en la difhsión de los usos y beneficios de la luz. Lo antelior se pudo obse1var en en algunos eventos, por ejemplo en el que tuvo lugar del 23 al 24 de abtil del presente año, el Simposio de Óptica Aplicada, Sustentabilidad y Energía (SOASE), el cual ocutl"e anualmnete y se lleva a cabo con el fin de difundir entre estudiantes, profesores e investigadores, la ciencia otientada a la sustentabilidad El Simposio de 2015 fue una de las actividades que se celebraron en el marco del Año inten1acional de la Luz. Entre los asistentes al evento se encontró la Dra. Ana María Cetto Kramis, quien dio una conferencia en la que trató acerca de "Mil y un años en la histo1ia de la luz". En una entrevista que concedió a la revista, la Dra. Cetto comentó: ''La luz es un fenómeno muy atractivo y nos concie1ue a todos; despierta nuestra culiosidad" . Entre dichas actividades, comentó que se llevarían a cabo eventos próximos: "En mayo habrá una actividad en Ensenada que tiene que ver con recuperar la oscuridad de los cielos para que los astrónomos pue- REPORTAJE �REPORTAJE CELERINET ENERO - JUNIO 2015 dan seguir haciendo obseivaciones, también va a haber en junio un coloquio en la Cadena Nacional de Medicina sobre la luz y la salud porque allí hay vatios aspectos muy interesantes sobre efectos benéficos y efectos no tan benéficos de la luz sobre nuestros organismos y también cómo se están usando la Óptica y la Fotónica para terapia, diagnó$iico, etc... se están haciendo operaciones con láser ahora que antes se nece$itaba el bisturí". Asimismo, la Dra. comentó que otra actividad que ocunirá a finales de año en la Ciudad de México, lleva el nombre de "TNT Detectives de la Luz", a dicho evento asistirá un gn1po de especialistas en ilumina ción urbana para hacer un análisis y un diagnóstico de la calidad de la iluminación en la ciudad y para emitir recomendaciones de cómo mejorar las condiciones de iluminación. Otras activi<la<les En la FCFM se llevaron a cabo otras actividades relacionadas directamete con la celebraci[on del IYL 2015, tales como "La semana de la luz", evento en el que se donde se compartió información acerca de los usos de la luz y sus efectos, se mostraró un video hecho por estudiantes y se realizaron actividades diversas. A su vez, se contó con las visitas de colegios y con la Conferencia FOCUS. Participación de la sociedad El Afio Inte1nacional de la Luz concierne a la sociedad en general, es por ello que todas las actividades que se han llevado a cabo buscan incluir a la comunidad en general, de modo que todos estén conscientes del imapcto de la misma día a día. - �CELERINET ENERO - JUNIO 2015 REPORTAJE El grado de interés mostrado por niños, jóvenes y adultos relacionados con el IYL2015 es alto. De acuerdo con la Dra. Cetto es relevante dicha participaci[ 011 puesto que "se toma conciencia acerca de los efectos que produce la luz, así como de los diferentes ambientes mediante diferentes tipos de iluminación, de cómo se puede iluminar mejor, de opciones generadoras o ahon-adoras de luz más económicas". Oh·os temas impo1tantes para la comunidad incluyen los lugare sen los que puede aprenderse más sobre el fenómeno; así como las investigaciones que existen actualmente sobre Óptica y Fotónica. En relación a este punto, la Dra. Cetto comentó: "Se están generando puntos de encuenh·o enh·e gente que se dedican a diferentes áreas o a diferentes profesiones; por ejemplo, he visto diálogosmuyinteresantes entre arquitectosy científicos, ingenieros, también artistas... significa que nos estamos vinculando así más con la sociedad y con las otras profesiones, estamos rompiendo un poco ese aislamiento del que todavía es víctima la sociedacf'. Referencias [l] Blitannica Online. 5 junio 2015. http: //global.blitannica.com/EBchecked/topic/340440/light. [2] IYL2015. http: //www.light20l5.org/Home.hhnl �CELERINET ENERO· JUNIO 2015 RECONOCIMIENTOS ESPECIALES Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, UANL La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL, recibió en la Bolsa Mexicana de Valores el reconocimiento por haber ganado el Primer Lugar Nacional en el concurso "El Inversionista Nacional 2014" . Institución que otorga: Terra Networks y autoridades de la BMV Rogelio Mireles Arredondo, estudiante de 7º. Semestre de la Licenciatura en Actuaría, recibió en la Bolsa Mexicana de Valores el reconocimiento por haber ganado el Primer Lugar Nacional en el concurso "El Inversionista Nacional 2014" . Institución que otorga: Terra Networks y autoridades de la BMV Fecha: Noviembre 2014 La Act. Alejandra Aceves Alós, Coordinadora de la Licenciatura en Actuaría, y el profesor C.P. Carlos A. Almaguer Salazar, recibieron los reconocimientos de Universidad Primer Lugar Nacional y ''Tutor del Año" . Institución que otorga: Terra Networks y autoridades de la BMV Fecha: Noviembre 2014 Fecha: Noviembre 2014 �CELERINET ENERO• JUNIO 2015 RECONOCIMIENTOS ESPECIALES Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, UANL 0torg3.n el presente Reconocimiento _, ._..,_.,. ..._. ._-·-------• _..._,__"vV... ~---. . . -.-._____ .-~ -,.~-•--..-............... _..,.._ ..., _ _,,. ....._ , . _ __ ., _ _ _ _ _ _, ....i ..- • - - ,_, La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL, recibió el primer lugar en la evaluación de trabajos presentado en el área: Física, Matemáticas y Ciencia de la Tierra, con la ponencia "Caracterización de guías de onda óptica en cristales de NO: YAG" dentro del marco del Segundo Encuentro de Jóvenes Investigadores en el estado de Sinaloa. Pablo Gerardo Rojas Hernández, estudiante de 9º semestre de la Licenciatura en Física, recibió el primer lugar en la evaluación de trabajos presentado en el área: Física, Matemáticas y Ciencia de la Tierra, con la ponencia "Caracterización de guías de onda óptica en cristales de ND:YAG" dentro del marco del Segundo Encuentro de Jóvenes Investigadores en el estado de Sinaloa. Institución que otorga: CONACYT Fecha: Septiembre 2014 Institución que otorga: CONACYT Fecha: Septiembre 2014 �RECONOCIMIENTOS ESPECIALES CELERINET ENERO - JUNIO 2015 Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, UANL o o La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, de la UANL recibió la Certificación Nivel 1 en el Programa Educativo de la Licenciatura en Multimedia y Animación Digital. Institución que otorga: Comités lnterinstitucionales para la Evaluación de la Educación Superior (CIEES) The,Optical Soci'e ty Perla Marlene Viera González (MIFI) ganó el Primer lugar en el concurso 'What Will You Do" convocado en aras del Año Internación de la Luz (IYL 2015). Institución que otorga: The Optical Socieaty (OSA) Fecha: Agosto 2014 Fecha: Diciembre 2014 �28 NOTICIAS CELERINET ENERO· JUNIO 2015 3er. Bitcoin Meetup Monterrey Agosto 18, 201 4 / Por: Lic. María E. Guajardo El pasado 8 de Agosto de 2014, en punto de las 15:00 hrs. dio inicio el 3er. Bitcoin Meetup Monterrey, teniendo como sede el Auditorio "Dr. Eladio Sáenz Quiroga" de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. El ciclo de conferencias comenzó con la presentación de los ponentes por parte del M.T. José Apolinar Loyola Rodríguez, coordinador de la Licenciatura en Seguridad en Tecnologías de Información. En la plática introductoria, a cargo de Luis Daniel Beltrán, se explicó de forma clara y precisa todo lo relacionado con este innovador sistema de intercambio de bienes y servicios. A diferencia de otras monedas, Bitcoin es una divisa electrónica que presenta novedosas características y destaca por su eficiencia, seguridad y facilidad de intercambio. Este ciclo de conferencias se programan para crear una comunidad fuerte e informada para individuos, negocios e instituciones interesados en conocer los beneficios y el potencial que tiene esta moneda en nuestro país. Los expositores que visitaron la facultad para compartir sus conocimientos sobre el tema fueron: Luis Daniel Beltrán, Manuel Flores, Heriberto Montalvo, José Rodríguez, Priscila Hernández, Jesús Cagide, Mario Medina, Lucía Cangas, Pablo González y Miguel Salazar; todos ellos profesionistas con altos conocimientos en las áreas de minería educativa, minería corporativa, compra/venta, monederos, medios de pago, etc. Las conferencias abarcaron desde temas básicos, como la historia y desarrollo del Bitcoin, seguridad, inversiones, hasta el marco legal en el que se desenvuelve esta moneda electrónica en México. Alrededor de las 21 :00 horas. los conferencistas respondieron a cada una de las interrogantes que surgieron entre los asistentes al evento, para dar lugar al cierre en punto de las 21 :30 horas. Felicitaciones por el éxito de este evento a toda la comunidad Bitcoin en Monterrey. Los esperamos en la próxima edición. �NOTICIAS CELERINET ENERO · JUNIO 201 5 Ciclo de Conferencias El Emprendedor en FCFM Agosto 29, 2014 / Por: Lic. María E. Guajardo El martes 26 de agosto se llevó a cabo en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León el Ciclo de Conferencias El Emprendedor en FCFM, en donde se contó con la presencia de líderes empresarios que compartieron sus conocimientos y experiencias con los estudiantes y profesores de esta dependencia. La ceremonia de inauguración tuvo lugar en el Auditorio "Dr. Eladio Sáenz Quiroga" en punto de las 9:00 hrs. Las autoridades que estuvieron en el presídium fueron: el Dr. Ricardo Alberto Gómez Flores, Director de Incubación de Empresas y Transferencia de Tecnología de la UANL; el M.C. Álvaro Reyes Martínez, Subdirector de Relaciones Humanas de la FCFM , en representación del M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, nuestro Director; y la M.I.A lrma Leticia Garza González, Coordinadora del Programa Emprendedor. La maestra lrma Leticia Garza explicó de forma breve los objetivos del programa, recalcando su misión en beneficio de todos los jóvenes que quieran emprender su propio futuro. Del mismo modo, convocó a todos los presentes a conocer las bases del concurso El Emprendedor en FCFM, mismo que generará proyectos que tendrán un acompañamiento durante los próximos meses y que será evaluado constantemente por un equipo de profesionales que fungirán como jueces del concurso. El maestro Álvaro Reyes Martínez felicitó públicamente a los organizadores del evento y realizó la inauguración oficial del Ciclo de Conferencias. Durante el día se contó con la participación del lng. Rodrigo Gerardo González Osuna, Roberto Carlos RóC, el lng. Eugenio Fernández Leal, el lng. Luis Agustín Cárdenas Franco, el Lic. Francisco Aguilar Hernández y la Lic. Karina Astorga Carrasco, todos ellos expertos en el tema de la innovación y el emprendedurismo, quienes fueron los ponentes responsables de orientar las ideas de cientos de jóvenes que asistieron a escuchar sus interesantes pláticas. Este arduo día de trabajo culminó en punto de las 19:20 hrs, en donde el M.T. Atilano Martínez Huerta, Subdirector Administrativo de la Facultad realizó la clausura oficial del Ciclo de Conferencias. Lo acompañaron en presídium la maestra lrma Leticia Garza González y el Lic. Lázaro Treviño Castillo, responsables de la organización de este evento y del Programa Emprendedor. Esperamos que este Ciclo de Conferencias El Emprendedor en FCFM de la UANL, haya sido de vital provecho para estudiantes, maestros, administrativos y en general, para todos los asistentes al evento. 29 �Premiación del concurso "El Inversionista Nacional del año 2013" Septiembre 11, 2014 / Por: Lic. Reyna Castro E. Medillin. El pasado jueves 4 de septiembre se llevó a cabo en el Auditorio Dr. Eladio Sáenz Ouiroga de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas la premiación de los participantes destacados de la Universidad Autónoma de Nuevo León en el concurso "El Inversionista Nacional del año". Las autoridadesque estuvieron presentes en el evento fueron: en representación del Director de la Facultad M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, el M.C. Álvaro Reyes Martínez, Subdirector de Relaciones Humanas, la Act. Alejandra Aceves Alós, Coordinadora de la Licenciatura en Actuaría, M.A. Pablo Reyna Quiroga, Coordinador del concurso "El Inversionista Nacional del año" de Terra Networks y el C.P. Carlos Almaguer, maestro de nuestra facultad y participante en dicho concurso. Para dar inicio al evento, la Act. Alejandra Aceves Alós dio una cálida bienvenida a toda la audiencia, mostrando su agradecimiento por atender la invitación. Posteriormente el M.A. Pablo Reyna Quiroga dio una nutrida reseña sobre el concurso en el cual participaron 342 alumnos de 8 universidades del estado de Nuevo León y un total de 590 de la zona norte del país, la cual incluía un video en donde se ilustraba la participación de algunos de los ganadores en ediciones anteriores del concurso. Los alumnos de la Licenciatura en Actuaría de la FCFM que obtuvieron reconocimientos por ser parte del Top 1O de Nuevo León son: Fernando Tristán López, Juan Aguiñaga Mendoza, Lilia Guadalupe Álvarez García y Beatriz Elizabeth Barbosa Esparta. Se entregaron además algunas placas conmemorativas por el éxito obtenido a las siguientes personas: C.P. Carlos Almaguer, por haber obtenido el segundo lugar nacional en el concurso a nivel posgrado, Saúl de León Aguirre por haber obtenido el 3er lugar a nivel Nuevo León, Valeria Lizeth Huerta por haber obtenido el segundo lugar a nivel Zona Norte y finalmente a Rogelio Mireles Arredondo por haber obtenido el primer lugar a nivel Zona Norte y estado de Nuevo León. Se entregó también una placa a la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas donde se reconoce su exitosa participación en el concurso quedando como ganadora del primer lugar a nivel Nuevo León y primer lugar a nivel Zona Norte, gracias al estudiante Rogelio Mireles Arredondo. Dicho reconocimiento se le entregó al M.C. Álvaro Reyes Martínez, quien compartió con la audiencia unas palabras de motivación para seguir luchando por alcanzar nuevas metas. Al finalizar el evento los alumnos de la Licenciatura en Actuaría se mostraron muy interesados en participar en el concurso "El Inversionista Nacional del año 2014" y se comprometieron a ser dignos representantes de la Facultad al igual que sus compañeros premiados. �NOTICIAS CELERINET ENERO· JUNIO 2015 Celebra la FCFM su 7mo. Congreso de Ciencia y Tecnología Octubre 2, 20 14 / Por: Lic. María E. Guajardo El 7mo. Congreso de Ciencia y Tecnología de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León fue inaugurado oficialmente durante la mañana del lunes 29 de septiembre de 2014 en la Plaza Cultural lng. Rafael Serna Treviño ante una audiencia muy nutrida de profesores y alumnos de esta Facultad. En el marco de los festejos del 61 aniversario de la FCFM, este congreso celebra los avances de la ciencia y la tecnología, donde grandes exponentes nos comparten sus experiencias y su conocimiento en las diferentes áreas correspondientes a las diversas licenciaturas que se imparten en esta Facultad. Presidieron la inauguración de este Congreso, el Director de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero; el Subdirector de Relaciones Humanas, M.C. Álvaro Reyes Martínez; el Subdirector Administrativo, M.T. Atilano Martínez Huerta; la coordinadora de la Licenciatura en Matemáticas, M.C. Ma. Esther Grimaldo Reyna; el coordinador de la Licenciatura en Física, M.E.C. Jesús Guadalupe Suárez de la Cruz; la coordinadora de la Licenciatura en Ciencias Computacionales, M.A. Reyna Guadalupe Castro Medellín; la coordinadora de la Licenciatura en Actuaría, Act. Azucena Alejandra Aceves Alós; el coordinador de la Licenciatura en Multimedia y Animación Digital, M.C. Rafael Alberto Rosas Torres; y el coordinador de la Licenciatura en Seguridad en Tecnologías de Información, M.T. José Apolinar Loyola Rodríguez. El maestro José Apolinar Loyola Rodríguez se dirigió a la audiencia en representación de los coordinadores académicos, haciendo una breve reseña de lo que representa este importante congreso para la comunidad universitaria. Mencionó además que para complementar los temas expuestos en este Congreso, la academia de Física tendrá a finales de octubre un Simposio de Tópicos Selectos de Física, como parte de la celebración del 50 aniversario de esta carrera en nuestra Facultad. Acto seguido, el maestro Rogelio J. Sepúlveda Guerrero, Director de la FCFM, saludó a los asistentes y los invitó a valorar los esfuerzos de los responsables de traer estas iniciativas, siempre en beneficio de los jóvenes, pues son ellos quienes gustan de saber cómo es que los conocimientos que adquieren en su vida escolar, tienen una aplicación en la vida "real". Fue el maestro Sepúlveda quien inauguró oficialmente el 7mo. Congreso de Ciencia y Tecnología, ante los cientos de invitados que se dieron cita en esta ceremonia inicial. Para dar inicio a este Congreso, se contó con un gran invitado, el M.C. Juan Manuel Herrero Álvarez, quien impartió la conferencia Magistral "Tomando Riesgos", título asociado con el ámbito de estudio de su profesión, la Actuaría, aunado a su otra pasión, el futbol. Los asistentes estuvieron atentos a las experiencias que el Actuario compartió en relación a su vida profesional. Fueron dos días de gran actividad con ponencias en cada una de las 5 academias involucradas, concluyendo los trabajos de este congreso con una ceremonia de clausura, el día martes 30 de septiembre en punto de las 19: 15 hrs. 31 �32 CELERINET ENERO - JUNIO 201 5 NOTI CIAS Éxito del Simposio de Tópicos Selectos de la Física en el Marco del 50 Aniversario de la Licenciatura en Física Noviembre 5, 2014 / Por: Lic María E. Guajardo. La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL reabrió sus puertas a estudiantes del ayer, grandes profesionistas de hoy para celebrar los primeros 50 años de Licenciatura en Física. Estudiante de Física obtiene reconocimiento por . . . su 1nvest1gac1on ~ Octubre 3, 2014 / Por: Lic María E. Guajardo. La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León felicita al joven Pablo Gerardo Rojas Hernández, estudiante de 9° semestre de la Licenciatura en Física, quien obtuvo el primer lugar en la evaluación de trabajos presentado en el área: Física, Matemáticas y Ciencia de la Tierra, con la ponencia "Caracterización de guías de onda óptica en cristales de NO: YAG': Lo anterior tuvo lugar dentro del marco del Segundo Encuentro de Jóvenes Investigadores en el estado de Sinaloa, celebrado los días 25 y 26 de septiembre de 2014 en Mazatlán, Sinaloa. ¡Muchas felicidades, Pablo y gracias por ser tan digno representante de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL! El miércoles 29 de noviembre en punto de las 8:45 hrs se llevó a cabo la ceremonia de inauguración del Simposio de Tópicos Selectos de la Física. Presidieron este evento el M.C. Álvaro Reyes Martínez, Subdirector de Relaciones Humanas, en representación del M.T. Rogelio J. Sepúlveda Guerrero, Director de FCFM; el M.E.C. Jesús Guadalupe Suárez de la Cruz, Coordinador de la Licenciatura en Física y el Dr. Francisco Hernández Cabrera, miembro del Comité Organizador de Aniversario. El Dr. Hernández Cabrera expresó que los egresados de la FCFM representan las afluentes de un río que recorren todo el mundo y hacen fértiles de conocimientos a tierras lejanas. "Hemos recibido muestras de cariño y felicitaciones de egresados en Estados Unidos, Chile, Brasil, Argentina, España, Francia, Dinamarca, Alemania, Polonia, Rusia, Japón y por supuesto a lo largo y ancho de nuestra República, desde Baja California hasta Yucatán", concluyó. Acto seguido, el M.C. Álvaro Reyes Martínez felicitó a los organizadores de este gran evento y realizó la inauguración oficial en punto de las 9:00 hrs. Durante el Simposio, que tuvo una duración de 3 días, se expusieron temas como "Control de la propagación de luz en chips fotónicos", "El modelo estándar y el bosón de Higss", "Bio-fotónica y Optoelectrónica con materiales orgánicos: avances y perspectivas", entre otros. Cabe mencionar que todos los investigadores ponentes son ex alumnos de nuestra Facultad y en las mesas redondas participaron activamente algunos egresados de la primer generación de físico matemáticos de la misma. �También se contó con ses1on de carteles, experimentos de física recreativa, observación astronómica y el planetario móvil para hacer más interactivo este evento. El viernes 31 de octubre a las 19:30 hrs, se llevaría a cabo la ceremonia de clausura, presidida por nuestro Director, el M.T. Rogelio J. Sepúlveda Guerrero, el Coordinador de la Licenciatura en Física, M.E.C. Jesús Guadalupe Suárez de la Cruz, el profesor Decano, Dr. José Luis Comparán Elizondo y como miembro del Comité Organizador de Aniversario, el Dr. Francisco Hernández Cabrera. La clausura del Simposio de Tópicos Selectos de la Física se vistió de gala para recibir a los primeros egresados de la Licenciatura en Físico Matemáticas. José Guadalupe Álvarez Leal, Raúl Briano Estrada, José Luis Comparán Elizondo, Luis Vicente García González, Martín Martínez Gutiérrez, Juan Luis Peña Chapa, Enrique Raúl Ramírez Hernández, Luis Guillermo Rodríguez Garza, Israel Garza López y Roberto Solís Garza llenaron la Sala de Usos Múltiples de grandes recuerdos y los sentimientos estuvieron a flor de piel. Ellos recibieron de manos de nuestro Director una moneda conmemorativa del 50 Aniversario, en medio de los aplausos del público asistente. Así mismo, se entregó un reconocimiento al Lic. Rodolfo Jaime Mendoza por su labor educativa para los primeros estudiantes de esta carrera. El lng. Gonzalo Ocañas Domínguez recibió un día antes este mismo reconocimiento en su casa, pues por motivos de salud, no pudo acompañarnos a la clausura. En el evento, el maestro Rogelio Sepúlveda hizo pública su emoción por ser parte de este festejo de 50 años de la carrera en física y felicitó a los miembros del comité de aniversario por el empeño que pusieron en la organización de esta merecida celebración. Al finalizar la clausura, los asistentes no dejaron pasar la oportunidad de dejar este momento grabado en una fotografía que se quedará para las memorias de esta gran celebración. Felicidades a la Licenciatura en Física por estos primeros 50 años de vida y de formar en la ciencia a individuos de gran calidad. ¡Felicidades Universidad Autónoma de Nuevo León y felicidades Facultad de Ciencias Físico Matemáticas! �Física Pato2: la ciencia también es divertida noviembre 25, 2014 / Por: Líe María E. Guajardo. El pasado jueves 20 de noviembre se llevó a cabo en las instalaciones de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León, el evento "Física Pato2 2014'; mostrando la cara divertida y práctica de la ciencia, en particular la física. Más de 50 jóvenes universitarios participaron como equipo de apoyando a los estudiantes de esta facultad, para recibir a los casi 300 alumnos de las primarias Prof. Juan Garza Fernández y Lic. Santiago Roel y la Secundaria No.18 Cincuentenario de la Expropiación Petrolera. Se realizaron más de 30 experimentos de diversas ramas de la física, entre ellas óptica, aeronáutica y fluidos, manteniendo siempre la atención de los asistentes para captar además de la parte aplicada, los principios que rigen cada uno de los fenómenos que pudieron presenciar. Nuestros invitados aprendieron la diferencia entre espejos cóncavos y convexos, fluorescencia y fosforescencia y la importancia de la visión estereoscópica, también se les explicó cómo es que los globos aerostáticos se mantienen en el aire y el principio del vuelo de los helicópteros y los aviones, la ciencia que existe detrás de las burbujas de jabón, entre muchos otros temas más. El Grupo de Divulgación Científica Física Pato2 agradece al Director de la FCFM, el Lic. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero y a todo el personal docente, administrativo y técnico, involucrado y comprometido con el éxito de este proyecto. �Estudiante de Actuaría y de la UANL, Primer Lugar Nacional en el concurso "El Inversionista Nacional del año 2014" de Terra Networks Diciembre 11, 2014 / Por: Lic. Reyna Castro E. Medillin. El pasado 27 de noviembre, Rogelio Míreles Arredondo, estudiante de 7 2 • Semestre de la Licenciatura en Actuaría, recibió en la Bolsa Mexicana de Valores el reconocimiento por parte de Terra Networks y autoridades de la BMV por haber ganado el Primer Lugar Nacional en el concurso "El Inversionista Nacional 2014", organizado en línea por dicha empresa, después de haber quedado en primer lugar regional en la pasada edición. Así mismo, la Act. Alejandra Aceves Alós, Coordinadora de la Licenciatura en Actuaría, y el profesor C.P. Carlos A. Almaguer Salazar, recibieron los reconocimientos de Universidad Primer Lugar Nacional y ''Tutor del Año", de dicho concurso respectivamente. Rogelio Mireles ganó el concurso de entre 1,173 estudiantes de toda la República Mexicana. A los participantes se les asignaron 500 mil pesos virtuales para ser invertidos en acciones que cotizan en la Bolsa Mexicana de Valores, con los que el joven obtuvo un rendimiento superior al 35%. Adicional a la visita a entrevistas en vivo en Networks, una visita a interesante recorrido en Economía (MIDE). la BMV, se realizaron los estudios de Terra lnfosel, además de un el Museo Interactivo de �Te invitamos a participar en el Volumen 6 de Celerinet Consulta la convocatoria en www.fcfm.uanl.mx � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Celerinet Año de publicación El año cuando se publico 2015 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 3 Volumen Volumen de la revista 5 Mes de publicación Mes cuando se publicó Enero-Junio Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Semestral Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet, 2015, Año 3, Vol 5, Enero-Junio Creator An entity primarily responsible for making the resource Martínez Moreno, Partricia, Directora Subject The topic of the resource Física Ciencias Actuariales Educación Matemáticas Multimedia y animación digital Tecnologías de la Información Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Calderón Martínez, Alma Patricia, Editora Responsable Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/01/2015 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource text/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020098 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://celerinet.fcfm.uanl.mx/index.php Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., México Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores. Algoritmo genético Año internacional de la luz Diseño tipológico de una LAN Generos musicales https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/408/19934/Celerinet_2014_Ano_2_Vol_4_Julio-Diciembre.ocr.pdf bf43898cb728849dcf5cafba18b3595e PDF Text Text • r'Jne , .. . : ; n¡·~ MATEMÁTICAS / FÍSIC_A / e.COMPUTACIONALES / M~LTIMEDIA Y ANIM~CIÓN DIGITAL / ACTUARIA/ SEGURIDAD EN TECNOLOGIAS DE INFORMACION ·'.',", ·•,· IJUANL 1 •. , FCFM . FACULTA[) DI' CO"IC'JAS Flsrco MATF.M;\W''AS �Dr. Jesús Ancer Rodríguez Rector lng. Rogelio G. Garza Rivera Secretario General Dr. Juan Manuel AlcocerGonzález Secretario Académico Lic. Rogelio Villarreal Elizondo Secretario de Extensión y Cultura Dr. Celso José Garza Acuña Director de Publicaciones M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero Director de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Editora Responsable M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Redacción Lic. Ahirasvgyl Peña Caballero Diseño Alberto Medel García, Dr. Francisco Javier Almaguer Martínez Dr. Ornar González Amezcua Luis Enrique López Nerio Lic. Irene Montemayor Lic. Marissa Hernández Loera Lic. Sonia Herrera Flóres M.A. Reyna Guadalupe Castro Medellín Lic. María Elizabeth Guajardo Treviño Lic. Arturo Alejandro Moreno Solis Colaboradores M.A. Patricia Martínez Moreno M.T. José Apolinar Loyola Rodríguez Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado M.A. Alma Patricia Calderón Martínez M.C. Álvaro Reyes Martínez M.T. María de Jesús Antonia Ochoa Oliva Consejo Editorial Celerlnet, Año 2, Vol. 4, Julio - diciembre. Fecha de publicación: 5 de diciembre de 2014 Es una publicación semestral, editada por la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Domicilio de la publicación: Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza. Nuevo León, México, C.P. 66451. Teléfono + 52 81 83294030. Fax:+ 52 81 83522954. www.fcfm. uanl.mx Editora Responsable: Alma Patricia Calderón Martínez. Reserva de derechos al uso exclusivo No. 04-20141021 11595700-203 otorgado por el Instituto Nacional de Derechos de Autor. ISSN en trámite. Registro de marca en trámite. Responsable de la última actualización de este número, Unidad Informática, Lic. Reyna Guadalupe Castro Medellín, Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 6645 1. Fecha de última modificación: 27 de enero de 2015. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura de la editora o de la publicación. Prohibida su reproducción parcial o total de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización de la Editora. Todos los derechos reservados © Copyright 2014 celerinet@uanl.mx �04 EDITORIAL 06 INVESTIGACIÓN / MATEMÁTICAS Números anómalos: una revisión a la distribución de Benford 12 INVESTIGACIÓN / FÍSICA Estudio de las propiedades estructurales de un polímero sobre una esfera 19 REPORTAJE Celebran 50 años de la Licenciatura en Física 23 24 RECONOCIMIENTOS ESPECIALES ' NOTICIAS ---- . �Del Consejo Editorial, Agradezco a ti lector, la oportunidad que das a esta revista de poder brindarte un espacio para divulgar y transmitir conocimiento una vez más. Entregamos este volumen, en el marco del 50 aniversario de la Licenciatura en Física que estamos celebrando. A cinco décadas de haber nacido la Física en nuestra Facultad, somos afortunados testigos y partícipes de la nueva etapa que vive nuestra escuela y CELERINET es una prueba contundente de ello. Ahora mismo que redacto estas líneas, recuerdo el tiempo (1993-1997) en que cursaba la carrera de Física en esta Facultad y no puedo dejar de valorar que fuimos nutridos por la vocación de nuestros profesores, pero también aceptar, que existían carencias. Hoy, realizamos investigación científica, escribimos artículos con arbitraje internacional, los estudiantes participan en proyectos científicos y de vinculación, exponen sus resultados y realizan intercambios en otros países, tenemos acceso a revistas científicas y muy recientemente, dos años, a CELERINET como un espacio para divulgar los trabajos que aquí se desarrollan. Estoy convencido, que nadie aquí, refutaría que hemos tenido avances valiosos, resultado del esfuerzo cotidiano, de todos los que han trabajado o trabajamos actualmente, que nos ha permitido construir la escuela multidisciplinaria que somos. También justamente hoy, puedo reconocer que nuestra juventud académica nos coloca en una posición donde debemos aprender a identificar las áreas de oportunidad y elegir un rumbo maduro de crecimiento y CELERINET deberá ser testigo y protagonista de ello. En este cuarto volumen, CELERINET entra en resonancia con nuestro aniversario y presenta dos trabajos que han caminado el método científico de manera simple y elegante. Ambos trabajos, plantean una pregunta de investigación, definen los objetos de estudio, elaboran una hipótesis, plantean un modelo y lo desarrollan, analizan los datos y sostienen sus conclusiones a partir de los resultados obtenidos. En el primer trabajo, los autores abordan la Ley de Benford, que hace referencia a la distribución de frecuencias de los dígitos (1-9) en un conjunto de datos. Los autores han utilizado tres conjuntos de datos reales (población mundial, extensión territorial y generación de números pseudo aleatorios) y han demostrado que la frecuencia con la que aparecen los datos que empiezan con el dígito 1 ocurre un 30%, el dígito 2 un 18 %, el dígito 3 un 13%, etc. ajústandose aproximadamente a la ley de Benford. Los autores no solo demuestran que esta ley se ajusta bastante bien a los conjuntos muestreados, sino que puede ajustarse a todos aquéllos datos, cuyo muestreo cubra un amplio espectro de órdenes de magnitud. Más importante aún, los autores dejan de manifiesto que esta ley podría utilizarse para aplicaciones potenciales como detectar fraudes bancarios, electorales, científicos, transcripción genómica, etc. �En el segundo trabajo, los autores realizan un estudio de la configuración y estructura de un polímero sobre una superficie esférica mediante simulaciones de dinámica molecular. Este estudio, es un buen ejemplo del quehacer de modelación que realiza un físico para contestar preguntas y pone de manifiesto la importancia que podrían tener las características estructurales (longitud del polímero, radio de la esfera, distancia entre los extremos del polímero, etc.) en la conformación que adquiere un polímero sobre la superficie de un coloide y que se relacionan directamente en identificar los mecanismos de empaquetamiento o de autoorganización en sistemas biológicos. Los autores proponen un diagrama de los diferentes estados de configuración del polímero sobre la esfera, donde concluyen que la configuración final del polímero depende tanto del número de monómeros que conforman la cadena polimérica, como de la curvatura de la esfera. Este tipo de trabajos son importantes para la comprensión de los diferentes procesos que se presentan en la estabilización de coloides en agregados poliméricos, en el plegamiento de proteínas sobre paredes celulares o en la traslocación de polímeros sobre canales iónicos en presencia de soluciones multi-componentes. Para concluir la labor editorial de este número, quiero agradecer y reconocer el apoyo de las autoridades, el director de la Facultad, M.T. Rogelio Juvenal Sepulveda Guerrero, el subdirector de posgrado, Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar; el esfuerzo de la editora, M.A. Alma Patricia Calderón Martínez, la contribución de los autores, el tiempo de los árbitros y la aceptación de los lectores. Este volumen, como los tres anteriores, han sido gracias al esfuerzo y apoyo de todos ellos, pero en especial, gracias al apoyo de los autores que participan en la preparación de los manuscritos, esperando que en la siguiente edición, siga incrementando el número de colaboradores y de lectores. ¡Bienvenidos y de nuevo felicidades por los primeros 50 años! Dr. Edgar Martínez Guerra Profesor FCFM-CICFIM Investigador Nacional Nivel 1 �CELERINET JULIO· DICIEMBRE 2014 , INVESTIGACIÓN/ MATAMÁTICAS , NUMEROS ANOMALOS: , , UNA REVISION A LA DISTRIBUCION DE BENFORD L.E. López N erio y F.J. Almaguer Mattínez UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: Las personas suelen tener ideas preconcebidas de cómo el azar realmente se compo1ta. La teol'Ía de la disttibución del ptimer dígito o ley de Betúord es un ejemplo de lo en-óneo que pueden resultar e1:,1:as ideas. El fundamento empírico que abona la constn1cción de la distribución del primer dígito reside en la existencia de bases de datos en las cuales se pueden encontrar dígitos que aparecen con más frecuencia que otros, es decir, si se toma el primer dígito de los números de wia de esas bases de datos, el digito que aparecerá con mayor frecuencia será el 1 y conforme se avanza a los dígitos siguientes (2, 3, 4 ... 9), la frecuencia relativa de aparición disminuye. En este artículo se presenta una revisión a esta propiedad "anómala" así como a las explicaciones y aplicaciones que han seguido a i:,11 descubrimiento. Palabras claves: Ley Benford, distribución del primer dígito, ley de potencias, invarianza de escala �INVESTIGACIÓN / MATE MÁTICAS CELERINET JULIO• DICIEMBRE 2014 Inn·oducción Un juego <le smna cero. Se plantea el siguiente juego. Se lanza una moneda justa (no sesgada). Si la moneda cae cara se gana 1 peso, si cae cruz se pierde 1 peso. Al final de cada lanzamiento se registra cuánto dinero se tiene ( o se debe) hasta ese momento. El capital inicial con el cual se inicia el juego es cero o cualquier otro número. Al obseivar la bitácora de resultados, aparentemente con más frecuencia de lo esperado, poch·án obse1varse rachas de ganancias o pérdidas. Para implementar este juego en la práctica, puede dejarse como ejercicio a una clase numerosa de estudiantes pidiendo que cada uno de ellos realice 200 lanzamientos. La p111eba de que realmente se haya hecho el expelimento son los registros del capital como función del número de lanzamientos. Los resultados de la simulación del juego, en lenguaje de programación GNU·R, se muestran en las gráficas siguientes. En la Fig. 1 se muestra el monto que tiene el jugador al final de cada lanzamiento. Las rachas de ganancias o pérdidas son evidentes en la existencia de extensas lú1eas rectas continuas con pendiente positiva o negativa. Por ejemplo, en la Fig. 2 se presentan los resultados de la simulación en el inte1valo 175-200 de los lanzamientos presentados en la Fig. l . Se obse1van dos grandes rachas perdedoras a esa escala, una con 13 movimientos consecutivos hacia abajo, los lanzamientos del 180 al 193, y otra con 6 pasos descendentes, del 194 al 200. 1 11 31 51 71 91 111 131 151 171 191 Lanzamooto Figura 1. Capital acumulado al final de cada lanzamiento. "' Los resultados de la simulación del expelimento de 200 lanzamientos independientes de una moneda equilibrada, muestran la existencia de una frecuencia relativa no despreciable de rachas grandes de pérdidas y ganancias; de hecho la distribución de rachas de todos los tamaños tiene un perfil exponencial (ver la discusión más adelante). Con respecto al experimento "real", por pereza o por un mal empleo del sentido común de la "intuición probabilística", es muy probable que no se haya lanzado realmente una moneda 200 veces y se haya empleado un mecallÍSino mucho más eficiente: inventar los nfuneros. Al parecer, el falseamiento del sentido común probabilístico hace creer que las rachas se presentan menos de lo que realmente acontece y se tiende etl'óneamente a "dispersar" los resultados, esto es, se los equilibra a mano. Después de todo, se supone que la moneda e$1á balanceada y ello debería ba$1ar para dejar fuera la posibilidad de un sesgo marcado, así que el juego debe ser de suma cero, ¿o no? ¿Cómo se sabe del mal empleo de la inteligencia probabilística? Resulta que algunas obse1vaciones empúicas [1] indican que las personas tienden a evitar las repeticiones para que los datos parezcan más "reales". Lo que no saben u olvidan es que en el mundo real donde existen las monedas se presentan rachas largas de pérdidas o ganancias con mayor frecuencia de la que ellos imaginan o $11ponen. Tienden a subestimar la apalición de eventos "raros" de rachas grande como las obse1vadas en el ejemplo simulado. La propia evidencia mostrada sería una p111eba de que en realidad no lanzaron la moneda e inventaron sus datos. Frecuencia de rachas de to<los los tainaños. Simulando el juego de lanzar una moneda 200 veces con 1000 realizaciones y obse1vando el promedio del número de rachas (tanto positivas como negativas) de longitudes 1, 2 ,3 ... , 200 se ha constatado que la apalición de rachas largas no es para nada despreciable, por lo que la no apalición de rachas sería un indicio de datos "falsificados". En la Fig. 3 se obse1va el promedio de la apalición de rachas de todos los tamaños en la simulación • fi _: S1 • ~ ~ j e• ºq j' l iiiiliili iiii !liliiiii ill 175 181 187 193 199 Lanzamento Figura 2.· Un acercamiento de la Fig. 1 en el intervalo 175200. ,§ e {¡ . ~ j 1 -j ¡ ~ ~ o ~ o J 1 j J ~ ~ r -~~~ ::;::;=::;:=~~~~~~~ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ·12 13 14 15 16 17 T810oJiode ""'ha �CELERINET J ULIO • DICIEMBRE 2014 INVESTIGACIÓN/ MATAMÁTICAS Figura 3.· Distribución del tamaño de rachas. El perfil de la distribución tiene un decaimiento tipo exponencial. Obse1vaciones como estas, en las cuales se identifica un patrón que difiere de ideas preconcebidas son las que dieron pie al establecimiento de lo que hoy se conoce como la propiedad anómala del ptimer dígito o ley de Benford. En 1881 el astrónomo Simon Newcomb [2] mientras consultaba un libro de tablas logarítmicas se percató que las primeras páginas estaban muy gastadas y que confonne iba pasando las páginas estas parecían menos usadas, indicio de que los loga1itmos de los números de las primeras páginas eran más consultados que los otros. Dejado así, lo anterior no parece lo suficientemente interesante como para iniciar una investigación al respecto. Sin embargo, lo que pasó a continuación sí que ha dado mucho de qué hablar. Sorprendentemente, N ewcomb concluyó que si las ptimeras páginas estaban más gastadas que las restantes era simple y sencillamente porque los loga1itmos de los plimeros dígitos aparecían con más frecuencia en la naturaleza. ¿ Una re$1,mesta obvia? Solo a medias, como se verá más adelante. Realmente, aún hoy, la extrapolación de Newcomb no deja de asombrar, pero en su momento debió ser algo temeralia, por decir lo menos. ~ o Distribución Benford ., ' '' 0.301 ' oo'! ·; ' ' "' o ·-:' ~ o q o ' ' ' .J' 2 3 4 5 6 7 8 9 Dígito Figura 4.• Probabilidades asociadas a la función de densidad de probabilidad (1) Así, sin mayor explicación, como algo que era evidente y dejando simplemente que los hechos hablaran, Newcomb propuso la siguiente disttibución para la probabilidad P(d} de la apatición del primer digito d =1,2, ... ,9: La obse1vación de N ewcomb permanece en el olvido por ca$i 5 décadas hasta que un físico, empleado de General Elechic, Frank Beuford obse1va este fenómeno. En [3] se analiza el primer dígito de aproximadamente 20,000 números provenientes de diversas bases de datos tales como población, constantesfisicasy tasas de mortalidad Los resultados de la investigación de Benford mostt·aron que las bases de datos por él estudiadas presentaban una aproximación muy cercana a una ley logarítmica similar a la propuesta por Newcomb, la ecuación (1). No si cierto métito Betúord le da $11 nombre a la ley y encuentra una generalización para la disttibución de los dígitos más allá del plimero. A pa1tir de este momento hicieron $11 apatición munerosas aplicaciones de la ley de Benford [ 4]. En el campo de elecciones políticas [ 5], en algunos juicios en Estados Unidos ha sido aceptada como un método analítico para la detección de fraudes [ 6], ha hecho su aparición en estudios recientes de geología, específicamente en el análisis de bases de datos de vulcanología [7] e hicb·ología [8]. Metodología La revisión de la disttibución de Betúord se lleva a cabo utilizando bases de datos de extensión tenitotial de países, datos de censos y en la generación de números pseudo-aleatotios con distribución de Lévy. Nuevamente, se emplea el lenguaje de programación de código abietto GNU·R como platafonna de trabajo para el manejo y visualización de las bases de datos y en la generación de números pseudo-aleatotios. El ptimer paso es encontrar una base de datos lo suficientemente grande. Con esta finalidad se han elegido datos de la población mundial, extensión tenitorial de países y, por comparación, una base de datos de números pseudo-aleatotios. Un ejemplo del procedimiento a seguir con los datos de la población mundial se muestra en la Tabla l . Tabla 1.· Habitantes de países (CIA, The World Factbook: https:/fwww.cia.gov/library/publications/the-world• factbook/) Población Ptimer Mundial digito Afghanistan Akrotiri 31822848 15700 3 Zambia Zimbawe 14638505 13771721 1 País 1 (1) 1 �INVESTIGACIÓN/ MATE MÁTICAS CELERINET JULIO• DICIEMBRE 2014 El histograma ele la frecuencia relativa ele los dígitos que aparecen en la columna tres de la Tabla 1, para la base de datos completa de la población mundial, se muestra enla Fig.5. Poblaclón de países d < r < d+l El crecimiento monótono continuo de la función lag (x) penuite reescribir la de$igualdad antelior como 0.312 (3) ~ 0. 133 0.083 0.1 12 0.1)52 0.058 0.05 0.05 iiliii=--=::J 2 3 4 5 6 7 8 9 O!o1to Figura. 5.• Frecuencia relativa del primer dígito en los datos numéricos de la población de los países del mundo. La distribución de Benford, la ecuación (1), se muestra en rojo . Resultados Aunque la distribución ele Benforcl es un modelo que ajusta bastante bien con la distribución del p1imer dígito en la base de datos de la población mundial por países, evidentemente existen casos donde la ley de Benford está en desacuerdo con Jo obse1vado. Un par de ejemplos donde no se cumple la distJibución del p1imer dígito son los números telefónicos y las estaturas de los habitantes de una ciudad. ¿Cuándo se puede decir que se sostiene la ley de Benford? ¿Qué tipo de características tienen 1os datos para 1os cual es esta 1ey puede representar una distiibución aproximada? En [9] se da una explicación relativamente simple. Una manera de demostJ·ar que un número X tiene como p1ilner dígito ad con una probabilidad dada por (1) es la siguiente. Se escribe el número X en notación científica X=r • 10" Debido a que la función log(x) posee una velocidad de crecimiento dada por 1/2:, los inte1valos ciados por (3) son cada vez más pequeños. De hecho la función en el lado derecho ele (3) tiene la propiedad de que sus valores acumulados suman 1, ver la Fig. 4. Por esta razón la probabilidad de enconti·ar al 1 como ptimer dígito es mayor y también que esta probabilidad es decreciente para valores mayores de d. En términos generales la ley Benford se cumple cuando los datos están distiibuidos en vatios órdenes ele magnitud o distintas escalas. Como se mencionó antetionuente, un contraejemplo de tma base de datos que no sigue la ley de Betúord es la distJibución de las estaturas de las personas. Las estaturas no se extienden sobre muchos órdenes de magnitud sino que se acumulan en una escala específica, por ejemplo entre 50 y 190 etn. En cambio una variable que se extiende en vatios órdenes de magnitud como la población ele los países tienen un mejor ajuste con la di$1tibución de Benford, observe la Tabla l . Tabla 2.- Extensión territorial países (CIA,The World Factbook, idem) País Extensión Tenitorial (km2) Holy See (Vatican City) 1 Monaco 2 Canada 9984670 Russia 17098242 (2) Donde r E R ,1 < r <10,n E N. Ahora bien, en Jugar de ubicar al número X en alguna posición en la escala 01iginal de los datos [max(.x;,min(.x; ], lo que interesa es posicionar solo el primer dígito de X o Jo que es Jo mismo el p1imer dígito del coeficiente r de (2) en algún Jugar en la escala [1,9]. Por ejemplo, si el p1imer dígito de X es 1, el número X poch'ía pe1tenecer a la unión de los conjuntos [l] u [10,19] u [100,199] en la base de datos 01iginal. En cambio, para ubicarlo en la escala JogarítJnica de la distiibución de Benforcl es s11ficiente con "mirar" en el inte1valo. En general, si el p1imer digito de X es d entonces el ptimer dígito del coeficiente r en (2) satisface la desigualdad En la Tabla 2 se obse1va la extensión ten'itorial en km cuach·ados de países ordenadas de menor a mayor. Solamente se muestra la infonnación de los dos primeros y los dos últimos países. La extensión tenitorial de los países pequeños tiene una diferencia de varios órdenes de magnitud con respecto a la de los más grandes. La di$tlibución del primer dígito de la extensión tenitotial de los países se muestra en el histograma de la Fig. 6. �CELERINET J ULIO • DICIEMBRE 2014 INVESTIGACIÓN / MATAMÁTICAS Invalianza de escala. Los resultados del análisis del primer dígito en los datos de extensión ten-itorial mosti·ados en la Tabl a 2 tienen un buen ajuste con la distribución de Benford Sin embargo podría plantearse la pregunta ¿ es posible que los resultados estén relacionados con la unidad de medida? ¿Se esperarían los núsmos resultados si en lugar de expresar las cantidades en km cuadrados se esCiibieran en millas cuadradas? Área en km cuadrados 0.1 19 2 3 -=~ o 103 . 0.087 o063 0.071 5 6 7 8 9 Dlg1io Fi gura 6. - Frecuencia relativa del primer dígito en datos de extensión territorial. Nuevamente, en color rojo se muestra la distribución de Benford. En este caso, el resultado teóiico de la ley Benford es muy cercano a los valores de la extensión tenitoiial. Este resultado muestra empúicamente que los datos que se extienden valios órdenes de magiútud como los valores de e>..1ensión tenito1ial siguen la ley Benford. La pn1eba de Be1úord también se puede realizar con bases de datos de números aleatorios obte1údos a partir de distribuciones conocidas. Para el análisis del p1itner dígito se utilizó una distiibución de Lévy alfa-estable con parámetro de estabilidad 1/2, una clisttibución con media y vaiiallZa infuúta que pertenece a la familia de las clistiibuciones alfa-estables cuya función de densidad de probabilidad es dada por la ecuación -e f(x,¡1,c) = · íé' ~ \J 2ir_ (4) (x-µ ) T Números con distribución Lévy • j ~ •i3 5i a~ u. o ~ -~ : ('"! -~ o ' • ' f'! . ;' o • ..-; - : o • La característica de la invalianza de escala está relacionada con las di$tlibuciones de probabilidad tipo ley de potencias como la ecuación (5) [12]. P(x) -x -:>.. (5 ) siendo 1 > O un número real positivo. Cabe aclarar que la ecuación (4) presenta un decaimiento si1nilar a (5) en el régimen asintótico x >> µ. Bases de datos que se di$tlibuyen de acuerdo con una ley de potencia tienen la característica de que son inva1iantes de escala, su media y SIi desviación estándar (divergentes) no son parámetl'os S11ficientes para caracterizarlos de una manera adecuada pues se extienden en muchos ordenes de magiútud De acuerdo con lo ante1ior se establece que toda variable cuya dishibución sea tipo ley de potencia tench·á propiedades sinúlares a la ley de Be1úord. Área en millas cuadradas 0.3 ;; · j 02 0.1 6 . 0.06 .~ o En [11) se explica que si existe una ley asociada a la distribución del primer dígito, entonces esta ley debe de ser inva1iante de escala, es decir, expresar los datos de extensión tenito1ial en lllÍllas cuach·adas no afectará la distribución del p1imer dígito. Esto se con-obora en la Fig. 8 donde se han gi·aficado los datos de la Tabla 2 en millas cuach·adas. c:i ... 2 3 4 0.08 •> .,o ·• 1.: O06 0.05 0.06 .-~ 5 0.337 8 7 8 9 Fi gura 7.• Frecuencia relativa del primer dígito en números pseudo-aleatorios con la distribución de Lévy da da en (4). Donde c es el parámetro de escala y il es un parámetl'o de ti·aslación. En la Fig. 7 se muestl'an los resultados de la simulación del p1imer dígito de números pseudo• aleato1ios con distribución dada por (4) siguiendo un procedimiento repo1tado en [10]. Los valores de los parámeti·os utilizados fueron c=8 y µ=O. En rojo se muestra nuevamente la disti·ibución logarítnúca de Benford. En este caso, con las pn1ebas realizadas, el acuerdo es cuando menos cualitativo. !! •i3 5i a~ u. N o ~ o o o .,' 0.06 ' ., 2 3 5 - 0.052 0.056 0.044 0.048 6 7 8 9 Figura 8.· Frecuencia relativa del primer dígito en datos de extens ión territorial. En rojo se muestra la distribución Benford Capital acumulado en el juego de suma cero. Sea x;, el capital acumulado después de n lall2a1nientos de una moneda equilibrada (se pierde o se gana un peso con igual probabilidad). Se llevó a cabo una simulación de este juego y se obtuvieron los siguientes reS11ltados. �INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS Para cada realización específica, independientemente del tamaño del número de lanzamientos n, la distribución del p1imer dígito del capital acmnlado no sigue una distribución de Benford. Sin emabrgo cuando n aumenta la fracción promedio de apa1ición de cada dígito aju$1:a ba$1:ante bien con la distribución de Benforcl, ver la Fig CELERINET JULIO • DICIEMBRE 2014 [3] Be1úord,F. (1938). Tuelaw ofanomalousnumbers. Proceedings of the Ame1ican Philosophícal Society, 551-57 2. (4] Hill, T. P. (1995). TI1e $1gnificant-digit phenomenon. Amelican Mathematical Monthly, 322-327. [5] Cantú, F. (2014). Identifying In-egula1ities in Mexican Local Elections. Ametican Jom·nal of Political Science. [6] Dmtschí, C., Hillison, W., & Pacini, C. (2004). Toe effective use of Benford's law to assist in detecting fraud in accounting data. Journal of foren$1C accounting, 5(1), 17-34. (7] Geyer, A., & Ma1tí, J. (2012). Applying Be1úord's law to volcanology. Geology, 40(4), 327-330. [8] Nigrini, M. J., & Miller, S. J. (2007). Benford'slaw appliecl to hych·ology data-re$·ults ancl relevance to other geophysical data. Mathematical Geology, 39(5), 469-490. [9] Fewster, R. M. (2009). A simple explanation of Be1úord's Law. TI1e Amelican Statistician, 63(1). 9. Fi gura 9.· Frecuencia relativa promedio del primer dígito en los valores del capital acumulado X,1 en un juego equilibrado de suma cero, con n varían do desde 1 hasta 20000. En rojo se muestra la distribución Benford, en negro los valores de la frecuencia relativa prom edío del prím er dígito conforme aumentaba el número de lanzamientos y en azul la diferencia entre las dos distribuciones. Conclusiones Cuando se tengan bases de datos que se dispersan en valios órdenes de magnítud y que carezcan de una escala propia, ello puede ser un buen indicio para el uso de la distribución del primer dígito o ley de Be1úord. Sin embargo, es necesaria aún una explicación más detallada dela relación entre las leyes de potencias y su vínculo con la distribución de Benford Otro aspecto que no se cubre en este a11:ículo y queda para trabajo futuro es utilizar pruebas de bondad de ajuste como una heiTamienta al determinar si cierto tipo de datos puede ser caracteiizado mediante las propiedades de la distribución de Benford o disbibución anómala del primer dígito. Finalmente, con respecto a la caminata aleatoria simétiica utilizada en el juego de suma cero, los resultados numélicos muesb·an que el valor promedio de la fracción relativa de apalición del p1imer dígito para los valores del capital acumulado Xii siguen una disti·ibución muy próxima a la ley de Be1úord. Refer encias [ 1] Hill, T. P. (1999). TI1e clifficulty of faking data. Chance, 12(3), 27-31. [2] Newcomb, S. (1881). Note 011 the frequency ofuse ofthe different digits in natural numbers. Ame1ican Joun1al ofMathematics, 4(1), 39-40. [ JO] Samorochútsky, G., & Taqqu, M. S. (1994). Stable 11011-Gaus»ian random processes: Stoclia$1:iC modelswithinfinitevariance. New York: Chapman &Hall. [ 11] Pínkham, R. S. (1961). On the distiibution of first signíficant digits. The Annals of Mathematical Statistics, 1223-1230. [ 12] Stumpf, M. P., & Po1ter, M. A. (2012). Ctitical tiuths about power laws. Science, 335(6069), 665 • 666. �CELERINET JULIO· DICIEMBRE 201 4 INVESTIGACIÓN/ FÍSICA ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES , ESTRUCTURALES DE UN POLIMERO SOBRE UNA ESFERA J.A. Medel-García, F.J. Almaguer Ma11ínez y O. González Amezcua UANL ·FCFM Univen,idad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias F ísico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nu evo León, México Reimmen: Se estudian y analizan las diferentes configuraciones de equilib1io de un polímero sobre una superficie esférica mediante simulaciones de dinámica molecular (DM). Las interacciones entre distintos monómeros es modelada por potenciales Lennard· Jones (LJ) y annónicos, mientras que la interacción con la superficie es dada por un potencial modificado de LJ. Va1iando parámetros como la longitud del polúnero, el tamaño de la esfera, la temperatura y la fuerza de atracción entre la superficie de la esfera y el polímero, se caracteiizaron las constantes esln1cturales del polúnero como son: la distancia de extremo a extremo, la longitud de persistencia, así como el radio de giro, y se compararon con los valores que se tienen para casos limites (superficie plana). Con los resultados encontrados es posible constnlir un diagrama de los diferentes estados de configuración del polúnero sobre la esfera. Palabras claves: Polímero, coloides, dinámica molecular, absorción �INVESTIGACIÓN / FÍSICA CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2014 I11troducción La configuración y eshuctura de un polímero sobre una superficie e$fé1ica ha tenido mucha importancia en los últimos años en los campos de la biología y la bioquimica [1,2 ,3], donde se ha determinado que existen cantidades características del $istema, como son: la longitud del polímero, la longitud de persistencia, la distancia ptincipio-fin y el radio de la e$fera, las cuales detenninan propiedades fundamentales del sistema de auto ensamblado polímero-coloide. Una de estas propiedades, es la detenninación de la confonnación que adquiere el polímero sobre la superficie del coloide (e:;,fera), resultados que son de interés para estudiar el empaquetamiento de ADN en el interior de un bacteriófago (cápside viral) [4] o en la organización de la cromatina [5]. Por otra parte mia cuestión impo1tante a resolver, es detenninar cuál es la interacción dominante y relevante para la configuración final del polímero. Se conoce que las fuerzas de exclusión de volumen son fundamentales para detenninar la estn1ctura final del polímero para el caso de un polÍlnero libre [6,7,8]. Otras interacciones importantes son las angulares, las cuales parecen ser relevantes para el confinamiento de polúneros sobre geometrías "ceffadas" ya sea: circulares o cilmdricas [9], donde los parámetros que caracte1izan al polímero y al sistema geométtico se acoplan, para detenninar regúnenes con características y propiedades diferentes. Así, se han estudiado por métodos analíticos y nmnéricos dos casos limites, cuando la longitud del polímero es mayor que el coloide, L> R; y el caso contt·ario L<R. Encontt·ándose compo1tamientos distintos en la configuración del polí mero para estas dos regiones. Para sistemas donde L> R, no se presentan correlaciones angulares y el polÍlnero tiende a presentar un comportamiento lineal [10,11]; para el caso donde L<R , se presenta una gran coffelación entt·e los ángulos de los diversos segmentos del polímero, y el sistema muestra una orientación generalmente helicoidal. Estos estudios son impo1tantes para entender el rol que juegan la geometría y topología del sistema en la confonnación de bio-moléculas en el interior de una célula, en el estudio de la diná1nica de partículas sobre vó1tices o también en la rotación de partículas brownianas sobre flujos turbulentos. Figura.-1 (a) Esquema del sistema modelado, la esfera roja representa a la superficie efectiva que interacciona con los monómeros del polimero, la linea verde representa la configuración inicial del polimero en la simulación. {b) Estado de equilibrio final de un polimero, con parámetros de simulación: T=0.6, N=50, F =5.0, R=3.0 y k=1.0. L'G linea verde muestra la configuración del polimero. Ott·os estudios se han e1úocado en tratar de detenninar la estn1cttu·a espacial del polÍlnero sobre diversas geometrías, en función: de propiedades energéticas, de estabilidad, de pre$ión y de espaciamiento entre cadenas poliméricas. En el presente tt·abajo se estudian por métodos numéricos las propiedades de configuración del polímero en función del radio de la esfera y su longitt1d, con parámetros distintos de temperatt1ra, fuerza de interacción entt·e la esfera y el polímero, y el grado de flexibilidad del polímero, los resultados muestt·an una tt·ansición característica orden-desorden. Marco Teó1ico Modelo de snnulación: Se ha empleado el método de dinámica molecular para realizar la simulación del polímero y su interacción con la superficie de la esfera, ver Figtu·a 1 (a). El elemento centt·al de la simulación depende de la fuerza que ejercen entt·e sí los diferentes elementos del sistema, por ejemplo la fuerza entre un monómero y la superficie, la cual se calcula por medio de potenciales efectivos de interacción [2,12, 13]. Los monómeros de la cadena polimérica se mantienen unidos mediante la utilización de potenciales de interacción att·activos y repulsivos. Se modela el efecto de exclusión de volumen entre dos monómeros al contacto, por medio de un potencial repulsivo de Lennard-Jones (LJ) entre el monómero fijo M y cada uno de los l\Jjmonómeros re$1antes de la cadena, por medio de la ecuación: (1) o donde r 11 = / r; -rj/ es la distancia de interacción entre el monómero M y N¡ , a detennina el tamaño de los monómeros, y Eu fija la escala de energías a utilizar en el sistema. La conectividad entt·e dos monómeros ligados (potencial att·activo) es detenninada por medio del potencial FENE [13] (por sus siglas en inglés), el cual está dado por: �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET JULIO· DICIEMBRE 2014 r. <r 1 - • (2) o donde n = I n .,,..1/ es la distancia de interacción entre dos monómeros adyacentes del polímero, k,. detennina la magnitud de interacción y está dada en múltiplos de &u, el parámetro r. determina la distancia de separación máxima entre los monómeros, fijada con el valor de =2.0'.J en la simulación [14]. La suma de estos dos potenciales establece una distancia de equilibrio para la interacción entre dos monómeros sucesivos en el polimero. Por otra parte, para lograr que el polímero se absorba a la superficie es necesario incluir un potencial de interacción atractivo entre los monómeros y la superficie, el cual es modelado por medio de un potencial modificado de LJ, defi1údo solamente para la región por encima de la superficie de la esfera, r > R, dado por: 'ª (3) donde¡¡- esla distancia entreunmonómeroyla superficie. El parámetro F,,, detennina la magnitud de la fuerza de interacción entre la superficie y el monómero [15]. Una superficie fue1temente atractiva utiliza un valor grande de F,,,, mientras que un valor pequefio de la constante indica una superficie neutra. 65 - e-O . ' ' - l 55 . 50 . 45 - ~ ' -- -- -- 35 - 30 ' 25 20 15 - • - F.=5.0 - • - Fw=1.0 - . . ·- -l-- . O . 20 40 ' 60 4 N-2 ¿ (cosB¡ -1) 2 (4) i =l la constante de dobladura k limita los posibles valores del ángulo 0,. a valores cercanos a la posición de equilibrio eo=O, y es uno de los parámetros libres que se varían en la simulación [ 14,15]. El algo1itmo de simulación consiste básicamente en resolver la ecuación diferencial de Newton de fonna numé1ica, lo cual implica discretizar el tiempo en unidades de paso h, de forma tal que se tienen tiempos sucesivos dados por: t;+1=t,. + t:,,t .La solución a la ecuación de movimiento pennite conocer la dependencia en el tiempo de la posición y la velocidad para cada tiempo t,. , se utilizó el método de Verlet [2,16] para el cálculo iterativo de estas cantidades: r;(t + 6.t) V = r,.(t ) + 6.tv,. (t + ~ t ), t + -t:,,t) =v. (t - -t:, t) + -t:, t F(t) . ( ' 2 ' 2 m ' (5) donde t:,,t es el valor del incremento en cada paso del tiempo. En la ecuación, el valor de la fuerza F¡ (t} es calculado por medio del potencial: F¡ =-v'9t(r) (6) 1 1 j 1 V (0,.) = - k - -~·- - -- / Finalmente, se incluyó un potencial para indicar el trabajo que realiza el polúnero cuando se dobla sobre una configuración cmvada, llamado potencial de flexibilidad, el cual es calculado por medio de un potencial de interacción de tres cue1pos. Donde se define un ángulo 0 por la apertura generada entre tres monómeros consecutivos. Así el potencial tiene la forma: 60 100 ' 120 140 Radio Figura.-2 Radio de giro del polúnero en función del tamaño de la esfera, para dos constantes de interacción con la superficie, F,, =5.0 (línea roja) y F,,, =1.0 (línea negra), con parámetros de simulación: N= 50, T=0.6 y k=I.O. donde ~ (1) es la suma de los potenciales de interacción presente en el sistema, en nuestro sistema la suma de las ecuaciones (1) a (4). Las ecuaciones anteriores permiten calcular de fonna iterativa las posiciones (I; , 1;, 1; . 1; ) ylasvelocidades (v,, V,, v, ... v. ) del sistema en función del tiempo (t,, t,, t , .. t.) .Con esta información sepue den calcular propiedades que identifiquen el equilibrio del sistema. Por ejemplo, la distancia comprendida entre el plimer monómero y el último, es definida por: (7) �INVESTIGACIÓN / FÍSICA CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2014 la cual nos permite caracte1izar la longitud "lineal" del polímero. Una medida de qué tanto se cmva el polímero sobre sí mismo, es definida por medio del radio de cmvatura [7,8]: (- _ )2 (8) Rrl = -1 -2 'v L.,¿ li - lj 2 N iJ Un parámetro impo1tante para caracterizar la estn1ct1u·a del polímero sobre la superficie es la constante de excentricidad [ 10], definido por: ~ L.. r.+I X r.+I ·+o 1 1,1 1 (9) .t _, i e =-'------- N- 2 Existen otros parámetros que se utilizan en la literatiu·a para caractetizar los e$1ados de equilibrio del polímero, por ejemplo: la longít11d de persistencia y las funciones de distiibucíón, etc. [7,11]. Las cantidades ante1iores se pueden calcular analíticamente, por ejemplo, para un modelo de cadena gaussiana (polímero libre), en el cual se desprecian las interacciones de exclusión de volumen, de temperat11ra y de flexibilidad del polímero, y se encuentran detennínadas por valores DF = (Nb ) ª 5 y Rr = {0.16b)ª 5 , donde bes la distancia que existe enti·e dos monómeros consecutivos en el polímero [ 6,7]. Figura.-3 Gráficas que muestran la configuración del polímero para cuatro tiempos distintos de simulación, (a) es un estado desordenado en un tiempo ti=1x10 6 , (b) corresponde a un tiempo det=ti+75x10 4 , (c) a un estado semiordenado para un tiempo t=ti+2x75x104, y (d) a un estado ordenado en forma de espiral para un tiempo t=ti+2x75x10'. Para un conjunto de parámetros de simulación iguales a: N=600, T=0.6, F =4.0 y k=1 .0. w Resultados El sistema de est11dio consistió, en su configuración inicial, de un polímero con uno de sus extremos fijo a la superficie de la esfera y el resto de los monómeros localizados en fonna perpendicular. En la Figtn·a 1 (a) se muestra tui esquema de esta configuración inicial del si$1ema. La simulación consistió de m1a primera etapa donde el polímero se absorbe sobre la superficie de la esfera (alrededor de N ciclos-inicial = 1*106 pasos de iteración). En una segunda etapa el monómero que se mantenía fijo, se liberó pennitiendo que el polúuero se difimdiera libremente sobre la superficie de la esfera. Para incluir el efecto de la temperat11ra se consideró un tenuostato de Berendsen, el cual ajusta el cálculo de la velocidad en cada fracción de iteración, a partir de considerar una distiibución de velocidades ajustada por un parámetro de escalamiento. Los parámeti·os utilizados para correr la simulación fi1eron, el incremento de paso en cada iteración del tiempo t.t =0.004 5, el número total de iteraciones fi1e: Ncic/os = Bx l 0 6 , el cálculo de los valores promedio se realizó sobre los últimos tl'es millones de iteraciones, una vez que el sistema se encuenti·a en equilibrio termodinámico. La magnit11d de todas las energías está escalada con el valor de la constante del potencial de Lemrnrd-Jones, fijada como: su =l .2k8 T. Todas las va1iables de la simulación fi1eron dimensionadas por los siguientes factores: <J (diámetro del monómero) para las unidades de distancias, su para las unidades de energías, t = (m cr2/su) 11J para los tiempos, <J / su para las unidades de fi1erzas. Con tocio lo antes mencionado se tiene que los parámeti·os libres del sistema son el número de monómeros del polúnero N, el radio de la esfera R, la fi1erza de interacción del potencial superficie Fw,, la temperarura Ty la constante de flexibilidad del polímero k En la Figura 2 se muesti·a la dependencia del radio de giro Rg (ecuación 8) en fimción del radio R de la esfera, para dos valores distintos de la constante de interacción con superficie de la esfera. La lú1ea roja cotTesponde a un valor grande de interacción con la esfera: F,,=5.0, mientl'as que la lú1ea negra con-esponde a un valor pequefio ele la con$1ante de interacción: F .,,= ] .O. Al comparar los dos resultados, notamos que para el valor mayor de F,, el polúnero se cmva más sobre la superficie de la esfera, manteniendo una diferencia aproximada de 15.0 unidades con el caso de F.., pequeña. Resultado que es de esperar dado que una absorción mayor del polúnero se tiene cuando este interacciona fi1e1temente con la superficie. �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET JULIO· DICIEMBRE 201 4 Por otra pa1te cuando se analiza la dependencia del radio de giro en función del radi o de la esfera, se presenta un estado donde Rg es aproximadamente constante y un valor crítico del radio de la esfera R=20 donde el radio de giro comienza a decrecer. Es decir se cuenta con dos estados característicos de la configtu·ación del polúuero. Re$11ltados semejantes se encontraron para otros parámetros del sistema, como son la distancia plincipio• fin, la excentlicidad del polúnero y la energía. Los meca1úsmos implicados que promueven e$1a transición se entiende fácilmente de la siguiente fonna, cuando la longitud de polúnero L=Nd es menor que el radio de la esfera (R<L) el polúnero se tiene que reordenar sobre una superficie efectiva pequeña lo cual obliga a que el polúnero genere una configuración con la formación de muchos bucles, lo que en la literatura se ha denominado est111ctura de bola de terus [9,10,22), una coirfigtu·ación típica de este estado se puede notar en la Figura 1 (b), y dado la dimensión de la esfera estos bucles se encuentran espacialmente muy con-elacionados, lo cual se b·ach1ce un valor pequeño en el radio de giro del polúuero. Por ob·a pa1te cuando R>L el polúuero cuenta con una superficie mayor para extenderse y defo1marse sobre la esfera, razón por la cual desparecen los bucles y su radio de giro se incrementa. En el lúnite en que el radio de la esfera es muy grande se tiene la interacción de un polúuero con un plano, donde se sabe que el radio de giro es proporcional a N [13 ], resultado que está de acuerdo con lo calculado en la Figura 2 . El punto importante es que el sistema es capaz de evolucionar de fonna distinta al valiar los parámeh·os de longitud en el sistema, generando una mayor o menor probabilidad de interacción enh·e los monómeros del polúnero. Este efecto es de especial interés para entender la difusión de un polúnero sobre el sistema de ensamblado de la cromatina [5,21). En lo analizado antelionnente se varió el radio de la esfera, pero ob·a elección interesante es fijar el radio dela esfera y pennitir variaciones en la longitud del polúnero. Para este caso entonces, se eligieron los sigtiientes parámeh·os: la constante de flexibilidad del polúnero k = 1.0 , la fuerza de interacción con la superficie de la esfera F,, =4.0 y el radio de la esfera igual a R=30. En figura 3 mostramos un conjunto de cuab·o imágenes que muestran cómo cambia la configuración del polúnero (lú1ea verde) cuando transcw-re la simulación, para instantes distintos. 40 /. o" ~o .(,l 20 10 o 100 - 200 ----------300 400 500 600 N, Figura.-4 Grafica del la distancia principio fin del polímero en función del número de monómero del polímero N. Los parámetros de la simulación son los mismos de la figura 3, a excepción de N. (separados por intervalos de 750000 paso de iteración) y una longitud grande del polúnero N=600. Podemos apreciar como, conforme la simulación avanza, el polúnero comienza a adquilir una configt1ración ordenada y caracterizada por una estructura espiral (Figura 3 (d)). Esta configuración espiral se presentó en las simulaciones solo para valores grandes del polúnero (N> 300) y $1lperficies de interacción fuerte. Para polimeros pequeños (N<300) esta confonnación no se presenta, y el polúuero adquiere una estructura de estable, caracterizada por valores constantes para el radio de curvatura, la distancia plincipio-fin, la energía, enh·e otros, que con·esponde aproximadamente a lasrepo1tadas para 1111 polúnero libre [9). Por lo que nuevamente se tiene un estado de transición enh·e un polúnero "libre" y un polímero fuertemente esh11cturado, esto en función de las longitudes características del sistema, de tal forma que nuevamente los efectos de con-elación e$1ablecen fuerzas que detenuinan la configuración del polúnero. La Figura 4 muestra el punto crítico en el que se establece esta transición, para este caso se morutoreó cómo cambia la distancia p1incipio-fin en función del número de monómeros del polúnero y parámetros iguales a los utilizados en la Figura 3. La gráfica muestra que la tran$'ición ocun-e para algún valor enh·e N=300 y N=600. Resultados análogos se obtienen al analizar las gráficas de ob·os parámetros. Se e$1án realizando más simulaciones para generar una cmva continua en este inte1valo, y caractetizar con mayor precisión el punto en que se presenta dicha b·ansición. �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET JULIO - DICIEMBRE 2014 Finalmente, es de mencionar que la configuración de espiral no es estable, ya que cuando se realiza una simulación con un inte1valo detiempomayor, la estn1cnu·a espiral desaparece y aparece, como se puede apreciar en la figura 5 , que muestra cómo cambia la excentricidad del polímero, ecuación (9) (línea y escala negra) en el tiempo de simulación. En un plimer inte1valo se tiene un valor de e=0.01 y el polúnero es libre, pero para un tiempo de 2xl r:P el polúnero ha formado la espiral con un valor de e=0.91, lo ante1ior se repite al menos para otro ciclo. Re~11ltados semejantes se encuentran para el valor del radio de giro (Iú1ea y escala en azul). 0.12 700 º·'º 600 0.08 500 o.os R "' 0.04 ~ºº 002 300 0.00 200 o 1x10• 2t108 3i101 4ll106 5x10• • ei 10~ Tiempo Figura.-5 (a) linea y escala negra: gráfica de la constante de excentricidad del polímero en func ión del tiempo de simulación, a partir de que el sistema ha generado un estado de com pi eta absorción y de equilibrio termodinámico. (b) Linea y escala azul: gráfica del radio de giro del polímero Rg nuevamente en función del tiempo de simulación. los parámetros de la simulación son los mismos de la figura 3. Estos resultados parecen mostrar que la e~tn1ctura espiral es un estado de equiliblio parcial (meta-estado). Un factor importante para entender esta transición podría provenir de la magnitl1d de las fluctl1aciones térnlicas sobre la dinámica de los monómeros, sin embargo se requiere de un análi~is sistemático de la valiación de parámeh·os: k, Fw y T, además de simulaciones (en proceso) que cubran una ventana de tiempo mayor, para de esta forma detenninar las fi1erzas implicadas en generan las transiciones de estos estados. E~tos resultados pueden ser importantes en el proceso de trach1cción de proteúias, donde la molécula de ADN se libera de su estado de agregación en el sistema de !listonas de fonua regular, y regulada por un complejo sistema de señalización [1,4]. Conclu~iones Utilizando simulaciones de dinámica molecular se han podido caractelizar configuraciones de equilibrio para un polúnero sobre la superficie de una esfera con la cual interactúa atractivamente. En fimción del número de monómeros en el polúnero se determinó que existe un valor crítico Ne donde el polúnero se coloca sobre l a esfera con una configuración en forma de elipse, estableciendo que dicho estado es en realidad un estado de equilibrio cíclico. Por oh·a pa1te se detenninó que el polúnero tiene en fimción del tamaño de la esfera una tran~ición entre estados donde su dinámica y co1úo1n1ació11 es de partícula libre, es decir valores donde R > N y estados donde la diná1nica y configuración del polúnero son fuertemente influenciados por la cmvatura de la esfera R < N, con una valor crítico para esta transición igual a Re ~ N. Estos resultados son importantes para la coll'ecta comprensión de los diferentes procesos que se presentan enh·e soluciones mixtas de polúneros y coloides, teniendo especial relevancia en l a estabilización de coloides en agregados polimélicos [17,18), en el plegamiento de proteúias sobre paredes celulares [19,20), o en la traslocación de polúneros sobre canales iónicos en presencia de soluciones multi-componentes. Finalmente, extensiones de este trabajo a sistemas con más grados de libertad se encuentran en desa1Tol10. El h·abaj o a fi1turo es desall'ollar algoritmos que nos pe1nlitan estl1diar sistemas con un grado de complejidad mayor, por ejemplo: geometrías más elaboradas, ~istemas multi-componentes, efectos de llich'odinámica y de la influencia que la red atónlica de la superficie tiene s obre el polúuero. Los autores agradecen el apoyo b1indado por el programa: Convocatolia de fo1talecimiento de a1erpos Académicos, número: UANL-CA-301. �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET JULIO· DICIEMBRE 2014 Referencias [ 1] Biuce Albe1ts, Alexander Johnson, Ju han Lew1s, :tvfartm Raff, Keith Robeits, and Peter Waltei· "11olecular B1ology ofthe Cell", Garland Sc1ence, New York, 2002 [2] Teemu MUltola, Alex Bunkei·, I1po Vattualainen, l\lI Deseino and M1kko Ka1ttene. "11ultiscale modelmg of emergent matenal b1olog1cal and soft matte1'", Phys. Chem. Chem. Phys, vol 11, pp. 1869-1892, 2009 [3] L1powsky R , Sackmann E. "Stn1cture andDynamics of 11:embrane", Elsev1ei·, Amsterdam, 1995 [4] Prashant K Purohit, Jane Kondev and Rob Ph1lhps. "Mechamcs ofDNA packagiog in vuuses", PNAS, vol 100 (6), pp 3173-3178, 2003. (5] N Bagatella-Flores, H. Schiessel, W 11 Gelbar "Static and Dynam1c of polyn1er-wrapped col101ds,• J. Phys. Chem, vol 109, pp 21305-21312, 2005 [6] Gennes P G; "Scaling Concepts 111 Polymer Phys1cs", 2nd ed , Comell University Press Ithaca and London, 1985 (7] D01 1.1, Edwards S F, "The theo1y of polymer dynam1cs", Clarendon Press Oxford, 1986. [8] l\fasao D01, "Introduct1on to Polymer Phys1cs", Clarendon Press Oxford, 1995. [9] Radu P Mondescu and M Muthuki.unar "Browman motion and polymer statist1cs on ce1ta111 cmved mamfolds", Phy. Rev E, vol 57(4), pp.4411-4419, 1998 (10] Wu-Yang Zhang and JeffZ Y Chen, "Tenms-ball state of a self-avo1ding w01mhke polyn1er on a sphei·1cal sm-face", EPL, vol 94, pp 43001, 2011 [ 11 ] Greg Mo111son and D. Thuumala1," Seimflex1ble chams in confined spaces", Phy Rev. E, vol 79, pp.011924, 2009 (12) E. E1sennegler, K Kremei· and K Bmder, "Adsorption of polyn1er chams at surface· scalmg and Monte cario analyses," J. Chein Phys, vol 77(12), pp 6296-6320, 1982. (13] M Moddel, M Bachmann and W Janke 'Confo1mational Mechamcs of polymei· adsorption trans1t1ons at attractive substrates," J Phys Chein B, vol 113(11), pp.3314-3323, 2009 (14) J. Dzub1ella, A G. l\1Iore1ra and P A Pmcus "Polyelectrolyte colloid complexes Polanzability and effect1ve mteraction," 1facromolecule, vol 32, pp 17411752, 2003. (15] F Vamik, K Bmder "Multiscale modelmg ofpolymer at mterfaces," Int. J Mater Res., vol 100, pp 14941502, 2009. (16] Allen, M. P and D. J. T!ldesley. ComputerSimulation of L1qmds, Clarendon Pres, Oxford, 1987 [ 17] A. Milchev, V. Rostianshvili, S. Bhattacha1ya and T. Vilgis. "Polymer chain adsotption 011 a solid smface: Scaling arguments and computer simulation "Nanophenomena at smfaces, Springer series in sutface sciences, vol. 47, pp.185-204, 2011. (18] M. l. Hoopes, M. Desen10, M. L. Longo and R. Faller. "Coarse-grained modeling of interactions of lipid bilayers with supports". J. Chem. Phys., Vol. 129, pp. 175102, 2008. (1 9] R. Phillps andS. R. Quake, '"T11e biological frontier ofphysics", Phys. Today, May 2006, pp. 38, 2006. Y sus referencias (20] T. Sltick, J. Rancois, A. Vincent andD. Bensimon, "'I11e manipulation of single biomolecules'', Phys. Today, October 2001, pp. 46, 2001. Y sus referencias. (21] Qin Liang, Jianfeng Li, Pingwen Zhang and Jeff Z. Y. Chen4. "Modified diffusion equation for the wonnlike-chain statistics in curvilinear coordina tes ", J. Chem. Phys., Vol. 138, pp. 244910, 2013 Fathizadeh, Maziar Heidari, B. Eslami· Mossallam and M. R. Ejtehadi, " Confinement dynamics of a semiflexible chain inside nano• spheres", J. Chem. Phys., Vol. 139, pp. 044912, 2013. [22] A. Nombre Completo de Autores J. A. Medel-García es actualmente estudiante del posgrado en h1geniería Físico h1dusltial. F. J. Ahnaguer-Martínez es profesor de Tiempo Completo en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas en la Universidad Autónoma De Nuevo León. Sus lineas de investigación se desat'l'ollan en tópicos relacionados con Sistemas Complejos y Sistemas Estocásticos. O. González Amezcua es profesor de Tiempo Completo en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas en la Utúversiclad Autónoma de Nuevo León. Realizó estudios de posgrado en el CINVESTAV. Sus lineas de investigación se desall'ollan en tópicos relacionados con Sistemas Complejos, por ejemplo: teoría y simulación de sistema muti-compontes (polúneros, moléculas y membranas), teoría de coloides, y estudio de sistemas estocásticos. Email: omar.gonzalezmz@uanl.echunx �REPORTAJE CELERINET J ULIO - DICIEMBRE 2014 CELEBRAN 50 ANOS DE 1A LICENCIATURA EN FÍSICA Por: Alma P. Calderón Martínez La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL) cuenta actualmente con seís licenciaturas; no ob~1:ante, su nombre se attibuye a una de las dos primeras carreras que se ofrecieron en el recinto: la Licenciatura en Física; la cual, en 2014, cumplió su 50 aniversa1io. Histo1ia La creación de la Lícenciauu·a en Física fue posible, gracias a la conciencia de la importancia de la misma, al entl1siastno y el esfuerzo en conjw1to de varios profesores y estl1diantes que hicieron una gran apo1tación al conocimiento, entl'e ellos, el Ing. Rafael Serna Trevh1o, el Ing. Eladio Sáenz Quiroga, el Ing. Gonzalo Ocañas así como un grupo de Ingenieros Civiles cuya fonnación inicial fue la Licenciatl1ra en Matemáticas, primera ca!1'era ofrecida en la Facultad desde 1953. Esto se logró en septiembre de 1964, bajo la Dirección del Ing. Rafael Senia Treviño, cuando la nueva call'era recibió el nombre de Licenciatl1ra en Ciencias Físico-Matemáticas. Inicialmente, la cal'l'era contaba con un plan de estudios en el que se ofrecían 32 materias. Al ser vatios de los creadores de esta nueva ca!1'era, egresados de la Licenciatl1ra en Matemáticas, fueron ellos los ptimeros profesores de es-1:a nueva licenciauu·a. Se aunaron a este esfuerzo el Lic. Rodolfo Jaime Mendoza, egresado del Institl1to Tecnológico de Estudios Supe1iores de Monte!1'ey (ITESM) y el Lic. Alejanch·o Morales, egresado de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). "La Facultad fue la cua1ta en ofrecer la Licenciauu·a de Física, ya que previamente el h1stitl1to Politécnico Nacional (IPN), el ITESM y la UNAM contaban con esta ca1Tera", comenta el Dr. José Luis Comparán Elizondo. La Licenciatl1ra en Ciencias Físico Matemáticas dio gran auge a la pa1te expetimental y ofrecía matetias como Mecánica Cuántica y Métodos Matemáticos de la Física, Fí~ica Nuclear y Física Atómica. No obstante, durante los ptimeros años de la call'era fue necesa1io que varios de los profesores buscaran especializarse en ott·as institl1ciones para poder ofrecer vatias de estas y ott·as mate1ias necesa1ias para emiqucer la fonnación profesional de sus estl1diantes. Con el mismo propó~ito del entiquecimiento en el estl1dio y la prácitica de la carrera, se abtieron los Laboratotios de Física en la Facultad; el dinero se obtl1vo de la venta de boletos de los sorteos del Patl'onato Universita1io. En 1969, durante la Dirección del Lic. Jaime Navall'o Cuevas, egresó la primera generación de Licenciados en Ciencias Físico-Matemáticas. En 1970, bajo la Dirección del Ing. Eladio Sáenz Quiroga, ocmTió un cambio imporante en los planes de estl1dios de modo que la Licenciatura en Físico-Matemáticas dejó de existir, quedando la Licenciauu·a en Física y la Lic. en Matemáticas. En 2000, la FCFM incrementó su oferta educativa mediante la creación de un posgrado: el Doctorado en Ingeniería Física Indusuial, bajo la Dirección del Ing. José Óscar Recio Cantú y la Coordinación del Dr. José �CELERINET JULIO · DICIEMBRE 2014 Rubén Morones Iball'a. Esto fue 1m logro impo1tante debido a que por vez p1imera se ofrecía una opción para el estudio de 1m posgrado de Física en la Universidad. Otro posgrado que compete al área y que también se ofrece en la Facultad es la Maestría en Ingeniería Física Industrial. Asimismo, en 2011 la construcción del Centro de Investigación en Ciencias Físico Matemáticas (CICFIM), bajo la Direccion de la M.A. Patlicia Ma1tínez Moreno, representó un momento impo1tante para la Facultad, puesto que se blindó un espacio dedicado a la investigación y expedmentación, así como a la docencia, en el cual profesores y estudiantes cuentan con espacios y equipo que les permita llevar a cabo dichas actividades. Dentro del CICFIM se encuenti·an los Laboratorios de Nanociencia y Nanotecnología. Actualmente, la Licenciatura en Física sigue creciendo tanto en matrícula como en contlibuciones a la sociedad y continúa dejando huella apo1tando y colaborando con oti·as ciencias para conocer mejor nuestro mundo y para mejorar la calidad de vida de los seres humanos. Participación Estudiantes y profesores de la Licenciatura en Física de la FCFM, han contlibuido al conocimiento de diversas maneras; una de ellas es la participación en congresos, creación de artículos de investigación e innovación. Desde el albor delo que hoy conocemos como Licencianu·a en Física, en 1964, se llevó a cabo el primer esfuerzo por conovocar a porfesores a la paticipación y a compa1tir su conocimiento en el Congreso Nacional de Física y Matemáticas, cuyo objetivo fue el planteamiento de los planes de estltdio así como el contenido a desanollar para ofrecerse en las matedas. En la actl1clidad, los Foros de Divulgación Científica y Tecnológica son otro ejemplo de la contribución de la Física (y de las demás call'eras de la FCF11) a la investigación e innovación. Aunado a este esfuerzo, se encuenti·an el Simposio de Óptica (SOASE) y el Simposio de Nanotecnología. En la acn1alidad, la Facultad también tiene las líneas de inve~tigación de posgrado, cuenta con un Cuerpo Académico consolidado de Nanociencias y Nanotecnología. Dos cuerpos académicos de la FCF11 que están en consolidación son el de Nanobiotecnología y el de Fotónica y Comunicaciones. Finalmente, exsiten los cuerpos de Física Aplicada y el de Física de los Sistemas de Baja Dimensionalidad; ambos en formación. REPORTAJE �REPORTAJE ::-- Otro ejemplo es el desatl'ollo en el área de Astronomía, desde 1983, cuando los estudiantes mostraron interés por las obse1vaciones a los astros y la investigación, se comenzó a consolidar este interés, el cual llevó a la Facultad a adquirir un telescopio en 1989. Hoy día se cuenta con un Depa1tamento de A~1:ronomía con más material, un Obse1vatolio Astronómico ubicado en Zuazua, N.L., y con un Planetario Móvil. Física recreativa Muestra del interés de la difusión del conocimiento para todos las edades, son las iniciativas como la creación de una Sala Interactiva de la Ciencia (SICiencia), bajo la actual achninhtración del Director M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Gue!l'ero, en donde a través de diferentes experimentos y demostraciones, gente de todas las edades es partícipe mientras aprende y se divie1te. La Semana Nacional de la Ciencia y Tecnología es otro momento en el que profesores y estudiantes de la FCFM divulgan la ciencia mediante actividades de aprendizaje con los niños de diferentes escuelas. CELERINET JULIO• DICIEMBRE 2014 �CELERINET JULIO · DICIEMBRE 2014 REPORTAJE Celebración del 50 aniversario Finalmente, cabe señalar que para conmemorar los 50 años de la Licenciatura en Física, se llevó a cabo el Simposio de los Tópicos Selectos de Física, evento al que a:;,i:;,1ieron los ptimeros egresados de la Licenciatura en Ciencias Físico-Matemáticas. En dicho evento, especialistas compartieron itúonnación eruiquecedora para estudiantes y profesores. De acuerdo con varios de los profesores de la FCFM, a futuro se espera que la Licenciatura en Física continúe creciendo y cosechando éxitos en sus estudiantes, pues son el futuro de la carrera y agentes de innovación. l!l g 1 �CELERINET JULIO· DICIEMBRE 2014 RECONOCIMIENTOS ESPECIALES Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, UANL o o 0 o CIEES O 0 ººº La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, de la UANL recibió la Certificación Nivel 1 en el Programa Educativo de la Licenciatura en Actuaría por parte de CIEES, los Comités lnterinstitucionales para la Evaluación de la Educación Superior. Fecha: Junio 2014 La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, de la UANL recibió la Medalla al Mérito Ecológico 2014. de parte del Ayuntamiento del Municipio de Monterrey. Fecha: 5 de junio de 2014 �4to Foro de Divulgación Científica y Tecnológica Febrero 7, 2014 / Por: Alma P. Calderón Mtz. El 30 de enero de 2014, tuvo lugar el 4to Foro de Divulgación Científica y Tecnológica. En el evento se presentaron pósteres y conferencias referentes a las líneas de investigación de física, nanotecnología, óptica y matemáticas. Los espacios en donde ocurrieron los principales momentos del foro fueron el Auditorio "Dr. Eladío Sáenz Ouíroga" y el Centro de Investigación en Ciencias Físico Matemáticas. Las autoridades que presidieron el evento fueron el M.T. Rogelío Juvenal Sepúlveda Guerrero, Director de la FCFM, el Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguílar, Subdirector del CICFIM, la M.T. María de Jesús Antonia Ochoa Oliva, Secretaría Administrativa del CICFIM y el Dr. José Fernando Camacho Vallejo, Coordinador del Posgrado en Ciencias con Orientación en Matemáticas. El Foro tiene como objetivo la creación de sinergias entre los estudiosos de las ciencias con el fin de compartir la información y fomentar el trabajo colaborativo. El M.T. Rogelio Sepúlveda, Director de la Facultad, exhortó a profesores y estudiantes a continuar con gran entusiasmo en las actividades de investigación y divulgación de la ciencia. Por su parte, el Dr. Romeo de Jesús Selvas, aseveró lo importante que es la participación de las distintas áreas multidisciplinarias en las investigaciones �Toma de protesta del nuevo Consejo Directivo del Colegio Nacional de Actuarios Capítulo Noreste Febrero 18, 2014 / Por: Lic. Irene Montemayor El miércoles 18 de febrero se llevó a cabo en el auditorio "Dr. Eladio Sáenz Quiroga" de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, la Toma de protesta del nuevo Consejo Directivo 2014-2016 del Colegio Nacional de Actuarios Capítulo Noreste en presencia de estudiantes, profesores y egresados de la Lic. en Actuaría, así como autoridades de esta Facultad e integrantes del Consejo Directivo saliente y el entrante. Como invitado especial, se contó con la presencia del Presidente Nacional del Colegio Nacional de Actuarios, el Actuario Pedro Pacheco Villagrán. Para comenzar el acto protocolario, el Act. Pedro Pacheco Villagrán compartió inspiradoras palabras, felicitando a los integrantes del Consejo saliente e invitando a los presentes a participar activamente en la vida gremial. Continuando con el evento, el Act. Jaime Aviña Zavala, Presidente saliente, realizó el Informe de Actividades del Consejo directivo 2012 - 2014. Acto seguido, el Act. Agustín Eduardo Toledo López, presentó el plan de trabajo de los aspirantes al Consejo Directivo para el bienio 2014 - 2016. Cabe destacar, que por primera vez, egresados de esta Facultad forman parte del Consejo Directivo del Colegio Nacional de Actuarios Capítulo Noreste, lo cual es un gran paso en su vida profesional, y un gran orgullo para esta Facultad. En seguida se llevaron a cabo las elecciones de Consejo Directivo 2014 - 2016, continuando con la toma de protesta del nuevo Consejo Directivo, cuyos integrantes son: Act. Agustín Eduardo Toledo López PRESIDENTE Act. Ana Laura Ambriz Bastida VICEPRESIDENTE Act. Víctor Alonso Reyna González SECRETARIO Act. Roberto Abraham Zamudio Morán TESORERO Act. lndira Mossali Sarmiento Godines Previo a dicho evento, el Dr. Arturo Lozada García, quien es Profesor Titular del Diplomado en Medicina del Seguro de Personas y miembro del Comité de Médicos de Vida AMIS, impartió la interesante plática: "GUÍA DE SUSCRIPCIÓN PARA RIESGOS ESPECIALES (OCUPACIONES, DEPORTES, AFICIONES Y AVIACIÓN)". SUBTESORERO En hora buena al gremio actuaria!. Comienza una nueva etapa, en la que se continuará con proyectos en beneficio a nuestros estudiantes de la Licenciatura en Actuaría �Expo Multimedia Febrero 26, 2014 / Por: Lic. Irene Montemayor El pasado miércoles 26 de febrero se llevó a cabo la 9na. exposición de trabajos de los alumnos de la Licenciatura de Multimedia y Animación Digital, contando con la distinguida presencia de nuestro Director M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, el Secretario Académico M.T. Atilano Martínez Huerta y el Coordinador de la carrera, el M.C. Rafael Rosas Torres. El evento tuvo lugar en la Plaza Cultural "lng. Rafael Serna Treviño" de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas en punto de las 17:00 horas. A pesar de las inclemencias del clima, no cesó el entusiasmo de los 31 participantes, quienes en un total de 17 exposiciones, expusieron proyectos de Videojuegos, Realidad virtual, Programación, Post Producción con efectos especiales, Animación en 30, Modelado, Arte Digital, Animación en 20, Recreación de escenarios en 30 ,Post Producción en sonido, etc. Los directivos tuvieron la oportunidad de interactuar con los proyectos y al mismo tiempo con los expositores, felicitando a estos últimos por sus trabajos y alentándolos a seguir superándose. Cabe mencionar que el esfuerzo de los alumnos fue notorio, pues hubo proyectos que tardaron en realizarse alrededor de 2 semestres. Los comentarios de los visitantes a la Expo fueron muy positivos, ya que lo ven como una competencia sana y al mismo tiempo una plataforma para conocer el trabajo de sus compañeros y de esta manera comparar sus trabajos y motivarse para mejorar para la siguiente presentación �NOTICIAS 2do. Bitcoin meet up Monterrey Marzo 13, 2014 / Por: Lic. Marissa Hernández. El 13 de marzo del 2014, tuvo lugar la Conferencia "2do. Bitcoin meet up Monterrey", el cual dio inicio a las 18:30hrs, en el auditorio "Dr. Eladio Sáenz Quiroga" de nuestra Facultad. El responsable del evento M.T. José Apolinar Loyola comenzó con una breve introducción de los temas a exponer por los diferentes conferencistas. Los expositores que nos acompañaron fueron: Eddy Travia, Director de Seedcoin. Fondo de inversión son sede en Singapur y Hong Kong que se enfoca en empresas relacionadas a cryptomonedas. Eddy cuenta con más de 20 años de experiencia en inversión de riesgo en Asia y Europa, principalmente en los sectores de Biotecnología y Nuevos medios Gabriel Mirón, CEO y fundador de Mexbt, la primera plataforma de traiding de monedas digitales para México y parte de Latinoamérica. Cesar Gaytán, emprendedor mexicano experto en minería y seguridad. Según post en "Reddit" se puede comprobar que fue el primer mexicano en minar. Manuel Flores, Economías alternativas. Al finalizar el evento hubo una sesión de preguntas, las cuales fueron atendidas amablemente a los asistentes, despejando dudas e inquietudes sobre el tema. La plática concluyó en torno a las 21 :00 hrs con un auditorio complacido por este tipo de iniciativas que amplían su panorama. CELERINET JULIO· DICIEMBRE 2014 27 Las monedas so~ales: ¿Qué son? ¿Com~ ctonan? �28 NOTICIAS CELERINET ENERO-JUNIO 2014 Estudiantes Distinguidos Marzo 7, 2014 / Por: Lic. Irene Montemayor En punto de las 18:00 horas, la Plaza Cultural lng. Rafael Serna Treviño recibió la presencia de maestros, familiares y amigos de los jóvenes que han mantenido un promedio igual o superior a 90 desde su ingreso a la Facultad hasta el semestre agosto-diciembre 2013. Presidieron la ceremonia el Maestro en Teleinformática, Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Director de nuestra Facultad; el Maestro en Teleinformática, Atilano Martínez Huerta, Secretario Administrativo; el Maestro en Ciencias, Álvaro Reyes Martínez, Subdirector de Relaciones Humanas y la Maestra en Ciencias, Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado, Subdirectora de Desarrollo e Innovación Académica. Además estuvieron presentes los coordinadores de las Licenciaturas para apoyar a todos sus alumnos en tan importante evento. El M.T. Rogelio J. Sepúlveda Guerrero, Director de la Facultad se mostró orgulloso de tener un grupo tan numeroso de estudiantes que buscan la excelencia en su preparación académica y los felicitó con un emotivo mensaje, invitándoles a seguir manteniendo sus altas notas durante el resto de su estancia en la FCFM. Al término del mensaje del Director, se llevó a cabo la rifa de 2 laptops y 3 tablets, para premiar merecidamente el esfuerzo que los jóvenes estudiantes han realizado para alcanzar sus logros académicos. La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas se llena de gozo por contar entre sus miembros con este importante grupo de Estudiantes Distinguidos. ¡Felicidades muchachos! �XXVIII Olimpiada Mexicana de Matemáticas Mayo 31. 2014 / Por: Lic. Sonia Herrera El pasado sábado 31 de mayo de 201 4 se llevó a cabo en las instalaciones de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León, la XXVIII Olimpiada Mexicana de Matemáticas en su etapa estatal. Como anfitrión, el M.T. Rogelio J. Sepúlveda Guerrero, Director de esta dependencia, recibió con gusto a los cerca de 1,600 alumnos de primaria, secundaria y bachillerato, que se dieron cita para la competencia. Así mismo, saludó a las autoridades educativas que engalanaron el presídium : la profesora Aurora Cavazos Cavazos, Secretaria de Educación; profesora Idalia Reyes Cantú, Subsecretaria de Educación Básica del Estado de Nuevo León; el Lic. Juan José Quintero Medina, Director del Programa Talentos de la Secretaría de Educación. Agradeció la colaboración de profesores y todo un equipo entrenadores, de personas comprometidas con la obtención de mejores resultados que pongan en alto a nuestro estado y a nuestro país. La profesora Aurora Cavazos Cavazos, Secretaria de Educación, dio el banderazo de arranque a esta Olimpiada convocada por la Sociedad Matemática Mexicana, a través del Programa Talentos de la Secretaría de Educación. La Secretaria de Educación felicitó a los participantes y en especial a los padres de familia de los mismos. Explicó que este tipo de olimpiadas ha sido semillero de estudiantes que han logrado poner en alto el nombre de Nuevo León, al ganar concursos nacionales e internacionales. Citó los casos de Diego Roque Montoya, Kevin Beuchot Castellanos, Ismael Salvador Serrano y Alfonso Santacruz García, a quienes reconoció y felicitó por sus próximas competencias en donde representarán a México a nivel internacional. �Recibe FCFM Medalla Monterrey al Mérito Ecológico Junio 5, 2014 / Por: Lic. Sonia Herrera El pasado 5 de junio, en el marco del Día Mundial del Medio Ambiente, el municipio de Monterrey reconoció la labor ecológica de la ciudadanía regia, entregando la Medalla Monterrey al Mérito Ecológico edición 2014. Durante la Sesión Solemne de Cabildo, la alcaldesa de Monterrey, Margarita Arellanes Cervantes hizo entrega de dicha presea al joven Sergio Montes Zamora en la categoría de actuación ciudadana y colectiva; a la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León, en la categoría Instituciones Educativas y a la compañía Terracycle en la categoría de empresas. El Directorde nuestra Facultad, M.T. RogelioJuvenal Sepúlveda Guerrero, recibió este reconocimiento en nombre de toda la comunidad FCFM-UANL que ha colaborado en las acciones en pro del ambiente, tales como: campañas de reciclaje, reforestación, separación de residuos, ahorro de energía, así como en los ciclos de conferencias y talleres en temas de Sustentabilidad. Explicó que el trabajo de la Coordinación de Sustentabilidad y Ecología, a cargo de la M.C. María del Consuelo Vázquez Gracia, ha sido arduo y constante en la lucha por crear consciencia en el cuidado de nuestro planeta. Cabe destacar que el joven Sergio Zamora Montes, quien fue reconocido en la categoría de actuación ciudadana por integrarse a un movimiento encaminado a la conservación del entorno, mediante la participación en conferencias, capacitaciones y acciones directas, es alumno de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL, reiterando con ello la participación de nuestra dependencia en este tipo de iniciativas. Sigamos colaborando en hacer de nuestro mundo un mejor lugar para vivir. ¡Felicidades a la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León por su Medalla Monterrey al Mérito Ecológico 2014! �La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL dice SÍ a la Ciencia Junio 19. 2014 / Por: Lic. Sonia Herrera La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León ofrece nuevo espacio para la divulgación científica con la apertura de la Sala Interactiva de la Ciencia que fue inaugurada durante la mañana del jueves 19 de junio en las instalaciones de la Unidad de Desarrollo de Instrumentos Científicos y Tecnológicos. En punto de las 9:00 hrs se realizó el corte del listón y la develación de la placa; posteriormente, en el interior de la Sala tuvo lugar una ceremonia en donde las autoridades del presídium, encabezados por el Dr. Jesús Ancer Rodríguez, Rector de nuestra Máxima Casa de Estudios, compartieron sus mensajes a los presentes augurando mucho éxito para este nuevo espacio universitario. En el presídium se contó con la presencia de: el Dr. Jesús Ancer Rodríguez, Rector de la UANL; M.A. Carmen del Rosario de la Fuente García, Secretaria de Vinculación y Desarrollo Económico; M.C. Alejandro Galván Ramírez, Director de Estudios de Nivel Medio Superior; Dr. José Luis Comparán Elizondo, coordinador de la Unidad de Desarrollo de Instrumentos Científicos y Tecnológicos y el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Director de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Entre el público asistente se contó con la presencia de directores, subdirectores, personal académico, administrativos y alumnos de nuestra Facultad así como también de la secundaria Técnica #32. El maestro Rogelio Sepúlveda se dirigió a los presentes destacando la importancia de la Física como la ciencia de la naturaleza, y como tal debe aprenderse, de forma natural y práctica. Felicitó al Dr. Comparán y todo su equipo de colaboradores por el esfuerzo realizado para la puesta en marcha de este proyecto que beneficiará a la comunidad educativa de los niveles básico, medio básico y medio superior, reiterando una vez más que la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas apoya el compromiso de responsabilidad social que la Universidad Autónoma de Nuevo León tanto promueve. El Dr. Comparán agradeció el apoyo de los presentes en la realización de este proyecto que acerca la ciencia a la sociedad y en el cual cumple una de sus más gratificantes metas profesionales. El Dr. Jesús Ancer Rodríguez, Rector de la UANL se mostró muy complacido de ver cómo nuestra Facultad sigue creciendo en cantidad y calidad educativa. Igualmente, felicitó a los responsables de este nuevo proyecto para seguir difundiendo la ciencia como algo accesible, amigable y al alcance de todos. Al término de la ceremonia, las autoridades presenciaron algunas muestras de experimentos que se exhiben en la Sala Interactiva de la Ciencia, la cual permitirá que los niños y jóvenes entiendan a la física de forma práctica y divertida. La sala estará dividida en espacios de talleres, experimentos y proyecciones con temas de interés. �Te invitamos a participar en el Volumen 5 de Celerinet Consulta la convocatoria en www.fcfm.uanl.mx �REPORTAJE CELERINET J ULIO - DICIEMBRE 2014 CELEBRAN 55 ANOS DE 1A LICENCIATURA EN FÍSICA Por: Alma Calderón Martínez La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL) cuenta actualmente con seis licenciaturas; no obstante, su nombre se atribuye a una de las dos p1imeras ca1Teras que se ofrecieron en el recinto: la Licenciatura en Física; la cual, en 2014, cumplió su 55 aniversario. Histolia La creación de la Licenciatura en Física fue pos.ible, gracias a la conciencia de la importancia de la misma, al entusiasmo y al esfuerzo en conjunto de varios profesores y es.1udiantes que hicieron una gran apo1tación al conocimiento, entre ellos, el Ing. Rafael Serna Treviño, el Ing. Eladio Sáenz Quiroga, el Ing. Gonzalo Cañas así como un gn1po de Ingenieros Civiles cuya fonnación inicial fue la Licenciatura en Matemáticas, primera ca1Tera ofrecida en la Facultad desde 1953. Esto se logró en septiembre de 1964, bajo la Dirección del Ing. Rafael Sen1a Treviño, cuando la nueva can-era recibió el nombre de Licenciatura en Ciencias Físico-Matemáticas. Inicialmente, la can·era contaba con un plan de estudios en el que se ofrecían 32 materias. Al ser varios de los creadores de esta nueva caITera, egresados de la Licenciatura en Matemáticas, fueron ellos los primeros profesores de esta nueva licenciatura. Se aunaron a este esfuerzo el Lic. Rodolfo Jaime Mendoza, egresado del Ins1ituto Tecnológico de Estudios Supe1iores de MonteITey (ITESM) y el Lic. Alejanch·o Morales, egresado de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). "La Facultad fue la cua1ta en ofrecer la Licenciatura de Física, ya que previamente el Instituto Politécnico Nacional (IPN), el ITESM y la UNAM contaban con esta caffera", comenta el Dr. José Luis Comparán Elizondo. La Licenciatura en Ciencias Físico Matemáticas dio gran auge a la parte experimental y ofrecía matelias como Mecánica Cuántica y Métodos Matemáticos de la Física, Física Nuclear y Física Atómica. No obstante, durante los primeros años de la caiTera fue necesatio que va1ios de los profesores buscaran especializarse en otras instituciones para poder ofrecer varias de estas y otras materias necesalias para emiqucer la fotniación profesional de sus estudiantes. Con el mismo propósito del emiquecimiento en el estudio y la prácitica de la ca1Tera, se abtieron los Laborato1ios de Fisica en la Facultad; el dinero se obtuvo de la venta de boletos de los sorteos del Patronato Universitatio. En 1969, durante la Dirección del Lic. Jaime Navaffo Cuevas, egresó la primera generación de Licenciados en Físico Matemáticas. En 1970, bajo la Dirección del Ing. Eladio Sáenz Quiroga, ocunió tm cambio imporante en los planes de estudios de modo que la Licenciattu·a en Físico-Matemáticas dejó de existir y quedan la Licenciatt1ra en Física y la Lic. en Matemáticas. En 2000, la FCFM incrementó su oferta ech1cativa mediante la creación de un posgrado: el Doctorado en Ingeniería Física Inch1st:Iial, bajo la Coordinación del Dr. José Rubén Morones IbaITa. Esto fue un logro importante debido a que por vez primera se ofrecía una opción para el estudio de un posgrado de Física en la Universidad. � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Celerinet Año de publicación El año cuando se publico 2014 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 2 Volumen Volumen de la revista 4 Mes de publicación Mes cuando se publicó Julio-Diciembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Semestral Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet, 2014, Año 2, Vol 4, Julio-Diciembre Creator An entity primarily responsible for making the resource Martínez Moreno, Partricia, Directora Subject The topic of the resource Física Ciencias Actuariales Educación Matemáticas Multimedia y animación digital Tecnologías de la Información Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Calderón Martínez, Alma Patricia, Editora Responsable Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/07/2014 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource text/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020097 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://celerinet.fcfm.uanl.mx/index.php Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., México Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores. Benfort Licenciatura en Física Números anómalos Polímero Propiedades estructurales https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/408/19933/Celerinet_2014_Ano_2_Vol_3_Enero-Junio.ocr.pdf 8664aa2885daf12da33c7a7e8a8b4581 PDF Text Text UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN A TRAVÉS DE LA FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS S uANL AÑO 2 VOL.111 ENERO- JUNIO 2014 MATEMÁTICAS/ FÍSICA/ e.COMPUTACIONALES/ MULTIMEDIA Y ANIMACIÓN DIGITAL/ ACTUARÍA/ SEGURIDAD EN TECNOLOGÍAS DE INFORMACIÓN FCFM. �Dr. Jesús Ancer Rodríguez Rector lng. Rogelio G. Garza Rivera Secretario General Dr. Juan Manuel AlcocerGonzález Secretario Académico Lic. Rogelio Villarreal Elizondo Secretario de Extensión y Cultura Dr. Celso José Garza Acuña Director de Publicaciones M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero Director de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Editora Responsable Dr. Mikhail Basin Dr. José Jaime Hernández Castillo Dr. Sergio Belmares Perales Oswaldo Sebastián Arrieta Chávez Dr. Edgar Gerardo de Casas Ortiz David García Garza Dra. Oxana Vasilievna Kharissova Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar Dr. Arturo Castillo Guzmán M.C. Valentín Guzmán Ramos Lic. Cristhela Denisse Cháve< Reyes Gustavo Adolfo Martínez Román Erika Alejandra Rodríguez Santa Cruz Arturo Alejandro Moreno Solis Lic. Reyna Guadalupe Castro Medellín Esteban Castro Acuña Lic. Claudia lvonne Garza Alfara Colaboradores M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Redacción Lic. Alice Siboney Vielmas Nava Diseño M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero M.A. Patricia Martínez Moreno M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado M.A. Alma Patricia Calderón Martínez M.C. Álvaro Reyes Martínez M.T. María de Jesús Antonia Ochoa Oliva M.T. Miguel Ángel Cárdenas Mungía Consejo Editorial Celerinet, Año 2 , Vol. 3 , enero-junio 2014. Fecha de publicación: 5 de junio de 2014. Es una publicación semestral, editada por la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Domicilio de la publicación: Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66451. Teléfono+ 52 81 83294030. Fax:+ 52 81 83522954. www.fcfm.uanl.mx Editora Responsable: Alma Patricia Calderón Martínez. Reserva de derechos al uso exclusivo No. 04-2013027877205200-102 otorgado por el Instituto Nacional de Derechos de Autor. ISSN en trámite. Registro de marca en trámite. Responsable de la última actualización de este número, Unidad Informática, Lic. Reyna Guadalupe Castro Medellín, Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66451. Fecha de última modificación 5 de junio de 2014. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura de la editora o de la publicación. Prohibida su reproducción parcial o total de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización de la Editora. Todos los derechos reservados© Copyright 2014 revista@fcfm.uanl.mx �04 Ed itorial 06 INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS El mapeo de Abel-Jacobi 11 INVESTIGACIÓN/ FÍSICA Método para el cálculo de la derivada en análisis térmico a velocidades altas para aleaciones de aluminio y zmak 5 18 PÓSTERES GANADORES/ S IMPOSIO DE ÓPTICA APLICADA, SUSTENTABILIDAD Y ENERGÍA 22 INVESTIGACIÓN / CIENCIAS COMPUTACIONALES Administración basada en la relación con los clientes vs experiencias de cliente 27 INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES Sensado óptico de índice de refracción para líquidos 15 REPORTAJE Celebra FCFM 20 años del CSI 35 RECONOCIMIENTOS ESPECIALES 36 NOTICIAS �Del Consejo Editorial, Bienvenidos al tercer número de la revista Celerinet. Por un año y medio de su existencia, la revista se convirtió a un fórum académico, donde los profesores, investigadores y alumnos de nuestra Universidad y Facultad publican los resultados de su investigación, divulgan los avances en sus áreas de conocimiento y discuten las nuevas ideas de la ciencia mundial, así como promueven las técnicas modernas de la educación y comentan sobre las noticias de la vida cotidiana de nuestra comunidad. La revista se está recibiendo un gran apoyo de la administración presente de la Facultad, que siempre hace un énfasis en la necesidad de una libre comunicación académica entre varios grupos de investigación, cuerpos académicos, investigadores, alumnos, visitantes - toda la gente que quiere compartir su conocimiento y aprender de sus colegas. Hoy, celebramos la publicación del tercer número que presenta un artículo en el área de matemáticas, dos en física y uno en ciencias computacionales. El artículo de matemáticas presenta uno de los invariantes básicos para el estudio de ciclos algebraicos, el mapeo de Abel-Jacobi, que no es inyectivo, ni tampoco sobreyectivo; sin embargo, sirve como el primer paso para estudiar ciclos y grupos de Chow. Este artículo tiene como su objetivo introducir todos los ingredientes necesarios para definir el mapeo de Abel-Jacobi. Se definen ciclos, el mapeo de clases de ciclos y se da una definición el mapeo de Abel-Jacobi para grupos de Chow. Luego, se usa esta construcción para introducir la conjetura de Bloch. El primer trabajo en el área de física presenta una nueva aplicación para el cálculo de la derivada en análisis térmico. Es importante establecer un método que permita obtener un buen ajuste de la derivada para poder determinar con precisión la secuencia de precipitación de fases de cualquier aleación. En este estudio se encontró que el método de mínimos cuadrados satisface la predicción de precipitación de fases para aleaciones de aluminio aún a velocidades de enfriamiento tan altas como 3.2ºC/s. También se utilizó el método mencionado para la predicción de la derivada en una aleación de zamak 5 con una velocidad de enfriamiento de 1ºC/s, dando como resultado una buena predicción de precipitación de fases. Se da una explicación de la implementación del método de mínimos cuadrados a las curvas de análisis térmico de una manera sencilla. Los resultados del modelo se compararon con la simulación con el programa Thermocalc, �dando una buena aproximación de temperaturas de precipitación. El último trabajo en el área de física describe un sensor óptico para las mediciones del índice de refracción de líquidos. El sensor óptico se basa en la lectura de una doble reflexión por Fresnel que se presenta entre un líquido con dos fronteras de aire. La medición se obtiene básicamente por el cambio en el camino óptico que se presenta al momento de tener un haz focalizado en estas dos fronteras (t. ==nL) y al medir el desplazamiento que ocurre en el eje vertical , Z, por medio de un micrómetro automatizado. Usando técnicas de óptica geométrica para estos dos puntos medibles se calcula el índice de refracción del líquido. El artículo en el área de ciencias computacionales presenta un estudio sobre la administración basada en la relación con los clientes y la experiencia del cliente, dos conceptos que todavía no están formalmente claros. Los dos nos ayudan a potencializar procesos comerciales por medio del análisis y estudio de la información y reacciones del cliente y todo esto es posible gracias a la tecnología especializada en estos temas. Actualmente, las empresas preocupadas por distinguirse entre las otras y aumentar sus ventajas competitivas, están evolucionando, cambiando su manera de trabajar para convertirse en las empresas centradas en el cliente. Están invirtiendo fuertes cantidades de dinero en herramientas que soporten la estrategia y permitan tomar decisiones prediciendo comportamientos de clientes, pero esta inversión les reditúa por mucho y en muy poco tiempo. Finalizando este editorial, me gustaría agradecer profundamente el director de la Facultad, M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, el subdirector de posgrado, Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar, y la editora de la revista, M.A. Alma Patricia Calderón Martínez, por su apoyo y labor que permitieron convertir nuestro sueño de tener una propia revista de divulgación funcionando a una realidad. ¡Qué disfruten este tercer número! Dr. Mikhail Basin Investigador Nacional Nivel 111 �Res umen: Uno de los invariantes básicos para el estudio de ciclos algebraicos es el mapeo de Abel-Jacobi. Aunque en general no es inyectivo, ni tampoco sobreyectivo, es el primer paso para estudiar ciclos y de manera más general grupos de Chow. De hecho una de las conjeturas que persisten en el estudio de ciclos algebraicos, la conjetura de Bloch, tiene que ver con uno de estos mapeos. Este artículo tiene como objetivo introducir todos los ingredientes necesarios para definir el mapeo de Abel-Jacobi. Se definen ciclos, el mapeo de clases de ciclos y se da una definición el mapeo de Abel-Jacobi para grupos de Chow. Luego se usa esta construcción para introducir la conjetura de Bloch. Palabras claves: ciclos algebraicos, grupos de Chow, mapeo de clases de ciclos, mapeo de Abel-Jacobi, conjetura de Bloch �INVESTI GACIÓN / MATEMÁTICAS CELERINET ENERO-JUNIO 2014 Introducción En geometría algebraica compleja algunos de los problemas más interesantes y complicados surgen del estudio de los llamados ciclos algebraicos. Encontrar invariantes para estos objetos es una tarea que ha mantenido ocupados a los especialistas que trabajan en esta área. Podemos pensar en un ciclo algebraico como una suma formal de subvariedades de codimensión r de una variedad proyectiva lisa compleja X. Estos objetos constituyen un grupo y nos gustaría distinguir los objetos que lo componen. Este grupo es demasiado grande para muchos propósitos, por lo que módulo una re lación de equivalencia adecuada, llamada equivalencia racional, se obtiene el grupo de Chow CH' (X). Para estudiar los elementos de este grupo buscamos invariantes que capturen todos los ciclos que lo confonnan. E l primer paso en esta dirección lo da el mapeo de clases de ciclos el r : CH' (X)-+ H'·' (X Z). (1) Este mapeo permite enviar ciclos a grupos de cohomología, que constituyen un invariante topológico de la variedad. De hecho, básicamente lo que estamos mapeando es la c lase fundamental de una subvariedad de X y la construcción que aquí presentamos puede demostrarse que coincide con la también llama clase fundamental de una variedad que se define en topología. Nos gustaría obtener toda la información posible con este primer invariante pero, excepto en el caso r = l donde es un isomorfismo, en general no podemos decir mucho sobre los ciclos involucrados. La famosa Conjetura de Hodge de hecho predice que este mapeo es sobre (previo producto tensorial con los racionales Q) pero inclusive sobre esta conjetura se tienen pocos avances hasta el momento. Una vez que tenemos el mapeo de ciclos, podemos considerar el kernel de este mapeo y ver si ahora podemos decir algo sobre este nuevo grupo. Resu.lta que es posible demostrar que los elementos en el kernel mapean a un toro complejo, llamado el Jacobiano. Es decir la imagen tiene una estructuta matemática en principio posible de estudiar. El kernel del mapeo de clases de ciclos se denota por CH'1iom(X) y tenemos el mapeo de Abel-Jacobi tener un papel tan importante en la investigación actual en el campo de ciclos algebraicos (para obtener un panorama de la investigación en este campo ver [1 ]). La dificultad para describirlo ha mantenido ocupados a los investigadores en el área. Lo que se busca es una teoría general que explique por qué tiene este comportamiento tan complicado. Ciclos AJgebraicos En adelante trabajaremos con variedades proyectivas complejas, es decir, conjuntos irreducibles cerrados respecto a la topología de Zariski en el espacio proyectivo. Una introducción a estos conceptos se puede encontrar en la referencia [2]. Definición l. Sea X una variedad proyectiva Iisa sobre C de dimensión n. Definimos :: (X ) como el grupo abeliano libre generado por subvariedades irreducibles de codimensión r en X. Un ciclo algebraico Z de codimensión r en X es un ele-mento de::(X). ::(X) es llamado del grupo de ciclos algebraicos de codimensión r en X. Ejemplo l. Un ciclo algebraico Z de codimensión n =dimX está dado por una combinación lineal de puntos: s Z= ¿ n;P; , (3) i =l donde P, E X, s 2:. 1, n; E Z. Ejemplo 2. Consideremos y Ambas son subvariedades de dimensón 1 de la variedad P2 y por lo tanto son ciclos de codimensión I en X , lo mismo que 2X1 - 3'½ , etcétera. (2) Existe un mapeo natural donde J' (X) es e l Jacobiano de X . De nuevo, este mapeo proporciona poca información sobre los ciclos, pues no es inyectivo ni tampoco sobreyectivo en general. Este hecho es el que lo hace donde H* DR es la cohomología de "de Rahm" (esta cohomología se construye sobre el espacio de formas diferenciales como en [3]), llamado el mapeo de clases EL MAPEO DE ABEL..JACOBI 1 �CELERINET ENERO.JUNIO 2014 INVESTIGACIÓN/ MATAMÁTICAS que se construye de la siguiente manera. Sea V e X una subvariedad de codimensión r y w E H DR2n- 2, (X, C). Se define (7) H'0 R (X, C) =¡,+q=r H p,q (X), (10) de donde podemos definir una filtración descendente sobre H r (X, C) por Este es un mapeo definido en HOR 2n-2, (X, C)v Ya que H 2' DR (X, C) :::::. HD/n-ª (X, C)v por Dualidad de Poincaré obtenemos un elemento en H0 / ' (X, C). El elemento cl,(V) E H DRª (X. C) es llamado la clase fundamental de Vy se clenota por [V]. Tenemos también que H 2r-l (X, R) :::::,_ H2r-l (X, C)/Fr Hlr-1(X. C) (12) como espacios vectoriales sobre R. Por lo tanto e l lattice H 2<-1 (X. Z) e H 2<- 1 (X, R) es un lattice en H 2r-l(X, C)/P H lr-l(X, C) y Podemos extender este mapeo a ::'(X) por linealidad. Para= V= L:=,n; V; E =' (X) definimos s ¿ clr (V)= n; [V;]. (8) i= l Se puede demostrar que f,.w.,;n w tiene volumen finito y está bien definida. De hecl~o, también es posible ver que [ V ] E H 1' (X. Z). Hagamos H r.r (X, Z) := H 2r(x, Z) n Hr.r(X). Aquí H u,b (X) denota el componente (a, b) de la descomposición de Hodge de H 2' (X. C). Supongamos que w E H p.q (X) con p + q = 2n - 2r y (p. q) * (n - r, n - r). Es fácil ver que el, (V )(w) = O, de tal manera que el mapeo de c lases de ciclos tiene imagen contenida en Hr.r (X. Z). En resumen, tenemos lo siguiente: H2r-l F r H lr-1 (X, C) + H lr-1 (X, Z) es un toro complejo. el r : z' (X) --+ Por las dualidades de Serre y Poincare tenemos los isomorfismos pr El mapeo de Abel-Jacobi Hagamos z'hom(X) := ker el r . Queremos definir un mapeo de este conjunto a un toro complejo siguiendo el trabajo de Griffiths. Primero, del Teorema de Descomposición de Hodge tenemos EL MAPEO DE ABEL·JACOBI ff2r- , (X, C) :::::. (F n-r+I H 1r- 1 (X, C))'' H lr-1 (X, Z) ::::.. H11'1r+I (X, Z), por lo que ( 15) (16) H2r - 1(X, C) H2r- , (X, C) + H2r- , (X, Z) (Fn- r+t H2r- 1(X, C)? (17) H r.r (X. Z). (9) Este mapeo es llamado también el mapeo de clases de ciclos. Si tomamos el producto tensorial con Q, el hecho de que sea sobreyectivo ó no es una pregunta abierta hasta el momento y es llamada la Conjetura de Hodge, por la que se ofrece un millón de dólares por demostrar que es cierta o de lo contrario dar un contraejemplo. (Para una descripción del estado actual de esta Conjetura, ver [4].) 1 (13) D efinición 2. El r-ésimo Jacobiano intermedio está dado por H2r- 1(X, C) (14) J' (X) = pr H2r- , (X, C) + H2r- , (X, Z) pr Proposición l. Existe un mapeo (X. C) Esto nos da una descripción alternativa para e l Jacobiano. Ahora, consideremos un ciclo Z en='hom(X). Su clase fundamenta l es cero bajo el mapeo de clases de ciclos Entonces existe una cadena entera c de dimensión real 2n - 2r + 1 tal que = Z. El grupo de periodos es el grupo de cadenas en ffln-?r+I (X, Z). Tomemos un e lemento en [ro] E F•-r+I H lr-J (X, C). Definimos oc J <t>r (Z )(ro) = e ro / Periodos. ( 19) De esta manera estamos definiendo un elemento en (Fn-r + l ff2T- l (X [))V .:...._H_z_ n- 2-r -+ 1_(..: X_,; ;_ ) .:.:.... = ¡r (X) (20) �INVESTI GACIÓN / MATEMÁTICfuS CELERINET ENERO-JUNIO 2014 Definición 3. El mapeo de Abel-Jacobi es el mapeo De hecho, Mumford demostró que el kerne l de l mapeo de Abel-Jacobi puede ser altamente no trivial y obtuvo el siguiente resultado: (21) Aún faltaría ver si <f>r en realidad está bien definido, pues hay distintas elecciones para e y para w. Sin embargo es posible ver que todo encaja perfectamente y de hecho se puede demostrar lo siguiente: Teorema l. Sea X una superficie proyectiva lisa. Supongamos que existe una 2-forma no triv ial sobre X . Entonces el kernel de <1>2 : CH\om (X) .... f- (X) (26) Proposición 2. E l mapeo <f>r está bien definido. puede ser " muy grande". Una demostración de lo anterior puede verse en [4] ó (5). Ahora consideraremos un refinamiento del mapeo de clases de ciclos y del mapeo de Abel-Jacobi. Existe una relación de equivalencia en el grupo de ciclos (X) llamada equivalencia racional. Tomemos dos ciclos 2 1 • 2 2 de codimensión r en X . Diremos que 2 1 y Z2 son equivalentes racionalmente si existe un ciclo W de codimensión r en " posición general" en X x P1 tal que = 2 1 - Z1 = (nx)*(X x{O} • W) - (1rx)*(X x{oo}• W). (22) Si tomamos el cociente de el grupo de ciclos algebraicos por esta re lación de equivalencia obtenemos el grupo que estamos buscando. Definición 4. El grupo de Chow de ciclos algebraicos de codimensión r en X está definido por En este contexto, la frase " muy grande" tiene una definición precisa que no describiremos explícitamente aquí. Solo basta decir que en un sentido general corresponde con el hecho de que el kernel de <f>2 contiene muchos elementos. De esta manera, el comportamiento del mapeo de Abel-Jacobi dista mucho de ser regular. Es decir, ¿cómo podemos explicar los resultados de Griffiths y de Mumford desde una perspectiva general? Tenemos por ejemplo la siguiente conjetura: Conjetura 1 (Bloch). Sea X una superficie proyectiva lisa tal que H 2,0 (X ) = O (i.e. no existen 2-formas holomorfas no triviales sobre X ). Entonces el mapeo <I>2 : CH2hom (X) .... ./2(X) (27) es un isomorfismo. CH' (X) :==' (X)/ equivalencia racional (23) La importancia de esta definición radica en que el mapeo de clases de ciclos está bien definido módulo equivalencia racional. Es decir, el grupo de ciclos algebraicos es demasiado grande para nuestros propósitos. Por lo tanto tenemos un mapeo e l, : CH' (X) .... H '" (X, Z). (24) Si ahora definimos CH'hom(X) = ker el r , entonces el mapeo de Abel-Jacobi sigue estando bien definido para grupos de Chow y tenemos entonces <f>, : CH'¡.""(X) -+ J ' (X). Esta es una conjetura profunda que constituiría un recíproco al teorema de Mumford. No hay muchas pistas sobre como abordar una posible demostración de esta conjetura salvo para algunos casos particulares, pero una solución seguro traería consigo nuevas ideas que ayudarían a esclarecer muchos de los tópicos que se estudian en el área de ciclos algebraicos. (25) Ambos mapeos se siguen llamando el mapeo de clases de ciclos y el mapeo de Abel-Jacobi respectivamente. Desafortunadamente para el estudio de ciclos algebraicos <l>, no es ni injectivo ni sobreyectivo como lo demostraron Mumford [6] y Griffiths [7] respectivamente. Conclusiones Hay evidencia que sugiere que la conjetura de Bloch es cierta. Se ha demostrado que se cumple en superficies que no son de tipo general y en ciertas superficies generales con genus geométrico pg = O, como se demuestra en [8]. De forma más general, la existencia de filtraciones descendentes en grupos Chow con ciertas propiedades implicaría la conjetura, pero hasta ahora se han construido algunas fi ltraciones que proponen resol ver el problema sin tener todas las propiedades deseadas. EL MAPEO DE ABEL.JACOBI 1 �CELERINET ENERO.JUNIO 2014 Referencias [J J J. D. Lcwis. Lectures on algcbraíc cycles. Bolelin de la INVESTIGACIÓN/ MATAMÁTICAS Datos del autor: José Jaime Hernández Castillo Sociedad Matemática Mexicana. 2001. [2] R. Hartshorne. Algcbraic geometry Sprmger. 1977. [3] P. Gnffiths and J. llams. Pnnc1ples of Algebraíc Gcomctry. Wilcy-Intcrscicncc. 1978. [4] J. D. Lew1s. A survc> of the Hodgc conjecture. Centre de Rechcrchcs Mathcmauques. Amencan Mathemat1cal Society. 1999. [5] C. Voisin. Hodge thcory and complex algcbra1c geomctry l. Cambridge University Prcss. 2002. [6] D. Mumford. Rational equivalcnce of 0-cyclcs on surfaccs. Journal of Mathemat1cs of Kyoto U111vcrs1ty. 9(2).195-204. 1969. [7] P. Gnffi ths. On the pcriods of certam rational mtcgrals L IL Annals of Mathematícs. 90(3):460-541 1969. [8] 1 C. Vo1sin. Hodgc theor:y and complex algebraic geomctry 11. Cambndge Umvcrsn:y Press. 2003. El MAPEO DE ABEL.JACOBI Dirección del autor: Centro de lnvestigación en Ciencias Físico-Matemáticas (CICFIM) Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL) Av. Pedro de Alba s/n. Ciudad Universitaria San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Email: jaime@cimat.mx �, , METO DO PARA EL CALCULO DE LA DERIVADA EN ANÁLISIS TÉRMICO A VELOCIDADES ALTAS PARA ALEACIONES DE ALUMINIO Y ZAMAK5 Sergio Belmares Perales UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: Se ha encontrado una nueva aplicación para el cálculo de la derivada en análisis térmico. Es importante establecer un método que permita obtener un buen ajuste de la derivada para poder determinar con precisión la secuencia de precipitación de fases de cualquier aleación. En este estudio se encontró que el método de mínimos cuadrados satisface la predicción de precipitación de fases para aleaciones de aluminio aún a velocidades de enfriamiento tan altas como 3.2ºC/s. También se utilizó el método mencionado para la predicción de la derivada en una aleación de zamak 5 con una velocidad de enfriamiento de l ºC/s, dando como resultado una buena predicción de precipitación de fases. Se da una explicación de la implementación de l método de minimos cuadrados a las curvas de análisis térmico de una manera sencilla. Los resultados del modelo se compararon con la s imulación con el programa Thermocalc dando una buena aproximación de temperaturas de precipitación. Palabras claves: solidificación de aluminio, a leaciones de aluminio, solidificación, curvas, enfriamiento �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2014 Introducción En la fusión de metales es importante establecer la secuencia de precipitación de fases para una aleación. El análisis térmico es un método que permite la observación de esta precipitación con ayuda de la derivada de la curva de enfriamiento obtenida. En aleaciones de aluminio este método ha sido utilizado ampliamente [1, 2, 3, 4, 5, 6]. En años recientes [7] se ha utilizado este método para el análisis de aleaciones de aluminio 319 a velocidades relativamente lentas (1.5°C/s); sin embargo, para velocidades a ltas el método numérico utilizado (Magnin) no da un buen resultado. En el presente trabajo se plantea un método numérico nuevo utilizando un método de regresión ya conocido (mínimos cuadrados) que mejora los resultados del método numérico que ha sido utilizado hasta ahora [7]. Primero se analizó el problema para una aleación de aluminio solidificando rápidamente y cuya temperatura de precipitación es calculada por el programa Thermocalc, después se analizó otra aleación (Zamak 5) que peculiarmente presenta e l mismo problema de identificación de temperatura de precipitación de fases que la aleación de aluminio. Termopar 4 : 38mm _,,,,,/ .- 42.5 n m ;o· . 0mm r mm 1.s± '- j _j, # a SO mm 1 1 - • 3Smm - • SO mm Figura 1. Molde de grafito y tapa para muestras de análisis térmico. Resultados y discusión El método Magnin utiliza el esquema de la Figura 2, consiste en el cálculo para un punto .. ( utilizando 12 nodos alternos. El cálculo se hace dividiendo las diferencias entre los nodos simétricos de la variable independiente (Temperatura) entre la diferencia de los mismos nodos pero de la variable dependiente (tiempo) (como se señala en las líneas en del esquema). Este método utiliza 6 puntos anteriores al punto a tratar y 6 puntos posteriores. El método de Magnin utiliza entonces operaciones aritméticas simples como el método de Runge-Kutta. Experimentación Las composiciones de las aleaciones utilizadas en el presente trabajo son presentadas en la Tabla l. Para el análisis térmico parte del metal fue colado en el molde cilíndrico de grafito representado en la figura! (similar al utilizado por Backeroud [8]). Antes de colar el metal, el molde de grafito fue calentado con la ayuda de un horno de resistencias a 750 ºC. Una vez vertido el metal dentro de l molde se mantuvo a 750 ºC por espacio de 2 minutos para posteriormente retirar el horno e iniciar el enfriamiento de la copa mediante la inyección de aire controlada. Se empleó un termopar tipo K limite of error. La señal del termopar fue digitalizada mediante una tarjeta de adquisición de datos Keithley DAS-TC. Tabla 1. Composición química de las aleaciones estudiadas Elemento (Wt Pct) Aleación Al Aluminio 99.82 Zamak 3.99 Zn 95.04 Cu 0.94 Si Fe 0.04 0.14 Mg ff f f 1♦2 J+3 1r 'íL...:::::= t' ::::::'.._JI' I fi Figura 2. Molde de grafito y tapa para muestras de análisis térmico El método de mínimos cuadrados da como resultado una regresión lineal de los diferentes puntos, es decir, se puede encontrar la siguiente ecuación de la recta: T= mt+b..........................................(1 ) T es la temperatura, tes el tiempo, .. m.. y .. b.. son parámetros que se pueden encontrar con este método 0.03 Con la ecuación ( 1) se puede encontrar que la derivada de la Temperatura da como resultado el parámetro .. m... Para este trabajo se tomaron en cuenta 5 puntos antes del punto de interés y I punto después como se muestra en e l esquema de la Figura 3. 1 METODO PARA EL CÁLCULO DE LA DERIVADA EN ANÁLISIS TÉRMICO A VELOCIDADES ALTAS PARA ALEACIONES DE ALUMINIO Y ZAMAK 5 �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2014 . • Linea de no:resión ,/ 2 ________ i-4 _ í-3 ___ . ______ .t ___ i+l _ . i-:5 • • i:l ' Figura 3. Esquema de la regresión por el método de mínimos cuadrados Aleación de aluminio El resultado obtenido con la s imulación de Thermocalc indica que la temperatura de precipitación de Al dendrítico es de 660. 146ºC. En la Figura 4 se muestra la curva de enfriamiento de la aleación aluminio de la tabla I a una velocidad de enfriamiento de 3.2ºC/s. Se observa que las curvas de derivadas la curva obtenida con el método de minimos cuadrados se apega más a la curva del método Magnin. Con mínimos cuadrados se obtiene que la temperatura de precipitación de fase Al dendítico es de 660. 13°C mientras que esta temperatura con el método de Magnin es de 690.63ºC. De esta manera si tomamos en cuenta que la temperatura de precipitación es de 660. 146ºC se encuentra que hay un error en el método de Magnin de ±30.484ºC mayor que el encontrado por mínimos cuadrados de ±0.016°C. U 650 .... 3• 600 • Esso • t- 600 -4 ~ - - Te - ·- ·- · Magnln - - --- Minimos ~ u -6 .... -8 .., ~ 10 · _12 400 , _ - - - - - - ~ - - - - -......, . O 25 60 75 100 1U 160 1n fase es de 394.7ºC mientras que esta temperatura con el método de Magnin es de 402.9ºC. De esta manera si tomamos en cuenta que la temperatura de precipitación es de 39 l .8ºC se encuentra que hay un error en el método de Magnin de ± 11.1ºC mayor que el encontrado por mínimos cuadrados de ±2.9ºC. 440 430 420 410 - 400 t390 ~ 380 :, 310 "360 a. E 350 ,::! 340 330 320 310 300 0.1 Fase '1 \ 1 1 ,., '-....,,r ~ .,-1" \ ~., ~ e "~~ -0.2 ., -0.3 ;- M ( i=-c 1,Te J - ·-·-· Magnln CD •- -0.1 ~ l 11 o.o " "- f f~ gi ~ ----- Mínimos -0.4 . \ - ,..~,., \ ti ~ :E ji (n. -~ 1 • ~ ji h l \, p·ICO d e T) .0.5 (J e.... ! -0.6 ~ -0.7 -0.8 N...f-(Mlnlmos cuadrados) -0.9 -1.0 o 50 100 150 200 250 300 Tiempo (s) Figura 5. Curva de enfriamiento de la aleación Zamak 5 de la tabla 1 Cabe mencionar que Xueping Liu et al [9] hace uso de métodos de mínimos cuadrados para resolver sistemas de análisis térmico en un marco teórico, pero estos métodos no se enfocan resolver la primera derivada de la Temperatura con respecto al tiempo en un marco experimental como en este artículo, para el cálculo adecuado de esta derivada primordialmente se recomienda tener crisoles de tamaño aproximado al mostrado en la Figura 1 o a los recomendados por L. Backerud [8], después se recomienda confrontar los resultados experimentales con el cálculo de la derivada; esto es, las curvas de enfriamiento con su derivada . Gran parte del porqué numéricamente es más factible el método aquí propuesto que los demás, se basa en prueba y error del programa fuente de mínimos cuadrados y sobre todo en trabajar con los datos experimentales. Tiempo (1) Conclusiones Figura 4. Curva de enfriamiento de la aleación al uminio de la tabla 1 Aleación de zamak 5 En la Figura 5 se muestra la curva de análisis térmico de la aleación zamak 5 de la Tabla l con una velocidad de enfriamiento de lºC/s. Se puede apreciar que las curvas de derivadas la curva obtenida con el método de mínimos cuadrados se apega más a la curva del método Magnin. Considerando la solamente la curva de enfriamiento se encuentra que la temperatura de precipitación de la fase J') rica en Zn es de 391.8ºC. Con mínimos cuadrados se obtiene que la temperatura de precipitación de esta Se encontró un nuevo anál isis con el método de mínimos cuadrados para el cálculo de la derivada para curvas de análisis térmico. A su vez, se encontró que se aproxima mejor el método de mínimos cuadrados que el método de Magnin (semejante al de Runge-Kutta) en aleaciones de aluminio a velocidades de enfriamiento tan altas como 3.2ºC/s y en aleaciones de Zamak 5 a velocidades de enfriamiento de 1ºC/s. Finalmente, cabe señalar que las predicciones del método de mínimos cuadrados de aproximan más a la simulación por Thermocalc. MÉTODO PARA EL CÁLCULO OE LA DERIVADA EN ANALISIS TÉRMICO A VELOCIDADES ALTAS PARA ALEACIONES DE ALUMINIO Y ZAMAK 5 1 �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2014 Referencias [!] F. H. Samucl: AFS Transactions. 1996. Vol. 104. p.893. [ ] L. Anantha Narayanan, F. H. Samucl, and J. E. 2 Grusleskt: AFS Transacnons. 1992. Vol. 141. p.383. [3] F. H. Samucl, A. M. Samuel, H. W. Doty, and S. Valticrra: Metallurgical and Materials Transactions. 2003. Vol 34A. p. 115. [ ] W. Khalifa. F. H. SamucL and J E. Grusleski: 4 Mctallurgical and Matcríals Transactions. 2003. Vol 34A. p. 807. [5] L. Anantha Narayanan et al: Metal Iurg1cal and Materials Transactions, 1994, Vol 25. p. 1761. [ ] L. Anantha Narayanan et al: AFS Trans. 1992. Vol. 141. 6 p. 383. M. Casrro. J. J. Montes. M. Herrera, World foundry [7] congress. Harrogate England. 2006. p. 21/1. ¡8] L. Backcrud. G. Chai. and J. Tammmen. Solidification Charactcristic of Aluminum Alloys. AFS/ SkanAluminum. Oslo. 1990. Vol 2. p. 47. Xucping Liu. Yang Cui. Youwe1 Yao. Guoan Chen. (9] Zh1shan Liu. Calculation ofThermaJ Analysis Kinetics Using Least Mean Square Mcthod. Applicd Mcchanics and Materials Vol. 483 (2014). pp. 247-252. MÉTODO PARA EL CÁLCULO DE LA DERIVADA EN ANÁLISIS TÉRMICO A VELOCIDADES ALTAS PARA ALEACIONES DE ALUMINIO Y ZAMAK 5 1 Datos del autor: Dr. Sergio Belmares Perales Dirección del autor: Centro de Investigación en Ciencias Fisico-Matemáticas (CICFIM) Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL) Av. Pedro de Alba sin, Ciudad Untversitana San Nicolás de los Garza, Nuevo León. Mexico. �ENERO-JUNIO 2014 Celebra FCFM 20 años del CSI Por: Alma Calderón Martínez El Centro de Servicios en Informática (CSI) de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, es uno de los centros de vinculación de la Universidad Autónoma de Nuevo León cuyas aportaciones han sido muy significativas para lograr ofrecer servicios de calidad relacionados, tal como su nombre lo indica, con tecnología, innovación y desarrollo de sistemas. La labor de vinculación realizada en el CSI va acorde a lograr su misión y visión, de modo que el centro logre los resultados de negocio de sus clientes a través de proveer soluciones efectivas en tecnología de información mediante la presentación de servicios de informática de calidad de clase mundial. Lo anterior, mediante una oferta de servicios que contribuyen con los sectores Público y Privado dando así renombre a la FCFM de la UANL. Históricamente, el CSI inició funciones el 2 de mayo de 1994 con el nombre de Centro de Desarrollo y Sistemas, para posteriormente migrar al de Centro de Tecnología Informática para la Productividad, y seis meses después convertirse en el Centro de Servicios en Informática (CSI). El equipo que comenzó este proyecto fue: el M.1.1. Raúl Mario Montemayor Martínez, M.I. José Óscar Recio Cantú, M.T. Óscar de Jesús Aguilar De la Rosa, M.T. Martín Alejandro Aguilar De la Rosa, M.A. María del Carmen Martínez Cejudo, y M.C. Miguel Ángel Cárdenas Munguía. Desde su creación en 1994 hasta 1997, se puede dilucidar el primer periodo del CSI. El primer proyecto que se llevó a cabo fue la oferta de una serie de servicios entre los cuales se encontraba la capacitación docente y la capacitación y desarrollo de sistemas ORACLE. En 1994, la Lic. Aleida Magdalena Gil González se encargó del área operativa del departamento de capacitación, donde se hacían los manuales de Office, Microsoft, Windows, etc. Del primer centro autorizado ORACLE de hjzo cargo el M.A. José Luis Candelaria Tovar, quien participó de 1998 a 2005 como instructor de base. De 1998 a 2002, se adicionaron herramientas que hacían más especializado el servicio que brindaron a los clientes; apoyaban bases de datos y la construcción e implementación de sistemas de los ERPs; a su vez, daban soporte técnico. De 2002 a la actualidad, se han ofrecido servicios consolidados orientados al sector privado, se ha ampliado la cartera de negocios y se han desarrollado proyectos con el sector público. �En 2003, bajo la dirección del Ing. Felipe Arrona y del M.T. Martín Aguilar, el M.T. Roge lio Juvenal Sepúlveda Guerrero incursionó en el CSI para dar seguimiento la vinculación de los docentes y los estudiantes con el área productiva. • Lotería Nacional para la Asistencia Pública Los proyectos llevados a cabo en el csr se clasifican en dos contextos: primeramente, la adquisición de conocimiento, es decir, la experiencia con uso de tecnologías con el sector privado; asimismo, se han llevado a cabo proyectos en el ámbito de administración. Algunas de las instancias del sector público y privado que han solicitado los servicios del CSl incluyen: • Secretaría de Economía • Mexicana de Aviación • PROMÉXJCO • Secretaría de Energía • Secretaría de Gobernación Instituto Nacional de Migración • Secretaría de Hacienda y Crédito Público • Banco de Ahorro Nacional y Servicios Financieros • Secretaría de Seguridad Pública • Carrier México, S.A. de C.V. • SEDESOL • Comisión Federal de Mejora Regulatoria • Servicio Postal Mexicano • Comisión Nacional de Cultura Física y Deporte • Servicios de Agua y Drenaje de Monterrey • Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología • S ixsigma Networks México • Financiera Rural • Sociedad Hipotecaria Federal, S.N.C. • Gobierno del Estado de Nuevo León, • Ternium México, S.A. de C.V. • Hipotecaria Su Casita, S.A. de C.V. • lNFONAVIT • Instituto Federal de Acceso a la Información • Instituto Mexicano del Seguro Social Otros servicios que se han brindado en el CSI han sido el rediseño del portal universitario, el diseño y desarrollo, páginas web para eventos y congresos como el Primer Taller Nacional de Astro Física Planetaria, el First Security Day, el Foro de Divulgación Científica y Tecnológica -en su segunda y tercera edición- y el Seminario Nacional de Tecnologías. �REPORTAJE ENERO-JUNIO 2014 e Otros directores que han tenido una participación activa en el CSI y que han dejado huella han sido la M.A. Carmen del Rosario De la Fuente García, actual Secretaria de Vinculación y Desarrollo Económico de la UANL, quien apoya al CSI en todos los proyectos. Asimismo, la M.A. Patricia Martínez Moreno, quien durante su gestión llevó a cabo la remodelación del edificio como actualmente se conoce. La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas se congratula de tener un centro de vinculación que ha aportado tanto a la sociedad con conocimiento, trabajo e innovación tecnológica. �CONCURSO DE ' ' POSTERES CIENTIFICOS , DEL 3ER SIMPOSIO DE OPTICAAPLICADA, , SUSTENTABILIDAD Y ENERGIA. Ganadores 1° Lugar Oswaldo Arrieta Chávez 2ºLugar Ana Lizbeth Vllarreal 3ºLugar Javier Alberto Garza Cervantes �Characterlzatlon of CNTs Functlonallzatlon Wlth lron Nanopartlcles lntroduction Results and Discussion The lron Nanoparticles (111), nFe, belong l o Oxidized Meta ls, this material has e xcellent ferromagnelic properties . The nFe has a projection of their characteristics in !he use of medic ine or catalytic applications. • The carbon nanotubes, CNT, belong to !he carbon allotropes, they possess extra0<dinary electrical, mechanical, o ptical, thermal and c hemical pmperties. lts structure consists of a c ylinder w ith o ne or more graphene sheet. Also we can find w ith functional groups as OH or COOH gro ups.z, The resull of !he solution process to 20-h is a heterogeneous solution with certain particles suspended (Fig. 2) . Fig. ,. e CNT@nfe fig. 2. Solu fion of CNT and nfe otter mognetic stirring to 20-h. The final sample has a uniform block color and we observed that had ferromagnetic properties token by iro n nanoparticles (Fig. 3) . Since !he CNT may p ossess functional gro ups c an also be anchored certain compounds on these groups (Fig. l ).' .,.,. b) CNT@ Fe203, e) CNT@ Fe-203 observing ifs fenomognetic properties with on induced fiek:t The CNT@nFE were c arried analyzed by RAMAN spectroscopy technique. ,- E fig. 1. functionoliz.otion possibilities for Si.ng'8 Woíl Corbon Nonotubes. o) defecl-group functiono:&zotion, b) covotent functionoizotion, e) molecubr functionolizotion, d) noncovolent functionolizotion. e) endohedrol functionolizotion. Conclusion The characterization by RAMAN spectroscopy technique we see a k.i nd o f double p ick in CNT@nFe, these double peaks are no! seen in SWCNT analysis (-1500 cm·•). Wifh lhi.s small change, we can see thaf there is a change in !he structure o f SWCNT. Ag. 3 Final sompJe: o) CNT@ Fe203 ofter filtered o tion of show sorne And this picture shows sorne nFe depositad on a netw0<k of SWCNT, but without any functionalization (Fig. 6) . The nFe hove an average diameter o f 26-nm. In lhis research we obtained covalenl functiona lization of CNTs w ith lron Nanoparticles, lhey show ferro magnetic properties when this exposed al o ne field induced. The applications of this materials could be u sed in water treatments for eliminations of microcomponents and m icroorganisms, we w o rk in lhis syslems and soon published the results. ...••• .. References ( 1] "Study of the properties of iron oxide (2] "Synthesis, Structure, ond Properties of Sing/e- Wa//ed Carbon Nonotubes "; Weiya Zhou, Xuedong Bai, Enge Wang, and Sishen Xie; 2009. (3] "Synthesis ond C haracterization of Novel Carbon Nanotubes-lron Oxide Nonoparlic/es Hybrids": Oouvalis, Tsoufis, Goumis, Tñkalilis, Bakas . (4] " Chemistry of Carbon Nonotubes" ; Dimitrios Tesis, Nikos Tagmatarchis, Alberto Bionco and Mourizio Prato; 2005. Experimental Method In this experiment we used Single Wall Carbon Nanotubes (SWCNT) and was provided by Buc kyUSA; w ith 0.7-2.5nm diameter and 0.5-1 0 µm length; and !he lron Nanopart icles , nFe (Fe2ó3), by Nanoestructured & Amorphous Material lnc. 20-30 nm 98%. The functionalization of SWCNT was carried out by the reaction with !ron Nanoparticles. First, in o ne Er1enmeyer pul the relatio n 2: l %wt o f SWCNT and nFe with 100-mL of ethylene g lycol and it was left to react fo r 20h al 120-ºC under magnetic stirring. Then, the solution was filtered and washed with methanol and, finally, its led to a vac uum o ven al 700C for 12-h . 3000 2SOO 2000 1500 1 000 "' Flg. 4. Chorocteñzotion by RAMAN spectroscopy techn.ique show o CNl functk:>.nolizotion, since thol the resutt p,esent smoll chonge thot not commo.n inSWCNT (-1.SOOcm·•t. The CNT@nFE were c arried analyzed by Transmissio n Electron M icroscopy, TEM (Fig . 5). And t his analysis we can see that sorne nFe are covalenlly bonded (blue box), and other nFe are agg lomerated and attached to !he SWCNTs (red box). Contacts OSWALO,O SHAmÁN AtllftA CHÁVll º" Clldc Ol"ieloch& gmokom EOGAI GBAIOO 0 f CASAS OITil cosm.eSA'iyol'IOO.Com.rn:,i: OXANA otAIISSOVA ol(hf'Qlss4trnoull$\J �Introducción En la aclualidad el ZnO es una de las semiconductores que suscitan may0< interés por sus vañas aplicacio nes. Debido o lo existencia de numerosos campos de aplicación es uno de los mós estudiados tanto en el desarrollo de nuevas lécnicos de crecimiento que aporten nuevos propiedades físicas. como en e l esludio de posibles aplicaciones lecnológicas q ue puedan llevarse o cabo. Por poseer propiedades óplicos excelentes en e l ullraviole to. e l ZnO es uno de los materiales más prometedores en el campo de lo optoelectrónico. Podría sustituir o diodos lóser emisores de luz (LED) visible. como el arseniuro de gofio. Dentro de los característicos que le bñndon a l ZnO la opción paro ser utilizado en optoelectrónico cabe destocar: -Semiconductor de Eg= 3.36 eV -Posee E.,= 6.32 eV -Alto transmitancio óptico en e l visible El ZnO tiene un gran inlerés tecnolgico en estructuras de bojo dimensionolidod yo que. se pueden obtener mulliples nonoestructuros en formo de nanoporticulas. nanohilos, nano tib<os. Esto hoce q ue e l ZnO odquie<O gran inte<és en diversos nanosistemos como son los dispositivos optoelectrónicos. biosens0<es, como pigmento en lo producción de pinturas. asl como su uso en lo industña larmocéulico. También es relevante su uso en transduct0<es acústicos. en varislores. e n senSO<es de gas, en e lectrodos transparentes. como en ventanas ópticos en celdas solares. etc. Resultados y Discusión Método Se crecieron películas de ZnO por la técnica de erosión reactiva Rf a temperatura ambiente sobre un sustrato de vidrio en reacción con oxígeno y argón. Posteriormente se obtienen curvas de transmilancia con equipo de espectroscopia UV- visible. De las curvas T vs ,._ se utiliza el método de la envolvente para extraer los parómetros de la película: índice de refracción (n). espesor óptico (d). coeficiente de absorción {a). Considerando el Modelo de Drude se obtienen además el coeficiente de exlinción (1<), ancho prohibido (Eg). densidad de carga (NJ. conslante dieléclrica (Eopt) y frecuencia de plasma {c.:>p). Para la obtención de los parámetros ópticos se desarrollo un procedimiento computacional ulilizando el paquete Wolfram Mathematica® Por mélodo teórico se obtiene los parámetros anles mencionados tomándose como base los dalos obtenidos del análisis de transmilancia en el UV-vis. 3.39 Torget-distoncio Presión sputtering Mezclo de ges Ar+O,-= 80-20% Velocidad de Hujo de gases Aí:0.2 20: 1 sccm Potencia Rf 30 W Tiempode 30min. Spullemg ffl .., ~--~ ~ -..., e " ,5 u ! "" .. ,,....,) ---- •6 ,. .., '" '"'' "'i"-1 1111 ... "" ... 2.09x1027 l.l9xl0S8 5.88x10 18 Conclusiones ,., Eo•3.88eV Ed•6.3'2eV '• j "' ~ 0.19 me :~ ~ ~ 3.2 ii ----/ ., .• " ~~Á U.l\NL 2.62 ,., 6-IOcm 40x 10-31. 6.32 Caracterización óptica loblal. Parámetros de Depósito po, Sputte<iog de Zno substrato 3.88 A partir del espectro de trasmitancia obtenido se ve que el valor máximo de transmilancia se encuentra en el rango de 85 a 90%. Las franjas de interferencia en el especlro de transmilancia están asociadas al espesor de la película delgada con lo cual se calculan los parámetros ópticos de lo que se concluye que a partir de 435 a 900 nm se encuentra la región transparente. la región de absorción media y débil se encuentra en el rango de 381 a 434 nm y el en el b orde de absorción encontramos que la energía del Bond Gap es 3.39 eV asociada a una longitud de onda de 365 nm este valor es cercano a otros valores reportados para este material y técnica de crecimiento srlf ¡¡¡ Stu::,_1118:·~1r,1:7 �__.. ""'_ .. -~--,.,. l»_doot _ _.,• ., '_,Ir' --•-*------· ........ _.........,-u,....,-. CK º" q ,M U N .... 17.27 31 l i 2S 4 1 I- - > Figura No. S. Imagen de SEM y anahsLS elemental para. a) h1droxido de calcio obtenido por las cenizas del agave, y b) h1drox1do de calcio comercial unhzado para comparac1on de efectos. �Rtsu.mtn: Aquí se presenta un estudio sobre la Administración basada en la relación con los clientes y la Experiencia de cliente, dos conceptos que todavía no están formalmente claros. Los dos nos ayudan a potencializar procesos comerciales por medio del análisis y estudio de la información y reacciones del cliente y todo esto es posible gracias a la tecnología especializada en estos temas. Actualmente las empresas preocupadas por distinguirse entre las otras y awnentar sus ventajas competitivas, están evolucionando, cambiando su manera de trabajar para convertirse en empresas centradas en el cliente. Están invirtiendo fuertes cantidades de dinero en herramientas que soporten la estrategia y permitan tomar decisiones prediciendo comportamientos de clientes, pero esta inversión les reditúa por mucho y en muy poco tiempo. Palabra!! da,'t : experiencia del cliente, CRM, Administración basada en el cliente, CRM Social, Fidelización de clientes �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES CELERINET ENERO-JUNIO 2014 latrodurclóu ¿Quién de ustedes no ha viajado en las aerolíneas baratas del país? Si es así, ha tenido mucha suerte, y quien lo ha vivido, no me dejará mentir que la experiencia de comprar un vuelo " barato" es como para no repetirse, es decir, para ser usado sólo en caso de emergencia, pero de verdadera emergencia. Esto es lo que llamamos experiencia del cliente. Ese sentimiento como resultado de lo que se acaba de vivir llegó a ti como w1a emoción buena o mala. Una experiencia que te transporta, te recuerda, te da la sensación de algo realmente bueno, como el día en que mi abuela hacía tortillas de harina para la cena, como la primera vez que sentí la brisa del mar en mi cara, entonces hablamos de una buena experiencia. Análogamente, al momento de realizar una compra o de solicitar un servicio el motor del cliente se vuelve más emocional que racional. Volviendo al ejemplo de la aerolínea barata, debido a esas malas experiencias o sentimientos, actualmente es mi última opción, es decir, prefiero pagar un vuelo a la ciudad de México con escala en Tijuana que volver a volar con la aerolínea barata, aunque eso signifique pagar lo doble del precio. ¿ Y todo esto qué tiene que ver con la ciencias computacionales? Mucho. Estamos en una época donde la información está al alcance de un clic, pero ¿dónde está la información del cliente? ¿cómo sabemos si un cliente tiene una buena experiencia o no? Precisamente este es donde la Tecnología de la Información toma un papel importante. Administración basada tu la rrlación con los ditntes La administración basada en relaciones es lo que llamamos comúnmente como CRM, siglas en inglés de Customer Relationship Management. Cuando hablarnos de CRM nos referimos a la estrategia comercial y no al software, pero, si piensas en CRM no puedes imaginarlo sin uno. Y este es el software donde se guardará, administrará y se explotará toda la información relativa al cliente. Además de los datos generales del cliente, se deberá guardar todos los datos necesarios para utilizarlos por ejemplo en segmentación, en campañas, en servicio al cliente, en ventas, etc. Figura 1. Diagrama de flujo {inteligencia) Una buena herramienta CRM deberá poder manejar la información de todos los canales de interacción con el cliente (Figura 1) como por ejemplo el Call Center o inclusi ve al momento de que el el iente entra por la puerta de la tienda o sucursal. La magia del CRM no es el software en sí, sino en el valor que te puede dar el tener y analizar toda esa información. Su principal objetivo es que te permita distinguir cuáles son tus clientes más rentables y manejar la relación con ellos en un software te hace la vida más fácil para satisfacer sus necesidades como individuales, únicos. Al hablar de CRM podemos distinguir varios tipos de CRM con objetivos específicos cada uno: a) CRM Operacional b) CRM Analítico e) CRM Colaborativo y Social Este último ha crecido en importancia a la vez que las redes sociales han penetrado en nuestro día a día y en la forma de comunicarnos. CR!\-1 O~nacional Es este concepto en el que están basadas la mayoría de las herramientas tecnológicas que conocemos. Pensemos en el CRM operacional como el concepto responsable de automatizar todos los procesos hacia el mercado y el el iente [ 1]. De este tipo de aplicación obtenemos la mayoría de los datos del cliente relevantes cuya fuente son todas las transacciones e interacciones del cliente registradas y guardadas. ADMINISTRACIÓN BASADA EN LA RELACIÓN CON LOS CUENTES VS EXPERIENCIAS DEL CLIENTE 1 �CELERINET ENERO.JUNIO 2014 El CRM Operacional generalmente se encarga de automatizar los procesos de la fuerza de ventas incluyendo los datos principales de Clientes y Contactos, así como de integrar los datos de Productos y datos de cómo se organiza la empresa para darle la atención al cliente, por ejemplo, datos geográficos de sucursales, datos de empleados responsables del cliente, etc. También es responsable de automatizar ciertos procesos de Marketing como por ejemplo las Campañas, con la información de el ientes es posible segmentar y ser más eficientes en la identificación de grupos objetivos. Estudiar la reacción del cliente e identificar clientes potenciales para su seguimiento. Y por último, también se encarga de automatizar los procesos de Servicio y Soporte al cliente, administra por ejemplo, quejas y requerimientos del cliente. En reswnen, el CRM Operacional se refiere a la automatización de los procesos de Marketing, Ventas y Servicio al eliente, así como la obtención de la información relevante del cliente en sus interacciones y en sus procesos iterativos. En la Figura 2 se muestra gráficamente. INVESTIGACIÓN / CIENCIAS COMPUTACIONALES Este tipo de CRM se apoya con el almacenam.iento de grandes volúmenes de información relevante y organizada de tal manera que pueda ser explotada por medio de herramientas de datamining y reportes. En este punto la empresa deja de reaccionar a las necesidades del eliente y se convierte en predictora, está habilitada para sugerir productos y servicios acorde al el iente, y todavía más, está habilitada para crear nuevos productos y servicios. CR~·I Colaborativo y Social Este tipo de CRM se especializa en las interacciones con el cliente y en su faci litación. Maximizar los canales disponibles (personal, por teléfono, email, fax, web, sms, correo, etc.) y utilizarlos en nuestro beneficio para obtener información del el iente. Aquí se agregan los canales sociales como redes y comunidades (Facebook, Twitter, Youtube, Flickr, etc.). La implementación de este tipo de CRM permite tener acceso en línea a la información en cualquier momento y en cualquier lugar y, además, opinar sobre tus productos o servicios. El CRM Social tiene como objetivo convertir las conversaciones en transacciones de negocio. Si pensamos que en la actualidad existen 4.5 billones de personas en redes sociales, y enfocamos esfuerzos en obtener negocios en base a las publicaciones en las mismas, tenemos una alta probabilidad de conseguirlos. Otra parte muy importante sobre este tipo de CRM es que también debe de ayudar a la colaboración interna, es decir, de los empleados, con el fin de dar un meJor servicio al cliente. Figura 2. CRM Operacional CR)I Análitico Este concepto se refiere al análisis de la información obtenida en el CRM Operacional y tal vez de otras fuentes. Permite obtener conocimiento del cliente, a través de la búsqueda datos e interpretación de la información recolectada. Primeramente permite una visión panorámica del cliente y a partir de ahí se puede identificar comportamientos o patrones que podemos utilizar para la toma de decisiones en los negocios. ADMINISTRACIÓN BASADA EN LA RELACIÓN CON LOS CLIENTES VS EXPERIENCIAS DEL CLIENTE 1 Experitncia dtl clitntt Retomemos el ejemplo de la aerolínea barata, al hablar de "experiencia" lo que me viene a la cabeza, más bien, el sentimiento que obtuve al interactuar con esa empresa fue tan malo que influye en el momento de compra (mi toma de decisión) y decidí comprar un boleto de otra aerolínea a un precio mayor, esta fue mi experiencia de cliente. Así, podemos decir que la Experiencia de Cliente tiene que ver con los sentimientos. El sentimiento es por tanto "estado del sujeto caracterizado por la impresión afectiva que le causa determinada persona, animal, cosa, recuerdo o situación en general" [2]. �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES CELERINET ENERO-JUNIO 2014 Cada interacción que tenemos con los clientes genera una impresión que le causa algún sentimiento. Si reunimos una cantidad de " buenas" impresiones le estamos generando al cliente sentimientos positivos y la suma de estos genera la Experiencia del cliente, pasa lo mismo con los " malos" sentimientos. Las personas tomamos las decisiones basándonos en emociones la mayoría de las veces. ¿Qué pasaría si cada vez que el cliente interactúa con la organización le provocamos una buena experiencia? Generamos satisfacción de cliente y si nos mantenemos, generamos clientes leales. Algo importante que se debe de hacer es identificar cuáles son los puntos de contacto que tienen importancia para el cliente. Podemos ayudarnos con herramientas para análisis como encuestas o una matriz Importancia y Satisfacción vs. Experiencia para cada punto de contacto. La Figura 3 muestra un ejemplo de esta matriz mostrando cada uno de los puntos de contacto. , ,~- o 1'1'< ..,.. . 1~ b:l)C'rimciu _..., l'l"' ·-· b~ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • CR)I A.náütico Para garantizar una Experiencia de Cliente el pnmer paso sin duda es una CRM, esto incluye el software para ge.stionar las relaciones con los clientes. El concepto de CRM es un conjunto de estrategias, procesos y herramientas tecnológicas que se enfoca en adquirir, atender y retener el ientes, pero la Experiencia de Cliente va todavía más allá, además de todo lo gestionado por CRM se necesita provocar una emoción y establecer un vinculo "sentimental" que haga que el cliente se comprometa con la organización. Para nosotros los que nos dedicamos a la Tecnología de la Información tenemos un gran desafio en diseñar e implementar herramientas basadas en estos principios, con fórmulas que generen inteligencia comercial, que nos permitan identificar comportamientos y sentimientos de clientes y que nos ayuden a la toma de decisiones de ,..,_ .,.,,. ,,..-. 1 En la expresión ( 1) el Valor de Vida del Cliente representa en términos monetarios el valor del c liente en función del tiempo. En la expresión (1 ) se utiliza GC como la Contribución Bruta ($) del cliente a la organización, Mes e l Costo anual por retener clientes, r es la Tasa de Retención anual, des la Tasa de Descuento anual. • • • • fmpoftlltlda • • • Satimcd6n Figura 3. Mapa de experiencia [3] Luego, deberemos diseñar una Experiencia de CI iente óptima para cada uno de los puntos más importantes de contacto con e l cliente. Entonces, ¿cómo se mide la Experiencia del cliente? Como ya mencionamos, esta gestión genera clientes satisfechos y leales, y uno de los indicadores más importantes es el Valor de Vida del Cliente o Customer Lifetime Value: GC * /J' (l/ (1 +d)~- M * j}' (1i• 1/(J+df" 5 ') ( 1) ADMINISTRACIÓN BASADA EN LA RELACIÓN CON LOS CLIENTES VS EXPERIENCIAS DEL CLIENTE 1 �CELERINET ENERO.JUNIO 2014 Rtftrtncias [ 1) Umvers,dad M1amórudes. Escuela lntemac1onal de Negocios. http://markellng.ma1mon1des.edu/%C2%BFque-es-un-crmpane-i/ [2) Definición de Sentimiento. W1kiped1a http://es.w1k1pedia.org/ w1k1/Sen11m1ento [3) C. Malina Medición de gestión/ Cómo medir la expenencia del cliente. Mapa de la Expenencia. lútp://www. thecustomerexpenence.es/cap1tulos/cap1tulo4.hnnl INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES Datos de los autores. Cristhda Dtuisst Cbá,·tz R~yes Titulada de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. En la actualidad se encuentra laborando como Subdirectora CRM y Atención aJ Cliente de Banca Afinne en Monterrey. N.L. de Ciencias Físico-Matemáticas. Dirección. Del Durazno No. 213, Col. Cipreses Res1d., C.P. 66474, San Nicolás de los Garza_ Nuevo León, México. Ema1I. cdchavez@hotmail.com ADMINISTRACIÓN BASADA EN LA RELACIÓN CON LOS CLIENTES VS EXPERIENCIAS DEL CLIENTE 1 �1 Rtsumc■: En este artículo se describe un sensor óptico para las mediciones del índice de refracción de líquidos. El sensor óptico se basa en la lectura de una doble reflexión por Fresnel que se presenta entre un líquido con dos fronteras de aire. La medición se obtiene básicamente por el cambio en el camino óptico que se presenta al momento de tener un haz focalizado en estas dos fronteras (t:J.=nL) y al medir el desplazamiento que ocurre en el eje vertical, Z, por medio de un micrómetro automatizado. Y usando técnicas de óptica geométrica para estos dos puntos medibles se calcula el índice de refracción del líquido. Palabras cbn t : sensado óptico, fibras ópticas, automatización �CELERINET ENERO.JUNIO 2014 INVESTIGACIÓN / CIENCIAS COMPUTACIONALES latrodurclóu Óptita geomrtriea En la actualidad existe un gran interés por tener mediciones de variables fisicas o quím icas que tengan gran precisión, dígase microdesplazamiento, torsión, temperatura, niveles de pH, índices de refracción, etc. [1]. Mucha de esta instrumentación se basa en comparar la variable a medir a un patrón ya predefinido, pero en algunos casos, esto se realiza con una medición indirecta, es decir, la magnitud buscada se estima midiendo una o mas magnitudes diferentes y se calcula mediante una relación existente entre la magnitud directa con la indirecta, y esta razón puede ser del tipo lineal o no lineal, pero en ambos casos se pueden determinar con gran precisión un valor [2]. Por ejemplo, en la variable de la temperatura, el instrumentó típico usado para este caso, es un termopar, que mediante la dilatación de un alambre al estar expuesto a un incremento de temperatura por la muestra examinada, un transductor incluido en este sistema convierte estos cambios mecánicos a una medida de diferencial de voltaje, el cual esta en función de la temperatura. Considerando a la luz como la variable indirecta para nuestro tipo de sensor, definiremos por lo tanto que la luz es la porción visible del espectro electromagnético y que por naturaleza se considera como un flujo de partículas que son em itidas por un objeto. La luz blanca es por lo tanto la mezcla aleatoria de todas las frecuencias del rango visibles, tal y como aparece en la naturaleza. En libre espacio, la luz viaja a una velocidad de 300,000 km/s. y a partir del supuesto de que este se desplaza en una dirección fija y en línea recta, podremos definir que la dirección que toma es comúnmente llamada rayo de luz. Por lo tanto, el termino de rayo lo vamos a considerar como la forma de propagar una onda en línea recta y con una cierta dirección. Otro caso sencillo, puede ser el que se obtiene en la medición de las alturas de las edificaciones, en donde, un instrumento base, como lo es una varilla vertical, se le mide la sombra que esta proyecta, y simultáneamente, se tendrá que medir la sombra que proyecta el mismo edificio, por lo que al tener ambas mediciones, es posible que mediante el uso de la geometría, el poder obtener la altura exacta de la edificación. Estos son ejemplo muy sencillos que nos demuestran que mediante una medición indirecta es posible medir los efectos de una variable y cuyo cambio es un análogo de nuestra variable prueba a examinar. Por otro lado, ya en el campo de la industria, una variable importante, es el de conocer el índice de refracción de líquidos, y la instrumentación que se requiere es conocida en el mercado como refractómetro [3], el cual es un equipo óptico muy preciso y que basa su funcionamiento en el estudio de la refracción de la luz. Este equipo se emplea en aplicaciones de procesado y empacado de alimentos, en productos y embotelladoras de bebidas, en medicina, y en la industria en general. En este articulo describiremos un método óptico no invasivo para medir mediante la óptica geométrica el indice de refracción de líquidos. 1 SENSAOO ÓPTICO DE ÍNDICE DE REFRACCIÓN PARA LÍQUIDOS Consecuentemente, cuando un rayo de luz llega a la superficie de un material reflectora Iisa, este rayo simplemente continuará su trayectoria cambiando solamente la dirección. En este caso, los rayos incidentes y los reflejados forman ángulos iguales cuando estos son observados o medidos entre la normal de la superficie y los rayos. (La normal se le conoce a la Iínea imaginaria que se forma a un trazo perpendicular a la superficie en el punto donde el rayo incidente llega,- línea segmentada vista desde la figura 1). En otras palabras, el ángulo de reflexión es igual en magnitud al ángulo de incidencia, ecuación 1 (Ver también la figura 1). (1) F igura 1. Representación esquemática de la reflexión Sin embargo, cuando un rayo de luz pasa de un material a otro diferente, este cambia su velocidad y dirección en el punto de frontera. Si el segundo material es del tipo semi-transparente o transparente, algo de la luz va a entrar o penetrar a ese material. En la frontera �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES de estos dos materiales, e l rayo de luz se dobla antes de continuar en este segundo material. Este doblez es el llamado refracción. (Figura 2). Figura 2. Representación esquemática de la refracción CRM Aruilitico El científico Wíllebrord Sne/1, observó que dos medios caracterizados por índices de refracción n1 y !½ separados por una superficie, van a experimentar que los rayos que lo atraviesan se refractaran en esta superficie, variando su dirección de propagación, el cual va a d epender de la relación entre los índices de refracción n1 y !½· Para un rayo de luz con un ángulo de incidencia 01 sobre el primer medio, el ángulo entre la normal y la superficie, y además la dirección de propagación del rayo, lo entenderemos de que este rayo se propagará en este segundo medio con un ángulo de refracción 03 y cuyo valor se obtiene por medio de la ley de Snell (ecuación 2). CELERINET ENERO-JUNIO 2014 Refractómetro comercial Derivado de las leyes fundamentales básicas de propagación de haces de luz, nos concentraremos en la segunda ley para describir en forma simple lo que es un instrumento para medir el índice de refracción. El refractómetro, es un aparato que mide la refracción de la luz. Una configuración típica incluye el llamado prima de iluminación e l cual permite que la luz que se introduzca en la muestra tenga su función básica de dispersar esta luz para que ilumine a la muestra en distintas direcciones, y el otro componente que integra al equipo, es el llamado prisma refractario. Los pasos a seguir para medir nos indica, de que la muestra se debe colocar entre el prima de iluminación y el prisma de refractario, y cuando la fuente de luz se enciende, la luz primeramente se dispersa, para luego ser refractada por el segundo prisma, la diferencia, es que el refractómetro va a medir el grado de esta luz inclinada y le va a asignar un número o valor. Es decir, una muestra presenta diferentes índices de refracción según la longitud de onda de la radiación que se use. Entre los componentes, este prisma de refracción o refractario tiene un índice de refracción mayor que el otro prisma, por lo que la resolución que permitirá al medir este índice de refracción serán menores al de este componente, y que van en magnitudes desde 1.30 a 1.70, a este tipo de refractómetro se le conoce como refractómetro de Abbe [5] (Figura 3). -- ----- --- Luz ,, , ,, 1' ' '' ' 1 1 1 En resumen, estos dos fenómenos, por un lado, la reflexión se puede enunciar como los rayos incidentes y reflejados y la normal a la superficie reflectora están en el mismo plano; además de que los rayos incidentes y reflejados están en lados opuestos de la normal; y el ángulo de incidencia va a ser igual al ángulo de reflexión. Por otro lado, en la refracción se puede enunciar que el rayo refractado también esta dentro del plano de incidencia; además de que los rayos incidentes y refractados están en lados opuestos de la normal a la superficie de separación entre ambos medios, y finalmente los ángulos de incidencia y de refracción están relacionados entre si por la ley de Snell, como n I sen01 = n1 sen 03 , en donde n1 y n2 son los índices de refracción de los dos medios, respectivamente. [4] '' ' , ' I \ \ \ ''', - ... _____ __ , ,, ,I I Figura 3. Refractómetro Abbe En la figura 4, nos muestra el esquemático de este instrumento, y para medir el índice de refracción de una muestra se realiza colocando solamente unas gotas de está sobre la cara horizontal del prisma de refracción. Este prisma luego se cubre con el prisma de iluminación. Con esto se puede logra el tener una película delgada de esta muestra entre ambos prismas. Cuando se ilumina el primer prisma se observará como entran los rayos de luz en todas las direcciones. SENSADO ÓPTICO DE ÍNDICE DE REFRACCIÓN PARA LÍQUIDOS 1 �INVESTIGACIÓN / CIENCIAS COMPUTACIONALES CELERINET ENERO.JUNIO 2014 Pdsma de ih.1minación muestra B e Pr1'$cna de retracción Lu> Os.curidad Figura 4 . Funcionamiento del refractómetro Abbe Más específico, observamos que el rayo AB que se forma, es el que experimentará la mayor refracción posible, ya que todos los demás rayos entran en el prisma de refracción con un ángulo de incidencia menor que ese. Como ningún rayo experimentara una refracción mayor, a la derecha del punto al que llega el rayo BC se notará que habrá una oscuridad y a su izquierda se detectara que habrá algo de luz. El rayo AB, como se observa, es prácticamente rasante, ya que el espesor de la muestra es también muy pequeño. Por lo tanto, el rayo BC se puede considerar que esta refractado con el ángulo critico. En el refractómetro la diferencia entre las zonas que presenta luz y la que presenta sombra, la podemos medir mediante un ocular y desde ahí mediante una manipulación manual se puede poner en un punto intermedio la parte sombreada con la iluminada y mediante una escala que se tiene en el ocular se puede determinar un ángulo crítico, el cual está directamente proporcional al valor de un índice de refracción, y este valor será el de la muestra. Por otro lado, en sistemas basados con fibras ópticas, existe la técnica llamada OTDR (Optical Time Domain Rejlectometty), el cual es una técnica de medición de no contacto (6]. Estos s istemas OTDR, tiene un valor incalculable en la metrología de los sistemas ópticos de transmisión. En particular en los sistemas de fibras ópticas, en donde su uso es en las mediciones de pérdidas por inserción de la luz en este tipo de guía de onda cilíndrica, o para identificar la posición de los empalmes por fusión entre fibras o el de encontrar la ubicación exacta de los acopladores y principalmente el poder conocer ante todo la longitud fisica y real de un tendido de red de fibras ópticas. 1 SENSADO ÓPTICO DE ÍNDICE DE REFRACCIÓN PARA UQUIOOS Su principio de funcionamiento está basado en el esparcimiento Rayleigh que ocurre al momento que un paquete de ondas viajan y se encuentran con micro impurezas que contiene la guía de fibra óptica, y al estar en contacto con estas impurezas, se va a experimentar que parte de esta energía del pulso u onda se ve retro reflejada y por consiguiente está viajara en contra a la dirección de los rayos incidentes a la fibra, lo que finalmente la medición del retardo de ver estos paquetes de luz, podrán ser cuantificados y por el hecho de conocer previamente el índice de refracción de la fibra óptica será posible, el calcular la distancia que recorrió esta reflexión de la luz al encontrarse en el camino con un obstáculo. Las bondades de esta característica, es que las fibras ópticas permiten el viaje de ondas de luz en ambas direcciones, y el reflejo de la misma se puede detectar y permitirá detenninar parámetros que uno puede relacionar en forma indirecta a una variable fisica o quimica. Otra idea que viene a sumarse a nuestro s istema, es el proceso de focalización de la luz por medio de una lente esférica. Los s istemas de auto focus son ampliamente usados en cámaras fotográficas y estos ayudan en la localización de la mejor posición de la luz recolectada que regresa de un escenario del exterior y que después permite obtener un contraste aceptable y por consiguiente una vista de una buena foto. La longitud focal de una lente, por un lado, se definirá como la distancia desde el centro de la lente al punto focal principal y técnicamente una lente convexa, sus haces de luz se concentraran con un máximo de potencia óptica colectada. Sin embargo, si el foco de esta lente es desajustada manualmente o automáticamente, la potencia óptica va a experimentar un decaimiento drástico y por lo tanto la calidad de una imagen se convierte en borrosa o de una calidad muy pobre. Como se observa en la figura 5, las posiciones d=0, di , d2, y dn nos muestran las densidades de potencia óptica y los diámetros de la mancha del haz que se forma siendo estas lo que consideramos como imagen borrosa, la cual varia con relación a la distancia de desplazamiento, esto s ignifica, que para la posición d0, tendremos la potencia con la más alta concentración del haz, y por lo tanto una mayor densidad de potencia (ej. 5V). En La figura 6 se nos muestra el arreglo de una lente y su distancia focal y esta se puede describir como la posición de una plataforma de movimiento relativo a la base fija (lens holder- porta lente) el cual puede ser controlado por un actuador lineal y motorizado, la cual al incorporar un tornillo con pasos micrométricos. La rotación del tornillo se real iza de forma externa mediante �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES una interfaz electrónica, la cual dará instrucciones para que este eje vertical se pueda mover. d=O d=dl d=d2 s. CELERINET ENERO-JUNIO 2014 está empalmado por fusión con un dispositivo conocido como WDM (Waveleng1h Division 1\4.ulliplexer) el cual enviará la luz por una de sus terminales a una muestra líquida a través de un arreglo mecánico como el descrito en la Fig. 6. Esta haz de luz, es retro reflejada y es colectada por la misma fibra óptica y enviada a un fotodetector en donde se procesa la señal y se interpreta. Finalmente una interfaz electrónica se comunica con la computadora y envía datos que corresponden a la potencia óptica que mide el fotodetector y los microdesplazamientos que el actuador realiza. v, O, O di do dz figura 5. Densidad de potencia vs desplazamiento como función de la distancia focal La figura 6 también nos muestra el arreglo que nos describe el mover un porta lentes y el sujetador llamado eje Z, o vertical, y que mediante comandos por computadora se pueda controlar en forma micrométrica y en pasos, el desplazamiento. - -~ """'"""" 1 1 IMá- -, 1 Plato De Referendo Regresando a la figura 6, este dispositivo mecánico consiste de un actuador (Thorlabs Z812B), el cual tiene una distancia de viaje máximo de 12mm, y una lente (Thorlabs C330TME-B). El programa computacional fue realizado en .NET, y este permite manipular algunos de los parámetros del actuador como son la velocidad, la aceleración, y la distancia de cada paso mientras que simultáneamente el sistema completo escanea. Los parámetros seleccionados para el experimento fueron de 2mm/seg2 ., de aceleración, de 2mm/seg. de velocidad y 50 µm de paso del motor. f 1 Figum 6. Diagrama esquemático del dispositivo de desplazamiento Combinando todas las funciones ya descritas, se procedió a desarrollar un sistema que mediante el enfocamiento y el uso de fibras ópticas que garantizar el viaje de paquetes de luz en ambas direcciones, el poder sujetar esto a una plataforma Z, que nos arrojara datos de movimientos de desplazamientos, los cuales nos indicaran el grado de contacto de la luz con una muestra. ~nsor óptico dt basados to fibras óptieas El arreglo del sensor de fibra óptica se muestra en la figura 7. Este consiste en una fuente de iluminación que está comprendido por un láser con emisión a la longitud de onda a 632nm y tiene 2m W de potencia. Este diodo ,, _.._ Figura 7. Arreg lo óptico para el sensor El funcionamiento del sistema se puede describir como sigue: Una vez establecida los parámetros del actuador, esta comienza a moverse en dirección a la muestra líquida, y por cada paso que se realiza, es grabado en la computadora dos parámetros importantes. Estos dos parámetros son el desplazamiento del actuador y el voltaje que se mide en el fotodetector. Estos dos datos forman dos columnas, en donde como de ejemplo se observa en la figura 8, una forma desplegada de gráfica en donde el eje horizontal corresponderá a los movimientos del actuador en micras, mientras que para el eje vertical los valores de voltaje del fotodetector en volts. SENSADO ÓPTICO DE ÍNDICE DE REFRACCIÓN PARA LÍQUIDOS 1 �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES CELERINET ENERO.JUNIO 2014 WATER -OC)IA.',CL Figura 8. Res ultados experimentales de la lectura con el sensor Como se observa también en la figura 8, se presentan dos picos distanciados por unas cuantas micras. Estos picos observados se presentan por la reflexión de Fresnel que tiene el sistema de auto-enfocamiento al momento de coincidir su punto focal a la frontera existente entre el aire y el líquido. Dado que se logra penetrar con el láser en la sustancia, se llega hasta con el desplazamiento micrométrico hasta el otro extremo en donde ya el líquido tiene una frontera de nuevo con la base metálica del componente mecánico del experimento. Haciendo un análisis aún más completo, se puede deducir que el factor de penetración de la luz en el 1íquido tiene implícito el valor del índice de refracción, y para confirmarlo, se realizan este mismo barrido, usando las mismas condiciones de operación de nuestro sistema mecánico, para otro evento diferente, el cual consistirá en remover el líquido y hacer de vuelta el barrido hasta topar al fondo del equipo mecánico. Esto se describe en las siguientes gráficas (Figura 9), y desde ahí, el poder de la penetración, nos permitirá medir el cómo viaja la luz en un medio como es el aire y también de como viaja en el medio que será el de la muestra líquida. L3 T 2 3 Flgul'lil g_Mediciones requeridas para la obtención del índice de refracción 1 SENSAOO ÓPTICO DE ÍNDICE DE REFRACCIÓN PARA LÍOUIDOS La medición del índice de refracción, por lo tanto, consistió en obtener una diferencia relativa entre los viajes producidos en el actuador y lo detectable como picos, primeramente cuando se coloca una muestra y la otra sin la muestra dentro del sistema. Para obtener esta razón fue necesario hacer en todos los casos hasta 3 mediciones, la primera consistió en medir un punto de referencia relativo a la altura que se tiene con la base metálica del aparato de desplazamiento siendo esta base un fondo de cobre. Además todas las muestras fueron colocadas sobre este fondo de cobre. Para la segunda medición, se determinó la altura relativa a la superficie para cada muestra en la primera frontera. Mientras que el tercero dato fue el valor relativo hacia el fondo dentro de la muestra y al tener un valor de penetración al sistema se tiene un dato muy importante que permite aplicarse en las siguientes fórmulas. DV ':lref = Ll-L2 Dij= L3-L2 Índice de Refracción= Dif,.,1 1 Dij (3) Realizamos una serie de mediciones, con líquidos como es el agua, la acetona, y el etanol, y para tener una incertidumbre buena en los resultados, se repitieron cada uno de los experimentos al menos tres veces para reducir los factores de errores que pueden arrojar este tipo de experimentación. Adicionalmente todos estos mediciones de los varios líquidos con índices de refracción conocidas se comprobaron numéricamente con el uso de un software especial para diseño óptico (ZEMAS®), el cual confirmó que efectivamente el sistema puede calcular mediante una forma indirecta e l índice de refracción de un líquido. Como se pueden observar en las figuras 1Oa, b, c, se tiene lastres mediciones simplificadas ya descritas experimentalmente y de donde el manipular los datos en el software con la manipulación en el acercamiento o alejamiento de nuestra lente hacia la muestra nos puede resu ltar en el indice de refracción. �INVESTIGACIÓN / CIENCIAS COMPUTACIONALES CELERINET ENERO-JUNIO 2014 Condusione1 o ,.¡(cn lil t,lmt.11.:ición: 1 .73 mm) Cooper Plate Describimos un sistema para medir el índice de refracción de líquidos transparentes. El principio de operación esta basado en buscar el punto focal de una lente y considerar las intensidades de potencia óptica máxima al momento de hacer un barrido con un sistema mecánico de desplazamiento. Y al medir la retro reflexión usando componentes de fibras ópticas es posible determinar en forma ind irecta distancias de penetración de la luz en una muestra y a partir de estas mediciones, el poder calcular unas relaciones de distancias y conocer el cambio del camino óptico que ocurre en este sistema y consecuentemente tener un dato que corresponderá a un índice de refracción. Además se incluyó simulaciones que confirman los pasos del s istema mecánicos que se realizaron en el sistema experimental. 2.06Jrl'M"n (MI• SiMulllCIÓn ) COQper Pl at e 1 o.,, """ = ,• --- - - , , n , ulólC:tón .1 ......... Figura 10. Simulación numérica del concepto de acercamiento o alejamiento de una lente para formar un punto de enfocamiento en un punto particular, dígase las dimensiones de una muestra (se ejemplifico con una muestra que tiene un espesor de 1mm), ZEMAS®. Tabla 1. Datos experimentales de los indices de refracción detectados comparados con los reportados [7]. (A=632nm) Elemento (Wt Pct) Muestra IR medido 1R reportado Agua 1.33 1.334 Etanol 1.36 1.36 ) Acetona 1.36 1.36 SENSAOO ÓPTICO DE INDICE DE REFRACCIÓN PARA LioUIDOS 1 �CELERINET ENERO.JUNIO 2014 Rrfrrencias (!] S. Yio, et al. (2008). Fibcr Opllc Sensor. CCR Prcss. Ch. 1,2 & 3. (2] C. Gonzalcz. R. Zelcny. ( 1998). Metrología, Ed. McGrawHill. Chs 1-4. D. Miller. {May 2008). ¿Como funciona un 3 ( ) rcfractómctro'>. Rctricvcd from http://www. ehowencspanol.com/funcrona-refractometrocomo 127064/ (4] E. Hccht (2002). Oplics, ED. Addison-Wesley Longman lnc. Chs. 1-6. S. Martellucc1. A.N. Chester and A.G. Mrgnam (2000). (5] Optical Sensors and Microsystcms. ne~ concepts, matenals. teclmologies. Ed. Klumer Academic Publisher. Ch. 2. M.C. España Boquera. (2005). Comunicaciones ópticas, [6] conceptos esenciales y resolución de CJerctcros. Ed. Diaz Santos. Ch. 4. 1 SENSADO ÓPTICO DE ÍNDICE DE REFRACCIÓN PARA LÍQUIDOS INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES Datos de los autores: Dr. Romw dt Jrsús ~lvas AJ?uilar Dr. Arturo CastiUo Guzmán ALC. Valeatio Guzmán Ramos Todos pertenecemos a la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, y nuestras lmeas de investigación están en fibras ópticas, y las LGAC son fotónica y telecomunicaciones. Dirección del autor Av. Universidad SIN, Cd. Universitaria, San Nicolás de los Garza, Nuevo León. México. Email rselvas@fcfin.uanl.mx �Perla Marlene Viera González (MIFI) Guillermo Ezequiel Sánchez Guerrero (MIFI) Daniel Toral Acosta ........... ~-l .. , - 1 - K f - l o t......... \ 1 ~~·"'"""'"" ~ Obtuvieron el reconocimiento en la categoría de "People Choice" durante la Premiación Oficial de los Optics Outreach Games 2013. Además, obtuvieron el 1er lugar y ganaron la medalla de Oro por la mejor demostración de óptica Recreativa. Institución que otorga: lnternational Society far Optics and Photonics (SPIE) Fecha: 25 de Agosto de 2013 Asesor: Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar Ganaron el reconocimiento de Mejor Capítulo Estudiantil en la categoría de capítulos pequeños (Excellence Award Sma/1 OSA Student Chapter). 1nstitución Sociedad que otorga: de Óptica OSA Fecha: Octubre 2013 Asesor: Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar Recibieron el Premio Estatal de la Juventud de Nuevo León en la categoría emprendedor académico. Institución que otorga: 1nstituto Estatal de la Juventud Fecha: 25 de Noviembre de 2013 Asesor: Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar �Ganan Primer Lugar en el Torneo Mundial Robocup 2013 8 de julio de 2013 / Por: Alma Calderón Los alumnos Ana Lucía Morales, Daniela Ríos, Hiram López, Marcelo Ruiz y Pablo Ruiz fueron instruidos y asesorados en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas por el M.C. Aurelio Ramírez para participar en el torneo que se llevó a cabo en Eindhoven, Holanda del 26 al 30 de junio del presente año. El catedrático Aurelio Ramírez comenta que los niños participaron en dos categorías; la primera denominada Junior Dance Primary, en donde no lograron calificar; no obstante, al competir en la categoría de Super Team obtuvieron el primer lugar. En esta última hicieron equipo con Estados Unidos, Portugal e Israel y presentaron una coreografía en la que los robots bailaron las melodías de "Boomerang", "Gentleman" y "Thriller''. "Participar en esta categoría requiere de habilidad para poderse comunicar y para armar una nueva escena con robots" comentó el profesor Aurelio. Los resultados se dieron el sábado y la premiación el domingo. Finalmente, los participantes regresaron siendo un orgullo para México y para la FCFM. Obtiene competidor de Nuevo León Medalla de Plata en la 25va Olimpiada Internacional de Informática 31 de julio de 2013 / Por: Alma Calderón La 25va Olimpiada Internacional de Informática se llevó a cabo del 6 al 13 de julio del presente año y tuvo lugar en la ciudad de Brisbane, Australia. En dicho evento, al cual acudieron 80 países, Diego Roque Montoya destacó representando a Nuevo León. El alumno fue asesorado por el Profesor Gilberto Reyes Barrera (Delegado Estatal) quien funge como catedrático en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, de la Universidad Autónoma de Nuevo León. La FCFM felicita a Diego Roque por obtener para Mexico y para nuestro Estado, la Medalla de Plata. �Universidad Autónoma de Nuevo león Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Acreditación Internacional del Programa Educativo de la Licenciatura en Ciencias Computacionales Recibe la Licenciatura en Ciencias Computacionales Acreditación Internacional 2 de septiembre de 2013 / Por: Alma Calderón El 27 de agosto de 2013 a las 10:30 A.M., se llevó a cabo la ceremonia en la cual, la organización AKREDITA, O.A. , hizo entrega de la acreditación internacional a la Licenciatura en Ciencias Computacionales de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. El evento se tuvo como sede la Sala de Usos Múltiples del Centro de Servicios en Informática. Ya en el 2011, la Licenciatura en Ciencias Computacionales había obtenido la acreditación nacional a través del Consejo Nacional de Acreditación en Informática y Computación, A.C., organismo acreditador reconocido por el COPAES. En esta ocasión, la acreditación recibida es a nivel internacional, lo cual refleja el esfuerzo y profesionalismo de profesores y estudiantes de la institución. Dicha acreditación tiene una vigencia de cinco años. Las autoridades que estuvieron presentes fueron: el Dr. Daniel González Spencer, Secretario de Relaciones Internacionales de la UANL, en representación del Señor Rector de la UANL, Dr. Jesús Ancer Rodríguez; M.A. Patricia Martínez Moreno, Directora de la FCFM; lng. Rogelio Garza Rivera, Secretario General de la UANL; Dr. Luis Patricio Riveras Barría, Presidente de la Agencia Acreditadora AKREDITA, O.A; Lic. Jorge Eugenio Ovalle de la Cruz, Director de Acreditación y Evaluación Internacional de la UANL; Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar, Coordinador de Asuntos Internacional de la FCFM; Dr. Carlos Reyes Silva, representante de la Acreditadora Internacional Acredita Acción; Lic. José Miguel Rodríguez Sáenz, Director Ejecutivo de la Acreditadora Internacional Acredita Acción. Los invitados especiales fueron M.A. Carmen del Rosario De la Fuente García, Secretaria de Vinculación y Desarrollo Económico de la UANL y el Comité de Acreditación Internacional de la FCFM. Patricia Martínez Moreno, Directora, dio un mensaje en el que comunicó que el logro es fruto del esfuerzo de la comunidad de la FCFM y que este refleja el interés por formar "profesionales mejor preparados, más competitivos y comprometidos con la sociedad y el desarrollo de nuestro país". Por su parte, Jorge Eugenio Ovalle de la Cruz, Director de Acreditación y Evaluación Internacional de la UANL, dirigió un mensaje en el que comentó que los logros como esta �FCFM ... ;:;---.-..-.-. ad Autónoma " ' " .. · .. .· ... acreditación son "sellos distintivos de las dependencias comprometidas con la Visión 2020". Agregó que esta es una oportunidad para que se los alumnos reciban una educación de calidad y de excelencia académica. UANL Univcrsida acuitad d' OO. . . FCF] ........... ""'íi 1oma d<! , Fisi Posteriormente, el Dr. Luis Patricio Riveros Barría, Presidente de la Agencia Acreditadora AKREDITA, O.A., dio unas palabras en las que comentó, espera y está seguro de que el proceso para lograr la acreditación contribuya a la calidad de la licenciatura. Enseguida, entregó al Dr. Daniel González Spencer el reconocimiento de la Acreditación Internacional del Programa Educativo de la Licenciatura en Ciencias Computacionales de la FCFM. Después, entregó un reconocimiento especial a Patricia Martinez Moreno, Directora de la FCFM y al Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar, Coordinador de Asuntos Internacional por la labor y el liderazgo en la acreditación. Por último, el Dr. Daniel González Spencer, Secretario de Relaciones Internacionales de la UANL compartió un mensaje en el que destacó lo significativo del esfuerzo y la obtención de la acreditación, ya que esto demuestra la entrega de los involucrados y el ímpetu de ser "generadores de conocimiento" alineados al proceso de internacionalización. �Apoyan en Primer Congreso Internacional de la Red de Investigación Educativa de la UANL 3 de septiembre de 2013 / Por: Alma Calderón Un grupo de cincuenta y tres alumnos de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, coordinados por la Dra. Lilia López, fueron contactados a través del Nodo 6 de la RIE UANL, para formar parte del staff que apoyó durante el Primer Congreso Internacional de la Red de Investigación Educativa de la UANL. El Congreso se llevó a cabo los días 28, 29 y 30 de agosto en las instalaciones de la Biblioteca Magna, Raúl Rangel Frías. Las actividades realizadas por los estudiantes incluyeron apoyo en el registro, inauguración, hora de comida, cubrir las mesas de trabajo, talleres, conferencias magistrales, evento cultural, refrigerio y clausura. La FCFM extiende una felicitación a los involucrados por su colaboración y ejemplo de servicio. �Entregan reconocimientos al Perfil PROMEP 5 de septiembre de 2013 / Por: Alma Calderón El evento tuvo lugar en la Sala de Usos Múltiples del CSI.Las autoridades que presidieron el evento fueron la M.A. Patricia Martínez Moreno, Directora de la FCFM y la M.C. Aleida Magdalena Gil González, Jefa del Departamento de Planeación. Durante el evento, la Directora congratuló a los profesores que tramitaron la renovación debido a que esto muestra su compromiso con la institución y por cumplir con el perfil universitario; a su vez, felicitó a los nuevos profesores de Tiempo Completo por la obtención del perfil deseable. "Esto"- agregó- contribuye a elevar los indicadores de la FCFM". También extendió una felicitación por su labor a la M.C. Aleida Magdalena Gil González, por el apoyo otorgado a los profesores. A la fecha, el 67% del profesorado de Tiempo Completo ha obtenido este reconocimiento, lo cual llena de orgullo a la institución. La FCFM felicita a los siguientes profesores que obtuvieron los reconocimientos antes descritos: Nuevos Profesores de Tiempo Completo Lucía Adame Villanueva Aarón Arévalo Franco Diana Castañeda Rodríguez Arturo Alberto Castillo Guzmán Daniel Enrique Ceballos Herrera Eva Mirella Martínez Rodríguez Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado Víctor Gustavo Tercero Gómez Reconocimiento a Perfil Deseable, PROMEP 201 3 María Aracelia Alcorta García Francisco Javier Almaguer Martínez Sergio Belmares Perales Manuel García Méndez lrma Leticia Garza González Aleida Magdalena Gil González Miguel Ángel Gracia Pinilla Brenda Verónica Grimaldo Sánchez Héctor Martín Guerrero Villa Valentín Guzmán Ramos Manuel Alejandro Jiménez Lizárraga Martha Ledezma Martínez Edna María Medina Morón Ricardo Obregón Guerra María de Jesús Antonia Ochoa Oliva Eduardo Gerardo Pérez Tijerina Aurelio Ramírez Granados Felipe de Jesús Rodríguez García Juan Pablo Salinas Estevané Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero Ernesto Jesús Solís Valenzuela �Celebra FCFM 6to Congreso de Ciencias Exactas 10 de octubre de 2013 / Por: Alma Calderón El 6to Congreso de Ciencias Exactas consistió en una serie de conferencias que se impartieron los días 7 y 8 de octubre de 2013. Durante este evento, la comunidad de la FCFM pudo presenciar la exposición de temas actuales e innovadores relacionados con las áreas del conocimiento que se tratan en cada una de las licenciaturas de la Facultad. El lunes 7 de octubre a las 8:00 am se llevó a cabo la inauguración en la "Plaza Cultural lng. Rafael Serna Treviño". Las autoridades que estuvieron presentes durante el evento fueron las siguientes: en representación del Dr. Jesús Ancer Rodríguez, Señor Rector de la Universidad Autónoma de Nuevo León, el M.C. Guillermo Hernández Martínez, Director de Orientación Vocacional y Educativa de la UANL; la M.A. Patricia Martínez Moreno, Directora de la FCFM; el Act. Pedro Pacheco Villagrán, Presidente del Colegio Nacional de Actuarios (2013-2015); el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Subdirector Administrativo; y la M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado, Subdirectora Académica. Asimismo, se contó con la presencia de los profesores eméritos: Dr. Israel Garza López, del M.C. Enrique Raúl Ramírez Hernández; y del Decano, Dr. José Luis Camparán Elizondo La Directora dio un mensaje en el que comentó que le llenaba de satisfacción el reconocimiento otorgado por el Colegio Nacional de Actuarios, debido a que en la FCFM se ha trabajado arduamente en la evaluación académica. Destacó logros previos, fruto del trabajo y la dedicación de los involucrados, tales como la acreditación internacional del Programa Educativo de la Licenciatura en Ciencias Computacionales, por parte de la agencia chilena AKREDITA Q.A. A lo anterior, agregó el logro de la re-acreditación nacional del Programa Educativo de dicha licenciatura por parte de la CONAIC. Por tal motivo, asegura que se ha trabajado para que los programas educativos sean de calidad y excelencia. Finalmente, Invitó a la semana de festejos en los que se realizarán diversas actividades académicas, culturales y deportivas, para contribuir a la formación integral de la comunidad FCFM. En seguida, el Act. Pedro Pacheco Villagrán dirigió unas palabras en las que explicó que gracias a la formación académica que reciben los estudiantes de Actuaría, se encuentran laborando en distintas áreas; esto es de suma importancia debido a que al enfrentarse a la globalización, es crucial la calidad de la formación del actuario mexicano. Agregó una felicitación a la FCFM por someterse al proceso ya que esto representa el interés por ser cada día mejores. �A continuación, el Act. Pedro Pacheco entregó a la Directora el Certificado que otorgó el Colegio Nacional de Actuarios a la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Posteriormente, el M.C. Guillermo Hernández Martínez compartió un mensaje en el que comentó que la comunidad de la UANL debe sentirse orgullosa por toda la labor que se ha hecho durante estos 80 años y por la cual, se encuentra posicionada en distintas áreas del conocimiento. Cabe destacar que la Conferencia Magistral "Trabajo en Equipo y Competitividad", impartida por el Dr. Ramón Durán Ruiz, dio inicio a la serie de conferencias del Congreso. Asimismo, el 8 de octubre de 2013, a las 7:00pm se llevó a cabo la Clausura del 6to Congreso de Ciencias Exactas en la Plaza Cultural "lng. Rafael Serna Treviño"; donde la M.A. Patricia Martínez Moreno, el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, y la M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado, estuvieron en el presídium. Durante el cierre, nuevamente la Directora, M.A. Patricia Martínez Moreno, dirigió unas palabras a la comunidad. En su discurso, mencionó que se cumplió el objetivo del Congreso puesto que se compartió el conocimiento de las distintas áreas, de modo que la comunidad se vio beneficiada al recibir información sobre innovación, así como acerca de las oportunidades de trabajo que existen. �• Obtiene estudiante medalla de oro en la XVIII Olimpiada Iberoamericana de Física Partic 1 p a n estudiantes en el XXIII Concurso Nacional de Aparatos y Experimentos de Física 17 de octubre de 2013 / Por: Alma Calderón 17 de octubre de 2013 / Por: Alma Calderón Del 22 al 27 de septiembre de 2013, se llevó a cabo XVIII Olimpiada Iberoamericana de Física en Santo Domingo, República Dominicana. En ella, se contó con la participación de 19 países. El 1 de junio de 2013, en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, un grupo de alumnos de la Preparatoria 25 obtuvieron el primer lugar en el 111 Concurso Estatal de Aparatos y Experimentos de Física.Posteriormente, del 22 al 25 de septiembre de 2013, se llevó a cabo el XXIII Concurso Nacional de Aparatos y Experimentos de Física en la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. En la justa, los representantes de la Preparatoria 25, obtuvieron el segundo lugar en la categoría de "Aparato Tecnológico".Los ganadores, representantes de Nuevo León, fueron Alberto Botello Villarreal, Ángel Gómez Ortega y Fernando Quintero Prado. En la justa, el estudiante Ismael Salvador Mendoza Serrano, cuya preparación está a cargo del M.C. Alejandro C. Lara Neave de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, obtuvo una medalla de oro. Los estudiantes que representaron a México son: Ismael Salvador Mendoza Serrano Rafael García Mar, Adolfo Juaníco Godínez, quienes obtuvieron medallas de oro; y Jesús David López Moreno, quien logró una medalla de plata. Por lo anterior, la FCFM se enorgullece al contar con profesores que lleven a los alumnos y a su país a destacar a nivel nacional e internacional. �2ova Semana Nacional de Ciencia y Tecnología 1 de noviembre de 2013 / Por: Alma Calderón La divulgación de la Ciencia es de primordial interés en la comunidad que conforma la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, por tal motivo, con el objetivo de compartirla con niños y jóvenes, se llevó a cabo, como cada año la Semana Nacional de Ciencia y Tecnología del 21 al 25 de octubre de 2013. Dicho evento, se realiza para apoyar a la Secretaría de Educación Pública y exponer actividades a los alumnos de educación primaria y secundaria en las áreas de Informática, Física, Matemáticas y Astronomía. El encargado de la organización del evento fue Esteban Castro Acuña, quien en colaboración con el M.E.C. Alejandro Lara Neave, la Dra. Lilia López Vera, el Dr. Juan Carlos Ruiz Mendoza y el M.C. Aurelio Ramírez Granados organizan juegos, actividades y hacen exposición de conceptos que los niños transforman en aprendizaje significativo. Entre las actividades que se presentaron se pudieron apreciar la exposición del planetario móvil, robots programados para bailar y realizar distintos movimientos y juegos de matemáticas y física para hacer mediciones y entender conceptos que los alumnos aprenden como parte de su educación. �Celebran 60 años de Historia de la FCFM 10 de noviembre de 2013 / Por: Alma Calderón A la celebración acudió la comunidad de la FCFM así como exdirectores, alumnos fundadores, profesores eméritos y subdirectores. Las autoridades que presidieron el evento fueron: el Dr. Jesús Ancer Rodríguez, Rector de la Univesidad Autónoma de Nuevo León; la M.A. Patricia Martínez Moreno, Directora de la FCFM; la M.A. Carmen del Rosario de la Fuente García, Secretaria de Vinculación y Desarrollo Económico de la UANL; el Dr. José Luis Camparán Elizondo, Profesor Emérito de la UANL; y el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Subdirector Administrativo y Director Electo de la Facultad. Al inicio del evento, la Directora dio una breve reseña acerca de los 60 años que han dejado un legado muy valioso en la Dependencia, en los cuales la Facultad adquirió su nombre después de llamarse Escuela de Matemáticas en 1953 y haber ocupado como sede inicial un aula de la Facultad de Ingeniería Civil; el nombre actual lo adquirió en 1964. Posteriormente en 1968 se llevó a cabo un concurso para eligir el escudo. En 1970 la FCFM ya ocupaba el espacio en donde se encuentra actualmente. En la actualidad cuenta con 6 licenciaturas, 3 maestrías y 2 doctorados. Uno de los principales objetivos del evento, fue entregar un reconocimiento a quienes contribuyeron con su trabajo y trayectoria de la Facultad para logar su desarrollo, la Dirección de la FCFM hizo entrega de de la moneda conmemorativa del 60 aniversario de la FCFM. Las personas que recibieron dicha distinción fueron: lng. Roberto Treviño González lng. Rafael Serna Treviño Dr. Eladio Sáenz Quiroga Lic. Raúl López Aldape Dr. José Luis Camparán Elizondo Lic. Raúl Mario Montemayor Martínez lng. José áscar Recio Cantú M.A. Carmen del Rosario De la Fuente García lng. Nicolás Treviño Navarro M.C. Enrique Raúl Ramírez Hemández Dr. Israel Garza López M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado M.E.C. Dilia María Saldívar Flores M.E.C. Jesús Guadalupe Suárez De la Cruz M.C. Aleida Magdalena Gil González M.A. Erick Azael Ramírez Aguilar M.E.S. Agustín Flores Almaraz En representación de quienes recibieron el reconocimiento, la Lic. Cristina Navarro Compañ, dirigió a los presentes unas palabras en las que agardeció por el reconocimiento que de les estaba entregando y destacó el papel de quienes dedican su vida a estas áreas de estudio, pues son personas integrales y que también disfrutan de la vida. �Posteriormente, la M.A. Patricia Martínez Moreno, hizo entrega de una moneda conmemorativa especial al señor Rector, Dr. Jesús Ancer Rodríguez, en agradecimiento al apoyo recibido en su administración que ha hecho posible el desarrollo en recursos humanos, infraestructura, y equipamiento. El evento culminó con un mensaje del Rector en el que enfatizó la grandeza de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, puesto que gracias a la labor de sus integrantes ha crecido y se ha consolidado. Asimismo, extendió su felicitación a la Directora, por la excelente labor desempeñada durante su gestión. �Presentan 6to Informe de Actividades de la FCFM 11 de noviembre de 2013 / Por: Alma Calderón La M.A. Patricia Martínez Moreno, Directora de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, presentó el Informe a la comunidad. Al inicio del mismo, agradeció al señor Rector, el Dr. Jesús Ancer Rodríguez por el apoyo brindado a la Dependencia; asimismo extendió su agradecimiento a la Honorable Junta de Gobierno, Secretarios y Directivos de Nivel Central. Las secciones que se desarrollaron durante el informe y que proporcionaron una clara imagen del trabajo que se ha realizado durante este último año de la gestión de la Directora, la M.A. Patricia Martínez Moreno fueron las siguientes: Gestión responsable de la formación, Gestión responsable del conocimiento y la cultura, Fortalecimiento de la planta académica y desarrollo de cuerpos académicos, Mejora continua y aseguramiento de la calidad, Desarrollo de los planes de estudio, Intercambio, vinculación y cooperación académica con los sectores público, social y productivo, Gestión socialmente responsable de la infraestructura y el equipamiento Internacionalización y Gestión institucional responsable. Durante la exposición de su Informe, la Directora, M.A. Patricia Martínez Moreno hizo una comparación del crecimiento que se ha tenido en varios de los ámbitos expuestos durante su gestión en el periodo 2007-2013, enfatizando el crecimiento que se ha tenido en matrícula, oferta de programas de estudio de licenciatura (creación de la Licenciatura en Multimedia y Animación Digital y la Licenciatura en Seguridad en Tecnologías de Información), maestrías (Maestría en Ciencias con Orientación en Matemáticas y la Maestría en Ingeniería en Seguridad de la Información) y se añadió un doctorado (Doctorado en Ciencias con Orientación en Matemáticas). Asimismo, destacó el incremento en proyectos de investigación, de profesores integrados al Sistema Nacional de Investigadores y el crecimiento en infraestructura (creación del Centro de Investigación en Ciencias Físico Matemáticas, Unidad de Desarrollo de Instrumentos Científicos y Tecnológicos y remodelación del Centro de Servicios en Informática). Además, señaló el incremento en profesores que actualmente cuentan con perfil PROMEP, entre otros puntos. Aunado a lo anterior, destacó la importancia del trabajo en equipo y cómo esto ha impactado en el desarrollo y exitosa concesión de cada uno de los proyectos de su gestión. De antemano agradeció a todo su equipo por su compromiso, entrega y colaboración. Para finalizar, se sometió el informe a consideración de la H. Junta Directiva de la FCFM, para su aprobación. �Presentan libro ''Administración 20072013: Respeto, Responsabilidad y Compromiso'' 11 de noviembre de 2013 / Por: Alma Calderón La citada obra fue presentada a los profesores, estudiantes y administrativos de la FCFM a las 6:00pm en el Auditorio "Dr. Eladio Sánez Quiroga". Las autoridades que presidieron el evento fueron: la M.A. Patricia Martínez Moreno, Directora de la FCFM; el Dr. José Luis Camparán Elizondo, Subdirector del Centro de Investigación en Ciencias Físico Matemáticas; y la M.A. Alma Patricia Calderón Martínez, Coordinadora de Publicaciones de la FCFM. El evento dio inicio con la proyección de un video en el que se mostraban 60 años que conforman la historia de la Facultad, donde se podían observar diferentes momentos por los que ha pasado la Dependencia, estos incluían: eventos, entregas de reconocimientos, inauguraciones, infraestructura, entre otros. Posteriormente, el Dr. José Luis Camparán Elizondo presentó el libro dando una breve reseña del mismo e invitando a la audiencia a leerlo. Luego, la M.A. Alma Patricia Calderón Martínez hizo un agradecimiento al Equipo Académico-Administrativo por brindarle las entrevistas que conformarían las reseñas que aparecen en el libro. Enseguida, la Directora, la M.A. Patricia Martínez Moreno agradeció a los presentes por acudir al evento y principalmente al Equipo AcadémicoAdministrativo por todo el trabajo realizado durante su gestión y por comprometerse en las áreas en las que cada uno trabajó. Enfatizó la trascendencia de la labor de cada uno de ellos, pues con sus logros, han hecho historia en la FCFM. Asimismo, exhortó a los estudiantes a aspirar a hacer historia y a llegar muy lejos. Finalmente, se invitó a los presentes a pasar a la firma de libros. �Toma de Protesta de Director 2013-2016 14 de noviembre de 2013 / Por: Alma Calderón El 12 de noviembre de 2013 a la 1:30 pm se reunió la comunidad de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas en la Plaza Cultural "lng. Rafael Serna Treviño" para presenciar la Toma de Protesta del M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero. Las autoridades que presidieron el evento fueron el Dr. Jesús Ancer Rodríguez, Rector de la Universidad Autónoma de Nuevo León; el lng. y M.C. Juan Francisco Garza Tamez, Presidente de la Honorable Junta de Gobierno; Lic. Salvador González Núñez, Secretario de la Honorable Junta de Gobierno. Asimismo presidieron los Miembros de la Honorable Junta de Gobierno: el Dr. Rogelio González Castillo, el Dr. en Medicina Rolando Tijerina Menchaca, el Dr. Raúl Gerardo Quintero Flores, Dr. José Santos García Alvarado, la M.S.P. Rosa María Cárdenas González, el M.C. Marco Antonio Méndez Cavazos, el M.D.L. Héctor Santos Maldonado Pérez, la M.S.P. Liliana Zandra Tijerina González y el M.A. José Magdiel Martínez Fernández. Finalmente, se contó con la presencia de la M.A. Patricia Martínez Moreno, Directora saliente y del M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Director entrante. Entre los invitados especiales que asistieron a la ceremonia fueron: los Secretarios Encabezados por el Secretario General, el lng. Rogelio Garza Rivera; los Miembros de la Comisión de Hacienda; el Dr. Osear de la Garza Castro, Secretario General del Sindicato; los Directores de Escuelas y Facultades y Departamentos Centrales; el lng. José Manuel Gómez Arrayas, el Director General del Centro de Desarrollo México; el lng. Marco Antonio Cortázar García, Presidente de la Asociación Mexicana de Profesionales en Informática, A.C. Además acudieron los Representantes de Asociaciones Profesionales, familiares y amigos de los Directores saliente y entrante, ex-directores, eméritos, docentes, estudiantes, administrativos e intendentes. Al inicio de la ceremonia, el Lic. Salvador González Núnez, Secretario de la Honorable Junta de Gobierno, dio lectura al documento que se extiende a la Directora saliente Maestra en Administración Patricia Martínez Moreno. Posteriormente, el Dr. José Luis Camparán Elizondo, Decano de la FCFM le hizo entrega de un reconocimiento por parte de la Honorable Junta de Gobierno por un brillante desempeño y una excelente labor al incrementar la oferta educativa y apoyar a la investigación. Enseguida, la Directora, la M.A. Patricias Martínez Moreno recibió una serie de reconocimientos por su destacada labor durante su administración. En representación de la Sociedad de Alumnos de la FCFM, Fernando García Alvarado, Presidente de la misma, fue el �primero en hacer la entrega del reconocimiento en el que se le agradecía por el apoyo brindado así como por una calidad moral intachable. Por su parte, el M.A. Erick Azael Ramírez Aguilar otorgó otro por parte de trabajadores y empleados no docentes de la Dependencia; en dicho reconocimiento se destacó el agradecimiento a la Directora saliente por su sabiduría y consejos brindados, además, por el trabajo realizado en pro de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Enseguida, el M.E.S. Agustín Flores Almaraz entregó reconocimiento por parte del equipo representativo de Futbol Americano por el apoyo recibido por parte de la Directora, además de su interés en apoyar la formación integral de los estudiantes, así como por el apoyo en la formación del equipo de los Bisontes de Futbol Americano. A continuación, la Directora dio un mensaje en el que agradeció a todos los integrantes de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas por su colaboración para la concreción de los logros y metas. Señaló que su administración fue de ""trabajo, trabajo y más trabajo", bajo el lema de "Respeto, Responsabilidad y compromiso". También hizo un agradecimiento especial a su familia y al Equipo Académico-Administrativo. Posteriormente, la M.C. Aleida Magdalena Gil González, Consejera Profesora, dio lectura al Capítulo Quinto de la Ley Organiza de la UANL, de los Directores. Asimismo, la Consejera Alumna, Verónica Lizeth García Caballero leyó el Capítulo Séptimo del Estatuto General de la UANL, de los Directores. Ambos documentos señalaban los requisitos y obligaciones a cumplir para ocupar el cargo de Director. Finalmente, el Lic. Salvador González Núnez, Secretario de la Honorable Junta de Gobierno, dio lectura al Nombramiento del Director M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, para el periodo comprendido del 14 de noviembre de 2013 a 13 de noviembre de 2016. Antes de realizar la Torna de Protesta de Ley al nuevo Director, el M.C. Juan Francisco Garza Tamez, Presidente de la Honorable Junta de Gobierno dio un mensaje en el que comenzó dando una breve reseña de la historia de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas; a su vez destacó los logros y avances obtenidos �durante la gestión de la M.A. Patricia Martínez Moreno. Luego, felicitó al Director entrante, el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero por su excelente trayectoria universitaria y por su excelente plan de trabajo; asimismo, lo congratuló por el apoyo recibido por parte de estudiantes y profesores, por lo que le auguró éxito. Enseguida, el Sr. Rector Jesús Ancer Rodríguez impuso la Venera al M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, quien posteriormente brindó un mensaje a los presentes en el que brindó varios agradecimientos por el apoyo recibido por parte de sus familiares y de la comunidad de la FCFM para llegar a ser el Director electo. Hizo un especial agradecimiento al Dr. Jesús Ancer Rodríguez, Rector de la UANL, a los directores anteriores y a la Secretaría de Vinculación. Agradeció "la labor de quienes han trabajado en el desarrollo de la educación de los estudiantes". Agregó: "Los retos son muchos y me comprometo a que la Facultad vaya en ascenso en el crecimiento y la formación de egresados de excelente calidad". La ceremonia finalizó con un mensaje por parte del Director, el Sr. Rector, Dr. Jesús Ancer Rodríguez, quien comentó que el crecimiento de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas se ve reflejado en el desarrollo en infraestructura, número de programas acreditados nacional e internacionalmente, la vinculación en el sector productivo y en la parte social logrando la calidad. También felicitó al Director electo y lo invitó a continuar trabajando además de ofrecerle el apoyo para que la Facultad continúe siendo grande. �Reconocen labor de Profesores Eméritos dela UANL 11 de diciembre de 2013 / Por: Alma Calderón En el marco del 80 aniversario de la Universidad Autónoma de Nuevo León, se hizo un reconocimiento a los Profesores Eméritos de la institución. El martes 1Ode diciembre de 2013, a las 9:00 AM se reunieron distinguidas personalidades de la UANL en el aula Magna de la Biblioteca Raúl Rangel Frías para reconocer la labor de los profesores eméritos de la Máxima Casa de Estudios. El reconocimiento tomó forma en la publicación Una huella permanente Profesores Eméritos de la Universidad Autónoma de Nuevo León, obra en la que se destaca una compilación de historias sobre la trayectoria cada uno de estos profesores. Entre los profesores eméritos citados en el libro, aparecen quienes representan a la FCFM: el Dr. José Luis Comparán Elizondo, el Dr. Israel Garza López, el Dr. Enrique Raúl Ramírez Hernández y el Dr. Eladio Sáenz Quiroga. La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas congratula a sus profesores por haber sido parte crucial en la historia de la FCFM y de la UANL. �Te invitamos a participar en el Volumen 5 de Celerinet Consulta la convocatoria en www.fcfm.uanl.mx � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Celerinet Año de publicación El año cuando se publico 2014 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 2 Volumen Volumen de la revista 3 Mes de publicación Mes cuando se publicó Enero-Junio Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Semestral Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet, 2014, Año 2, Vol 3, Enero-Junio Creator An entity primarily responsible for making the resource Martínez Moreno, Partricia, Directora Subject The topic of the resource Física Ciencias Actuariales Educación Matemáticas Multimedia y animación digital Tecnologías de la Información Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Calderón Martínez, Alma Patricia, Editora Responsable Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/01/2014 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource text/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020096 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://celerinet.fcfm.uanl.mx/index.php Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., México Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores. Abel-Jacobi Cálculo de la derivada Ciencias computacionales Óptica aplicada Sensado óptico https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/408/19932/Celerinet_2013_Ano_1_Vol_2_Julio-Diciembre.ocr.pdf ca9f87950b478fcb750084df1098dfac PDF Text Text • 'f'Jne ' • • .. �Dr. Jesús Ancer Rodríguez Rector lng. Rogelio G. Garza Rivera Secretario General Dr. Juan Manuel AlcocerGonzález Secretario Académico Lic. Rogelio Villarreal Elizondo Secretario de Extensión y Cultura Dr. Celso José Garza Acuña Director de Publicaciones Dr. Ángel Salvador Pérez Blanco lng. José Alfredo Sánchez De León Lic. Nestor Antonio Flores Martínez Dr. Valentín Guzmán Ramos Jesús Alberto Loredo González M.C. Aurelio Ramírez Granados Francisco Eleazar Delgado Contreras Jesús Humberto Rojas Rangel lng. Julio Cesár González Cervantes José Luis Mares Monsiváis Lic. Reyna Guadalupe Castro Medellín Esteban Castro Acuña Lic. Claudia lvonne Garza Alfara M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero Colaboradores Director de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Lic. Alice Siboney Vielmas Nava M.A. Patricia Martínez Moreno M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado M.A. Alma Patricia Calderón Martínez M.C. Álvaro Reyes Martínez M.T. María de Jesús Antonia Ochoa Oliva M.T. Miguel Ángel Cárdenas Mungía Diseño Consejo Editorial M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Editora Responsable M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Redacción Celerinet, Año 1, Vol. 2 , julio-dicembre 2013. Fecha de publicación: 3 de diciembre de 2013. Es una publicación semestral, editada por la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Domicilio de la publicación: Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66451. Teléfono+ 52 81 83294030. Fax:+ 52 81 83522954. www.fcfm.uanl.mx Editora Responsable: Alma Patricia Calderón Martínez. Reserva de derechos al uso exclusivo No. 04-2013027877205200-102 otorgado por el Instituto Nacional de Derechos de Autor. ISSN en trámite. Registro de marca en trámite. Responsable de la última actualización de este número, Unidad Informática, Lic. Reyna Guadalupe Castro Medellín, Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66451. Fecha de última modificación 3 de diciembre de 2013. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura de la editora o de la publicación. Prohibida su reproducción parcial o total de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización de la Editora. Todos los derechos reservados© Copyright 2013 revista@fcfm.uanl.mx �04 Ed itorial 06 INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS Análisis de punto de cambio dentro del control estadístico de procesos 14 INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS Formulación matemática de ecuaciones de dimensionamiento de costura de tubería helicoidal 22 INVESTIGACIÓN/ FÍSICA Análisis de ondas neuronales: un estudio previo para terapia psicológica sin fármacos 34 INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES La Heurística en los virus 39 INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES Virtualizando el desarrollo en la robótica para competencias de olimpiadas nacionales e internacionales 44 INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TI Delitos informáticos: su clasificación y una visión general de las medidas de acción pa ra combatirlo 28 REPORTAJE Celebra FCFM 60 años haciendo historia 52 RECONOCIMIENTOS ESPECIALES 53 NOTICIAS �Del Comité Editorial, Estimados lectores les doy la más cordial bienvenida en este, su segundo número de la revista CELERINET.Agradeciendo primeramente su preferencia y satisfacción al esfuerzo que fijamos como Comité en poderles llevar una serie de trabajo selecto y muy diversos que globalizan las actividades científicas y de divulgación de la ciencia de nuestra Universidad y Facultad. La ciencia como tal , puede relacionarse a los conceptos de generación de conocimiento, y esto conlleva a que mediante procesos sistematizados se pueda aplicar una metodología científica y así se obtenga como una consecuencia el poder generar nuevo conocimiento. En este número, se cuenta con estudios que surgen del quehacer diario de las Ciencias Computacionales entre otras muchas áreas; en uno de estos, se nos presenta cómo las ondas neuronales correlacionan con terapias de psicología, y de esta manera nos muestran la caracterización de actividades cerebrales a un control de estados que puede aplicarse al desarrollo personal. Ya detectada como una preocupación mundial, el tema de la vulnerabilidad en datos cibernéticos, se ha convertido en un tema de mucha controversia, y en esta edición se describe cómo pueden ser combatidas algunas de estas debilidades, y para completar este caso en otro artículo, se presenta la forma muy descriptiva de lo que representan los virus. Todo esto se vuelve muy interesante en cuanto a información o conocimiento y que todos estos nos conduce a la realidad que tenemos en nuestra sociedad. Por otro lado, y no olvidando que es una de las preocupaciones en las edades escolares, el poder tener acceso a conocimientos de frontera y sobre �todo que se pueda tener acceso a las mismas, un grupo de investigadores de la UANL ha hecho la labor de divulgación y se ha preocupado y mostrado su labor social con esfuerzos en el tema de la robótica; en este número dicho grupo de investigadores se trazaron metas para entrenar y enseñar a jóvenes, y con estas herramientas permitirles tengan las capacidades y habilidades de competir tanto a nivel nacional como internacional en eventos de robots, logrando excelentes lugares. Esta serie de trabajos son de gran impacto para nuestra juventud y se ha extendido la invitación para seguir con estos pasos. De mucho interés también se presenta información recabada de eventos que durante esta mitad del año se realizaron y que forman las labores conmemorativas a los 80 años de la fundación de la UANL, así como del 602 aniversario de la FCFM. Esperamos que este nuevo número cumpla con sus expectativas y los invitamos a participar en la producción de artículos para darnos la oportunidad de divulgar sus interesantes temas de investigación. Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar Subdirector del Estudios de Posgrado �Res umen: El Análisis de Punto de Cambio (CPA Change Point Ana/ysis por sus siglas en Inglés) es una parte del Control Estadístico de Calidad (SPC Stalistical Control Process, por sus siglas en Inglés) que aparece por primera vez alrededor de 1954 y en las últimas tres décadas ha sido ampliamente estudiado por investigadores e ingenieros de diferentes áreas del conocimiento. En este artículo proveeremos una explicación que cubre: sus orígenes, las aportaciones más importantes, las áreas en que se ha aplicado, las líneas actuales de investigación, el futuro y un ejemplo basado en el caso de la función de distribución Gamma. El objetivo principal del presente artículo es familiarizar a los lectores con esta nueva metodologia. Palabras claves: punto de cambio, procesos Gamma, control estadístico de procesos, estimador de máxima verosimilitud �INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS Introducción El Control Estadístico de Procesos (SPC Statistical Process Control) busca mantener un proceso en un estado de control estadístico, lo cual implica que sea predecible para permitir su manejo. Uno de los pioneros en esta área del conocimiento y que hizo aportaciones invaluables es Shewhart [l ]; considerado como uno de los principales estudiosos del SPC (S1atistical Process Conlrol) y también de los que más ha aportado al mismo, el libro que publicó en 1931 sigue siendo motivo de estudio y las gráficas de control que propuso siguen siendo un estándar en la industria y la investigación. Las gráficas de control fueron de las primeras herramientas desarrolladas dentro del SPC y son de utilidad para monitorear sistemas, sus fundamentos teóricos y prácticos, iniciales, parten de suponer que la característica que se está midiendo de las muestras de un proceso siguen algún tipo de función de distribución de probabilidad, si bien esta limitación inicial está siendo superada, los esfuerzos para lograrlo datan de los últimos 10 años. Un caso de estos esfuerzos puede ser consultado en Tercero et al [2], donde se presentan herramientas que permiten monitorear un proceso en el que las suposiciones de normalidad no son asumidas. Una gráfica de control implica un valor medio, un limite de control superior y un límite de control inferior (UCL Upper Control limit, LCL Lower Control limit, respectivamente), mientras el valor medido de una característica de calidad del producto está dentro de los límites de control se dice que el proceso se encuentra en control estadístico, cuando dicha característica medida está fuera de los limites de control establecidos, se considera que algo perturbó al proceso y, en consecuencia, los parámetros del modelo que lo definen han cambiado. Se dice que el proceso está fuera de control estadístico. El momento en que el cambio ocurre es llamado el Punto de Cambio (CP Change Poinl) y el Análisis de Punto de Cambio (CPA Change Point Analysis) es la herramienta que estudia este fenómeno. Debido a que el punto de cambio es desconocido el CP A se dedica a estimar este valor, ya que esta estimación será utilizada para determinar las causas posibles que han provocado que el sistema esté fuera de control estadístico. Una vez que se ha determinado el posible momento en que el proceso empezó a tener problemas es posible reducir el área de búsqueda de la causa que ha generado este disturbio y, una vez identificada, tomar una acción correctiva que permita volver a tener al proceso en control estadístico. Algunas preguntas que surgen cuando una gráfica de control detecta que el proceso ha salido de control son: ¿Qué ocurrió con las observaciones previas a la observación CELERINET ENERO-JUNIO 2013 que se encontró fuera de control estadístico? ¿También estaban fuera de control pero no fueron detectadas a tiempo? ¿De esa serie de observaciones cuál es la primera donde el proceso ha cambiado? Los autores esperamos que después de la lectura de este articulo los lectores se aventuren a proponer sus propias respuestas y consideren confrontarlas con lo que ya está escrito al respecto. Con el fin de aterrizar los conceptos se ha preparado un ejemplo para la estimación del punto de cambio basado en un proceso que considera un conjunto de datos obtenidos como una serie en el tiempo y que pueden ser modelados mediante una función de distribución Gamma. Se ha seleccionado la función de distribución Gamma por ser utilizada para modelar procesos en que el tiempo entre llegadas es relevante, y debido a sus aplicaciones en diferentes áreas tal como la industria química, el control de inventarios y los estudios biológicos [3] [4], además de ser una distribución que no ha sido tan estudiada, bajo la óptica del SPC (Stalistical Process Control), como lo ha sido la distribución Normal. Para un conjunto de datos particular se mostrará como calcular la gráfica de control EWMA (Exponentially Weighted Moving Average) y como estimar el punto de cambio mediante la técnica del MLE (Maximum likelihood Estimalion). En las Figuras 1 y 2 se presentan ejemplos de gráficas de control. Como comentario general a las gráficas de control de Shewhart, CUSUM y EW A se puede señalar que las gráficas de Shewhart detectan cambios abruptos pero no son eficientes en la detección de cambios lentos y sostenidos, en tal caso las de CUSUM y EWMA funcionan mejor. Trabajos previos Los primeros trabajos sobre CPA (Change Point Analysis), dentro del marco del SPC, fueron realizados por Girshisck y Rubin [5] utilizando un enfoque Bayesiano. Posteriormente, Page [6] [7] [8] propuso la técnica de CUSUM (Cwmnulative SUMs) en 1954 para detectar cambios sostenidos en series de tiempo. Respecto a procedimientos paramétricos, Hinkley [9] consolidó la teoría correspondiente para encontrar el punto de cambio utilizando MLE (Maximum likelihood Estimalion) y pruebas de radio de verosimilitud (LRT Likelihood Radio Test, por sus siglas en inglés) considerando los parámetros iniciales conocidos y desconocidos. Samuel [ 1O] propuso el uso de un estimador después de que una gráfica de control de Shewhart indicara un cambio en el proceso. Este mismo enfoque fue analizado por Nedumaran, Pignatiello y Calvin [11] y Samuel, Pignatiello y Calvin [12]. Una herramienta diferente para crear gráficas de control basadas en un enfoque de ANÁLISIS DE PUNTO DE CAMBIO DENTRO DEL CONTROL ESTADÍSTICO DE PROCESOS 1 �CELERINET ENERO.JUNIO 2013 INVESTIGACIÓN/ MATAMÁTICAS 74.02 74.015 74.01 74.005 - Media -+- Dato 74 - L Sup - Llnf 73.995 73.99 73.985 o 5 10 15 20 25 30 Figura 1. Ejemplo de gráfica de control para la X 0.0250 0.0200 0.0150 0 .0100 0.0050 o s 10 15 20 25 Figura 2. Ejemplo de Gráfica de Control para la desviación S. ANÁLISIS DE PUNTO DE CAMBIO DENTRO DEL CONTROL ESTADÍSTICO DE PROCESOS 1 30 - Dato - LSup - Llnf - Media �INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS CELERINET ENERO-JUNIO 2013 CPA (Change Point Analysis), usando una analogía del radio de verosimilitud generalizado, fue desarrollada por Hawkins y Zamba [13). Usando una combinación MLE y gráficas de control para determinar una estimación del punto de cambio Shao y Hou [14] mostraron que una gráfica de control EWMA (Exponentially Weighted Moving Average) puede ser una forma relativamente buena para estimar el punto de cambio en un proceso Gamma cuando solo el parámetro de escala cambia. Ellos han combinado una gráfica de control EWMA adaptada para la distribución Gamma y los estimadores de máxima verosimilitud para detectar y estimar puntos de cambio, respectivamente. Sus resultados muestran que el MLE fue un mejor estimador del punto de cambio que el indicado por la gráfica de control EWMA. El presente artículo continúa ese trabajo, pero ahora derivando el estimador correspondiente del CPA (Change Point Analysis) para el caso en el parámetro de forma() cambia a partir de un momento específico. Gráfica de Control Gamma Donde µ0 =a0 b0 y a 0 = 4~b02se refieren a la media y la desviación estándar del proceso respectivamente. El f EWMA es definido como el primer valor fuera de control en una gráfica de control EWMA. Si ya no son tomadas más muestras después de que la gráfica de control indica que se ha dado el primer punto fuera de los límites de control se considera T= i EWMA . Un estudio detallado de la gráfica de control EWMA puede ser encontrado en Montgomery [15]. Estimación del punto de cambio Para realizar la estimación del punto de cambio se usará la teoría desarrollada por Hinkley [9] y se considerará un proceso caracterizado por una función de distribución Gamma donde los cambios en e l parámetro ocurren entre el tiempo T y T + 1, además, se asumirán conocidos los parámetros a0 ,b0 , b 1 y se considerará que las observaciones son indiv iduales. Bajo estas consideraciones la función de veros imilitud usada para obtener los MLE (Maximum Likelihood Eslimation) es (3) El modelo propuesto usa una gráfica de control EWMA (Exponen1ially Weighted Moving Average) para detectar los cambios durante el monitoreodel proceso. Una vez que el cambio es detectado el punto de cambio Tes estimado usando el MLE (Maximum Likelihood Estima1ion). Se ha considerado una serie de datos independientes provenientes de una función de distribución Gamma XI'... , X, ,X,+1,... ,X,. como se muestra en ( 1) (3) Sin embargo, es más fáci l trabajar con el logaritmo de la función de veros imilitud (4) l :S i :ST ( !) t<i:ST lnL=- -r:/nI' (a0 ) - rao ln(b0 ) -( T - r) a¡ ln(b ¡) r a0 y b0 y b 1 son parámetros conocidos, mientras que a_ 1es desconocido, y T es la última observación de la serie de datos y a es identificado como el parámetro de la forma y b es identificado como el parámetro de la escala. Los límites de control para la gráfica de control EWMA (Exponentially Weighted A1oving Average) son calculados mediante: UCL = µ 0 + Lu0 1 2 - ), [ ! -(! - ),/'] (2) LCL = µ0 -Lu0 X [1 -(1 - )./'.J 2-l + (ao- 1) I r ln(x;) • i= J I 1• 1 d - T - r) lnI'(a1 ) (4) ¿ bo X l· j = / ¿ b1 T T + (a, - !) - ( ln(x;) • X¡ , =- r .. , Para obtener el estimador de máxima verosi militud correspondiente a al' recuerde que b 0= b 1 es conocido, es necesario resolver la ecuación dada por la primera derivada parcial de (4) con respecto a a 1 e igualarla a cero, obteniendo (5) cuy a solución para cada caso es sustituido en (6). ANÁLISIS DE PUNTO DE CAMBIO DENTRO DEL CONTROL ESTADÍSTICO DE PROCESOS 1 �CELERINET ENERO.JUNIO 2013 INVESTIGACIÓN / MATAMÁTICAS Las ecuaciones obtenidas son: T (T - r) I''{á,) I'{á,) i MLE = '\"' ln(x;) - {T - r) ln(bo) (5) Li Tabla 1 Ejemplo de los cálculos requeridos para calcular el EWMA y el MLE. Los primeros 15 observaciones = wgmaxlnl(a1 ,r) Donde el cociente función DiGamma. F'(á,) T(á1} (6) provienen de una Gamma (a_0=1, b_O= 1) los siguientes 6 datos provienen de una Gamma (a_1=2. b_1= 1). Las col. 3-5 corresponden a los cálculos para EWMA y las col. 6 y 7 corresponden a los cálculos para MLE. es conocido como la OBSER i Ejemplo numérico En el ejemplo que se presenta a continuación se ha simulado un conjunto de datos; los primeros 15 provenientes de una función de distribución Gamma ( a0 = 1, b0 = l ), y los posteriores 6 a partir de una función de distribución Gamma ( a l' b1=1). Con esto se s imula un cambio en el proceso a partir del dato 16. Los límites de control fueron calculados considerando ,.,= 0.20 y L =2.692, los datos y cálculos para la gráfica de control EWMA (Exponenlially Weighted Moving Average) y el MLE (Maximum Likelihood Estimation) son presentadas en la Tabla l. Como se ve en ésta, la gráfica de control EWMA detecta un valor fuera de los límites de control en la observación 21. El punto de cambio estimado por el MLE está en la observación 15, seis datos antes de la detección de la gráfica de control EWMA. En este ejemplo la observación 16 es el primer valor generado después de que el cambio ocurrió. Las figuras 3 y 4 muestran el comportamiento de los datos originales y transformados, respectivamente. Para la gráfica de control EWMA (Exponentially Weighted Moving Average) los datos originales son transformados utilizando (7). Un elemento interesante en este trabajo es el uso de la función DiGama, la cual consiste en el cociente entre la derivada de la Gamma y la función misma. Esta función es reportada en diferentes aplicaciones y ha sido estudiada por varios autores, siendo Cristinel [16] uno de los autores que maneja formas para calcular el valor. ANÁLISIS DE PUNTO DE CAMBIO DENTRO DEL CONTROL ESTADÍSTICO DE PROCESOS 1 X., o EWMA z' UCL MLE LCL di In (á,f) 1 1 0.5129 0 .9026 11.5924 0.4076 1.3579 -36.3060 2 2.7727 1.2766 1.7586 0.2414 1.3113 -36.2384 3 2.6224 1.5458 1.8481 0.1519 1.2692 -36.0512 4 1.2540 1.9007 0.0993 1.3796 -35.8821 1.6192 1.9328 0.0672 1.3272 -35.9010 1.9186 1.6791 1.9528 0.0472 1.2981 -35.7939 7 0.4483 1.4329 1.9654 0.0346 1.3341 -35.6665 8 0.2083 1.1880 1.9733 0.0267 1.4084 -35.2571 0.0869 5 3.0802 6 9 0.1002 0 .9705 1.9784 0.0216 1.5278 -34.0345 10 0.2001 0.8164 1.9816 0.0184 1.6196 -32.6149 11 2.6657 1.1862 1.9837 0.0163 1.5629 -33.3462 12 0.2207 0 .9931 1.9850 0.0150 1.6513 -31.8700 13 0.4883 0 .8922 1.9858 0.0142 1.6957 -30.9747 14 0.9561 0 .9050 1.9864 0.0136 1.6984 -30.8266 15 0.6424 0.8524 1.9867 0.0133 1.7266 -30.1997 16 2.6155 1.2051 1.9869 0.0131 1.6661 -31.2018 17 3.5481 1.6737 1.9871 0.0129 1.5907 -32.2680 18 1.7685 1.6926 1.9872 0.0128 1.5582 -32.5897 19 0.6028 1.4747 1.9872 0.0128 1.5870 -32.0915 20 4 .5316 2.0861 1.9873 0.0127 1.5030 -32.9955 21 2.1936 2.1076 1.9873 0.0127 �INVESTIGACIÓN / MATEMÁTICAS CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Datos Originales 5 4.5 4 . Dato 16 ' 3.5 1 3 ('., 1\ 2.5 ~ /\ I \ ~ \ 2 ' 1.5 1 \ \ 0.5 - o o 5 - \ ---' V x l '\ 0 \ . 10 15 20 25 Figura 3. Gráfica de dispersión de los datos del ejemplo 2.5 . . . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 0.5 o , ----=::::::;:;;;==;;;¡¡;¡;;¡;¡¡;;¡¡¡¡¡¡¡¡a¡;¡¡;¡¡-------,.-------- z - Les - LCI -+-------------------------------------- .l.----=~~~""'"""'~---------------, o 5 10 15 20 25 Figura 4. Gráfica de control EWMA para los datos del ejemplo. Los límites han sido calculados usando la ecuación (2). ANÁLISIS DE PUNTO D E CAMBIO D ENTRO DEL CO NTROL ESTADÍSTICO D E PROCESOS 1 �CELERINET ENERO.JUNIO 2013 Es importante resaltar que la ecuación (5) no tiene una expresión explícita por lo que se hace necesario utilizar análisis numérico para encontrar los valores de a 1• Resultados del ejemplo numérico De la construcción del ejercicio se estableció que el parámetro a cambiará del valor 1 al 2 a partir del dato 16 inclusive, recuerde que el parámetro b se mantiene constante en 1. En la fig. 3 no es claro este cambio, sin embargo en la fig. 4 la tendencia de los datos es evidente, este es un resultado de aplicar la gráfica EWMA (Exponenlially Weighted Moving Average) para la función de distribución Gamma. De las tabas tablas puede apreciarse que el estimador de máxima verosimilitud, en este ejemplo numérico, tiene un sesgo menor que el estimador del EWMA y en consecuencia lo ubica en un valor más cercano al punto de cambio que la gráfica de control EWMA, mientras que esta gráfica manda la señal de alerta en el dato 21, el MLE (Maximum Likelihood Estimation) lo hace en el dato 15. Esto es, uno indica el punto de cambio cinco datos después de cuando realmente ocurrió, mientras que el otro lo ubica un dato antes. La eficiencia del método utilizado en este documento puede ser consultada en [ 17] así como un análisis del caso en que cambian los dos parámetros, al mismo tiempo. Conclusiones y trabajos futuros En este trabajo se ha ofrecido un panorama general de dos conceptos importantes en el SPC (Satistical Process Control), las gráficas de control y el análisis de punto de cambio. Estos conceptos han tomando relevancia en los últimos 50 años, presentando un crecimiento muy marcado en las publicaciones especializadas el cual puede ser consultado en [18]. Las gráficas de control enfocadas al CPA (Change Point Analysis) han encontrado un campo fértil y continuamente aparecen modificaciones, a las ya conocidas, que permiten hacer una estimación del CP (Change Point) con características que mejoran la precición y/o exactitud y cuyos cálculos pueden o no presentar un gran complejidad. Por su lado el MLE (Maximum Likelihood Estimatíon) se ha integrado a las gráficas de control produciendo estimadores muy cercanos al punto de cambio real . Las aplicaciones resultantes de estas investigaciones y la combinación de las mismas son tan variadas que van desde la detección de terremotos hasta el análisis del comportamiento de crecimiento de epidémias. Desde luego, esto no quiere decir que los procesos industriales esten excluidos o sean los menos, nada más alejado de la realidad. ANÁLISIS DE PUNTO DE CAMBIO DENTRO DEL CONTROL ESTADÍSTICO OEPROCESOS 1 INVESTIGACIÓN/ MATAMÁTICAS La finalidad del ejemplo numenco es presentar como se integran ambas herramientas para estimar el punto de cambio. Se han detallado los pasos a seguir con la finalidad de que el lector pueda desarrollar sus propias simulaciones y comprobar los resultados que aquí se presentan así como las bondades de cada herramienta. Si bien es cierto que con un un ejemplo no es posible obtener conclusiones generales, tambien lo es que los artículos consultados para la realización del presente y las aportaciones hechas por los autores del presente respaldan la afirmación sobre la prevalecencia de uno sobre el otro. Es importante señalar que la combinación de las gráficas de control y la estimación del punto de cambio mediante el MLE (Maximum Likelihood Estimation) es una herramienta que muestra excelentes resultados. El explicar la forma en que una técnica y otra se complementan de manera natural amerita un artículo por sí mismo. Finalmente los autores agradecemos a la FCFM de la UANL por el apoyo con que nos ha favorecido para la realización de investigaciones en esta área de conocimiento y tenemos confianza en que la presente aportación motive a los los lectores a considerar este enfoque de solución al problema de punto de cambio y se interesen en incursionar en el mismo. �INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS Referencias [1] W A. Shewhart. Economic Control of Quahty of Manufactured Product 50th Anmversary. Asq Press. 1931 . (2] V. Tercero, M. d. C. Temblador-Pérez. M. Beruvides & A. A. Herruindez-Luna "Nonparamemc Esumator for the Time of a Step Change m the Trend of Random Walk Models w1th Dnft". Qua/ay and Re/iabtl11y Engmeermg biternaho11a/. vol. 28. no. 3. 08 Feb 2012. [3] Datos de los autores: M.C. Ángel Salvador Pérez Blanco Email : angel.perczbl@uanl.cdu.mx Ph.D. Álvaro Eduardo Cordero Franco Email: alvaro.cordcrofr@uanl.edu.mx T. Burgm. "The gamma dismbutJon and mventol) control". Opera11011al Research Quanel}! Vols. 26, 1. no. 3. pp. 507-525. 1975. [4] CELERINET ENERO-JUNIO 2013 l. Femberg. H. ·n,ode, H Chugam & J. March. "Gamma distribution model descnbes maturational curves for delta wave ampl ilude. conicaJ metabolic rate and sypnatic denslly". Journa/ ofTheonca/ Bio/ogy. vol. 142. no. 2. pp. 149-161. 1990. [5] M. A. G irshick & H. Rubm. "A Bayes approach to a quahty control model". 71,e Annals ofma1hema11cal stallscics. pp. 114125. 1952. [6] E. S. Page. "A test for a change m a para meter ocurnng at an unknow pomt". Btametnka vol. 42. no. 3--1. pp. 523-527. 1955. [7] E. S. Page. "Continuos mspecuon schemes". B1ome1r1ka. vol. 41. no. 1/2. pp. 100-115. Jun 1954. [8] E. S. Page. "On problems m wich a change in a paran1eter occurs atan unknow pomt". Bwmetnka. vol 44. no. 1-2. pp. 248-252. 1957. [9] D. Hmkley. "lnference about the change-pomt m a sequence of random variables". Btometnka. vol 57. no. l. pp. 1-17. 1970. Ph.D. Víctor Tercero Gómez Email: v1ctor.tcrccrog@uanl.edu.mx M.C. María Aurora Chávez Valdez Email: maria.chavczv@uanl.mx [10) T. Samuel, J. Pignauello & J. Calvm. "ldentLl)'mg the Time ofa Step Change mth x Control Charts". Q11a/11y Engineermg. vol. 10. no. 3. pp. 521-527. 1998a. (11) G. Nedumaran. J. Pignatello & J. A Calvm. "ldenutymg the ume of a step-change with ch1"2 comrol charts". Qua/Jry Co111rol a11d app/1ed srat1stics. vol. 47. no. 2. pp. 125-126. 2002. (12] r. R. Samuel, J. J. Pignatiello & J. A. Calvm. "ldenuf)·mg the time of a step change m Normal process ,,anance". Qunbry Engmeermg. vol. vol. 10. no. 3. p. 529. 1998. [ 13) D. M. Hawkms & K.. D. Zamba "Statistical process control for sh1fts m mean or vanance usmg a changepomt fomrnJation" . Teclmamerncs. vol. 4 7. no. 2. pp. 164-173. 2005. [14] H. C. Shao Y.E. "Acombmed MLE and EWMA chart approach to esumate the change pomt of a gamma process with individual observatmns". /111ema11011a/ Jow·110/ of /1111omhve Co111p111111g. mformauona11dCon1rol. vol. 7. no. 5A. pp. 2109-2122. 2011. [ 15) D. C. Montgomel)'. Control Estadisllco de la Calidad. México: John Wiley & Sons, Ltd. 2007. [ 16) M. Cnstmel. "New approximatmns of the gamma funchon m tem1s of the digamma function". Applied .\lachemarics lellers. vol. 23. no. l. pp. 97-100. 2010. [ 17) A Perez-Blanco, V. Cordero-Franco & V. TerceroGómez."Change Pomt EsumatJon After a Gamma Control Chart". m /SERC 2013. San Juan, Puerto Rico, 2013. [ 18) A. S. Perez-Blanco. A. E. Cordero-Gómez & V. Tercero-Gómez. "Punto de Cambio: Estado Actual y Tendencias". m 2do Foro de Divulgac1ó11 C1encifica y Tecnológica. Monterrey. 2012. ANÁLISIS DE PUNTO DE CAMBIO DENTRO DEL CONTROL ESTADÍSTICO DE PROCESOS 1 �Res umen: En este artículo se presenta la formulación matemática de un conjunto de ecuaciones que pueden ser utilizadas para la determinación de ciertas variables críticas de l proceso de fabricación de tubería helicoidal: longitud, ángulo de inclinación y rotaciones de costura y longitud de lámina requerida para su fabricación. Se establece una relación de estas variables críticas con otras provenientes directamente de información específica del producto y del proceso, las cuales son: diámetro y longitud de tubo y ancho de lámina para su producción. La idea de generar estas ecuaciones surge debido a la necesidad de llevar a cabo la predicción de los valores de estas variables críticas ante alguna modificación en parámetros de proceso, sin la necesidad de contar fisicamente con una unidad de fabricación para realizar la medición de las mismas. Se investigó en libros de matemáticas, en normas de fabricación aplicables y en la red; no obstante, no se encontró la información requerida, por lo que se procedió a llevar a cabo esta formulación. Palabras claves: función vectorial, longitud de curva alisada, ecuación paramétrica, tubería helicoidal �INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS Introducción En la industria metal mecánica, de entre la variedad de materialescil índricos producidos, se encuentran la tubería soldada longitudinalmente y la soldada helicoidalmente. Para llevar a cabo la formación geométrica de un tubo, es necesario unir dos segmentos de lámina a lo largo de toda la pieza mediante soldadura. La interfaz (soldadura) formada entre estos dos segmentos se denomina costura, y representa un segmento de material muy controlado en el proceso. CELERINET ENERO-JUNIO 2013 posición angular, (de O - 2n, por ejemplo). El tercer término de la función hace referencia al eje =, de tal manera que es necesario establecer una relación adecuada entre el eje= y la posición angular de la helicoide: Se requiere que la d istancia horizontal ~ sea igual a A, que representa la distancia horizontal de un punto a otro de la helicoide (o longitud de paso) cuando f:i.t=2n, tal como se muestra en la Figura 1: En la tubería soldada longitudinalmente, por ejemplo, HFW (High Frecuency Welding), las características de la costura se pueden obtener directamente del tubo: la longitud de costura es igual a la longitud del tubo, y como el material no rota, la costura no presenta inclinación. En el caso de la tubería soldada helicoidalmente OSA W (Double Submerged Are Welding), debido a que el molino formador transfiere rotación al material, la determinación de la longitud de costura se torna menos intuitiva y además surgen nuevas variables como son el ángulo de inclinación de costura y rotación. Las principales variantes que se podrían presentar en el proceso que afectan a las variables críticas descritas son, principalmente, la utilización de distintos anchos de rollo y la producción de diferentes diámetros y longitudes, por lo cual, la formulación se base en ellas. Normalmente, para llevar a cabo la determinación de estas variables se procedería a medir físicamente una unidad de producción de material mediante instrumentos como cinta métrica y transportador. A través de este documento, se describe, primeramente de manera detallada, la formulación matemática de las ecuaciones que expresan el cálculo de las principales variables críticas descritas anteriormente asociadas a l proceso de fabricación. Posteriormente, se presenta un ejemplo de aplicación en campo de cada una de las ecuaciones obtenidas mediante este análisis. Establecimiento de función vectorial representativ a La siguiente función vectorial paramétrica describe la espiral elíptica [1]: r(L) = (acosti + b cos tj + tk) Cuando a=b la función se convierte en la de una espiral circular de radio r (r=a=b}. Para describir la helicoide se necesita establecer el parámetro (t) como Figura 1 Estableciendo esto en una relación, e introduciendo el operador diferencial: Integrando y despejando para=: ==fn 1 Pero es necesario expresar la relación anterior en términos del ancho de cinta para un tubo helicoidal An. Según la Figura 1, se tendría entonces que: A =~ sene Así de esta manera se establece: == An 1 2nsen0 FORMULACIÓN MATEMÁTICA OE ECUACIONES OE OIMENSl~NAMIENTO DE COSTURA DE TUBERIA HELICOIDAL 1 �CELERINET ENERO.JUNIO 2013 INVESTIGACIÓN/ MATAMÁTICAS Con todas las relaciones anteriores ahora podríamos expresar la función vectorial que describa la helicoide en términos de las variables que representan ftsicarnente un tubo: r(t) = (!... Deos ti + !_ Dsentj + 2 2 An 27fsen0 tk) (1) Donde: LC = Longitud de costura l = Longitud de tubo helicoidal (arbitraria) 0= Ángulo de inclinación de la costura con respecto a la di.rección del radio Si obtenemos un vector tangente en un punto de la curva y otro vector ortogonal a este en el mismo punto, entonces el ángulo que se formaría entre estos dos vectores sería igual al ángulo de inclinación de la costura 0, tal como se ilustra en la Figura 2: Donde D = Diámetro de tubo An =Ancho de lámina de fabricación Long itud de la curva alisada Ahora se puede obtener la longitud alisada de la curva en un segmento de referencia, por ejemplo de O- 211: : s J,,h Ir' (t) I dt .foo [¾[½-ncostiJr+t! l~ = s= 2• Dsentj Jr t= 21t (1 /2D,0,An/sen9) + t! [ 211:~; Jr dt 110 tk t =o Diferenciando el radjcal, integrando, sustituyendo y simplificando obtenemos: (1/2D. 0,0) 2 s =211: .!.._ D2 + (. An l 211:Sen0 4 ] (2) Figura 2 Que brinda la longitud de la curva en el segmento de 0 - 211:. Longitud de costura Vector tangente Ahora bien, en este segmento de la curva (O - 211: ) la distancia horizontal a lo largo del eje =es A o Anl sen0; entonces el cociente de la función anterior con la distancia horizontal del segmento, daría la longitud de curva por unidad de longitud horizontal (eje=); y al multiplicarlo por una longitud arbitraria ( longitud de tubo, por ejemplo) arrojaría la longitud de la helicoide en todo ese segmento: Se obtiene la derivada de la función vectorial r(t): r'(t) = ( - ; D senti + ; D costj + -Ank ) 2nsen0 Se evalúa el vector en un punto de referencia, por ejemplo en t=O: 2 211:Sen0 LC= 1 4¡ D2 + [ An 211:Sen0 ] -----------l An (3) FORMULACIÓN MATE_MAflCA DE ECUACIONES DE DIMENSIONAMIENTO DE COSTURA DE TUBERIA HELICOIDAL r'(O)=(; Ank ) Dj + 2nsen0 �INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Vector ortogonal Ahora, sustituyendo (4) en (3), obtenemos: Se obtiene un vector entre el mismo punto de referencia t=O y entre otro, como t=2n, de tal manera que sea paralelo al eje=: 1 An LC = 2n An -L ,·l;oJ ~] 2irV A=(~ D,o,oJ B=(lD,O, An l2 sen0 J Simplificando: AB=[o.o An sen0 J LC= nD L An Que representa la ecuación de longitud de costura. Entonces se representa el vector: Ángulo de inclinación de costura r,= (~ k) · sen0 Ambos vectores son ortogonales a sí mismos. Se procede ahora a determinar el ángulo que se forma de la intersección de estos dos vectores. El ángulo de inclinación de la costura con respecto al eje horizontal paralelo a la dirección de restaría dado por el complemento de 0 para ir/2. Entonces: Ángulo entre el vector tangente y ortogonal 0e =ir/2 - 0 Ahora se procede a determinar el ángulo que se forma entre estos dos vectores [2]: 0 =ir/ 2 - arcos e cos0= (5) (AnJ n:D (6) r'(O) - r2 Ir' (O)IJr2J Donde: 0c = Ángulo de inclinación de costura Sustituyendo r' (O) y r2 : Rotación de costura Es posible obtener la cantidad de revoluciones de la costura en el tubo a lo largo de toda su longitud. cos0= Como la longitud del segmento alisado S equivale a 2n rad ó 1 rev, entonces el cociente de la longitud de costura con el segmento S, daría exactamente e l número de segmentos totales en todo el intervalo l . Despejando para 0, y empleando las identidades trigonométricas adecuadas para simplificar [3]: 0 = arcos [~;J (4) De esta manera, div idiendo la ecuación (3) entre la (2) y sustituyendo 0 en ambas, se obtiene: R= LC s FORMULACIÓN MATEMÁTICA DE ECUACIONES DE DIMENSl~NAMIENTO DE COSTURA DE TUBERIA HELICOIDAL 1 �CELERINET ENERO.J UNIO 201 3 INVESTIGACIÓN/ MATAMÁTICAS Según la Figura 3, xs estaría dada por: 1 An -L xs = ✓ (nD)2 - An2 R= 1 Donde: An 2n xs= Longitud de tramo de corte (necesario por morfología) Como a lo largo del segmento LA, el patrón geométrico representa una serie definida, entonces la longitud del segmento estaría dada por el producto del número de patrones geométricos por la longitud de la costura más el tramo de corte xs necesario para obtener la morfología actual del tubo: (7) LA = n- LC,xi + ✓(nD)2 - An2 (8) Donde: R = Cantidad de revoluciones de la costura a lo largo del Donde: intervalo L LA = Longitud mínima de lámina Longitud de lámina n = Cantidad de tubos formados Finalmente es posible también obtener fácilmente la longitud de lámina mínima necesaria para formar n cantidad de tubos, gracias a las variables obtenidas anteriormente. LC,xr = Longitud de costura externa La Figura 3 muestra un segmento de tubo helicoidal cortado en espiral en dirección de la costura y extendido: Resumen de ecuaciones de dimensionamiento: LC = nD L An (5) B =7r/2 - arcos (An) LA e l7CD (6) An (7) (8) Figura 3 1 FORMULACIÓN MATE_MAflCA DE ECUACIONES DE DIMENSIONAMIENTO DE COSTURA DE TUBERIA HELICOIDAL �INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Donde: LC= n[(48" - 2~0.375")] ( 15m I" ) = 1802.8 1" 48 í 0 .0254,n = Diámetro de tubo LC = Longitud de costura D =45.79m LCª' = Longitud de costura externa An = Ancho de lámina de fabricación b. L = Longitud de tubo 0c = Ángulo de inclinación de costura Se aplica la ecuación (6) con los valores antes mencionados para obtener: 18.81 º. R = Cantidad de vueltas de costura 8 7C c - [ LA = Longitud mínima de lámina 2 · COS -1 ( 48 •5 180° ] 7!(48") ) [1rad] n = Cantidad de tubos formados Ejemplo de aplicación C. Para un tubo helicoidal de 48.000" de diámetro externo, de 15 m de longitud y que se fabrica con rollo de acero I O1Ode 0.375" de espesor y de 485/8" de ancho; calcular: a. La longitud de material que es necesario externamente e internamente b. El ángulo de inclinación de la costura externa c. La cantidad de vueltas necesarias para formar el tubo d. soldar R= d. Suponiendo que uno de estos tubos se desdobla completamente, ¿cuál sería la longitud total de lámina que se desplegaría? e. ¿Cantidad de estos tubos que podrían fabricarse con 150m de longitud de esta lámina? f. Determinar la longitud del cordón de soldadura externo suponiendo que este cordón cuenta con un espesor de O. 11 O" Se utiliza directamente la ecuación (7) y se obtiene: 11.5 rev ó 11 rev + 180 grados. 1" 15,n - - - 0.0254m Se aplica la ecuación (8) para n=I y se obtiene: 50.14m. LA= ( 1) ( 1831.42") + e. ; 2 [7!(48")]2- (48 8. ) De la ecuación (8) se despeja paran, se sustituye con LA=l50m y con los valores antes obtenidos para dar: n=3.14=3 tubos Soluciones al ejemplo de aplicación a. Se utiliza la ecuación (5) con los valores de diámetro externo, ancho de lámina y longitud. (1 50m n= Para la parte externa del tubo se utilizan los datos directamente de la siguiente manera: f. 1t{48.00") I" -) = 1831" =46.52m LC= - - - ( 15m - 48 •· 0.0254m l" ) 0.0254m 5 2 [7!(48")] 2 - (488" ) 1831.42" Se toma la ecuación (5) y secalculaLC adicionando al valor del diámetro externo dos veces el espesor del cordón de soldadura, para obtener: 46.73m. Para dar un valor de: 46.52m. Para la parte interna de l tubo se toma D =D,.,, 2*(espeso,) para obtener: 45.79m. LC = 1t (48.00" : O220") ( 150,n 48 •. I" ) 0.0254m FORMULACIÓN MATEMÁTICA DE ECUACIONES DE DIMENSl~NAMIENTO DE COSTURA DE TUBERIA HELICOIDAL 1 �CELERINET ENERO.JUNIO 2013 Conclusiones El conjunto de ecuaciones de dimensionamiento de tubería helicoidal obtenido mediante este análisis representa una buena opción para la determinación las variables críticas dimensionales en el proceso de producción de la tubería helicoidal mencionadas anteriormente, utilizando datos de entrada inherentes de proceso: diámetro de tubo, longitud y ancho de lámina. Si bien en este artículo se describe la aplicación del conjunto de ecuaciones en la industria metal mecánica a la tubería helicoidal de acero, de igual manera su campo de aplicación puede ser en realidad más generalizado, pudiéndose aplicar en otros ramos con otros materiales, por ejemplo, tubos de cartón, o cualquier otro objeto cuyo proceso de unión también se lleve a cabo en forma espiral. El análisis que se describe en este artículo fue desarrollado debido a una necesidad que surgió en la planta de TH Tubería Helicoidal, S.A. de C.V., una empresa del grupo Villacero [4], la cual se dedica a la producción de tubería helicoidal de acero en distintos diámetros. 1 FORMULACIÓN MA"fe!'AÁTICA DE ECUACIONES DE DIMENSIONAMIENTO DE COSTURA DE TUBERIA HELICOIDAL INVESTIGACIÓN/ MATAMÁTICAS �INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS Referencias [ 1) Smtth, R. T., Mmton & Roland B. Calculus co11cep1s & co11nec11011s. McGraw-1-hll. 2006. [2] Anton. H. /111rod11cció11 al álgebra /mea/. 2a ed Editorial L1musa 1998. [3) Dugopolsk1, M. 7i·,gonometry. Add1son Wesley. 2003. (4] Grupo V11lacero. Recuperado de: http://www.v11lacero.com CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Datos del autor: José Alfredo Sánchez de León Es Ingeniero Químico egresado de la Facultad de Cienctas Químicas de la UANL. Actualmente se desempeña como Supervisor de Control de Calidad en una empresa del grupo Villacero. Dirección del autor Tubería Nacional, S.A. de C.V Av. Diego Diaz de Bcrlanga # l 002 Sur. Col. Nogalar, San Nicolás de los Garza. N.L. C.P. 66480. Email: jose.sanchez@villacero.com; dirac_ J902@hotmail. com FORMULACIÓN MATEMÁTICA DE ECUACIONES DE DIMENSl(\NAMIENTO DE COSTURA DE TUBERIA HELICOIDAL 1 �Resumen: El presente estudio se realizó con jóvenes en la etapa de desarrollo (emocional, fisiológico y racional), sin distinción de género y en condiciones óptimas de salud, todos pertenecientes al ámbito universitario. Los registros de datos son válidos comparativamente con registros médicos, el rango de los datos se ve condicionado por la personalidad del paciente y en pequeña medida, por la sensibilidad de los circuitos electrónicos usados. Se muestra una correlación entre el comportamiento neuronal y el desarrollo psicológico de cada persona, estableciendo un modelo de cuantificación tanto de valores eléctricos como de ámbitos emocionales, generando una caracterización del estado de actividad cerebral y de control para dicho estado. Palabras claves: ondas neuronales, memoria, lóbulo frontal, ruido blanco, electroencefalografia �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA Introducción Es evidente que las palabras, melodías y ruidos que escuchamos interfieren en nuestras emociones, personalidad y estado anjmico, pero una correcta interrogante es analizar cuánto y en qué sentido nos afectan. Existen di versas prácticas (grupales y/o personales) que aprovechan esta respuesta del ser humano a los estímulos para conllevar un estado de armonía fisico-menta l, como son el yoga, la meditación, la musicoterapia, la bailoterapia, etc.; por el contrario, los niveles de estrés y ansiedad presentes en la gente de la sociedad moderna, no solo entorpecen la interacción social, sino que disminuyen la calidad de vida, del trabajo, del uso del tiempo y de la toma de decisiones. Por ejemplo, los sujetos depresivos que son constantemente sometidos a tratamientos farmacológicos para controlar dicho mal, de forma que se puede controlar su estado anímico conociendo el comportamiento del cerebro de dichos pacientes, viendo anomalías y patrones. Al mismo tiempo, hay ciertos sonidos que generan una respuesta válida y observable sobre las emociones cuyos archivos de sonido no generan una habituación o sensibilización si se expone a l paciente a los mismos sonidos en repetidas ocasiones, a diferencia de otros tipos de sonidos como los tonos puros o el ruido blanco [ 1]. En el caso de este estudio, se buscó que el paciente solo tuviera que escuchar cada sonido una única vez, de forma que si la prueba resultaba insatisfactoria se rechazaba y se buscaba a un nuevo paciente que cumpliera con las condiciones establecidas. A pesar de los diversos sistemas existentes para mejorar la memoria y controlar las emociones, son pocos los que realmente llevan una investigación previa para tratar de forma diversa los problemas de cada paciente (muchas veces, debido a cuestiones de tiempo y equipo). A futuro, esto es lo que se planea hacer, con base en el presente estudio, corroborar que puede ser un método aplicable a la psicología y hacer un estudio personalizado en una cantidad razonable de pacientes. Antecedentes Se hizo un estudio sobre cómo los estímulos emocionales negativos o positivos influyen en la memoria prospectiva que está en relación con procesos cognitivos, además de su relación con un heterogéneo grupo de patologías y tópicos de la problemática social -esquizofrenia [2], [3], [4], [5]; esclerosis múltiple [6]; Parkinson [7]; SIDA [8]; retraso mental [9]; ingesta de alcohol [JO] y métodos anticonceptivos [ 11]. CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Los archivos de ' ruido blanco' que escucharon los pacientes fueron tomados de fuentes gratuitas de Internet, son referentes a la naturaleza, lo cual puede sustituir en la investigación e l uso del IAPS. Se aduce que los sonidos naturales pueden inducir similares respuestas emocionales que los estímlilos visuales utilizados en la elaboración del Sistema Internacional de Imágenes Afectivas (IAPS por sus siglas en inglés) [12]. La preparación de los procesos que se llevan a cabo de forma consciente, implican un incremento en la acti vidad cerebral que interfieren con los procesos cognitivos, de memoria y de aprendizaje [13]. Algunos estudios informan de que el estado de ánimo positivo incrementa los procesos de planificación, importantes para la correcta ejecución de la intención [ 14]. Materiales y métodos Usando electrodos médicos en un acomodo longitudinal bipolar, en estilo de montaje a larga distancia, justo por encima de la zona nas ion [ 15]. En el caso de las mujeres, se requirió que estas estuvieran sin maquillaje ya que afecta a la comunicación del biovoltaje de la piel hacia los electrodos. La zona donde se colocaron los electrodos es la más próxima al lóbulo frontal, encargado de controlar la inteligencia, la memoria, la personalidad (incluidas las emociones) [16]. La finalidad es estudiar el cambio en la interacción neuronal cuando se somete al paciente a sonidos que alteraran sus emociones de forma positiva, generando un estado de calma y, de preparación para aceptar y codificar información. Se usaron tres archivos de sonido de ruido blanco , cuyos datos de 'tono' [17] (Pitch en inglés) y pulsos por minuto (BPM por sus siglas en inglés) son conocidos por medio de un programa gratuito, cuidando que estos valores tengan ciertas diferencias notorias entre ellos. Se usó otro programa gratuito con la finalidad de obtener e l mapeo de las frecuencias mostrando una gráfica de todo e l comportamiento del sonido, observando cómo cada archivo tiene un comportamiento caótico en sus frecuencias, estableciéndolos como ruido blanco sonoro. Por medio de una laptop y un par de audífonos que cubrían por completo la región del oído, se comunicaron los sonidos a los pacientes. No se hizo distinción de género ni de edad (excepto porque debían estar en el rango de la etapa de crecimiento: 13 a 21 en mujeres, 16 a 24 en hombres); ninguno de los pacientes es fumador, ni sufren problemas cardiacos ni de sobrepeso, sin ANÁLISIS DE ONDAS NEURONALES: UN ESTUDIO PREVIO PARA TERAPIA PSICOLÓGICA SIN FÁRMACOS 1 �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 problemas neuropsicológicos (en específico: ansiedad, depresión, manía, aislamiento social). Todos los datos eran recogidos por electrodos médicos que a su vez estaban conectado con un filtro paso banda que convertía toda la señal eléctrica en corriente directa, que a su vez, tenía integrado un amplificador de señal eléctrica de IOOx. Los datos se comunicaban por medio de un programa de la compañía del multímetro, generando un registro completo durante todo el tiempo de la prueba, de forma que se analizaban en la computadora directamente. Boto(~) l331Ht P11,ivct111fy • r.id frAn1dy /llplla C•l 8-13 H, ~~ Figura 1. Registro de ondas alfa y beta de la actividad cerebral, tomadas durante un electroencefalograma (9) Se mantuvo a los pacientes alejados del ruido, en un espacio agradable al cuerpo y de forma que se sintieran seguros. Algunos de ellos se mantuvieron con los ojos cerrados (cuidando que esto no afectara en las mediciones) y otros observando fijamente una pantalla blanca, esto con la finalidad de no generar estrés, ansiedad o cualquier otro estado de ánimo que invalidara las pruebas. Cada paciente elegía con ojos cerrados o con vista a un punto fijo según se sintiera mejor, además de que se controló un tiempo máximo para no generar pensamientos de mucha acti vidad eléctrica. Toda le red neuronal mantiene una actividad constante con un cierto ritmo basal característico, las modificaciones a dicho ritmo se presentan en el electroencefalograma (EEG). La alteración de la sincronización del EEG entre las regiones cerebrales, se ha detectado en estados morbosos como esquizofrenia, depresión y trastornos del aprendizaje [18]. Los canales de comunicación neuronal quedan cargados eléctricamente (o iónicamente) sin interactuar, de forma que cuando se repasaban dichas redes los recuerdos se presentan en la mente, así que una irregularidad en dichas redes puede generar un cambio en la secuencia de recuerdos y aprendizajes, dichas señales (a nivel psicológico) se interpretan como preferencias del organismo por cierto tipo de eventos, que suelen ser controlados por el inconsciente, pero por medio de dichos ejercicios adecuados ( en este caso, someter al sujeto a dichos sonidos) generan un comportamiento en el consciente que altera el orden de la mente inconsciente [ I9]. Resultados y discusión Figura 2. Sección de un registro de ondas alfa, en la región T6-T4(al frente y tras de la oreja), de un varón (aunque en este estudio no se hace distinción de género) (10) Figura 3. Sección de un registro de ondas co-concurrentes del ritmo alfa, en la región en la región Fp1-F3 (lado izquierdo de la nariz y parte superior delantera del cuero cabelludo)(10J ANÁLISIS DE ONDAS NEURONALES: UN ESTUDIO PREVIO PARA TERAPIA PSICOLÓGICA SIN FÁRMACOS 1 Los patrones reflejados en las muestras con los pacientes son similares a los patrones que se tienen de los libros y artículos médicos. Para corroborar dicha información, se comparan los datos de máximo voltaje y mínimo voltaje, en los lapsos aproximados de tiempos en que se obtienen las ondas alfa (ritmo alfa, ondas co-concurrentes, ondas wicket para individuos relajados), ondas beta (en estado de vigilia). Los valores en voltaje fueron pasando por los diferentes tipos de ondas alfa- actividad cerebral positiva y creativa [20]- (y esporádicamente en las ondas beta para estadios de tens ión en el cerebro 10-) a lo largo de las diferentes pruebas, dependiendo del paciente (cuyas causas para entrar en estado de tensión no se estudian ni observan en este trabajo). Esto se puede asegurar por los valores sumamente próximos de las amplitudes obtenidas en las pruebas, comparándoles con los valores en los datos de libros médicos. �INVESTIGACIÓN / FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Archivo B Archivo A 00tol$ OOtotO 00,01$ - ,,. ·i ,., '¿¡ ¿ '¿¡ > i' OOtotO ! t O0t005 > ·O00-010 .ootots ',. OOto20 ~ u, o se 100 150 •O00075 o 'º 'º JO 200 . IV••~I 11 so GO ro GO Tlomoo (S"l!) 'º 'ºº 110 Tiempo (seg) Figura 4. Como se puede observar, la gráfica del Archivo A del ruido blanco, concuerda con el tipo de registro de la Fig. 2 Figura 5. El gráfico en rojo muestra un registro con un comportamiento algo similar al mostrado en la Figura 3, corroborando la validez de la toma de datos para Archivo B. Nota: Los voltajes que aparecen ahi (como en la gráfica anterior), están montados en una señal base que requieren el amplificador y el filtro paso-banda para funcionar. Nota: Todas las tablas que presentan datos médicos válidos están en escala de l00x, para hacer la comparación con el circuito con filtro paso-banda y amplificador. Tabla 1.1 . Comparativa entre algunos de los datos experimentales y los teóricos para ondas wicket, para el Archivo A (nombre clave: Fuego) Tabla 2.1. Comparativa entre algunos de los datos experimentales y los teóricos para ondas wicket, para el Archivo B (nombre clave: Lluvia) Regi stro de datos experimentales: Archivo A Registro de datos expeñmentales: Archivo B Amp. (+) 74.7x10◄ V Amplitud(·) 182.3.x1o◄v Amp. (+) 67.3x10◄ V Amplitud(·) 92.7x1o◄v 121.6x10"' V Amplitud(·) 85.4x10'4V Amp. (+) Amp. (+) 77.9x10◄ V~ Amp. (+) 92.0x10◄ V Amplitu~ d (·) Amplitud (·) 77.1 .x1o◄v 106.0x10'4V -~-Ondas Wicket [21] Ondas Wicket [21] I Amplitud: (60 a 200)x10'4 V Frecuencia: 6Hz a 11 Hz Nota: Se presenta en individuos relajados Amplitud : (60 a 200)x10"' V Frecuencia: 6Hz a 11Hz -~-- Se presenta en individuos relajados Tabla 2.2. Comparativa entre algunos los datos experimentales y los teóricos para ondas beta, para el Archivo B Tabla 3.1 . Comparativa entre algunos de los datos experimentales y los teóricos para ñtmo alfa, para el Archivo C (nombre clave: Bosque) Registro de datos experimentales: Archivo B Registro de datos experimentales: Archivo C Amp. (+) 24.67x10◄ V Amplitud(·) 10.33.x1o◄v Ondas beta [21] Amplitud : (10 a 20)x10"' V Frecuencia: 13Hz a 30Hz -~-Ansiedad o tensión Amp. (+) 53.4x10-4 V Amplitud (·) 50.6x10◄v Ritmo alfa [21] Amplitud : (50 a 60)x1 o◄ V Frecuencia: 4Hz a 6Hz Solo ocurre con ojos cerrados ANÁLISIS DE ONDAS N EU RONALES: UN ESTUDIO PREVIO PARA TERAPIA PSICOLÓGICA SIN FÁRMACOS 1 �Tabla 3.2. Comparativa entre algunos los datos exper imentales y los teóricos para ondas wicket, para el ArchivoC Tabla 3.3. Comparativa entre algunos de los datos experimentales y los teóricos para ondas beta, del Archivo Registro de datos experimentales: Archivo C Registro de datos experimentales: Archivo C Amp. (+) 110.ox1o◄v Amplitud(·) 96.3x1o◄v Amp. (+) Amplitud(·) Amp. (+) 104.9x10""V 101.1x1Cl"'V Amplitud(·) _ _Ondas Wicket ~1] Amplitud: (60 a 200)x10·• v Frecuencia: 6Hz a 11Hz 70.0x10"" V 129.7x1Cl"' V Se presenta en individuos relajados Conclusiones Después de hacer un análisis comparativo podemos decir que las pruebas realizadas en los pacientes (bajo las condiciones fisiológicas y psicológicas controladas en los mencionados), con el método usado y por medio de los materiales implicados; sí son vál idas. Los archivos de ruido blanco, son registros caóticos de frecuencia cuya finalidad es la de mantener a la mente en un estado relajado, no obstante algunos de los pacientes respondieron de forma negativa generando ligeros niveles de estrés, lo cual es de provecho para establecer un margen más amplio en el estudio de ondas cerebrales en estado de vigilia. Como se esperaba no todos los pacientes respondieron de la misma manera al tratamiento, ni en el relajamiento que cada uno logro (cuantificado por medio de los voltajes) ni en el tiempo de respuesta a cada ruido blanco. Lo cual, en estudios futuros, impondría condiciones para estudiar adecuadamente que tipo de tratamiento puede surgir para diversos males. Por medio de las pruebas se está estableciendo una base de estudio comparativa para futuras pruebas, que se pueden dividir en dos grupos (como primera instancia): gente con problemas cardiacos y gente con problemas neuropsicológicos. Con las bases que han quedado establecidas de este trabajo y de archivos médicos, se puede hacer una comparación con los registros de pacientes ' no sanos' para ver diferencias significativas y entrar a detalle sobre el tratamiento especializado que puede requerir un cierto grupo pequeño de pacientes o una sola persona. ANÁLISIS DE ONDAS NEURONALES: UN ESTUDIO PREVIO PARA T ERAPIA PSICOLÓGICA SIN FÁRMACOS 1 c Amp. (+) Amp.(~ 1 21 .5x1Cl"' V 11.5x10-<v Amplitud(·) Amplitud(-) 16.5x10..V 14.5x10..V Ondas beta [21} _ Amplitud: (10 a 20)x10.. V Frecuencia: 13Hz a 30Hz Ansiedad o tensión �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Referencias [I] C. Martm-Soelch. M Stocklin. G. Damman. K. Opw1ss & E. Se1fritz. "Anxiety trmt modules psychophysiological reacllons. but not hab1tuatmnes processes related to aftecuve aud11ory st1muh". /111emaflo11a/ Journa/ of Psychophysiology. pp. 2006. R. C. K. Chan, Y. Wang. Z. Ma. X-H. Hong, Y. Yuan. X. Yu. A. (2] Lt. D. Shum & Q-H Gong. "Objetive measures of prospecuve memory do not correlate w1lh subJectwe complmnls in sch12ophrema". Sdli=op/Jrema researr:/J. vol. l03. pp. 229. 239. 2008. [3] E. W. Twamley, S. P. Woods, C. H. Zurhellen, M. Verllnsk1, J. M. Narvaez, B. T. Mausbach. T. L. Patterson & D. V. Jeste. "Neuropsychological substrates and everyday functlomng unphcallons of prospectJve memory imprum1ent m sch1zophrema" Schi=ophrenia resem-ch. vol. 106. pp. 42-49. 2008. [4] G. S. Ungvari. Y-T. Xiang, W-K. íang & D. Shum. "Prospect1ve memory and rl correlates and pred1ctors m sch1zophre111a: An extens1on of prev1ous findmg.,;". Archn·es of C/1111ca/ .\'europsyc/10/ogy. vol. 23. pp. 613-622. 2008. España vol. 20. pp. !04-113. 2008. [13) f. Gordillo Leon. J. M. Arana Martmez. J. J. G. Mellan & l. Mestas Hemández. "Efecto de la emoción sobre la memona prospectiva: un nuevo enfoque basado en proced1m1entos operantes". Esenios de Ps,cología - Psycholog,ca/ Wr,1111gs. Málaga, España. vol. 3. pp. 40-47. 2010. [ 14] M. Oaksford, f. Moms, B. Gramger & J. M. G. WJlhan1s. "Mood, reasomng. and central execut1ve proces.~es". Joumal of Experimental Psyc/Jology: leammg. Memory and Cogmno11 vol. 22. pp. 477-493. l 996. "Tema 5 Electroencefalografia" J11sm1men1ac1ó11 Biomédica. U111vers1dad de Alcalá España pp. 1-25. (15] R. Barea Navarro. [16] D. Beltr.:unone. Electroencefalografia (EEG). [17) R. Resmck. D. Hall1day & K. S. Krane. física. Grupo Ed11onal Patria México, D.F. vol l. Ed1c1ón 5. 2009. [5] Y. Wang, R. C.¡;__ Chart. J. Cu1, Y. Deng, J. Huang. H. L1, C. Van, T. Xu. Z. Ma. X. Hong. Z. L1., H. Sh1 & D. Shum. "Prospect1ve [ 18] f. J. Guzmán de la Garza. Smcromzac1óndelelectroencefolograma en respuesta a estímulos visuales coloreados. Tesis. FacuJtad de Med1cma, Monterrey. Nuevo Leon. México. Universidad Autónoma de Nuevo León. 1999. memory m non-psycottc first-degree relauves of pauents w1th sch1zophrema" Psycluarnc Research. vol. 179. pp. 285-290. 2010. [19] V. E. frankl. Ps1coanál1s1s y existencialismo: de la psicoterapia a la logoterap1a México, D.F. Fondo de Cultura Económica 2010. [6] C. C. Adda, L. H. Castro, L. C. Além-Mar e Silva. M L. de Manreza & R. Kash1ara "Prospecllve memory and mes1al temporal epilepsy assoc1ated w1lh hrpocampal scleros1s". Neumpsycho/og¡a. vol. 46. pp. 1954-1964. 2008. ¡201 A. C. Gu)1on & J. E. Hall. Tratado de fismlog1a médica México. D.F. McGraw-H1ll lnteramencana vol. l. Décima Ed1c1ón. 2001. [21] M. Perassolo. Cómo leer un EEG (archivo en PDF). Hospital Carlos G. Durand, Buenos Aires, Argentma [7] E. R. foster. M. A. McDamel, G. Repovs & T. Hershey. "Prospecuve memory m Parkmson d1sease acros.~ laboratory and self-reported every day performance" . .\'eumpsychology. vol. 23 . pp. 347-358. 2009. [8] S. P. Woods. L. M. Moran, C. L. Carey. M. S. Dawsori. J. E. Jud1cello, S. G1bson. Grant l & Atkmson JH. "Prospecuve memory m HI V mtecuon: 1s --remembenng to remember'º a umque pred1ctor of self-reported medJcat1on management'>" Arcluws of C/111ica/ Neuropsycho/ogy. vol. 23. pp. 257-270. 2008. Datos de los autores: Nestor Antonio Flores Martínez [9] J. J. G Me1lán. V. M. Salgado, J. M. Arana, J. Carro & C. Jenaro. "Entrenamiento cognitivo y meJora de la memoria prospectiva en Jó1·enes con retraso mental leve". Re\'1sta de lnwst1gació11 Educa111·a. vol. 26. pp. 227-245. 2008. [ 10] T. Hetlem1an, R. Ciar!(. J. Bartholome,~, J. Lmg & S. Stephens. "Does bmge drmkmg m teenagers atlect the1r everyday prospect,ve memory''" Drug and Alcohol Depe11de11ce. vol. l09. pp. 73-78.2010. [JI] S. Matter & B. Me1er. "Prospecuve memory affocts sat1sfactJon w1th 1hecontracept1ve pdl". Co11n·acept1on. vol. 78. pp. 120-124. 2008. 112] E. G. Femández Abascal. P Guerra, f. Martinez, f. J. Dominguez. M. Á. Muñoz. D. A. Egea, M. D. Martín. J. L. Mata, S. Rodríguez & J. Villa "El sistema mtemac1onal de sonidos afectivos ( lADS): Adaptación española". Ps1co1hema. Ov1edo, Lic. en Física. UANL. Factútad de Ciencias Físico Matemáticas. Intereses: Neurociencia teórica y aplicada, física de ondas, ncurops1eología, ps1cobiologia Valentín Guzmán Ramos, Dr. Lic. en Física. UANL. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas UANL Dirección del autor: Cd. Universitaria. N.L. CP. 66450. Profcsor-mvestigador Intereses: Láseres. optoelectrónica. Física médica. circuitos eléctncos ANÁLISIS DE ONDAS NEURONALES: UN ESTUDIO PREVIO PARA TERAPIA PSICOLÓGICA SIN FÁRMACOS 1 �Celebra FCFM 60 años haciendo historia Por: Alma Calderón Martínez La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León está celebrando actualmente su 60 aniversario en el marco conmemorativo de los 80 años de la UANL. Esta Dependencia es un lugar en el que se crea y comparte el conocimiento con el objetivo de contribuir a la sociedad nacional e internacional en los distintos ámbitos del saber que en ella se imparten. Los datos históricos presentados a continuación fueron tomados de la obra Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, 55 años de historia, de los autores Juan Ramón Garza Guajardo y Dinorah Zapata Vázquez, así como de Administración 2007-2013: Respeto, Responsabilidad y Compromiso y de investigación personal. Inicios El crecimiento de la Facultad es fruto del trabajo de las personas que han pasado por 1 FOTOGRAFÍA: MURAL DE LA FCFM sus aulas: estudiantes y profesores que con el diario esfuerzo buscan encontrar respuestas y ofrecer soluciones que contribuyan al bienestar científico y social. Esto se veía desde principios de los años cincuenta en la Facultad de Ingeniería Civil, en donde el primer problema al que estudiantes y profesores buscaban una solución, era al nivel académico en el área de Matemáticas. Asimismo, el Lic. Raúl Rangel Frías mostró sumo interés en dicho proyecto; por tal razón, en 1953, en el ala norte de Colegio civil vio la luz la Facultad, entonces conocida con el nombre de Escuela de Matemáticas. Al inicio se contó con el apoyo de maestros de la UNAM para impartir clase. Mas uno de los objetivos iniciales de la Facultad fue el de preparar sus propios maestros, así como especialistas que apoyaran a otras Dependencias que ocupaban sus conocimientos: Ciencias Químicas, Ingeniería Mecánica y Eléctrica y Arquitectura. El primer profesor en impartir cátedra fue el lng. �Rafael Serna Treviño. Por otra parte, el cargo de Director lo tuvo el lng. Roberto Treviño González (1953 -1958). Durante esos años ya se contaba con la presencia del lng. Eladio Sáenz Quiroga y del lng. Domingo Treviño Sáenz, distinguidos profesores. Para poder terminar su preparación, la primera generación culminó sus estudios en la UNAM , contando con el apoyo económico del Patronato Universitario y de la Sociedad Matemática Mexicana. Posteriormente, en 1958, la Facultad cambió su sede a una casa frente al Hospital del Seguro Social. En 1959, llegó a Ciudad Universitaria, donde estuvo un tiempo compartiendo espacio en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, y luego en Rectoría. Para 1964 la Dependencia contó, por vez primera, con el nombre de Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Tal como su nombre lo indica, se inició una nueva licenciatura en el área de Física, complementado así los conocimientos que en ella se ofrecerían. También se establecieron laboratorios de Física con un equipo de electricidad; para ello se recibió el apoyo de un sorteo del Patronato Universitario. Para 1970, la FCFM ya se encontraba en su sede actual en Ciudad Universitaria gracias al apoyo del Patronato Universitario del Patrimonio de Beneficio Universitario. y Símbolos La identidad de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas se ha dado a conocer mediante la producción de investigaciones y las distintas aportaciones que sus integrantes han tenido con la sociedad. No obstante, existen algunos símbolos, uno de los cuales data desde sus inicios; ambos representan a la Dependencia. El primero es el escudo de la Facultad; en 1968, se llevó a cabo un concurso para elegirlo. El ganador fue el alumno Andrés Torres Ruiz. Actualmente, el escudo presenta algunas modificaciones dadas a conocer el mismo año. FCFM Escudo de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas �REPORTAJE Otro símbolo es el himno de la FCFM. En 2011 se hizo un concurso para designar la letra del himno de la FCFM, en el cual resultó ganador Gerardo Azael Mendoza Barrera, estudiante de la Licenciatura en Multimedia y Animación Digital. Posteriormente, en 2013, se solicitó el apoyo a la Facultad de Música de la UANL para crear la melodía del himno. Finalmente, la composición se presentó el 23 de septiembre de 2013 en la Plaza Cultural "lng. Rafael Serna Treviño" en el marco conmemorativo del 80 aniversario de la UANL y del 60 aniversario de la FCFM. Programas de estudio y acreditaciones El crecimiento que ha tenido la Facultad va estrechamente ligado a la calidad de los programas de estudio que en ella se ofrecen; de esta manera, una escuela que comenzó con 14 alumnos y 6 maestros, de los cuales, a su vez, 5 eran estudiantes, haya tenido un crecimiento importante a más de 2000 estudiantes y más de 300 profesores. Como se mencionó, en 1953 comenzó a ofrecerse la Lic. en Matemáticas y para 1964, ya se ofrecía la Licenciatura en Física. Para 1969 hubo una modificación a ambos planes de estudio. 1FOTOGRAFÍA: PRESENTACIÓN DEL HIMNO DE LA FCFM En 1975 se creó la Licenciatura en Ciencias Computacionales, y a su vez, se hicieron modificaciones a las licenciaturas anteriormente mencionadas. La siguiente modificación a los planes, en esta ocasión la LCC incluida, tuvo lugar en 1990. El siguiente gran paso se dio en 1992, cuando comenzaron a ofrecer las Maestrías en Ciencias Computacionales, Control Total de Calidad y Metrología de la Radiación. Para 1995 se crearon el Doctorado en Ingeniería Industrial y la Maestría en Teleinformática. Durante la administración de 2001 al 2007, se creó la Licenciatura en Actuaría y se ingresó al Posgrado al Padrón Nacional de Posgrados. Además, la Licenciatura de Ciencias Computacionales recibió una evaluación por parte de la CONAIC, en donde se informó que la carrera cumplía con estándares internacionales. Finalmente, se obtuvo la certificación bajo la norma ISO 9001 :2000 por el excelente cumplimiento de los procesos administrativos. En la administración 2007-2013, se implementó el Modelo Educativo de la UANL, y los Modelos Académicos de Licenciatura y Posgrado; asimismo, se llevó a cabo el rediseño de los Programas Educativos de las Licenciaturas en Ciencias Computacionales, �1 l en Física, en Matemáticas y en Actuaría, y de los Posgrados en Ingeniería Física Industrial (Doctorado y Maestría). Además, se logró la creación de nuevos Programas Educativos como el de la Licenciatura en Multimedia y Animación Digital (LMAD) y el de la Licenciatura en Seguridad en Tecnologías de Información (LSTI) , además de los Posgrados en Ciencias con Orientación en Matemáticas (Doctorado y Maestría), así como la Maestría en Ingeniería en Seguridad de la Información. Finalmente, se dio impulso a los Cuerpos Académicos, logrando colocar tres consolidados, tres en consolidación y seis en formación; también se participó en Congresos y Olimpiadas Nacionales e Internacionales. Instalaciones La Facultad ha crecido en infraestructura desde que se estableció en su sede actual. A partir de entonces, se han llevado a cabo múltiples adecuaciones, remodelaciones y construcciones que han permitido mejorar la calidad de los servicios que en ella se ofrecen, así como el aprovechamiento de sus espacios. En 1978, se construyó un tercer piso en un edificio de la FCFM , donde se colocó la Biblioteca, hoy Centro de Información en Ciencias Exactas (CICE). 11 1 En 1977 se creó un Tallerde Instrumentación para fabricar y diseñar equipo para laboratorios de Física, el cual en la actualidad es conocido como Unidad de Desarrollo de Instrumentos Científicos y Tecnológicos (UDICyT). Se consiguió equipo de cómputo para los cursos en 1979 con el fin de apoyar a los estudiantes de LCC. En 1995, el M. l. l. José Osear Recio Cantú gestionó la construcción de 6 aulas, así como las bases del Centro de Servicios en Informática (CSI). Bajo la gestión de la M. A. Carmen del Rosario de la Fuente García (2001-2007) se llevó a cabo el acondicionamiento de espacios como aulas interactivas. Asimismo, se creó un edificio con 1O aulas y espacios para oficinas. Recientemente, bajo la administración de la M. A. Patricia Martínez Moreno, ex directora, se remodelaron y equiparon más del 80 % de las aulas, auditorios y oficinas de la FCFM. También se remodelaron el CSI y el edificio de la UDICyT. Asimismo, se creó el Centro de Investigación en Ciencias Físico Matemáticas (CICFIM), lugar en el que se encuentran aulas, oficinas y laboratorios; además de ser la sede de los Cuerpos Académicos, quienes realizan trascendentes investigaciones y representan un orgullo a la Facultad por sus aportaciones a la Ciencia y a la Tecnología. A su vez, se FOTOGRAFÍA ( DER.A IZO). FACHADA DE LA FCFM. CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS (CICFIM) • UNIDAD DE DESARROLLO DE INSTRUMENTOS CIENTIFICOS Y TECNOLOGICOS (UDICYT) 1 �REPORTAJE CELERINET ENERO-JUNIO 2013 acondicionaron espacios para los estudiantes como "El túnel de la Ciencia", "El Domo". "Plaza cultural lng, Rafael Serna", la Sala de Usos Múltiples "lng. Roberto Treviño González". Cabe señalar que bajo su gestión se creó el Centro Cultural de Ciencia y Tecnología en Montemorelos, espacio destinado a la difusión de la ciencia, concluyendo la primera parte del mismo. Directores A continuación se mencionan los profesores que han ocupado el cargo de Director en la Facultad, desde que fue fundada hasta hoy día; así como los periodos que comprendieron su administraciones. • lng. Roberto Treviño González (1953 - 1958) • lng. Rafael Serna Treviño (1958 -1967) • Lic. Jaime Navarro Cuevas (1967 - 1969) • Dr. Eladio Sáenz Quiroga (1969 - 1971) • Lic. Raúl López Aldape (1972 - 1974) • Dr. José Luis Camparán Elizondo (1974 - 1978) • Lic. Juan Ernesto Colunga Cavazos (1979 - 1980) • Lic. Tomás Humberto Martínez Galindo (1980 - 1983) • M.C. Luis Vicente García González (1983 - 1989) • M.C. Raúl Mario Montemayor Martínez (1989 - 1995) • M. l. l. José Osear Recio Cantú (1995 - 2001) • M. A. Carmen del Rosario De la Fuente García (2001 - 2007) • M.A. Patricia Martínez Moreno (2007 - 2013) 1FOTOGRAFIA: MT. ROGELIO JUVENAL SEPÚLVEDA GUERRERO Actualmente, el cargo de Director en la FCFM lo ocupa el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, quien asumió la responsabilidad el 14 de noviembre de 2013, para el periodo 2013-2016. El futuro La FCFM es una escuela que se ha desarrollado gracias al trabajo y compromiso de sus integrantes. Actualmente se trabaja para lograr los objetivos de la visión 2020 de la UANL, por lo que se augura que la Dependencia continuará desarrollándose y obteniendo grandes logros en pro de la comunidad académica y de la sociedad. �REPORTAJE Referencias: A. P. Calderón Martínez. Administración 2007-2013. Respeto, Responsabilidad y Compromiso. FOCOMSA: N.L., México. 2013. J. R. Garza Guajardo & D. Zapata Vázquez. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, 55 años de historia. Imprenta Universitaria: N.L., México. 2009. Página Oficial de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Recuperado el 30 de noviembre de 2013 de: www.fcfm.uanl.mx. CELERINET ENERO-JUNIO 2013 �Resume■ : La heurística tiene dos objetivos: el uso de algoritmos en buen tiempo de ejecución y que sea óptimo para el trabajo, en caso de los virus su objetivo es penetrar al sistema con éxito sin ser detectado por algún sistema de protección, con la finalidad de infectar la computadora, archivos entre otras cosas. Para que los virus no sean detectados y que puedan sobrevivir más los hackers, o personas malintencionadas, utilizan métodos heurísticos para que los antivirus no los puedan detectar; tanto la base de datos del mismo programa, hasta el código malicioso con el que se generó. Generalmente, la programación heurística es considerada como una de las aplicaciones de inteligencia artificial y también como herramientas para la solución de problemas. Los antivirus utilizan diferentes técnicas para detectar los virus, malware entre otras cosas. Los antivirus pueden reconocer la firma de un virus, entre más instrucciones específicas contengan el virus o el código malicioso estas definen como comportarse y actuar. Palabras davu: heurística, antivirus, virus, detección, malware, malicioso �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES CELERINET JUUO-DICIEMBR!: 2013 latrodurclóu medicina que "aprende" mediante la experiencia y aumento en su base de conocimiento. Antes de saber cómo funciona la heurística en antivirus y virus, debemos saber lo que es una heuristica como tal. Una heurística es un algoritmo que abandona uno o ambos objetivos fundamentales de la computación que son encontrar a lgoritmos con buenos tiempos de ejecución y que sean óptimos. La programación heurística posee un doble rol en el desarrollo antivirus: velocidad y detección, por tal motivo de ahí surgió el término heurística. Ya hablando de antivirus, la heurística son los métodos que se emplean para reconocer códigos maliciosos (virus, gusanos, troyanos, etc.) que no se encuentran en la base de datos. En el caso de los virus, su heurística vendrían siendo los métodos que usán para evitar ser detectados por los antivirus; su importancia radica en el hecho de poder evadir la única defensa automática posible del antivirus frente a la aparición de nuevos códigos maliciosos de los que no se posean firmas en la base de datos del antivirus. La bturistica La heurística, en la terminología de las tecnologías de la información, tiene dos objetivos importantes que son: el uso de algoritmos en buen tiempo de ejecución y que sea óptimo para el trabajo. En el caso del virus, su objetivo es penetrar al sistema con éxito sin ser detectado por algún sistema de protección, con la finalidad de infectar la computadora, archivos, entre otras cosas. Usando estos métodos en los virus, aumenta la probabilidad de que e l sistema sea afectado por este programa y puede realizar su ejecución con facilidad. Con esto nos damos cuenta que la heurística de los virus también va de la mano con la heurística de los antivirus, que en el caso de los antivirus funcionan escaneando continuamente el sistema en busca de algún virus que contenga la base de datos. Los antivirus también están conformados de las instrucción de configuración donde se almacenan los patrones de comportamiento que sirven para identificar a este código malicioso. La vacuna que contiene este antivirus vendría siendo el método heurístico que en términos de informática es la detección de firmas genéricas, reconocimiento del código compilado, desensamblado, des empaquetamiento entre otros, más adelante hablaremos de estos temas. Generalmente, la programación heurística es considerada como una de las apl icaciones de inteligencia artificial y también como herramientas para la solución de problemas. La programación heurística es utilizada en sistemas expertos, se construye bajo ciertas reglas extraídas de la experiencia y respuestas que fueron generadas por tal sistema, donde va adquiriendo la Para que el virus no sea detectado y que pueda sobrevivir, mas los hackers, o personas malintencionadas, utilizan estos métodos para que los antivirus no los puedan detectar, tanto la base de datos del mismo programa, hasta el código malicioso con el que se generó. Los métodos de infección de los virus pueden ser de dos maneras: Los antivirus pueden reconocer la firma de un virus, mientras más instrucciones especificas contenga el virus o el código malicioso que estas definen como comportarse y actuar. Por eso la firma digital es como la huella digital de los hackers o de las personas malintencionadas es única y distinta. 2 Es el comportamiento que contenga el virus, esto depende de cómo se realizó este virus porque pueden variar de infectar a varios archivos hasta corromper carpetas u otros archivos del sistema. Después de ver cómo actúan los virus, veremos qué métodos o que tipos de infección realizan de diferentes maneras que se explicarán a continuación: • • Infección Directa: Se enfoca a atacar primordialmente en infectar el disco o los discos duras que tenga la computadora; ataca a uno o más archivos del sistema. Esto se real iza mediante un programa o un archivo infectado que nos pasaron o descargamos por Internet; la infección se propaga tanto en una computadora o servidor; varía si es que están en la misma red o los archivos compartidos del sistema, este tipo de infección es el más común que es muy fáci l de detectar por un antivirus. Infección Rápida: este tipo de infección es un poco peligrosa porque puede infectar cualquier archivo e incluso el mismo antivirus. Infección Lenta: método tiene el fin de ocultarse o enmascararse dentro del sistema, haciendo dificiles de detectar por el antivirus. • Infección Minimalista: puede que a veces los infecte o a veces no lo hará, hace que la infección sea lenta y aumenta la probabilidad de no ser detectado por el s istema. • Infección RAM Residente: puede infectar los programas de arranque del s istema. Estos virus no se propagan por la red o por el Internet, solo insertando LA HEURÍSTICA EN LOS VIRUS 1 �CELERINET JUUO-DICIEMBRE 2013 fisicamente un disquete, USB u otro medio de almacenamiento; puede infectar a los demás equipos que estén en la misma red. Análisis Hturístko Utiliza un acercamiento basándose en reglas para diagnosticar un archivo potencialmente ofensivo o malicioso. Debido a que el motor de análisis trabaja a través de su base de reglas, chequeando el archivo mediante criterios que indican que podría ser un archivo sospechoso, cuando hay archivos semejantes de posible malware, realiza un puntaje igual o superior o semejante a él Si el puntaje es igual o superior al umbral estimado, ese archivo es señalado como sospechoso (malicioso o spam) y será procesado de acuerdo a los criterios e instrucciones del sistema o antivirus. Lo opuesto a la Heurística Lo que en realidad es lo opuesto a la heurística o lo opuesto al análisis heurístico en los antivirus no es la exploración por firmas sino la exploración algorítmica, en la exploración por firmas es un caso especial de la misma. La exploración algorítmica es la decodificación algorítmica, que está basada en procedimientos matemáticos. Lo que es referido en la industria como la exploración algorítmica, normalmente es entendido como algo que se basa en un algoritmo (buscar una cadena estática o una secuencia estructurada de bytes) que es especificada de acuerdo al virus que se intenta detectar. Mttodo beu.rístico en los antivirus Como se había mencionado antes, los antivirus ,utilizando este método, sirven para detectar los patrones o comportamientos de los virus. Tiene como finalidad detectar este virus mediante el uso de firmas digitales o genéricas, el reconociendo del código malicioso, etc. No es un método exacto, pero se aproxima mucho a la realidad; como Ios virus cambian día con día sus patrones, es más dificil detectar por dicha razón este método; se aproxima, y cuando ya está seguro dependiendo de qué haya analizado, lo detectará como virus o no. ~1ttodos de detección heurística tn los antivirus Los antivirus utilizan diferentes técnicas para detectar los virus, malware, entre otras cosas. Cada método es para analizar las características y el comportamiento para determinar s i es un virus o un archivo sospechoso. 1LA HEURÍSTICA EN LOS VIRUS INVESTIGACIÓN / CIENCIAS COMPUTACIONALES Ahora mencionaremos algunas de estas técnicas: • Emulación del archivo: También conocido como la caja de arenas de prueba (exploración dinámica) donde se realiza la emulación de archivos en un ambiente virtual controlado (caja de arena) para ver qué es lo que realiza. Tiene como fin ver si este archivo se comporta como virus, s i es el caso, se trata como virus. • Análisis del archivo: El antivirus analizará el archivo sospechoso con la finalidad de checar cuál es su intención, destino y propósito; pero si tienen funciones que pongan en riesgo al sistema, como eliminación de archivos del sistema, se reconocerá automáticamente que es un virus. • Detección de Firma Genérica (Firma Digital): Esta técnica es especial, debido a que es muy común para detectar los virus. Cuando se crea un virus o se da a conocer por su nombre; la mayoría de la gente cree que es un nuevo virus que amenaza el sistema, pero es todo lo contrario debido a que provienen de la misma familia o clasificación. La ventaja que tienen los antivirus en esto es que utilizan las mismas definiciones que utilizaron anteriormente para localizar a estos nuevos virus o "primos" similares e incluso s i utilizan otro nombre diferente o que contenga otro tipo de función [6]. Ya hablamos de los tipos de infección y cómo la heurística aplicada en los virus y antivirus; a continuación, veremos los tipos de heurística que aplican en el análisis para la detección, estos temas son impartidos por el antivirus ESET NOD 32 que utiliza estos temas para la detección proactiva de malware [4]. Tipos dt bturístira Los antivirus utilizan tres tipos de variantes más comunes para el análisis, que son normalmente utilizados para la detección heurística. Son los siguientes: • Heurística Genérica: Realiza un análisis de la similitud del objeto a otro, ya sea código malicioso. Si al analizar un archivo es similar a un código malicioso, este será detectado y será considerado como amenaza al sistema. • Heurística Pasiva: Se analiza el archivo tratando de determinar qué es lo que realiza el programa. S i realiza actividades sospechosas, será considerado como malicioso. • Heurística activa: Como objetivo crear un entorno seguro y ejecutar el código de tal forma que se pueda �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES CELERINET JUUO-DICIEMBR!: 2013 reconocer cuál es el comportam iento del código. Esta técnica es conocida por los siguientes nombres: "Caja de Arena (Sandbox)", " Virtualización" o «Emulación". Las v,ntajas y den·entajas dt la heurístira en los anth·irus Utilizando la heurística es una manera eficaz para identificar las amenazar desconocidas para la protección de nuestro sistema actualizada día a día en tiempo real, pero tiene sus desventajas. Este tipo de análisis y exploración puede llevar tiempo debido a que hace un chequeo a todos los archivos para verificar si existe una amenaza, por lo tanto afecta el rendimiento de nuestro sistema haciéndolo lento. La preocupación principal con la detección heurística es que a menudo aumentan los falsos positivos. Los falsos positivos son que el antivirus determina un archivo es malicioso (lo pone en cuarentena o elimina la misma), cuando en perfectas condiciones. Esto se debe a que algunos archivos pueden parecerse a los virus, pero en realidad no lo son, son restringidos o que dejaron de trabajar en el sistema. LA HEURÍSTICA EN LOS VIRUS 1 �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES CELERINET JUUO-DICIEMBRE 2013 Rtftrtncias [ I] Virus y Antivirus. Recuperado de: http://www.monografias.com/ trabajos l 8/v1rus-antiv1rus/vrrus-ant1v1rus2.shlml [2] Estudio sobre VIIUS mforrnát1cos Recuperado de; http://www. monografias.com/trabaJos/eslud1ovuus/estudmv1IUs.shtrnl Datos de los autores. Frandsco Eleazar Delgado Contreras Escuela Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas Dirección: Plan de Galcana No. 2804, La republica, Monterrey, Nuevo León, C.P: 64900 [3] La Heun5t1ca y los Anllv1ru5. Recuperado de: http://www. CJ\'j)res1onbmarta.com/la-heun511ca-y-los-ant1v1rus/ Ema1I: francisco.fcfm92@gmatl.com [4] Análisis Heurisuco: detectando malware desconocido. Recuperado de: http://v.•ww.e5et-lacom/pdt7prensa/mfom1e/ anal 1515_ heunsttco_ detectando_mal ware_ desconoc1do.pdf .Jesús Huml>t'rto Rojas Raagel [5] How v1ruses l:::scucla Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas avo1d detect1on. Recuperado de: http:// etutonals.org/M1sc/computer+book/Pan+2+Dangerous+T hreats+on+the+ JntemeúChapter+ 7+ V1ruses+and+Worm s/ HOW+VIRUSES+AVOJD+DETEC-llON/ [6] What is Heurishc Anttvlflls DetectJon•) Recuperado de: http:// 1nternet-secunty-su11e-rev 1ew.toptenrev1ews.com/prem1umsecunty-swtes/what-is-heurist1c-antJvuus-detect1on-.html Dirección: Abnl en Portugal No. 319, Residencial San Nicolás, San Nicolás de los Garza, Nuevo León. C. P: 66414 Ema1I. roJaslcc@msn.com .Jost Luis l\lare!l Monsiváis Escuela Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas D1rccc1ón Ban1bú No. 118, La enramada 3er Sector, Apodaca, Nuevo León, C. P: 66635 Email huero_xtm@ho11nail.com Coautor lng . .Julio C ésar González Cervantes D1rccc1ón Lazaro Cardcnas 1212 col. Las Puentes, San Nicolas de los Garza Ema.il julioglezc@gmail.com 1LA HEURÍSTICA EN LOS VIRUS �1 Rtsumc■: Las estrategias en la educación básica, media y superior, en las instituciones nacionales e internacionales para la divulgación de la ciencia y tecnología ha sido la Robótica, mediante la inclusión en las materias del plan de estudios de las diferentes especialidades y en los diferentes niveles educativos. A nivel mundial y cada año se desarrollan competencias de robótica, en diferentes categorías, que con ello dan la oportunidad de mostrarse ante el mundo el avance tecnológico y aplicaciones de las ciencias a edades de entre los 6-14 años. Con esto se ha logrado excelentes resultados en el rendimiento académico científico de niños y jóvenes que cursan diferentes carreras, con ello mejores oportunidades de trabajo, en la industria con alta tecnología. Palabras clave: Robótica, lógica difusa, robotC, sensores �CELERINET JUUO-DICIEMBRE 2013 latrodurclóu Aplicar la plataforma educativa en jóvenes para lograr una enseñanza de conocimientos de ingeniería de control empleando inteligencia artificial, redes neuronales, lógica difusa, algoritmos de optimización, de manera fácil, eficiente y didáctica que propicie el aprendizaje de forma colaborativa. Fomentando el desarrollo de tecnologías para la solución de problemas en la vida cotidiana y en la industria. Con los altos costos de los materiales, manuales, Software y Hardware, buscar herramientas virtuales y catedráticos e investigadores en su momento en el sentido altruista para una mejor calidad educativa. La virtualización para a los robots mediante un los accionamientos robóticos eliminatorias de competencia de nacional e internacional. insertar inteligencia lenguaje que simula y preparación para robótica a nivel estatal, Los retos de la robótica cuando se prototipa: La robótica es una de las áreas más complejas y con crecimiento más rápido en la ingeniería. Casi todo tipo de robots operan en un distinto entorno/ambiente y tienen distintos comportamientos u objetivos. Tres de los retos más grandes que los desarrolladores encuentran cuando están prototipando con robots son integración con sensores y actuadores, implementación de autonomía y despliegue de control de algoritmos deterrninístico a hardware embebido. Educadores e investigadores en todo el mundo utilizan diferentes lenguajes de robótica, mecatrónica y controles. Las plataformas de diseño gráfico de sistemas que relaciona este documento y de hardware en tiempo real proporcionan oportunidades de diseño práctico para ingenieros mecánicos, eléctrico y de software. Desde laboratorios universitarios hasta proyectos de investigación, los estudiantes y los ingenieros están usando el software Lab VIEW para enfrentar el futuro de la robótica. INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES Que en niveles de educación media y para no invertir grandes presupuestos, aplicaremos el lenguaje RobotC para los desarrollos de robótica de una manera virtual. El robot y la arena se virtual izará directamente en la computadora de tal manera que podrá el usuario en tiempo real ver los resultados de su desarrollo. Competencias Las competencias en la robótica se encuentran justificadas con tres conceptos que encierran el entorno de proyectos de aplicaciones de robótica: • Innovar • Diseñar • Descubrir La educación como vía de generación de talento y conocimiento científico representa la principal herramienta para incrementar la competitividad de las economías. Principal,s aplicaciones de la robótka Vehículos autónomos hasta sistemas móviles. Investigación y Enseñanza: Los estudiantes e ingenieros están afrontando el futuro de la robótica, desde escuelas superiores hasta laboratorios de investigación. Brazos Industriales: Cómo integrar medidas y visión con robots industriales de base fija. [ 1] La programación La programación para la robótica educativa se desarrolla con el análisis del problema que consiste en la planeación de las diferentes subtareas, representadas mediante diagramas de flujo figura 2, que una vez compiladas se inserta esta inteligencia a un cerebro (sistema embebido) como se muestra en la figura 3. Preparatión para la robótica Figura 1. La tecnología y la evolución del hombre. La tecnología potencializa la enseñanza basada en el "aprender a hacer". 1 VIRTUALIZANDO EL DESARROUO EN LA ROBÓTICA PARA COMPETENCIAS DE OLIMPIADAS NACIONALES E INTERNACIONALES Los jóvenes que se prepararían en el diseño de prototipos de robótica, para algún evento eliminatorio recibirían en su primera etapa en e l desarrollo del programa inteligente que se insertaría en e l robot Debido a que no se cuenta con el material Hardware, vamos a utilizar Software virtualizardor con el fin ver en tiempo real el comportamiento del robot así mismo las arenas [3] a utilizar en la competencia ~ora 6. �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES CELERINET JUUO-DICIEMBR!: 2013 El código en RobotC [2] se muestra en la figura -t., se selecciona el tipo de robot y sensores figura 5 y la arena personalizada donde se probará el Robot figura 6. La preparación de los robots van de acuerdo a las categorías del evento en el cual se logre la clasificación, que en este caso fue clasificatorio para el torneo Robocup 2012 en la ciudad de México. Figura 7. Se clasificó al mundial en la categoría Soccer Jr. En el que el pase se obtuvo en el nacional en la ciudad de México invictos. SIMBOLOGÍA ( Start / Stop ) Conclusión Los catedráticos e investigadores así como las instituciones están apostando a los desarrollos de robótica, sobre todo en apoyo a los niños y jóvenes que son el futuro del futuro del país y del planeta. El conocimiento si se comparte de una edad temprana alcanzaremos mejores horizontes científicos y con ello la Ciencia y la Tecnología estaría al alcance de la humanidad DIAGRAMA DE FLUJO SEUDO-CÓDIGO Start taskmain () ! { ( whilc ( touch sensor is not pressed) ) { Is the Touch Sensor pressed? Robot runs forward Run both motors forward __________ if {sonar detects object < 20 cm away { Robot stops ! Robot turns right } Stop motors } ! } Figura 2. Diagrama de flujo (inteligencia) Figura 3. Insertando inteligencia VIRTUALIZANDO EL DESARROLLO EN LA ROBÓTICA PARA COMPETENCIAS DE OLIMPIADAS NACIONALES E INTERNACIONALES 1 �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES CELERINET JUUO-DICIEMBRE 2013 Auto Auto const tSensors sonarSensor - (tSensors) SI; //*!!CLIC!( to edit 'wizard created sensor 1 2 task 3 { ma ín () 4 5 6 Archivo B while (SensorValue (sonarSensor) ~ O0001S { O 00010 7 a 9 10 11 12 13 14 1s motor[motorC] = 50; motor[motorB] = 50; O 00005 ~ á"' { ~ "' ~ motor[motorC] = -50; motor[motorB] = -50; waitl Msec (2000); > O 00010 Figura 5. Selección del tipo de Robot y sensores. ii\\11 11 g 1 .., oooos U001S Figura 4. Código en robotC m 0.00000 liil liil Figura 6. Arena personalizada. Figura 7. Word Trade Center ciudad de México Robocup 2012 Figura 11. Japón vs México Mundial robocup 2012 Figura 9. China vs México Robocup 2012 VIRTUALIZANDO EL DESARROUO EN LA ROBÓTICA PARA COMPETENCIAS DE OLIMPIADAS NACIONALES E INTERNACIONALES �INVESTIGACIÓN/ CIENCIAS COMPUTACIONALES CELERINET JUUO-DICIEMBR!: 2013 Rtftrtncias Datos del autor: [IJ AureUo Ramírt-;.r; Graoados [2] M. Boogaarts, J. A. Daudehn. B. L. Dav1s, J. Kelly, L. Morns, F. & R. Rhodes. M P. Scholz. C. R. Smrth. R. Torok & C. Anderson, The LEGO MINDSTORMS NXT Idea Book: Des1gn, lnvent, and Build. EditJon: l. JSBN-1 0: 1-59327-150-6. JSBN13: 978-I-59327-150-3. Copynght Year: 2007 Recuperado de: http://www.m.com/robo11cs/educat10n/esa/ [3J Recuperado uploads/2012/ de: http://www.robotc.net/blog/wp-contenú [4] D. J. Perdue & L. Valk. The Unoffic1al LEGO MINDSTORMS NXT 2.0 lnventor's Guide. ISBN JO 1-59327-215--1. copynght 2012. [5] ROBOTC Cumculwn for TETRJX & LEGO Mmdstonns Student.Cameg1e Mellon RoboucsAcademy. 2013 (Software) [6] Robotics Engmeenng Vol. 1: lntroducuon to Mob1le Robollcs Home School Ed1t1011[991282SLJ. 2013. [7] NXT Video frau1er 2.0 Classroom l!cense [9915-11]. Egresado del Instituto Tecnológico de Estudios Supenores de Monterrey de Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones lEC. Con la Maestría en Ciencias Posgrado de FIME en la especialidad de relaciones Industriales Perfil PROMEP, Catedrático de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas en la Licenciatura de Ciencias Computacionales de la lJANL. Líder de Cuerpo Académico ··Computación Aplicada", con lineas de investigación: telecomunicaciones, instrun1cntos virtuales, sistemas de adquisición. potencia y energía, sistemas de tiempo real. ü1rccc1ón del autor Pedro de alba sin San Nicolás de los Garza N. L.. Mex1co Ciudad Universitaria. San N1eolas de los Garza Nuevo León, México. Ema1I. raurcli0S6@yal1oo.com.mx VIRTUALIZANOO EL DESARROLLO EN LA ROBÓTICA PARA COMPETENCIAS DE OLIMPIADAS NACIONALES E INTERNACIONALES 1 �Resumen: Con el presente artículo se busca dar a conocer los principales de litos informáticos y los riesgos que estos generan para la sociedad, las empresas y los gobiernos. Asimismo, de las principales leyes que existen en México para tipificar este tipo de delitos y de los acuerdos internacionales de los países han firmado y desarrollado con el fin de combatir este problema. Palabras claves: ciberdelincuencia, marco legal, malware, seguridad, tecnología �INVESTIGACIÓN/ SEGURJDAD EN TI Delitos informáticos Antecedentes Los antecedentes de los delitos informáticos van a la par del desarrollo de las tecnologías de la información. Con el desarrollo de la tecnología, la sociedad se ha visto en un panorama de avance y desarrollo en todas sus áreas; por desgracia, la delincuencia también se ha beneficiado de esto. Entre los beneficios que ofrece el uso de redes de comunicación a los delincuentes se encuentran: la capacidad de cometer delitos en y desde cualquier parte del planeta, velocidad, gran cantidad de víctimas potenciales y anonimato, entre otros. Uno de los primeros y más importantes ataques en la historia de Internet se remonta a CREEPER en 1971, escrito por el ingeniero Bob Thomas, es considerado el primer virus informático que afecto a una computadora el cual mostraba un mensaj e en los equipos infectados, el cual, si no causaba daño alguno, fue la base para el desarrollo de ataques posteriores con pérdidas multimillonarias, como se menciona en el sitio web de la INTERPOL [ I] "se estima que en 2007 y 2008 la ciberdelincuencia tuvo un coste a escala mundial de unos 8.000 millones de USD" [2]. Definición Es conveniente identificar de forma clara lo que se entiende por delito informático. Existen diversas definiciones respecto; un ejemplo es la definición de Camacho Losa, citada por Leyre Hernández, quien considera como delito informático: "toda acción dolosa que provoca un perjuicio a personas o entidades, sin que necesariamente conlleve un beneficio material para su autor aun cuando no perjudique de forma directa o inmediata a la víctima y en cuya comisión intervienen necesariamente de forma activa dispositivos habitualmente utilizados en las actividades informáticas" [3]. Otra definición destacable es la establecida en el Código Penal para el Estado de Sinaloa en su Artículo 217 [4]: C ELERINET ENERO-JUNIO 2013 11. Intercepte, interfiera, reciba, use, altere, dañe o destruya un soporte lógico o programa de computadora o los datos contenidos en la misma, en la base, sistema o red [4]. Comete delito informático, dolosamente y sin derecho: la persona que Una definición más simple que se propone es la siguiente: Delito informá1ico es el uso de cualquier sistema informálico como medio o fin de un delilo. De esta manera se abarcan todas las modalidades delictivas de acuerdo al marco legal de cada país; para esto es conveniente definir qué es un sistema informático. De acuerdo con el Convenio sobre la Ciberdelincuencia adoptado en Budapest, en 200 1: "Por sistema informático se entenderá todo dispositivo aislado o conjunto de dispositivos interconectados o relacionados entre sí, siempre que uno o varios de ellos permitan el tratam iento automatizado de datos en ejecución de un programa." [5] Esta definición abarca no solo a las computadoras, sino a otros tipos de dispositivos como Data Centers, módems y cualquier otro sistema que permita la ejecución de un programa y/o manipulación de datos. Por otra parte, la guía del taller de Prevención contra el Delito Cibernético de la Secretaria de Seguridad Pública (SSP) define el delito cibernético como: "Actos u omisiones que sancionan las leyes penales con relación al mal uso de los medios cibernéticos." [6] Tipos de delitos informáticos Los delitos informáticos abarcan una gran variedad de modalidades como se mencionan en la web de la INTERPOL y se enlista a continuación: • Ataques contra sistemas y datos informáticos • Usurpación de la identidad • Distribución de imágenes de agresiones sexuales contra menores • Estafas a través de Internet • Intrusión en servicios financieros en línea • Difusión de virus I. Use o entre a una base de datos, sistema de computadores o red de computadoras o a cualquier parte de la misma, con el propósito de diseñar, ejecutar o alterar un esquema o artificio, con el fin de defraudar, obtener dinero, bienes o información; o • Botnets (redes de equipos infectados controlados por usuarios remotos) • Phishing (adquisición fraudulenta de información personal confidencial) DEUTOS INFORMÁTICOS: SU C LASIFICACIÓN Y UNA VISIÓN GENERAL DE LAS MEDIDAS DE ACCIÓN PARA COMBATIRLO 1 �INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TI CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Sin embargo no son los únicos, también existen riesgos relacionados con el uso de las redes sociales y acceso a todo tipo de información tales como: venta en el mercado negro, venta de "xploits" (vulnerabilidades de seguridad), robo de identidad, cuentas bancarias, etc. • Acceso a material inadecuado (ilícito, violento, pornográfico, etc.) Otro tipo de delincuentes que son aquellos que hacen uso del anonimato en internet con el fin de realizar conductas poco éticas: acoso, cyberbullying, estafas, pornografia infantil, turismo sexual, etc. • Adicción - Procrastinación (distracciones para los usuarios) • Problemas de socialización Herramientas • Robos de identidad Los delincuentes con conocimientos técnicos desarrollan herramientas que les permitan llevar a cabo sus objetivos, a este tipo de herramientas se les conoce como Malware y de acuerdo con el glosario en línea de Panda Security: "Cualquier programa, documento o mensaje, susceptible de causar perjuicios a los usuarios de sistemas informáticos. Contracción de las palabras malícíous software (software malicioso)." (8] • Acoso (pérdida de intimidad) • Sexting (manejo de contenido erótico) • Cíberbullyíng (acoso entre menores por diversos medios: móvil, Internet, videojuegos, etc.) • Cibergrooming (método utilizado por pederastas para contactar con niños y adolescentes en redes sociales o salas de chat) Delincuentes y objetivos Así como existen una gran cantidad de delitos relacionados con el uso de sistemas informáticos, también existe una amplia gama de delincuentes. Se definirán dos clasificaciones para estos basado en sus conocimientos técnicos. Por un lado tenemos a los expertos en seguridad informática a los que es común referirse con término de "hacker". Una definición del término es la que brinda el Oxford English Dictionary (OED): "Una persona que usa su habilidad con las computadoras para tratar de obtener acceso no autorizado a los archivos informáticos o redes." [7] En primera instancia, esta definición asocia una conducta delictiva a todo hacker; pero en el ámbito informático tales se clasifican en dos tipos: • íVhite ha/ hacker: Se dedican a buscar vulnerabilidades en redes y sistemas sin realizar un uso malicioso de estas y posteriormente reportando los fallos. Las formas en que se monetiza esta actividad son varias: se busca reputación en el sector, sistema de recompensas, trabajando como consultor o responsable de seguridad en una compañía. • Black hat Hacker: individuos con amplios conocimientos informáticos que buscan romper la seguridad de un sistema buscando una ganancia, ya se obtener bases de datos para su posterior DEUTOS INFORMÁTICOS: SU CLASIFlCACIÓN Y UNA VISIÓN GENERAL DE LAS MEDIDAS DE ACCIÓN PARA COMBATIRLO 1 En Internet, este tipo de amenazas crecen y evolucionan día a día, por lo que las compañías de antivirus trabajan constantemente en sus laboratorios, ofrecen soluciones dirigidas a diferentes tipos de usuarios tales como hogares y oficinas pequeñas, o al sector industrial y empresarial. Un ejemplo de la protección que se ofrece es la siguiente lista de las principales categorías de riesgo para las cuales la firma antivirus alemana AVIRA ofrece protección: • Adware (muestra contenido publicitario en las actividades del usuario) • Spyware (Recopila datos personales y los envía a un tercero sin consentimiento del usuario) • Aplicaciones de origen dudoso (programas que pueden poner en riesgo el equipo) • Software de control backdoor (Permiten el acceso remoto al equipo) • Ficheros con extensión oculta (Malware que se oculta dentro de otro tipo de archivo para evitar ser detectado) • Programas de marcación telefónica con coste (generan cargos en la factura de manera fraudulenta) • Suplantación de identidad (phishing) • Programas que dañan la esfera privada (Software que mermar la seguridad del sistema) • Programas broma �INVESTIGACIÓN/ SEGURJDAD EN TI • Juegos (distracción en el entorno laboral) • Software engañoso (hacen creer el usuario que esta vulnerable y lo persuaden para comprar soluciones) • Utilidades de compresión poco habituales (archivos generados de manera sospechosa) [9] Riesgo social Desde siempre las relaciones sociales han sido un punto clave en la vida de las personas. Tener la faci lidad de contactar con cualquier persona en cualquier parte del mundo ha contribuido a la globalización y al mismo tiempo ha generado una serie de riesgos. Existen una serie de conductas identificadas que ponen en riesgo la integridad fisica y emocional de los afectados. A continuación se enlistarán algunas de las más graves: Ciberbullying Acoso que se da entre menores mediante insultos, humillaciones, amenazas a través de redes sociales u otros medios de comunicación. Si bien el bullying se inició en las escuelas y parques; hoy día se ha expandido a las redes sociales donde no existe la vigilancia de los padres, los menores se ven emocionalmente afectados y sin la confianza de comentar sus problemas. Sexting El término hace referencia al uso de móviles para mantener charlas de índole sexual, donde voluntariamente se genera contenido que implique una situación erótica o sexual. Si bien en ningún momento se obliga a la persona a posar y la mayoría de las veces se busca mantener el anonimato, existe un riesgo de identi.ficación lo que resultaría en serios problemas sociales, de acoso y/o extorsión. Acceso a material inadecuado La Internet nos permite acceder a una enorme cantidad de información de todo tipo, normalmente basta con teclear en algún motor de búsqueda lo que nos interesa y en seguida se despliegan miles de resultados. Los proveedores de este servicio siempre buscan mantener fuera de sus resultados el contenido no apto para el CELERINET ENERO-JUNIO 2013 usuario. Pero fuera de ese contenido indexado existe otra parte de la red. Conocida como Deep Web (Internet profunda) es el conjunto de sitios que contienen material potencialmente peligroso para el usuario, no solo de índole sexual, también existen, videos sm!lf(grabaciones de asesinatos, violaciones, torturas y otros crímenes reales), mercado negro online (tráfico de armas, drogas, trata de personas, etc), contratación de asesinos, no existen limites para la gravedad del contenido que se puede encontrar. Pornografía infantil El problema de la pornografia infantil es quizás el más grave que enfrenta la sociedad; las víctimas quedan marcadas de por vida y por daños fisicos y/o emocionales. Combatir esto debe ser una tarea de suma importancia para cualquier gobierno. Los pederastas han hecho uso de las tecnologías de la información por las diferentes ventajas facilitan la realización de esta actividad: • Anonimato: La facilidad de cambiar de identidad dentro de foros en internet dificulta el seguimiento de las acciones de un mismo sujeto. • Cifrado: Herramientas que ofrecen métodos de cifrado (incluso a grado militar) para la información que aseguran que ninguna otra persona tenga acceso, y por tanto pruebas, a menos que se conozca una contraseña. • Dificultad de rastreo: Si bien es posible obtener cierta información acerca de la fecha de acceso, ubicación y dispositivos utilizados, usuarios avanzados pueden hacer uso de programas con los que se pueden falsear estos registros. Riesgo empresarial Schneier, 2004, citado por Del Pino: " Si Ud. piensa que la tecnología puede resolver sus problemas de seguridad, entonces Ud. no entiende los problemas de seguridad y tampoco entiende la tecnología". [ 1O] Esto refleja perfectamente el problema de la seguridad informática que se enfrenta todas las organizaciones. En un ambiente donde los riesgos avanzan a gran velocidad como lo es Internet no existen soluciones de seguridad definitivas, por lo que todas las empresas, sin importar giro, tamaño o ubicación son susceptibles de recibir ataques informáticos. Para brindar un mejor panorama se I istará una serie de casos: DEUTOS INFORMÁTICOS: SU CLASIFICACIÓN Y UNA VISIÓN GENERAL DE LAS MEDIDAS DE ACCIÓN PARA COMBATIRLO 1 �INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TI CELERINET ENERO-JUNIO 2013 PlayStation Network. Abril 2011 En una entrada en el blog corporativo de PlayStation, Patrick Seybold, Sr. Director de la compañía, publicó un comunicado para todos los clientes de los servicios PlayStation Network (PSN) and Qriocity en el cual se explica que información de los usuarios se vio comprometida entre el 17 y 19 de abril de 2011 por una intrusión ilegal y no autorizada en la red de la compañía. Se mencionan las medias de respuesta que tomo la compañía: • Desactivación temporal de los servicio • Contratación de una empresa externa para protección y llevar a cabo una investigación • Adoptar medidas rápidas para fortalecer la seguridad de la infraestructura • Asimismo, se proporcionó información para que las personas afectadas permanezcan atentas a los movimientos de sus cuentas para evitar robos de identidad o pérdidas financieras. [11] Entre la información que se cree fue comprometida se encuentran: nombres, direcciones (ciudad, estado, código postal), país, dirección de correo electrónico y fecha de nacimiento. También se cree estuvieron en riesgo los datos de las tarjetas de crédito de los usuarios. Stuxnet. Junio 21J12 Se cree que Stuxnet puede ser el primer paso hacia una ciberguerra, constituye uno de los vi rus informáticos más poderosos hasta la fecha. Más que virus se les denomina ciberarmas por su complejidad y la precisión de los objetivos. Stuxnet fue escrito orientado a los s istemas de control industrial utilizados en tuberías de gas y diversas plantas de energía. El objetivo final es reprogramar los sistemas para obtener el control sobre la infraestructura, para esto se vale de diversos componentes implementados por los programadores aprovechando todo tipo de vul nerab il idades. Unas pocas semanas después de Stuxnet fue detectado en todo el mundo, una serie de ataques consiguió sacar de operación temporalmente 1,000 de las 5,000 centriti.1gadoras que lrán tenía destinadas a la purificación de uranio. [12] En un artículo pub! icado por el diario estadounidense The New York Times, se afirma que el presidente Barack Obama ordenó ataques informáticos contra las instalaciones iraníes de enriquecimiento de uranio, DEUTOS INFORMÁTICOS: SU CLASIFlCACIÓN Y UNA VISIÓN GENERAL DE LAS MEDIDAS DE ACCIÓN PARA COMBATIRLO 1 valiéndose del gusano Stuxnet desarrollado por los E.E. U.U. e Israel con el fin de frenar el programa nuclear de Irán. Expertos en informática concuerdan en que el desarrollo de tal arma necesitó de meses de investigación y colaboración entre expertos de diversas áreas, recursos de los que solo un gobierno podría disponer. [13] Actualmente todas las operaciones de una organización dependen en mayor o menor grado de un sistema informáticos por lo que se vuelven un blanco de ataque para los ciberdelincuentes, estos casos son solo un ejemplo de las consecuencias que podría tener un ataque y revelan la importancia de contar un sistema de seguridad que permita reducir la exposición a este tipo de riesgos. Marco legal Normas regulatorias En México se han dictado diversas leyes para regular y castigar este tipo de delitos, entre las principales se encuentran: El Código Penal Federal en su Título Noveno referente a la Reve lación de secretos y acceso ilícito a sistemas y equipos de informática: • Artículo 211 Bis. A quien revele, divulgue o utilice indebidamente o en perjuicio de otro, información o imágenes obtenidas en una intervención de comunicación privada, se le aplicarán sanciones de seis a doce años de prisión y de trescientos a seiscientos días multa. • Artículo 211 bis l. A l que sin autorización modifique, destruya o p1·ovoque pérdJda de información contenida en s istemas o equipos de informática protegidos por algún mecanismo de seguridad, se le impondrán de seis meses a dos años de prisión y de cien a trescientos días multa. [14] Al que sin autorización conozca o copie información contenida en sistemas o equipos de informática protegidos por algún mecanismo de seguridad, se le impondrán de tres meses a un año de prisión y de cincuenta a ciento cincuenta días multa. De igual forma en el Artículo 211 bis 2 a bis 5 se en listan los de litos, y correspondientes condenas, cometidos en equipos informáticos propiedad del Estado, materia de seguridad pública e instituciones que integran el s istema financiero. Otra regulación existente se encuentra en el Código Penal para el Estado de Sinaloa en su artículo �INVESTIGACIÓN/ SEGURJDAD EN TI 217, mencionado anteriormente, se establece que al responsable de delito informático se le impondrá una pena de seis meses a dos años de prisión y de noventa a trescientos días multa [4]. Por último, se mencionará del Código Penal Del Distrito Federal en su Título Décimo Quinto - Capítulo m referente al Fraude: • Articulo 231. XIV. Para obtener algún beneficio para sí o para un tercero, por cualquier medio accese, entre o se introduzca a los sistemas o programas de informática del sistema financiero e indebidamente realice operaciones, transferencias o movimientos de dinero o valores, independientemente de que los recursos no salgan de la Institución. [ 15] Acuerdos internacionales Estos acuerdos son un primer paso para unificar esfuerzos en contra de estas actividades y si bien existen muchas cosas que mejorar son una buena guía para cualquier Estado que analice el establecimiento de una legislación al respecto. Convenio sobre la ciberdelincuencia Firmado en Budapest, el 23 de noviembre de 200 1, por los Estados miembros del Consejo de Europa, en cual México participa como observador permanente, se reconoce el problema de la ciberdelincuencia y la necesidad de una cooperativa trasnacional para abordarlo. En el cual se definen diferentes aspectos como: CELERINET ENERO-JUNIO 2013 de la Delincuencia en el Ciberespacio y el Terrorismo, conocido como Proyecto de Stanford, con el cual se busca un convenio multilateral entre las naciones en materia de delito informático y terrorismo. Es de destacar los artículos: • Artículo 6. Asistencia Legal Mutua • Artículo 7. Extradición • Artículo 12. Agencia de Protección de Infraestructura de Información (AIIP) la • Artículo 14. Informes anuales de los Estados Partes [ 16] La AílP como organismo internacional integrado por todos los Estados Partes en calidad de Miembros, actuaría como un eje central para asegurar la ejecución de los objetivos de tal Convenio. Otros documentos y limitaciones Existen diversos documentos que reflejan el esfuerzo de diferentes países y organizaciones tal como el Cybercrime Legislation Toolkit de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) que busca dar un marco de referencia para los Estados con el fin crear una legislación eficaz que permita enfrentar estos delitos. La Ley Modelo de la Commonwealth sobre Delitos Informáticos, que al igual que el Convenio de Budapest, contiene disposiciones sobre material penal, procesal y de cooperativa internacional para sus actuales 54 países miembros [17]. • Facilitar información entre los Estados de ser necesario en alguna investigación Una de las principales limitaciones que presentan estos acuerdos es la reducida cantidad de países miembros con los que cuenta, a abril de 201 O la Convención sobre el Delito Cibernético del Consejo de Europa tenía el más amplio alcance: ha sido firmada por 46 Estados y ratificada por 26 [18], son los países desarrollados quienes cuentan con la experiencia y los recursos que demanda la implementación de este tipo de acuerdos. Asimismo, en su artículo 9 se hace mención de los delitos relacionados con la pornografia infantil con el cual se busca clasificar como delito los actos de: producción, oferta, difusión, adquisición y posesión de material pornográfico en el que se involucre un menor en cualquier sistema informático. Un vacío legal en países sin las competencias necesarias para la persecución ofrece una oportunidad para los delincuentes quienes pueden causar estragos muchas veces con solo contar con un ordenador y una conexión a internet sin importar mucho donde se encuentre al momento de realizar un ataque. Proyecto de Stanford Medios de persecución El Centro Internacional de la Seguridad y la Cooperación (CISAC) de Stanford publicó el Proyecto de Convención Internacional para Mejorar la Seguridad En México la policía cibernética de la Policía Federal Preventiva es la encargada atender los delitos relacionados con las computadoras y atención de • Definición de los delitos informáticos • Medidas que deben adoptar en sus legislaciones cada uno de los países miembros • Jurisdicción sobre la información DEUTOS INFORMÁTICOS: SU CLASIFICACIÓN Y UNA VISIÓN GENERAL DE LAS MEDIDAS DE ACCIÓN PARA COMBATIRLO 1 �INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TI CELERINET ENERO-JUNIO 2013 denuncias de de litos sexuales contra menores, para esto cuentan una formación especial que les permita resolver las dificultades que supone perseguir delincuentes por Internet. Análisis Forense Digital Una vez que se define e implementa un marco legal, es necesario establecer medidas de persecución y acción con lo que se hace referencia al "Análisis Forense Digital" el cual Miguel López delgado lo define como: "Un conjunto de principios y técnicas que comprende el proceso de adquisición, conservación, documentación, análisis y presentación de evidencias digitales y que llegado el caso puedan ser aceptadas legalmente en un proceso judicial." [ 19] Como disciplina ofrece las herramientas para obtener y presentar evidencia digital ante un juez por lo cual es de vital importancia que las investigaciones sean real izadas por experto en el área. Exigencias técnicas: Reto Forense Un ejemplo de las exigencias técnicas del análisis forense digital y por consecuencia la persecución de delitos informáticos es el Reto Forense llevado a cabo en conjunto por RedlRIS, Red de Comunicaciones Avanzadas de la Comunidad Academia y Científica Española, y el UNAM-CERT, Equipo de Respuesta a Incidentes de Seguridad en Cómputo de la Universidad Nacional Autónoma de México, con e l objetivo de contribuir a mejorar el conocimiento sobre cómputo forense. [20] Durante el reto, los participantes realizan el análisis de un sistema comprometido por un acceso no autorizado; el objetivo es presentar un resumen ejecutivo (leguaje común) y un informe técnico donde se detalla el análisis y el uso de herramientas para determinar lo ocurrido en e l sistema analizado; con un vocabulario lleno de tecnicismos. Este tipo de análisis refleja el reto que enfrentan las correspondientes unidades de investigación y la necesidad de profesionistas. Cultura en la Red Regulación del contenido Laura Chinchilla Miranda, Presidente de la República de Costa Rica establece (2012): "La ún ica limitación que debe experimentar la internet, es la limitación que nos impone nuestro propio sentido de responsabilidad." DEUTOS INFORMÁTICOS: SU CLASIFlCACIÓN Y UNA VISIÓN GENERAL DE LAS MEDIDAS DE ACCIÓN PARA COMBATIRLO 1 A falta de capacidades para regular el contenido en la web, tanto por el volumen de datos, el número de usuarios y problemas de jurisdicción, el crear conciencia del uso responsable de Internet se ha vuelto un punto clave para la convivencia en una sociedad virtual, tanto para los ciudadanos como para empresas. Por ejemplo, cientos de empresas manejan información confidencial de sus c lientes y es su responsabilidad asegurar la integridad de la información la cual puede caer en manos de grupos criminales quienes la utilizan para extorsiones telefónicas, suplantación de identidad, espionaje, etc. Previsión en el hogar Es importante regular el contenido que los menores pueden visitar; actualmente existen diversos software que facil itan la tarea de seleccionar y fi ltrar aquellas páginas con contenidos que consideren impropios, pero más importante aún es darse cuenta del tipo y tiempo de uso que los menores dedican cuando se encuentran frente a una computadora. Cada padre de familia debe advertir a sus hijos de las ventajas y peligros de la web, fomentando en ellos una conciencia ética y responsable sobre su uso. Conclusiones A medida que las actividades digitales toman protagonismo en nuestras vidas, nos vemos expuestos a nuevos riegos y mantener un ambiente de comunicación seguro para todos los usuarios es el principal reto para los gobiernos de los países en vías de desarrollo tal es el caso de México, el cual, ha dado el primer paso con la implementación de un marco regulatorio que permita frenar el crecimiento exponencial de los delitos informáticos en últimos años. �INVESTIGACIÓN/ SEGURJDAD EN TI Referencias [I] T. Meltzer & S. Ph1llips. "From the first emrul to lhe first YouTube ,·ideo: a defimtJve mtemet history" The G11ardw11. 23 octubre 2009. [2] Internacional Cnmmal Pollee OrgamzatJon. INTERPOL. Recuperado de: http://W\\'\\.mterpol.mt/es/Cnmmalidad/ Delmcuencia-mfom1á11ca/C1berdelmcuenc1a. Últm10 acceso: 11 febrero 2013. (5] l. Hemández Dlaz. "El deltto mformátlco". Egu::/alore. Cuademo del /11s111wo lasco de Cnmmologia. nº 23. pp. 227243. 2009. CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Datos de los autores. Jesús Alberto Loredo González Licenciado en lnformática Admmistrativa. egresa de la Facultad de Contaduría y Administración. Ematl: aJphaproxy@myopcra.com. jesus.lorcdogn@uanl.edu. mx Maestro Asesor: Ing. Aurelio Ramírez Granados (6] Código Penal para el Estado de Smaloa, Estado de Smaloa,. Últuna refom1a publicado P.0 25 ábnl 2012. (7] Consejo de Europa, Convenio Sobre la Ciberdelmcuenc1a, Budapesl 2001. [8] Secretaria de Segundad Pública. "Guia del Taller Prevención contra el Del 110 Cibernético". 2012. [9] Ox:ford Umvers1ty Press. "hacker". Oxford D1c11onanes, Oxford D1cuonaries.2010. [l I] Panda Secunty. S.L. "Panda Secunty". 2013. Recuperado de: http://www.pa11dasecur1ty.com/sprun/homeusers/secur1ty-mfo/ glossary/. Úlllmo acceso: 11 febrero 2011. [12] Av1ra Operat1ons GmbH & Co. KG .. "Centro de ayuda - Av1ra Free Antwirus". 2012. [13] S. Acuno Del Pmo. Delitos Infom1á11cos: Generalidades. 2007. [14] P. Seybold. "PlayStatlon.Blog". 26 abnl 2011. Recuperado de: http://blog.us.playstatlon.com/20 I I/04/26/update-onplaystat1on-network-and-qnocity/. Ultimo acceso: 11 febrero 2013 [ 15] N. Falhere, M. Liam O & C. Ene. "W32.Stuxnet Dossier". Symanrec Corpora11on.1011. [16] D. E. Sanger. "Obama Order Sped Up Wave of Cyberattacks Agrunsl lran''. Tite New York Tunes. 1 June 2012 [ 17] Código Penal Federal. Ultima reforma publicada DOF 25 enero 2013. [ I 8] Código penal del D1stnto federal. Ultima reforma publicada en la Gaceta Oficial del Distnto Federal: 3 agosto 2012. [19] S. E. Goodman & A. D. Sofaer. "Proposal for an lntemat10nal Convent1on on Cyber Crune and Terronsm, A". 2000. [20] Commonwealth Secretanat. "Member States - Commonwealth". Recuperado de· http://www.lhecommonwealth.org. Ulumo acceso: 20 marzo 2013. [2 l] Oficma de las Naciones Umdas contra la Droga y el Delito. "Ficha Informativa 12° Congreso de las Naciones Umdas sobre Prevenc1on del Delito y Justicia Penal". Salvador. Brasil. 12 a 19 abnJ 2010. [22] M. López Delgado, «Anahs1s Forense D1g1tal.» Universidad Nacional de Educación a Distancia - Espaiia. 2007. [23] Subd1Cecc1ón de Seguridad de la Información - UNAM, «Resultados Reto Forense Ep1sod10 111,» [En linea]. Available: http://www.seguridad.unam.mx/eventos/reto/. fúlt:imo acceso: 04 marzo 2013). DEUTOS INFORMÁTICOS: SU CLASIFICACIÓN Y UNA VISIÓN GENERAL DE LAS MEDIDAS DE ACCIÓN PARA COMBATIRLO 1 �El Colegio Nacional de Actuarios. A.C. CERTIFICA' que el PIAN DE ESTUDIOS de 10 Universidad Autónoma de Nuevo León Cumple con los lineamientos educativos de lo Asociación Actuoriol lnternocionol (AAf) Y, por lo tonto, con los políticos y estándares poro que sus egresados sean reconocidos por el Colegio Nocional de Actuarlos. A.C .. en los términos señalados en el artículo 7, tracción II de sus estatutos. México, D.F. a 17 de mayo del 2013. /---Act. Jesús Zúñlga Son Martín Presidente Consejo DlrecHvo 2011 - 2013 .. Universidad Autónoma de Nuevo León El Colegio Nacional de Actuarios , A.C. certifica el plan de estudios de la UANL Cumple cpon los lineamientos educativos de la Asociación Actuaria! Internacional (AAI) y por lo tanto, con las políticas y estándares para que sus egresados sean reconocidos por el Colegio Nacional de Actuarios, A.C. en los términos señalados en el artículo 7, fracción II de sus estatutos. Institución que otorga: Colegio Nacional de Actuarios , A.C. Fecha: 17 de mayo de 2013 �Cuantwidor Decodrt cador Tercer Foro de Divulgación Científica y Tecnológica 30 de enero de 2013 / Por: Alma Calderón El Tercer Foro de Divulgación Científica permitió a profesores del Centro de Investigación en Ciencias Físico Matemáticas (CICFIM), la presentación del producto de sus más recientes investigaciones y producciones científicas. El 30 de enero de 2013 se expusieron 36 conferencias en donde se trataron temas de Física, Matemáticas Aplicadas, Teleinformática y Seguridad Informática. El foro se ha llevado a cabo desde agosto de 201 O con la idea de contar con un espacio para compartir con la comunidad científica, académica, empresarial y público general los trabajos de investigación que ellos realizan a nombre de la UANL. Este último se realizó como parte de las actividades de celebración del segundo aniversario del CICFIM, en el marco del 60 aniversario de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y el 80 aniversario de la Universidad Autónoma de Nuevo León. En esta ocasión, el aforo fue de más de 1,200 personas. Durante el evento, se contó con la presencia de las autoridades a continuación: el Dr. Juan Manuel Alcacer González, Secretario Académico de la UANL, en representación del señor Rector, el Dr. Jesús Ancer Rodríguez; la M.A. Patricia Martínez Moreno, Directora de la FCFM ; y el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Secretario Administrativo de la Dependencia. Asimismo, estuvo presente la Dra. Herminia Martínez Rodríguez, Directora de Investigación de la UANL. El Dr. Juan Manuel Alcacer González compartió un mensaje en el que resaltó "la importancia de trabajar en equipo y de poner el conocimiento al alcance de todos de modo que se puedan potenciar las capacidades de los investigadores mediante la colaboración de los mismos". A su vez, la M.T. María de Jesús Ochoa Oliva, Secretaria Administrativa del CICFIM, encargada de la organización del Foro, fue la responsable de la compilación de los artículos del mismo. Al dirigir a la audiencia unas palabras, invitó a los presentes a continuar contribuyendo en la labor de la investigación y divulgación de la ciencia. Finalmente, la M.A. Patricia Martínez Moreno extendió una felicitación a los participantes y destacó la trascendencia de la colaboración de la comunidad de investigadores en compartir sus trabajos ya que dan proyección a la Facultad. �Ofrecen 111 Ciclo de Conferencias de Desarrollo Sustentable 2013 13 de febrero de 2013 / Por: Alma Calderón El Ciclo de Conferencias de Desarrollo Sustentable 2013 tuvo como objetivo la difusión de la cultura de la responsabilidad social en toda la comunidad de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. El 13 de febrero de 2013 en el auditorio Dr. Eladio Sáenz Quiroga, se inauguró el 111 Ciclo de Conferencias de Desarrollo Sustentable 2013. La responsable de la organización fue la M.C. María del Consuelo Vázquez Gracia, Coordinadora de Desarrollo Sustentable. Asimismo, las autoridades que presenciaron el evento fueron la M.A. Patricia Martínez Moreno, Directora de la Dependencia; el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Subdirector Administrativo; el Dr. José Luis Camparán Elizondo, Subdirector de Estudios de Posgrado; el M.T. José Apolinar Loyola Rodríguez, Coordinador Académico de Seguridad en Tecnologías de Información; el M.C. Álvaro Reyes Martínez, Coordinador de Desarrollo Humano y la M.C. Aleida Magdalena Gil González, Jefa del Departamento de Planeación. Las conferencias trataron acerca de temas relacionados con el fomento de la cultura de la responsabilidad social y del desarrollo sustentable. La primera conferencia llevó el título de "Universidad Sustentable: Arboricultura aplicada a los Campos Universitarios de la UANL y estudio de casos", impartida por Dr. Glafiro José Alanís Flores, Fundador y Exdirector de la Facultad de Ciencias Forestales de la UANL. �• Presentan la 7 ma versión Expo Multimedia 21 de febrero de 2013 / Por: Alma Calderón -Estudiantes de distintos semestres presentaron los proyectos realizados durante el semestre en la Expo Multimedia. Con el objetivo de fomentar el aprendizaje, la creatividad y la competitividad de los estudiantes de LMAD, se llevó cabo la 7ma versión de Expo Multimedia (enero-junio 2013) el 21 de febrero de 2013, en la Plaza Cultural "lng. Rafael Serna Treviño". Las autoridades presentes fueron la M.A Patricia Martínez Moreno, Directora de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas; el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Subdirector Administrativo de la FCFM , y el M.C.E. Rafael A. Rosas Torres, Coordinador de la Licenciatura en Multimedia y Animación Digital. Durante la exposición se presenciaron proyectos de modelado 3d, realidad virtual, videojuegos y dibujo artístico desarrollados en las Unidades de Aprendizaje de programación, arte digital, y electrónica, entre otras. �,,,,,,,,, cisco {JJJtwoufT Ofrecen soluciones en tecnologías de seguridad informática en el "1st Security Day" 7 de marzo de 2013 / Por: Alma Calderón En su interés por fortalecer la vinculación academia-industria-gobierno así como de brindar soluciones de seguridad informática, la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas llevó a cabo el "1 st Security Day". Con un aforo de 700 personas aproximadamente, el 7 de marzo 2013, se presenciaron una serie de conferencias que conformaron el "1st Security Day". El evento estuvo a cargo de la M.T. María de Jesús Antonia Ochoa Oliva y el M.T. José Apolinar Loyola Rodríguez. A su vez, se contó con la participación del patrocinador Lic. Mary Cruz Jurado, del Grupo Dice. Las autoridades que presenciaron el evento fueron la M.A Patricia Martínez Moreno, Directora de la FCFM; el lng. Esteban Ortíz Oviedo, Director de Tecnología de Información del Gobierno de Nuevo León; y el lng. Guillermo Nava Martínez, Gerente en Seguridad de Grupo Dice. Este es el primer evento organizado por la Academia de Seguridad de la Información, razón por la cual trascenderá, aunada a que permitió el acercamiento de estudiantes con los sectores de la industria y del gobierno. Al "1st Security Day'' asistieron diferentes expertos de diferentes partes del mundo, quienes expusieron soluciones en tecnologías de seguridad informática apoyados en demostraciones de operación en donde permitieron la manipulación de tecnología. La sede de las conferencias fue el Auditorio "Dr. Eladio Sáenz Quiroga", donde se habló de "Historias de ciberpolicías y ciberladrones", "Soluciones en sistemas de detección de intrusos y firewall de nueva generación", "El enfoque ante las nuevas amenazas por malware avanzado"," Plataforma integrador de seguridad", "Venciendo la complejidad: automatización de redes", "Movilidad el nuevo reto, como afrontarlo de forma segura", y "Patrones de seguridad". Asimismo, se presenciaron los Demo Run en la Plaza Cultural "lng. Rafael Serna Treviño". �Participan en 5to Torneo Mexicano de Robótica Zona Norte 8 de marzo de 2013 / Por: Alma Calderón Conocimientos en programación y tecnología fueron representados de un modo dinámico y divertido en el Torneo Mexicano de Robótica. de Jesús López Villalobos, el Presidente de la Federación de Robótica del Estado de Nuevo León. El 8 de marzo de 2013 se llevó a cabo el 5to Torneo Mexicano de Robótica, Zona Norte en donde los estudiantes de distintas primarias presentaron coreografías en las que bailaban junto a robots. La sede de dicho acontecimiento fue la Plaza Cultural "lng. Rafael Serna Treviño" y la explanada de la FCFM. Los participantes se mostraron entusiasmados y mostraron su ingenio y creatividad, incentivados por el apoyo recibido por estudiantes y profesores que colaboraron en su preparación. Las autoridades que estuvieron presentes durante la Inauguración del evento fueron la M. C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado, Subdirectora Académica; el M. C. Aurelio Ramírez Granados, Coordinador de Laboratorios de la Licenciatura en Ciencias Computacionales y Fundador del Club de Robótica de la Dependencia; el M. C. José �Convocan a la 2da SOASE y a la 6ta RUFO 24 de abril de 2013 / Por: Alma Calderón La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas organizó el 2do Simposio de Óptica Aplicada, Sustentabilidad y Energía (SOASE) y la 6ta Reunión Universitaria de Fotónica y Óptica (RUFO). El 24, 25 y 26 de abril de 2013 tuvieron lugar el 2do SOASE y la 6ta RUFO. El objetivo de ambos eventos fue el fortalecimiento de redes de colaboración con otras universidades así como con Centros de investigación. Durante los momentos de inauguración y clausura se contó con la presencia de las siguientes autoridades: el M.C. Guillermo Hernández Martínez, Director de Orientación Vocacional y Educativa de la UANL; el M.C. Juan Manuel Adame Rodríguez, Director de Educación Continua de la UANL; el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Subdirector Administrativo de la FCFM; el Dr. José Luis Camparán Elizondo, Subdirector del CICFIM y Estudios de Posgrado de la FCFM; y el Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar, Coordinador de Asuntos Internacionales de la FCFM. Al evento acudieron además investigadores, tecnólogos, profesores y estudiantes de Óptica, para compartir sus conocimientos y experiencias, hacer un intercambio de ideas y organizar proyectos colaborativos. A su vez, se buscó la creación de proyectos en los que la Óptica fuese aplicada para apoyar a la sustentabilidad energética. También se contó con interesantes mesas de debate en donde participaron los jóvenes representantes de los capítulos estudiantiles científicos internacionales de la OSA y del SPIE. Inicialmente, el SOASE y la RUFO surgieron del interés por tomar acción mediante un foro durante 2012, ya que este fue el año Internacional de la Sustentabilidad, por o que se llevó a cabo el 1er Simposio de Óptica Aplicada, Sustentabilidad y Energía. Además, con estos Simposios la FCFM busca contribuir a que los estudiantes participen en la investigación y contribuyan a mejoras desde el ámbito de la Óptica y la Física. Durante los tres días que se llevó a cabo el evento, se realizaron distintas actividades; el primero consistió de la impartición de talleres; los otros dos días se dieron conferencias por parte de expertos y pláticas con los capítulos estudiantiles y sesiones de pósteres. Como parte del legado, se publicó un libro de resúmenes en donde se incluyeron los pósteres y las pláticas que abordaban las siguientes áreas de investigacion: Óptica de fibras conductoras, Velocimetría, lnterferometría, Óptica integrada, Optoelectrónica, Procesamiento de imágenes, Energía nuclear, Sustentabilidad energética, Iluminación con leds e Iluminación con fibra óptica, Biofotónica, Óptica física y matemática y Sensores de fibra óptica. �Convocan a Primer Simposio de Nanobiotecnología 7 de mayo de 2013 / Por: Alma Calderón En busca del fortalecimiento de las redes temáticas de investigación Nacional e Internacional en el área de Nanobiotecnología, así como la creación de lazos colaborativos con Medicina, Biología y Nanotecnología, la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas organizó el Primer Simposio de Nanobiotecnología. El 7 de mayo de 2013 de 9:00 AM a 5:30 PM en el Auditorio "Dr. Eladio Sáenz Quiroga", se reunieron destacadas personalidades del ámbito científico para discutir acerca de temas relacionadas con los múltiples usos de la nanobiotecnología, entre ellos: la solución a problemas de salud, deliberación de medicamentos, biosensores y nanoteriapias, entre otros. Los participantes que compartieron su conocimiento en las ponencias, fueron miembros de los cuerpos académicos de la FCFM, de Nanobiotecnología, Nanotecnología, Sistemas Complejos, Matemáticas Aplicadas, Física Aplicada, Fotónica y Telecomunicaciones. Entre los expositores estuvieron: Dr. Erasmo Ovalle García, Dr. Ernesto Torres López, Dr. Federico Ángel Rodríguez González, Dr. Francisco Hernández Cabrera, Dr. Javier Morales Castillo, Dr. José Luis Camparán Elizondo, Dr. José Rubén Morones Ramírez, Dra. María Aracelia Alcorta García, Dra. Nora Elizondo Villarreal, Dra. Norma Heredia Rojas, Dr. Ornar González Amezcua, Dr. Rick Rogers, Dr. Víctor Manuel Castaño Meneses y Dr. Víctor Manuel Coello Cárdenas. �Presentan Celerinet: la revista electrónica dela FCFM 3 de junio de 2013 / Por: Alma Calderón Celerinet, la revista electrónica de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas fue presentada a la comunidad como una vía para publicar investigaciones y artículos académicos. C11/11rlne!. La publicación fue dada a conocer el 3 de junio de 2013 en el auditorio "Dr. Eladio Sáenz Quiroga". Durante el evento se expusieron los contenidos de la revista además de la manera de acceder a ella en la página de la Facultad. Asimismo, se presentó la aplicación móvil Celerinet, en donde además de los contenidos antes mencionados, se ofrece al público publicidad sobre los servicios de la Dependencia. La aplicación puede descargarse de la App Store. Las autoridades que presidieron el evento fueron: la M.R.P. Norma Leticia Serna Sauceda, Directora del Portal Web de la UANL, en representación del señor Rector de la UANL, el Dr. Jesús Ancer Rodríguez; la M.A. Patricia Martínez Moreno, Directora de la FCFM y el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Subdirector Administrativo. La Directora agradeció a los participantes en la creación, publicación y desarrollo de Celerinet en sus dos presentaciones. A su vez, comentó: "Nos toca ser parte de la historia de nuestra facultad y de nuestra Universidad, y el participar en todos los proyectos que se lleven a cabo en la misma, nos coloca en esa historia". El cierre del evento tuvo lugar en la Sala de Usos Múltiples "lng. Roberto Treviño González", donde se pudo ver la revista y probar la aplicación. �Imparte FCFM Certificación en Física y Matemáticas 8 de junio de 2013 / Por: Alma Calderón La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas ofreció a la Secretaría de Educación del Estado de Nuevo León una Certificación en Física y Matemáticas. El 8 de junio de 2013 tuvo lugar la Clausura de Certificación en Física y en Matemáticas en la Plaza Cultural "lng. Rafael Serna Treviño". La entrega de Diplomas se hizo después de un largo y provechoso proceso de preparación académica que comenzó desde diciembre de 201 O. En ese año, la Secretaria de Educación de N. L. solicitó que participara la Facultad en la convocatoria del Catálogo Nacional de Formación Continua. En diciembre de 2011 , se realizó un convenio entre la Secretaría y la UANL para capacitar a docentes. Por tal razón, del 22 de septiembre al 8 de diciembre de 2012 se ofreció el primer diplomado. El 12 de enero al 16 de marzo de 2013 se llevó a cabo el segundo y finalmente, del 13 de abril al 8 de junio de 2013 tuvo lugar el último. Las autoridades presentes durante el evento fueron: el Secretario Académico de la UANL, Dr. Juan Manuel Alcacer González, en representación del señor Rector de la UANL, Dr. Jesús Ancer Rodríguez; el Subsecretario de Desarrollo Magisterial, maestro Rafael Alberto González Porras, en representación del Secretario de Educación del Estado de Nuevo León, lng. José Antonio González Treviño; la Directora de la FCFM, M.A. Patricia Martínez Moreno; el Director de Educación Continua de la UANL, M.C. Juan Manuel Adame Rodríguez; la Directora de los Centros de Capacitación de Magisterio, Maestra Maricela Balderas Arredondo. Asimismo, los invitados especiales que asistieron al evento fueron: el Subdirector Administrativo de la FCFM Y Director Electo, el M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero; el Maestro Fausto Humberto Alonso Lujano, Coordinador Académico de los Centros de Capacitación de Maestros; la Maestra Idalia Reyes Cantú, la Subsecretaria de Educación Básica; el Maestro Juan Francisco Pérez Ontiveros, Director de Instituciones Formadoras de Docentes; Mirna Triana Contreras, Directora de Educación Secundaria; la Maestra Rosalinda Villarreal Esparza, Directora de Educación Preescolar; y la Profesora Eufracia González Rivera, Coordinadora de Proyectos de Investigación e Innovación. También se contó con la presencia del Dr. José Luis Camparán Elizondo, Subdirector del Centro de Investigación en Ciencias Físico Matemáticas. �NOTICIAS CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Durante el evento, la M .A. Patricia Martínez Moreno, Directora de la Facultad, expresó que la Facultad debe tener siempre presente "contribuir en el desarrollo de las competencias de los profesionales de la Educación Básica del Siglo XXI, ofreciendo servicios académicos de calidad, pertinencia y relevancia que permitan de manera sistemática y sostenida el logro del aprendizaje de los participantes, con calidad de clase mundial". Asimismo, extendió un agradecimiento al Secretario de Educación del Estado, el lng. José Antonio González Treviño, y a los docentes por continuar preparándose en los diplomados de las certificaciones de Física y de Matemáticas que ofreció la FCFM. Al finalizar, se llevó a cabo la entrega de los reconocimientos a los expositores de los cursos. Posteriormente, la Maestra Maria Adriana López Juárez dio unas palabras destacando la perseverancia de quienes cursaron el Diplomado ya que de esta manera podrán transmitir el conocimiento en las aulas y lograrán los mejores resultados. En seguida, el maestro Rafael Alberto González Porras, Subsecretario de Desarrollo Magisterial, expresó la relevancia de la constante preparación, ya que es uno de los compromisos del docente. Por último, el Dr. Juan Manuel Alcacer González, Secretario Académico de la UANL, realizó la clausura oficial después de dar un mensaje en el que destacó el papel del profesor y la necesidad de contar con vocación, actitud y pasión para poder desempeñar un excelente papel. Triunfan en Robocup 2013 26 de junio de 2013 / Por: Alma Calderón Un grupo de estudiantes talento participó en el Mundial Robocup 2013 después de haber recibido entrenamiento en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. La justa se llevó a cabo en Eindhoven, Holanda del 26 al 30 de junio de 2013. Los estudiantes de entre 9 y 14 años de edad, son parte del Programa de Talentos de la Secretaría de Educación del Estado de Nuevo León . Los alumnos destacaron enalteciendo a México al ganar el primer lugar en la categoría "Dance Junior" en el Torneo Mexicano de Robótica 2013. La preparación de los estudiantes estuvo a cargo del M.C. Aurelio Ramírez Granados, docente de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y 4 coaches. Los estudiantes que participaron en el Torneo y que son parte de la fundación IQ+ son: Luis Marcelo Ruiz Hernández, Luis Leonardo Salinas Villareal, Ana Lucia Morales Quintanilla, Karla Daniela Rios Dávila, Hiram López Villarreal y Pablo Ruiz Hernández. La FCFM congratula a sus profesores y estudiantes por involucrarse en el desarrollo intelectual e integral tanto de su alumnado como de la comunidad neolonesa. ��Te invitamos a participar en el Volumen 3 de Celerinet Consulta la convocatoria en www.fcfm.uanl.mx � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Celerinet Año de publicación El año cuando se publico 2013 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 1 Volumen Volumen de la revista 2 Mes de publicación Mes cuando se publicó Julio-Diciembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Semestral Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet, 2013, Año 1, Vol 2, Julio-Diciembre Creator An entity primarily responsible for making the resource Martínez Moreno, Partricia, Directora Subject The topic of the resource Física Ciencias Actuariales Educación Matemáticas Multimedia y animación digital Tecnologías de la Información Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Calderón Martínez, Alma Patricia, Editora Responsable Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/07/2013 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource text/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020095 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://celerinet.fcfm.uanl.mx/index.php Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., México Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores. Control estadístico Delitos informáticos Ecuaciones de dimensionamiento Heurística en los virus Robótica https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/408/19931/Celerinet_2013_Ano_1_Vol_1_Enero-Junio.ocr.pdf c4f6f490a7ad32a42de914eaa091edfe PDF Text Text UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN A TRAVÉS DE LA FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS �UANL li\lVER\IDAII \IJT'ÓM'IMA DI! NUEVO I fDNf: Una publicación de la Universidad Autónoma de Nuevo León Dr. Jesús Ancer Rodríguez Rector lng. Rogelio G. Garza Rivera Secretario General Dr. Juan Manuel AlcocerGonzález Secretario Académico Lic. Rogelio Villarreal Elizondo Secretario de Extensión y Cultura Dr. Celso José Garza Acuña Director de Publicaciones M.A. Patricia Martínez Moreno Directora de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Editora Responsable M.A. Alma Patricia Calderón Martínez Redacción Lic. Alice Siboney Vielmas Nava Diseño Pamela Jocelyn Palomo Martínez Dr. José Fernando Camacho Vallejo Luis Giordano Ramos Traslosheros López Dr. Francisco Hernández Cabrera Armando Rodulfo Reyes Dr. Ornar González Amezcua Jesús Alberto Loredo González Virginia Mendoza Ramírez Karla María Salgado Banda Perla Segovia Salazar Laura Nohemí Vargas de la Rosa Roberto Abraham Zamudio Morán M.C. Ubaldo Martínez lng. Julio César González Cervantes Lic. Reyna Guadalupe Castro Medellín Lic. Juan Carlos Torres Pérez Francisco Jesús López Arredondo Colaboradores M.A. Patricia Martínez Moreno M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado M.A. Alma Patricia Calderón Martínez M.C. Álvaro Reyes Martínez M.T. María de Jesús Antonia Ochoa Oliva M.T. Miguel Ángel Cárdenas Mungía Consejo Editorial Celerinet, Año 1, Vol. 1, enero-junio 2013. Fecha de publicación: 3 de junio de 2013. Es una publicación semestral, editada por la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Domicilio de la publicación: Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66451. Teléfono+ 52 81 83294030. Fax:+ 52 81 83522954. www.fcfm.uanl.mx Editora Responsable: Alma Patricia Calderón Martínez. Reserva de derechos al uso exclusivo No. 04-2013-027877205200102 otorgado por el Instituto Nacional de Derechos de Autor. lSSN en trámite. Registro de marca en trámite. Responsable de la última actualización de este número, Unidad Informática, Lic. Reyna Guadalupe Castro Medellín, Ave. Universidad S/N. Cd. Universitaria. San Nicolás de los Garza. Nuevo León, México, C.P. 66451. Fecha de última modificación 31 de mayo de 2013. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura de la editora o de la publicación. Prohibida su reproducción parcial o total de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización de la Editora. Todos los derechos reservados© Copyright 2013 revista@fcfm.uanl.mx �Índice • 5 EDITORIAL , INVESTIGACION Uso de un algoritmo Stackelberg-Evolutivo para resolver el problema de fijación de cuotas en una red de transporte 6 30 ; REPORTAJE OLIMPIADAS Circuito eléctrico equivalente del pulvínulo de la Mimosa pudica L. 14 Absorción de un polímero doble atado a una superficie 22 REPORTAJE 30 Participación de la energía hidroeléctrica en México para el 2013 32 Vulnerabilidades de seguridad en las empresas 38 45 ENTREVISTA 43 3ER. FORO ESPECIAL 3ER. FORO 45 Procesos aleatorios de Riemann y Weierstrass 46 Un algoritmo para resolver el problema binivel con parámetros en el objetivo del nivel inferior 52 Un modelo para enviar, recibir y distribuir ayuda en especie después de haber ocurrido un desastre natural 57 Métodos y modelado matemático para el análisis de procesos complejos en las organizaciones 64 Seguridad en Voz sobre Redes de Datos 70 Síntesis y caracterización de películas delgadas semiconductoras 75 Modelo estocástico proteínas la traducciónde 82 Nanoestructuras de carbono con diferentes grupos funcionales 89 para 1 1 1 DEL CONOCIMIENTO . ESPECIAL Fenómenos físicos de las nanopartículas de oro La materia en condiciones extremas densidad y temperatura de 97 104 Seguridad Física, prevención y detección 11 O Técnicas efectivas de presentación 114 RECONOCIMIENTOS 119 120 NOTICIAS �Mensaje de la directora La Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL) a través de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) cumple con la Visión UANL 2020, estableciendo proyectos de desarrollo científico, tecnológico, humanístico y cultural que contribuyan al avance del conocimiento, las ciencias, la tecnología y la cultura. Uno de estos proyectos es la divulgación de las investigaciones que llevan a cabo sus profesores, investigadores y estudiantes, mediante la publicación de su producción científica en la Revista Electrónica Celerinet. En el marco del 80 aniversario de la UANL y del 60 Aniversario de la FCFM, la publicación del primer número de la Revista Electrónica Celerinet se suma a los proyectos que tiene la FCFM para cumplir con aspectos fundamentales de su Misión y su Visión, entre los que se destaca la formación integral de profesionales capaces de generar, difundir y aplicar el conocimiento, así como el alto nivel de formación y reconocimiento de su personal académico e investigador para responder a las demandas del desarrollo científico, tecnológico, económico y social de la región y del país en el contexto internacional. Agradezco la colaboración de cada una de las personas que apoyaron a la realización de esta revista, así como al Dr. Jesús Ancer Rodríguez, Rector de nuestra Máxima Casa de Estudios, por su constante apoyo para impulsar los proyectos de la facultad. Patricia Martínez Moreno Directora �El ser humano constantemente se encuentra en busca de nuevos conocimientos. Desde épocas remotas, su naturaleza lo ha impulsado a experimentar, observar y descubrir. Hoy día, existen grandes pensadores e investigadores que dedican su vida a la ciencia mediante la experimentación y la enseñanza en busca de la creación de nuevo conocimiento que sirva a sus contemporáneos y a generaciones futuras, de modo que cada día se encuentre una pieza más de los misterios del universo en el que vivimos. De este impulso de constante descubrimiento y creación, surge Celerinet, la revista de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. En este primer número de la revista, se exponen temas diversos de Matemáticas, Física, Ciencias Computacionales, Actuaría, Multimedia y Animación Digital y Seguridad en Tecnologías de Información. Dichos temas atañen al interés del público científico en general e invitan al lector a conocer un poco más acerca de los temas que alumnos, docentes e investigadores de la Facultad han compartido con la comunidad; estudios a los cuales dedican su pasión y esfuerzo diario. Invitamos al lector a conocer el trabajo de los miembros de la FCFM y agradecemos la colaboración de cada uno de los participantes en la elaboración de esta revista, así como a quienes hicieron posible que este proyecto se hiciera realidad. Alma Patricia Calderón Martínez Editora ��INVESTIGACIÓN / MATEMÁTICAS CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Introducción símplex de Nelder-Mead [9]. El problema de fijación de cuotas óptimas en una red de transporte involucra a dos agentes: el líder, quien es el dueño de la red y cuyo objetivo consiste en maximizar la ganancia que obtendrá al cobrar tarifas a los usuarios de la red por util izar un subconjunto de los arcos de ella; y, por otro lado, e l seguidor, papel tomado por los usuarios que buscarán minimizar el costo de transportar bienes a través de la red. Se supone que entre cada par de nodos entre los cuales los usuarios desean transportar bienes, llamados par origen-destino, existe un camino formado por arcos libres de cuota; además, el líder no podrá establecer cuotas negativas a los arcos. Así, el problema reside en que el líder debe seleccionar las tarifas de modo que asegure que los usuarios de la red utilizarán los arcos a los que se les asignó cuota y no el camino libre. Por el lado de los métodos heurísticos, se desarrolla y se apl ica a redes que transportan un único bien un heurístico primal-dual basándose en penalizaciones de la función objetivo del nivel superior [ 1O]. Posteriormente, extienden el algoritmo a redes de múltiples bienes y se aplica a instancias pequeñas [ 11]. Se desarrolló también un heurístico que busca la convergencia a óptimos globales [12 y un algoritmo genético buscando también óptimos globales [13]; además de un algoritmo de búsqueda directa que logró convergencia a resultados similares que el genético, pero en menor tiempo [14]. Por último, se desarrolla un algoritmo de búsqueda tabú que resultó eficiente en instancias grandes [ 15]. La modelación original del TOP aparece por primera vez en 1998 [1 ], desde entonces han surgido numerosos estudios acerca de la complejidad del problema, se han hecho reformulaciones de l mismo y se han estudiado métodos de solución exactos y heuristicos. Por el lado de la complejidad del TOP, se ha demostrado que el TOP es un problema NP-hard [1]. Posteriormente, se llegó a la conclusión de que el TOP es un problema :füertemente NP-hard [2][3]. Con respecto a las reformulaciones del TOP, se han encontrado nuevas desigualdades válidas [4]. Por otro lado, se realizó una remodelación de la red basándose en caminos más cortos [5]. Además, se ha reformulado el TOP como un programa matemático con restricciones de equilibrio MPEC (por sus siglas en inglés, Mathematical Program with Equilibrium Constraints) al considerar el flujo dinámico del tráfico en la red [6]. Por otro lado, el TOP se puede reformular como un problema entero mixto MIP (por sus siglas en inglés, Mixed Integer Program) si se linealizan las condiciones de holgura complementaria; de este modo, el problema puede ser resuelto por métodos tradicionales para los MIP En el campo de los métodos exactos, se ha anal izado al TOP como un problema combinatorio al considerar que maximizar la utilidad del líder es compatible con una solución determinada del seguidor, la cual será uno de los caminos que puede elegir; logrando llegar al óptimo de instancias medianas y aproximándose al óptimo de instancias grandes [7]. Bajo el mismo enfoque, se desarrolló un generador de caminos eficiente, logrando obtener cotas superiores para la función objetivo del líder [8]. Por otro lado, se implementó un algoritmo de función de penalización, un algoritmo quasi-Newton, un algoritmo basado en aproximación de gradiente y algoritmo de búsqueda directa haciendo uso del método Modelo matemático Sea N un conjunto de nodos, A un conjunto de arcos y sea G(N.A) un grafo conformado por los conjuntos N y A, que representará a la red de transporte de bienes múltiples. Consideremos A I e A como el conjunto de los arcos a los que e l líder les asignará una tarifa y a A 1 e A como el conjunto de los arcos libres de cuota; además, cada arco es libre o se le asigna tarifa y no existen arcos que sean libres y a la vez de cuota, es decir A1UA 1 =A y A 1nA 1=0. Cada arco a E A tiene un costo fijo asociado por util izarlo c0 ; asimismo, 10 será el costo que e l líder asignará a cada arco E A 1 y denotaremos como al flujo de transporte en el arco a asociado con el bien k E K , donde K es el conjunto de bienes que se desean transportar. Por otra parte, al considerar a nk como la demanda entre el nodo origen o(k) y el nodo destino d(k) , podemos asociar a cada nodo i E N con el bien k E K y con de la siguiente manera: a x/ ,r si i si i = o(k) = d(k) en otro caso Por último, consideremos como i"+ al conjunto de arcos de A que tienen al nodo i como cabeza e i"- será el conjunto de arcos que tienen al nodo i como cola. La modelación matemática del TOP será la siguiente: max t,x (1) USO DE UN ALGORITMO STACKELBERG - EVOLUTIVO PARA RESOLVER EL PROBLEMA DE FIJACIÓN DE CUOTAS EN UNA RED DE TRANSPORTE POR: PAMELA PALOMO Y JOSÉ CAMACHO �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 INVESTIGACIÓN / MATAMÁTICAS (2) sujeto a: Proceso Algoritmo Stackelberg-Evolutivo Leer Generaciones; '<fk E K: x! E Ar9 min ¿ (ca + ta)Xa + aEA1 sujelo a: - ¿ aei - Xa ¿ Generar la población inicial T; CaXa (3) a EAz + ¿ Evaluación de Stackelberg de T; Para i<--1 Hasta Generaciones Hacer Realizar torneos; Xa = bf, '<ti E N (4) Seleccionar a la población de padres T'; Cruza de T' generando los hijos T"; ae1+ x! > O, '<fa e A Mutación de los hijos generando T'"; (5) La expresión ( 1) indica la función objetivo de l líder, la cual es la ganancia que obtiene al cobrar a los usuarios las tarifas que fije. La expresión (2) muestra que las tarifas no pueden ser negativas y que, además, no pueden exceder a un límite máximo t •=. Por otro lado (3) indica la función objetivo del seguidor, la cual es s<. costo de transporte. La expresión (4) es una ecuación de conservación de thyo en la red. Por último, (5) indica que no existen flujos negativos. Evaluación de Stackelberg de T'"; Selección de T de la generación i+1; FinPara Fin Proceso Figura 1. Pseudocódigo del Algoritmo StackelbergEvolutivo. Algoritmo Stackelberg-Evolutivo Al resolver un modelo binivel, el objetivo es optimizar la función objetivo del líder, pero esta no solo depende de sus variables de decisión, sino también de las variables de decisión del seguidor. Es posible evaluar a una población de soluciones factibles si analizamos la interacción entre el líder y el seguidor como un juego de Stackelberg. Consideremos a cada una de los individuos de una población como un conjunto de estrategias del líder, entonces el seguidor tendrá su función de reacción que consiste en elegir las variables de decisión que minimicen su función objetivo dada la solución del nivel superior. El líder será capaz de anticipar las reacciones del seguidor para cada una de sus estrategias, entonces es posible que elija la solución que maximice su función. El objetivo entonces, será buscar un equilibrio de Stackelberg entre el líder y el seguidor. En la Figura I se muestra el pseudocódigo del algoritmo StackelbergEvolutivo. Primero es necesario determinar un número de generaciones y la cantidad de elementos que existirán en la población inicial T. Por otro lado, es necesario determinar el valor de 1/""', si es que este no está predeterminado. Una forma sencilla de encontrar esta cota es la siguiente: sea k una matriz de dimensiones n x2, donde n es el número de bienes que se desean transportar en la red y sea k(i, l) el nodo de origen de transporte del bien i y el nodo destino será k(i,2). con i= 1, ... ,n. Se procede a buscar d_ l la distancia del camino más corto entre k(i,l) y k(i,2) y d 2 la distancia del camino más largo libre de cuota entre k(i.l) y k(i,2). Entonces, una cota t(i) estará dada por (6). t(i) = d2 - d1 Finalmente, la cota t,max ecuación (7). t:¡tªx = max{t(i)} ¡ (6) estará dada por la (7) Después de ello se procede a realizar los pasos siguientes: Generar la población inicial T: En el caso del TOP, las soluciones del líder son tarifas que debe fijar al conjunto A1 de arcos, por ello la representación elegida para los individuos de la población inicial Tserá un vector de I A 1 1 componentes continuas entre O y t,m""; de este modo, cada componente representará la cuota asignada a cada arco a E A I y los limites O y t_'"ª" asegurarán la factibilidad de la solución. Una vez establecida la forma de los individuos de T se generan aleatoriamente tantos USO DE UN ALGORITMO STACKELBERG • EVOLUTIVO PARA RESOLVER EL PROBLEMA DE FIJACIÓN DE CUOTAS EN UNA RED DE TRANSPORTE POR: PAMELA PALOMO Y JOSÉ CAMACHO �INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS CELERINET ENERO-JUNIO 2013 vectores de cuotas como se haya decidido. Se puede notar que la cota l;""' encontrada no es una cota para los arcos, sino para cada uno de los caminos entre los pares origendestino. En consecuencia, se eligió una d istribución de probabilidad triangular que favorezca la aparición de cantidades más cercanas al lím ite aproximado para cada arco que a 1; 1•x para generar a la población inicial. La distribución triangular tiene la moda que se muestra en la ecuación (8) con i=l , ... ,n. moda = min1 promedio(i) (8) en donde: promedio(i) = t(t) número de arcos de camino 1 (9) En donde camino, es e l camino más corto con cuota entre k (i,l) y k (i,2 ). Evaluación de Stackelberg de T: Sea t.J un vector de cuotas perteneciente a la población T, conj= l , ... ,17l Para realizar la evaluación de Stackelberg del individuo t.J debe resolverse el problema de programación que consiste en (3) - (5), es decir, el problema de l seguidor. Al ser conocidos los costos fijos c0 y las tarifas asignadas por el líder, e l problema del seguidor se convierte en un problema de programación lineal cuyas variables de decisión son los flujos x/ Posteriormente, al conocer los valores de x}, se calcula el valor de la función objetivo del Iíder dada por ( 1) a la cual denotaremos por lideró). La evaluación de Stackelberg debe realizarse para cada uno de los individuos ti ET ReaJizar torneos: Al inicio de los torneos, cada uno de los individuos de T cuenta con cero victorias; es decir, victorias¡=0 para j = l, ... . 171- Para cada individuo ti E T se elije para competir con él a otro individuo ~ E T, donde k es un entero aleatorio procedente de una distribución uniforme tal que 1 5 k 5 ITI y, además, j t k. A continuación, se comparan los valores de liderO) y lider(k), si líder O) ~ líder (k) , entonces t. obtendrá . . J una v1ctona, es decir, viclOriasO) =victorias O) + 1: en el caso contrario, si liderú) <lider(k), tendremos que victorias(k)=victorias(k)+ l. El proceso se repite por el número de torneos deseado, no es conveniente realizar una gran cantidad de ellos, ya que entre más repeticiones haya del proceso, cada individuo tenderá a competir la misma cantidad de veces debido a la ley de los grandes números; consecuentemente, los individuos que hayan tenido los mayores valores en la fimción objetivo serán los que ganen más torneos convirtiendo a la selección en un proceso determinista. En el algoritmo d iseñado para el presente artículo se realizaron cinco torneos. Seleccionar a la poblatión de padres T': Para realizar la selección de los individuos de T que se convertirán en padres T ', se procede a ordenar en una lista a los individuos de Ten orden descendiente según el número de victorias que hayan obtenido. Los individuos que se encuentren en las primeras I I posiciones serán los ind.ividuos que formarán parte de la población T'. i Cruza de T' generando los hijos T": Para cada individuo t'.J E T ' con j = I .. . ,1 T ' 1 se selecciona de manera aleatoria a otro individuo t'. donde k es un entero procedente de una d istribución uniforme tal que 1 5 k 5 IT1 y, además, j t= k. Adicionalmente, se elige un entero aleatorio I procedente de una distribución uniforme tal que 1 5 / 5 IA 11 al cual llamaremos punta de cruza. Los individuos t'. y t'* se reproducirán para crear a un hijo t'~E T" do~de T" será la población de hijos de T'. Las componentes 1, ... , / del hijo t"J serán las componentes 1, ... , / de t'J , del mismo modo, las componentes l + 1, ... , IA,I del vector t'~serán las mismas que las del vector t'*. Mutación de los hijos generando T'": En el algoritmo desarrollado para el presente artículo, una mutación consistirá en una alteración de una componente de un individuo de T" y para ello se utilizó una probabilidad de mutación de O. l. Para llevar a cabo e l proceso de la mutación, para cada individuo t". E T" se selecciona un número aleatorio l procedente ~e una distribución uniforme continua tal que O5 /::: l. Si/ > 0. 1, el individuo t'~ pasará a formar parte de la población T'" sin sufrir modificaciones y se denotará como t '" ; por el contrario si / 5 0.1 , el individuo t". sufrirá una ¡mutación, la cual J se real iza generando un entero aleatorio m procedente de una distribución uniforme tal que J 5 m 5 I A1 I; de modo que la componente m de t".será la que mutará. J El primer paso para la mutación de la componente m de t'~ es elegir aleatoriamente si se sumará o restará una cantidad a dicha componente. Posteriormente, se elige una cantidad aleatoria procedente de una distribución uniforme continua que será sumada o restada a la componente según se haya decidido; dicha cantidad debe estar entre O y un tamaño máximo de mutación. Para este artículo, e l tamaño máximo de la mutación, denotado por tam_ mutacion, fue seleccionado de modo que una mutación permita explorar una nueva región del espacio factible del problema y está dado por ( 1O). t am_mutacion = 0.1 x t_max USO DE UN ALGORITMO STACKELBERG - EVOLUTIVO PARA RESOLVER EL PROBLEMA DE FIJACIÓN DE CUOTAS EN UNA RED DE TRANSPORTE POR: PAMELA PALOMO Y JOSÉ CAMACHO �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 INVESTIGACIÓN / MATAMÁTICAS A l individuo resultante de la mutación lo denotaremos por t"'. y pasará a formar parte de la 1 población T'". Evaluación de Stackelberg de T"': La evaluación de Stackelberg de la población T"' se realiza del mismo modo que se realizó la evaluación de Stackelberg de la población T, el valor de la función objetivo del líder dada en ( 1) se llamará lider"' (k) con k = 1, ... ,T"'. Selección de T de la generación i+ l : Para seleccionar a la población inicial T de la generación i + 1 se ordena en una lista a los individuos de TUT" en orden descendiente según e l valor de lider(j) y lider"'" (k). Los individuos que conformarán la nueva población inicial T serán los primeros ITI individuos en la lista, donde ITI es el número de individuos en la población inicial que se eligió al comenzar el algoritmo. Resultados numéricos El algoritmo Stackelberg-Evolutivo se codificó y se probó en lenguaje M en el entorno de experimentación del software Matlab 7.5 en una computadora Acer Aspire 5250 con un procesador AMD E-300 APU con Radeon HD Graphics 1.30 Ghz y con una memoria RAM de 2 Gb con el sistema operativo Windows 7 Starter. Además, se probó en instancias pequeñas con 7 nodos, 12 arcos y 2 bienes, y en instancias medianas con 25 nodos, 40 arcos y 3 bienes tomadas de [9]. Los parámetros que se variaron para la experimentación, fueron e l número de individuos de la población inicial I y el número de generaciones G. Para las instancias pequeñas, los tamaños de población i.nicial utilizados fueron 1=50, 100 y el número de generaciones 0=25,50. Asimismo, para las instancias medianas, los parámetros utilizados fueron 1= 150,200,250 y G = 50,75. Para cada tamaño de instancia se experimentó con cinco ejemplos distintos, entre los cuales varía el costo fijo ea de los arcos. La Tabla 1 corresponde a los valores promedio encontrados de la función objetivo del líder con el algoritmo Stackelberg-Evolutivo. De la columna 2 a la 5 se hallan los resultados para las instancias chicas; y de la columna 6 a la 9, los de las instancias medianas. E l primer número de cada casilla corresponde al promedio de la función objetivo del líder encontrado en la experimentación y el número entre paréntesis corresponde al promedio del tiempo de ejecución en segundos. E l desempeño del algoritmo Stackelberg-Evolutivo con 1 individuos en la población inicial y con G generaciones (G,I) se comparó contra el algoritmo de función de penalización P, el a lgoritmo quasi-Newton QN, el algoritmo basado en aproximación de gradiente G y el algoritmo de búsqueda directa haciendo uso del método símplex de Nelder-Mead NM de [9]. Para realizar estas comparaciones, se realizaron pruebas estadísticas en las que se encontró que no existen diferencias significativas en el promedio de las funciones objetivo del líder entre las distintas combinaciones de los parámetros G e 1, tanto para las instancias pequeñas como para las medianas; por otro lado, se encontró que para las instancias pequeñas, el tiempo de ejecución del algoritmo es menor con los parámetros (25,50) y (25,100). Del mismo modo, el tiempo de ejecución para las instancias medianas es significativamente menor o igual con los parámetros (50, 150) y (50,200). Por tanto, se eligieron los resultados obtenidos con los Tabla 1: Promedios de la función objetivo del líder Instancias pequeñas Ejemplo 1 2 3 4 5 (25,50) 157.23 (71.18) 259.82 (66.25) 189.77 (75.40) 154.45 (82.05) 130.92 (85.18) (25,100) 161.09 (133.04) 266.42 (131.19) 196.42 (143.65) 155.73 (192.87) 134.67 (124.74) (50,50) 161 .70 (143.77) 266.88 (133.60) 193.75 (147.06) 155.19 (147.89) 123.14 (164.30) Instancias medianas (50,100) 162.18 (276.49) 272.91 (279.12) 198.84 (282.98) 156.31 (373.39) 134.94 (259.19) (50,150) 1856.93 (423.71) 2695.91 (429.26) 3860.28 (423.30) 2333.86 (382.15) 6908.20 (360.18) (50,200) 1886.87 (622.13) 2695.41 (634.47) 3869.79 (522.68) 2344.00 (75,150) 1849.42 (639.92) 2702.10 (596.87) 3792.46 (641.70) 2330.57 (75,200) 1903.01 (829.07) 2724.35 (796.36) 3922.36 (784.60) 2358.11 (544.74) 6743.55 (453.09) (582.56) 6827.44 (550.02) (755.59) 6815.35 (716.13) USO DE UN ALGORITMO STACKELBERG - EVOLUTIVO PARA RESOLVER EL PROBLEMA DE FIJACIÓN DE CUOTAS EN UNA RED DE TRANSPORTE POR: PAMELA PALOMO Y JOSÉ CAMACHO �INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS CELERINET ENERO-JUNIO 2013 parámetros anteriormente mencionados para realizar las comparaciones. E l desempeño del algoritmo Stackelberg-Evolutivo (de aquí en adelante: SE) con I individuos en la población inicial y con G generaciones, (G,I). Se hicieron comparaciones contra los algoritmos de penalización P, quasi-Newton QN, basado en aproximación de gradiente G y de búsqueda directa haciendo uso del método símplex de Nelder-Mead NM descritos en [9]. Para realizar estas comparaciones, se realizaron pruebas estadísticas en las que se encontró que no existen diferencias significativas en el promedio de las funciones objetivo del líder entre las distintas combinaciones de los parámetros Ge/, tanto para las instancias pequeñas como para las medianas; por otro lado, se encontró que para las instancias pequeñas, el tiempo de ejecución del algoritmo es menor con los parámetros (25,50) y (25,100). De manera análoga, para las instancias medianas consideramos los parámetros (50, 150) y (50,200) para realizar las comparaciones. La Tabla 2 resume las comparaciones entre los distintos algoritmos. Las columnas 2 y 3 corresponden a las instancias pequeñas y muestran los gaps en porcentaje de los resultados obtenidos con el algoritmo SE con los parámetros (25,50) y (25,100) reportados en la Tabla J con respecto al mejor resultado conocido de entre los algoritmos P, QN, G y NM. El primer número de cada celda indica el gap de la función objetivo del líder calculado de la siguiente forma: GAP= a (G.t) Mejor valor conocido xl00 (!!) en donde a(G,I)= Mejor valor conocido - Valor obtenido con e l SE(G,I) , con G =25 e l=50, 100. Por otra parte, el número que se encuentra entre paréntesis indica el gap del tiempo de ejecución calculado con ( 11 ), con G =25 e l =50 , 1OO. Por ello, un gap negativo para los resultados de la función objetivo, indicará que el algoritmo SE obtuvo un mejor resultado, lo mismo indicará un gap positivo para los tiempos de ejecución. Análogamente, para las instancias medianas, los hacen las columnas 5 y 6, calculando los gaps con (1 1) y con G =50 e/= 150, 200. La columnas 4 y 7 indican el mejor valor conocido de la función valor objetivo del líder para las instancias chicas y medianas, respectivamente, que es el primer número de la celda acompañado por el algoritmo que alcanzó dicho valor. Además, e l segundo número indica el mejor valor encontrado para los tiempos de ejecución. Al realizar un análisis estadístico de los resultados obtenidos, se encontró que para las instancias chicas no existen diferencias significativas entre los promedios de las fünciones objetivo del líder encontradas por el algoritmo SE con G =25 e / =50, 100 con respecto al mejor valor conocido encontrado por los algoritmos P, QN, G o NM. Sin embargo, se encontró que los tiempos de ejecución del algoritmo propuesto son significativamente mayores, lo cual concuerda con el hecho de que los algoritmos evolutivos son poco prácticos para ser utilizados en problemas sencillos. Por otra parte, en las instancias medianas, se encontró también que no hay diferencias significativas entre los valores de la función objetivo del líder para los distintos algoritmos; sin embargo, los tiempos de ejecución del algoritmo SE son significativamente menores o iguales y, además, en algunos de los ejemplos logró acercarse al Tabla 2: Comparaciones entre los algoritmos Instancias pequeñas Instancias medianas Ejemplo (25,50) (25,100) Mejor valor conocido (50,150) (50,200) Mejor valor conocido 3.527 (-5576.7) 1.154 (-10509.8) -6.968 2 5.514 (-4118.0) -72.624 3.115 (-8252.28) -78.672 (-14392.5) 162.975 (G) 1.254 (G) 274.986 (G) -5.270 1 (50.385) 2.284 (-4.698) 7.891 (13.436) (27.151) 2.302 (-54.749) 7.664 (-6.888) 1763.962 (QN) 854 (NM) 2758.923 (QN) 410 (QN) 136.953 (QN) 1.434 (20.052) -13.381 1.006 (-13.962) -10.678 4190.971 (QN) 489 (G) 2367.820 (QN) 478 (QN) 6092.925 (QN) 0.908 (QN) (64.757) (55.666) 1022 (QN) 3 4 (-7507.1) 1.615 (-4586.2) 5 4.405 (-9284.3) 0.801 (-10916.3) 1.666 (-13642.3) 1.571 (QN) 109.931 (G) 0.991 (QN) 156.987 (P,G) 1.751 (G) USO DE UN ALGORITMO STACKELBERG - EVOLUTIVO PARA RESOLVER EL PROBLEMA DE FIJACIÓN DE CUOTAS EN UNA RED DE TRANSPORTE POR: PAMELA PALOMO Y JOSÉ CAMACHO �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 INVESTIGACIÓN / MATAMÁTICAS óptimo global del problema, no así los algoritmos contra los que se comparó. Conclusiones El algoritmo propuesto en este artículo mostró tener un buen desempeño al mostrar valores para la función objetivo de l líder similares a los encontrados en la literatura pero en tiempos de ejecución menores o iguales en instancias medianas. En instancias pequeñas obtuvo resultados similares para la función objetivo pero en tiempos mucho mayores; s in embargo, este resultado se esperaba debido a que la computación evolutiva ha sido diseñada para la solución de problemas complejos. Debido a lo anterior, se espera que el algoritmo SE llegue a mostrar buenos resultados en la solución de instancias grandes del TOP. Por otro lado, es posible que, a l realizar un esnidio más detallado de la afinación de los parámetros del algoritmo y de las distribuciones de probabilidad utilizadas, se puedan encontrar resultados mejores que los reportados para las instancias medjanas. Además, cabe agregar que al realizar una apropiada codificación de las soluciones del nivel superior, es posible extender el uso de este algoritmo a otros problemas que puedan formularse como un problema binivel, como lo son la solución de problemas ambientales, de logística humanitaria, de diseño de redes, de transporte, de localización, etcétera. USO DE UN ALGORITMO STACKELBERG - EVOLUTIVO PARA RESOLVER EL PROBLEMA DE FIJACIÓN DE CUOTAS EN UNA RED DE TRANSPORTE POR: PAMELA PALOMO Y JOSÉ CAMACHO �INVESTIGACIÓN/ MATEMÁTICAS Referencias (J] Labbe. M. Marcotte, P.. Savarcl G. "A bde,el model oftaxatton and tts appltcallon to opttmaJ htghv,a} pnctng" .lfmiagemelll Sc1e11ce. Vol 44. pp. 595-607. 1998 (2) Roch. S.. Savarcl G.• Marcotte, P. "An approx1mat1on aJgonthm for Stackelberg network prtcmg". ,\enl'orks. Vol. 46. pp. 57-67. 2005. (3] Gngone,. G . van Hoesel. S .• van der KraatJ. A .. Uetz. M., Bouhtou. M. "Pncmg bndges to cross a mer''. Sarnl Resemt·h log1s11cs. Vol. 54. pp. 411 -420. 2007. [41 Dewez, S .• Labbé, M.. Marcotte. P., Savard, G "New formulattons and valtd mequaltttes for a btlevel pncmg problem". Opera11011s Research le11ers. Vol. 36, pp.141-149 2008. (5] Bouhtou, M .. van Hoesel. S .. van der KraatJ. A.. lutton, J.l. "Tanff optumzatton m networks". JSFOR,\fS Joumal 011 Com¡nmng Vol 19, pp.458-469. 2007. 161 17) [8] [9] Joks,movic D. Bltemer MCJ, Bob> PHL. "OpumaJ roll Destgn Problem m Dynamtc Traffic Networks - w1th Jomt Route and Departure Tune Choice". Jiw1sponatto11 Research Record. Joumal of1he Tra11spona11011 Research Board. Pp. 61 -72. 2005. Dtbt-Btha, M • Marcotte. P., Savard. G. "Path-based formulat10ns ofa btlevel toll setllng problem" Op11mi=a11on wtlh 11111/t,rn/ued mapp111gs rheory: them~: apphca11011s and a/gon1h111s. Pp. 2950. 2006. Brotcome. l.. Cinnet, E. Marcotte, P.. Savard, G. • An exact algonthm for the network prmcmg problem" D1scre1e Opumi=a11011 Vol 35, pp. 1-14 201 I Kalashmkov, V. Canrncho. F.. Asktn, R., Kalashn}kova N. "Companson of algonthms for solvmg a b1-level toll settmg problem". Jmemat,ona/ Joumal of /Jmo1·a1n·e Computmg. /11forma11011 and Control. Vol. 6. Nu.8 pp.1-14. 2010. Brotcome, l., labbé, M .• Marcotte. P.• Savard. G. "A btlevel model and sol ut:ton algonthm for a fre,ght tart ff setung problem". [JO) Tra11sporra11011 Se. Vol. 34 pp.289-302. 2000. CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Datos de los Autores: Pamela Joeelyn Palomo Martinez Cursó sus estudios en Licenciatura en Matemáticas en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. En la actualidad_ se encuentra estudiando la Macsrria en Ciencias en lngcniena de Sistemas en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la U111vers1dad Autónoma de Nuevo León. Las lineas de mtcrés son la aplicación de la investigación de operaciones en la modclac1ón y opum12ac1ón de procesos mdustriales. a~i como la resolución de modelos de optimización con mctaheurísticas. Dirección del autor: Ciudad Universitaria.. SIN. C. P. 66-!5 I. San Nicolás de los Garza, Nuevo León. Mcx1co. Email: pamcla.jpm~ holmail.com José Fernando Camacho Vallejo El Dr. Caniacho tiene Licenciatura en Matcmállcas por la Facultad de C1cnc1as Fís1co-Matcmát1cas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Maestría en C1enc1as en lngemeria con espcc1al1dad en Ingeniería Industrial por Arizona State U111vers1ty y Doctorado en Ciencias de la Ingeniería con especialidad en Ingeniería Industrial otorgado por el ITESM campus Monterrey. Actualmente. se encuentra laborando como profesor-investigador exclusivo y de t.Jempo completo en CICFIM y como coordmador del Posgrado en C1enc1as con Orientación en Matemáticas de la FCfM en la UANL. Las lineas de mvestigac1ón de interés son resolución de problemas de 111vcstigac1ón de operaciones. en particular sobre teoría y aplicaciones de programación biruvel. diseño de métodos numencos y técmcas heurist1cas para resolver problemas de programación binivel. Dirección del autor: Ciudad Urnversitaria.. SIN, CP. 66-!5 l. San Nicolás de los Garza. Nuevo León_ México. Emrul: jose.camachovl@uanJ.cdu.mx Brotcome, L., Labbe, M., Marcotte. P., Savarcl G. "A btlevel model for toll opttm1zat10n on a mult1-commod1ty transportatton l 11l network" Transporto/Jo11Sc1ence. Nu 35, pp.1-14. 2001. Lollto. P.A., Mancmell1. E.M .. Quadrat, J.P.. \Vynter, l. "A global descent heunsttc for btlevel nelwork pncmg" (J 2) http://www-rocq.mna.fr/metalau/quadrat/bpalgocomplet.pdf 2004. D1m1tnou, l.. Tsekens. r.. Stathopoulos, A "Genel:tc computalton of a road network destgn and pncmg S1.ackelberg ( 13) games wtth multi-class users". Appl,ca11011s of Ero/1111011ary Compwmg. Pp. 669-678. 2008. Dtmttnou, L.. Tsekerts. T "Elasttc mulu-user stochasttc equtltbnum toll destgn \\1lh dtrect search meta-heurtsttcs". [J4] Proceedmgs of tlu.> 8th EUIMEeet111g 011 .\Jetahe11ns11cs 111 1/,e Ser\'lce Jndustry Pp. 9-16. 2007 Brotcome, l., Cmnet, F., Marcorte, P., Savard. G. "A tabu search aJgonthm for the network pncmg prohlem" Comp111ers 011d ll 5] operot1011s reseorch. Vol 39. pp2603-261 l. 2011. USO DE UN ALGORITMO STACKELBERG • EVOLUTIVO PARA RESOLVER EL PROBLEMA DE FIJACIÓN DE CUOTAS EN UNA RED DE TRANSPORTE POR: PAMELA PALOMO Y JOSÉ CAMACHO ��INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Introducción La planta Mimosa pudica es una planta sismonástjca [1], lo que significa que responde a la estimulación táctil realizando movimientos contráctiles de sus hojas y ramas debido al desplazamiento de flujdos que produce cambios de presión sobre las paredes intracelulares de los órganos vegetales involucrados, lo cual se denomina turgencia. Estos movim ientos en la Mimosa se observan con el cierre de las hojas y la caída de l peciolo dependientes de ATP, lo que gasta niveles energéticos de la planta. Esta sensibilidad a factores como la temperatura, iluminación, vibraciones y humedad, ha sido motivo para el extenso estudio de las propiedades eléctricas y fis iológicas de la planta [l], [3], [4-6]. Ya que el estímulo se traduce en una señal eléctrica que se propaga por la planta, la espectroscopía de impedancia eléctrica es adecuada para el estudio de sus propiedades eléctricas [2]. Los movimientos sismonást icos de esta familia de planta son adaptaciones evolutivas a respuestas de defensa (protección ante un depredador) u ofensivas (atrapar a una presa). También el cierre de las hojas impide la saturación de humedad, e l crecimiento bacteriano y epifitico, estos factores impactan las capacidades fotosintéticas desfavorablemente. En épocas secas, el pliegue de las hojas disminuye la pérdida de agua; mientras que en presencia de viento fuerte, el cambio estructural reduce el área de la planta expuesta al viento. Otro tipo de movimientos en estas plantas son nictinastias, que ocurren por la noche en respuesta al ritmo circadiano vegetal regulado por la luz [3]. Las respuestas de la planta a los estímulos externos son reguladas internamente, determinadas por procesos químicos que involucran procesos de difusión de iones en forma de potenciales de acción que se propagan de célula a célula en analogía con la propagación de los impulsos nerviosos a lo largo de las neuronas [4-5]. Debido al dist intivo comportamiento de la planta y a que sus respuestas fisiológicas son observables a la vista, esta planta ha sido investigada desde hace más de 100 años [6]. En este trabajo se utiliza la Espectroscopía de Impedancia Eléctrica (EIS) [7] para establecer un modelo del pulvínulo mediante un circuito eléctrico equivalente así como los parámetros de la respuesta a estímulos mecánjcos. La comprensión de este comportamiento nos permite plantear nuevas rupótesis y describir estrategias en el estudio de los tejidos vegetales. general que engloba las mediciones de señal pequeña de la respuesta eléctrica lineal de un material de interés (incluyendo los efectos de los electrodos) y e l análisis subsecuente de la respuesta para obtener información út il sobre las propiedades fisicoquímicas del sistema. En especial, la espectroscopía de impedancia eléctrica permite rea lizar análisis celulares en tejidos vegetales, por lo cual se espera que pueda brindar información acerca de los cambios fisiológicos en las plantas. Lo anterior se basa en entender los cambios en los parámetros de impedancia durante el proceso de interés [2]. Si existe un modelo para describir el proceso bajo escrutinio, éste se usa para ajustar los datos experimenta les y obtener los parámetros que caracterizan al sistema. En nuestro caso no existen modelos definidos que describan la generación y propagación del potencial de acción. En este caso se propone un circuito equivalente que muestre un comportamiento similar a l de los datos experimentales y se realiza el ajuste utilizando el método de mínimos cuadrados no lineales complejos para obtener los valores de las impedancias de los componentes del circuito. La Figura l resume e l proceso anterior. El efecto de los electrodos tiene que ser tomado en cuenta al analizar las mediciones, sin embargo en la Sistema Planta + Electrodos Medición del Espectro de Impedancia Eléctrica Circuito Equivalente Ajuste de la Curva Caracterización del Sistema Métodos Espectroscopia de impedancia eléctrica La espectroscopía de impedancia eléctrica es un término Figura 1. Diagrama de flujo del experimento de espectroscopia de impedancia eléctrica con plantas CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE DEL PULVÍNULO DE LA MIMOSA PUDICA l. POR: LUIS RAMOS Y FRANCISCO HERNÁNDEZ �INVESTIGACIÓN / FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 literatura (véase [2]) se reporta que se puede minimizar la impedancia de la polarización de los electrodos haciendo un barrido de frecuencias altas (mayores a 4 k.Hz). Esto es de vital importancia en las mediciones de impedancia eléctrica donde se usa la configuración de dos electrodos conectados en serie con la muestra, así el comportamiento a a ltas frecuencias del sistema electrodo-material (electro! ito) es solamente capacitivo. Para observar el comportamiento del sistema a partir de los datos se utilizan representaciones especiales, tales como las gráficas de Bode y Nyquist, descritas a continuación. . ' ........,.,_. ____] --~'"'~•-,· ~'"-~·-~~- 1ii- t.::= -,, l .... Fig. 3 Ejemplo de un diagrama de Nyquist de nuestro experimento Análisis de datos Gráficas de Bode: Para observar el comportamiento del sistema en función de la frecuencia se usan las gráficas de Bode. Como la impedancia es una magnitud compleja, puede ser determinada completamente por medio de su magnitud y su ángulo de fase. De lo anterior, es de esperar que exista un diagrama de Bode para la magnitud y otro para la fase. El primero se realiza graficando el logaritmo base 10 de la magnitud de la impedancia contra el logaritmo base JO de la frecuencia, mientras que el segundo es la gráfica de la fase contra el logaritmo base 10 de la frecuencia. La Figura 2 muestra varios diagramas de magnitud de Bode del experimento. Gráficas de Nyquist: Es una representación en el plano complejo del negativo de la componente imaginaria de la impedancia contra la parte imaginaria de la misma (-Z"" vs.Z'). El signo menos de la parte imaginaria es una convención utilizada, cuando ésta toma valores negativos como en nuestro caso, debido al comportamiento capacitivo del sistema. Aqu.í la frecuencia no es perceptible a simple vista, pero la frecuencia aumenta de derecha a izquierda en las gráficas. Una gráfica " r . ? ? ? .• ,.. .... .... ... ' .. - •• Zeq = °""Z L; , , (1) mientras que la suma de m impedancias en paralelo es z·'eq =°""' ). L ¡ cz.·1 1 ·u-· _, -· -· -·-· -~· _.,., t Circuito equivalente: Debido a que el proceso que se estudió es la conducción eléctrica de la planta, la difusión de iones, especialmente de Cl·y K+ (5], se espera que e l circuito equivalente para modelar el proceso contenga elementos difusivos (de Warburg) y elementos de fase constante, para considerar los efectos capacitivos del tejido vegetal, como la polarización de las membranas de las células de la planta. Un circuito equivalente contiene diversos elementos (N), cada uno de los cuales es caracterizado por su impedancia Z;, y para encontrar la impedancia total se requiere sumar impedancias en serie y en paralelo. La suma de n impedancias en serie es (2) Ahora ya se tiene la manera de encontrar la impedancia del circuito, y con ello podemos su magnitud, que es ......_ ? representativa de ejemplo a partir de las mediciones sobre un pulvínulo de nuestra Mimosa púdica se puede apreciar en la Figura 3. .. t .. Figura 2 . Ejemplo de un diagrama de Bode de nuestro experimento (3) donde Z' es el complejo conjugado de Z. Al tener la magnitud, en función de la frecuencia, se puede pasar al ajuste de los datos experimentales, usando el método descrito enseguida. Mínimos cuadrados no lineales complejos: Los mínimos cuadrados no lineales complejos o CNLS por sus siglas en inglés, es el método más común para ajustar la parte real e imaginaria de los la impedancia su magnitud y fase, a la función o circuito equivalente deseado. Su utilidad es mayor cuando e l modelo propuesto tiene CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE DEL PULVÍNULO DE LA MIMOSA PUDICA L. POR: LUIS RAMOS Y FRANCISCO HERNÁNDEZ �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 más de 10 parámetros libres. E l método de CNLS es muy sensible al número correcto de parámetros libres, los valores iniciales de los mismos y la posibilidad de convergencia a un mínimo local (el mínimo global es la mejor solución). En general la suma ponderada de los cuadrados es minimizada [8]: N S = ¿{w;ª[fe'i-p - ft~ 0 (W¡, P)] 2 + w/[f,'i-i, - (4) i= l los e lectrodos al electrómetro, la planta sufrió un pequeño estrés, porque se esperó hasta que se relajara. La Figura 4 muestra el arreglo en su totalidad, mientras que la Figura 5 muestra e l contacto entre los electrodos y el pulvinulo. Se midió el espectro de impedancia de cinco pulvínulos diferentes de la planta, cada medición duró en promedio 80 s. Los detalles de las 27 mediciones se muestran en los Resultados, cada gráfica contiene las mediciones hechas en un mismo pulvínulo. donde N es e l número de puntos y P es el conjunto de parámetros del modelo. Si se ajustan las partes real e imaginaria, entonces los superíndices a y b corresponden a las partes real e imaginaria, respectivamente. En caso de que se ajusten la magnitud y fase de la impedancia entonces a representa a la primera, y b a la segunda; mientras que los subíndices e:i.p y teo, et iquetan a los datos experimentales y teóricos, respectivamente. El factor de ponderación w .•.b, es importante cuando el conjunto de datos abarca' varios órdenes de magnitud, como en este experimento, ya que cubre un amplio rango de frecuencias. Uno de los factores que se recomienda utilizar, para evitar que los datos más grandes del conjunto dominen el ajuste y dificulten la convergencia, es w .= 2• Sin embargo la elección de la ponderación y de IÓs vá!ores iniciales los hará el software ZSimDemo 3.30d®. z.· Arreglo experimental Para las mediciones de espectroscopia de impedancia eléctrica se utilizó el equipo Precision LCR Meter (Agilent® E489A) 20H=-2MH=, conocido como electrómetro (mostrado en la figura de abajo). El equipo se configuró para medir el módulo de la impedancia IZI y el ángulo de fase 0 para un barrido logarítmico de frecuencias cubierto por 20 1 frecuencias desde 20 Hz hasta 2 MHz. El voltaje de prueba fue de 20 mV a menos que se indique lo contrario y la corriente de prueba fue de 2 mA. El contacto eléctrico entre el aparato y la planta se hizo con dos electrodos de platino en forma de alambre. La planta analizada fue una Mimosa pudica de aproximadamente 6 meses, que fue regada cada tres días y expuesta a la luz solar por medio día y el otro medio puesta en oscuridad a diario. La planta fue colocada sobre una silla para que estuviera al alcance del aparato, cuidando que no hubiera contacto entre la planta y los objetos a su alrededor, con especial atención a las ramas donde se realizaron las mediciones. Se insertaron los electrodos a la planta y se dejó reposar por un día para poder medir la impedancia de la planta en estado relajado, sin embargo al conectar Figura 4 . Arreglo experimental: planta conectada al electrómetro. Luis Ramos T. Figura 5. Conexión de los electrodos de platino al pulvinulo. Luis Ramos T. CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE DEL PULVÍNULO DE LA MIMOSA PUDICA L. POR: LUIS RAMOS Y FRANCISCO HERNÁNDEZ �INVESTIGACIÓN / FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Resultados Los resultados de las 27 med iciones realizadas en los 5 pulvinulos fueron procesados en el software Matlab®, para hacer el análisis gráfico. Se realizaron las siguientes gráficas de Nyquist para todos los pulvínulos y una última de Bode para el pulvinulo final . Cabe recordar que para los diagramas de Nyquist, la frecuencia de los datos aumenta de derecha a izquierda. El primer pulvínulo estaba casi relajado por completo, se midió, se repitió la medición y luego se le estimuló por contacto al comienzo de la última medición. Los diagramas de Nyquist de la medición se muestran en la Figura 6 (la linea amarilla es la medición con el estimulo). Como el segundo pulvínulo se escogió el más cercano al anterior, para ver si fue afectado por la estimulación mecánica del primero; sin embargo, se observa que la respuesta fue invariante aún ante un estímulo mecánico (véase Figura 7). El tercer pulvínulo mostró la respuesta eléctrica de la Figura 8, pero ningún movimiento de la planta observable. Debido a eso, se realizaron mediciones a 100 mV, 1.5 Vy 2V, sin observar movimientos de la planta ni cambios significativos en el comportamiento del espectro. El diagrama de Nyquist es el de la Figura 9. El cuarto pulvínulo se escogió casi completamente estresado, y su espectro es el de la Figura 10. En el último pulvínulo se realizaron nueve mediciones resumidas en la gráfica de la Figura 11. También es importante observar el comportamiento de la gráfica de Bode (Figura 12), ya que nos muestra que después de varias mediciones, el comportamiento de la planta tiende asintóticamente a un valor estable. Conclusiones .•.__ ,,__ ·--,........ _ _ I _ _ __ r j ... ,·· ,• Figura 6. Diagrama de Nyquist de los espectros del primer pulvínulo Todas las mediciones de los pulvínulos presentan un comportamiento de respuesta similar como lo muestran los diagramas de Nyquist; cabe destacar que la señal puede interpretarse en dos partes, una que corresponde a una impedancia grande a bajas frecuencias que decrece hasta un mínimo local en su parte imaginaria, la segunda parte de la respuesta es la respuesta clásica de un modelo Cole-Cole mostrando una curva que inicia con valores bajos de la contribución imaginaria que aumenta y después se hace cero a frecuencias altas. Estos estados -l•MH,:, ,.rt( ··~~r;::,:.==~=."'~=-=..,:::;r---.---.---.---.--,---,---, r - ··· . . . 1, ,., ·· • ~ ··-··········:"·' - J• t ·-· • ..,. ,,___ 1 ..- -· r • Figura 9. Diagrama de Nyquist de los espectros del tercer pulvínulo a 100mV, 1.5 V y 2 V. Figura 7. Diagrama de Nyquist de los espectros del segundo pulvinulo ... -__ _,_ . .1•--'-~ -· -~-•--·· ... . __ ,._._ r • _ _ ,tl._ _ _ _, -..,r_ •-•• ·-· Figura 8. Diagrama de Nyquist de los espectros del tercer pulvínulo a 20 mV. • •• ..... • t Figura 10. Diagrama de Nyquíst de los espectros del cuarto pulvínulo CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE DEL PULVÍNULO DE LA MIMOSA PUDICA L POR: LUIS RAMOS Y FRANCISCO HERNÁNDEZ �INVESTIGACIÓN / FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 .. -· ... ... ..... '• ! 4 t -· -·· .. -· ..._....... -.:...,.1 ............ -1 ¡ .. ....1...,..::IIW\J , , .. _,,,.. _,_. . ~Ar• ~ . -.,,-.o,,i--. , -·- . . . . . . 4 ( ~ - ........... --1~ ,--==='----' .... ,. . -Figura 11. Diagrama de Nyquist de los espectros del quinto pulvinulo N ..__. O) o Figura 13. Diagrama del circuito equivalente para un pulvínulo de la Mimosa púdica R1 C1 CPE.n ..... ....•••........ ....... ............. ............. •• 4 .2 ♦ •• • Cz •••• 4 .4 •••• •••• •••• ~ : R2 Q .... R3 ~ w w Rl Figura 12. Diagrama de magnitud de Bode de los espectros del quinto pulvínulo Figura 14. Diagrama de magnitud de Bode de un elemento de Warburg. la pendiente inicial es de -1/2 sugieren que existe una transición en la contribución de las corrientes de conducción y de desplazamiento durante o en ausencia del movimiento de las hojas de la Mimosa púdica. distancia al electrodo. Es un elemento de fase constante de 45° independiente de la frecuencia. La impedancia del elemento de Warburg es Tanto las gráficas de Nyquist como de Bode indican la transición de fase del sistema; sin embargo, las primeras muestran esto de forma más clara y por eso se usaron para realizar el ajuste a un circuito equivalente, el comportamiento difusivo a bajas frecuencias y capacitivo a altas frecuencias (debido a la impedancia de polarización de los electrodos), fue ajustado de buena forma con el circuito equivalente mostrado en la Figura 13. (2) En el circuito las R.1 y C1 son resistencias y capacitancias normales, Q es un elemento de fase constante (CPE por sus siglas en inglés), caracterizado por una constante capacitiva y un exponente n . El componente representado por la W es el elemento de difusión de Warburg, es el circuito de difusión más sencillo, puede ser usado para modelar procesos de difusión lineal semi-infinita, es decir, difusión libre hacia un electrodo plano grande, donde solo importa la donde u es la constante de Warburg y j es la unidad imaginaria. La gráfica de Bode para el elemento de Warburg tiene la forma que se muestra en la Figura 14. Comparando esta gráfica con la parte inicial de la gráfica de Bode para el pulvínulo 5, se ve que a frecuencias bajas, la pendiente es similar a la de la gráfica de Bode de Warburg, lo cual justifica la inclusión de este componente en el circuito equivalente. Las impedancias reactiva y capacitiva son dadas por (3) y (4), respectivamente. ZR = R (5) Ze =- 1 (6) jruC CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE DEL PULVÍNULO DE LA MIMOSA PUDICA L. POR: LUIS RAMOS Y FRANCISCO HERNÁNDEZ �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 El ajuste se realizó con ayuda del software ZSimDemo 3.30d. Se tomó la porción de baja frecuencia donde la difus ión es el proceso dominante. En la Figura 15 se muestran los datos experimentales (rojo) y los del ajuste (verde), se observa que el ajuste es bueno y se realiza para frecuencias mayores a I kHz para minimizar el efecto de la polarización de los electrodos. Los valores de los parámetros de l circuito equivalente se muestran en la Tabla 1, los valores están listados en el orden en el que aparecen en el circuito. l11.un ·- Model: R(C(R(O{RW))))(CR) Wgt : Modulu• ~-------------~ ~ ~ 1 1DC• O!o 1 OOE•OS !l OOE•o.l ¡" a OOF•<M J I DIJE~ - &oaf•o.t ~ SOOE•61 ' • OOE •4' ... . ' 3 OOE•c.< 2 O~•<» 1 ooe-oi ., OOOE~+-.---...--~-.-----,..-----.---• OOOE<t-00 La prueba de x2=2 241 · I0·5 nos d ice que el ajuste fue bueno y que el circuito propuesto describe de buena manera el proceso de la conducción de estímulos eléctricos en la Mimosa púdica. Figura 15. Gráfica del ajuste del circuito equivalente para el primer pulvinulo Un paso posterior es encontrar la función de transferencia del c ircuito equivalente por medjo de la suma de las impedancias en serie y paralelo, como se explicó en la sección de métodos. Encontrando esta función se puede calcular la frecuencia de corte, que es la frecuencia a la cual el sistema sufre esta transición de fase, por debajo de ella el comportamiento dominante es e l difusi vo, mientras que para frecuencias mayores, el comportamiento capacitivo es el predominante. Esto abre las puertas al diseño de estimuladores magnéticos para la planta, que perm itirían estudiar la sensibilidad de la Mimosa púdica a los pulsos de inducción magnética. Sin embargo por sí solo nos brinda información acerca de los procesos difusivos que ocurren en la planta, así como de la resistencia y capacitancia del tejido vegetal, proveyendo un circuito equivalente que, aunque existe la posibilidad de que no sea el úruco que se aj uste a los datos (cosa común en la espectroscopia de impedancia eléctrica), es compatible con las propiedades esperadas para e l sistema. El uso de cuatro electrodos en vez de dos ayudaría a eliminar en mayor medida los efectos de la impedancia de polarización de los electrodos y así el análisis se centraría en las propiedades intrínsecas del sistema. Otros factores como vibraciones, humedad y el viento, no afectaron las mediciones ya que los diagramas de Nyquist mostraron una forma invariante; por eso se concluye que los resultados son, de hecho, característicos del sistema y la información derivada de los mismos tiene validez justificada. Tabla. 1 Valores para los elementos del circuito equivalente de la Figura 13 Parámetro Magnitud Resiste ncia 1(ohm) 2.61E4 Capacitancia 1 (F) 3.557E-9 Resistencia 2 (ohm) 9527 CPE, Yo (S-sec"n) 2.859E-7 Frecuencia , n (0<n<1) 0.6989 Resiste ncia 3(ohm) 2.693E15 Warburg, Yo (S-sec"5) 7896 Capacita ncia 2(F) 3.418E-7 Resiste ncia 4 (ohm) 2946 CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE DEL PULVÍNULO DE LA MIMOSA PUDICA L. POR: LUIS RAMOS Y FRANCISCO HERNÁNDEZ �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Referencias Luis Giordano Ramos Traslosheros López [ 1 ) Volkov, A. G., et. al. '·Mimosa pud1ca: ElectncaJ aod mechan1caJ st1mula11on of plan! mo\'ements··. Plam, Ce// & E,mmnment. Volume 33. lssue 2. pp. 163-1 73. 101 O. Lic. en Física, UANL. Gcorg-August-Universitat Gottingcn. Max Planck lnst1tute far Dyna1111es and Sclf-Orgamzatlon. Departamento de Dmám1ca No-lmeal. Gottmgen 37077, Alemarua. Intereses. Neuroc1enc1a teórica y computacmnal. bmfisica y fisica de sistemas complejos. [ 2] Liu. X. Electncal fmpedance Spectmscopy Apphed m Plant Phys,o/ogy S111dies. RMn Um\'ers11:y. 2006. [ 3 ] Roblm, G ··Movemenls and BioelectncaJ Events lnduced by Photosnmulauon m lhe Pnmary Pulvmus or Mimosa pud1ca•·. Ze11schnf1 fiir Pjla11=e11phys10/og1e. Volume 106, lssue 4. Apnl 1982. Pages 299-303. http://www.sc1enceduecLcom/sc1ence/ art1cle/p11/S0044328X82801086). [ 4 ] Fromm J. Laumer S. ·'Electncal s1gnals and lheir phys1olog1caJ s1gmficance m plants". P/0111 Ce// E,mmn. 2007 Mar: 30(3 ):249-57 2007 Francisco Hernández Cabrera, Dr. Lic. en Física, UANL, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas UANL. Cd. Umvers1tana N. L. C. P. 66450. Intereses: 81ofis1ca y Biomcd1cma Email : fcabrcra007@yahoo.com.mx. ( 5] Kumon. K. and Suda, S ··tome Fluxes from Pulvmar Cells dunng lhe Rap1d Movemem or Mimosa pud1ca L.. P/0111 Ce// Phys,o/. 25¡6): 975-979. 1984. [ 6) LmsbatJer. K. 1908. Uber Rei:lewmgsgesc/n.-md1gke1t 1111d Late11::::e1t be, M1111osa pudica. W,esner Festschnfi 396 - 4 11. 1908. [ 7 ) MacdonaJd, J .R. "lmpedance Spectroscopy'·. Anna/s of 81omed,ca/ E11gmeermg. 20, 289-305. 1992. [ 8 ) Latham, R. A. Algonthm De,·elopmelll far E/ectmchem,cal lmpedance Spectroscopy Diagnos11cs m PEM Fue/ Ce/Is Umvers1ty ofV1ctona Canada 2004. CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE DEL PULVÍNULO DE LA MIMOSA PUDICA L. POR : LUIS RAMOS Y FRANCISCO HERNÁNDEZ ��INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Introducción La interacción atractiva entre una cadena polimérica y una superficie es importante para estabilizar partículas en suspensión acuosa [ 1, 2, 3). Se ha estudiado, por ejemplo, que para lograr que una pintura se fije y perdure sobre una superficie se pueden añadir una pequeña cantidad de polímeros, los cuales generan una mejor adherencia de los colorantes sobre la superficie. En la misma dirección, la industria cosmética agrega diferentes clases de polímeros con la intención de estabilizar sus productos [3]; en medicina se han estado estudiando desde hace algunas décadas terapias génicas, donde usando como vehículo liposoma, se reemplaza el gen dañado de una célula por uno que funciona correctamente. El problema de este procedimiento es que es muy poco eficiente dado que el liposoma no es capaz de reconocer la célula dañada; es por eso que se está intentando dotar al liposoma de cadenas poliméricas que sean capaces de reconocer e interactuar solamente con la superficie de las células dañadas [4). Los ejemplos anteriores son una muestra de donde los efectos de interacción entre un polímero y una superficie son importantes [5, 6). Por consiguiente, es relevante contar con los conocimientos fisicos y químicos que nos permitan una correcta descripción de los diferentes fenómenos que se llevan a cabo entre los distintos elementos del sistema en estudio. Se cuenta ahora con una gran variedad de técnicas experimentales que permiten entender y caracterizar lo que ocurre a las escalas donde las interacciones entre: polímeros, superficies y partículas son importantes. Por ejemplo, con el microscopio de fuerza atómica AFM (por sus siglas en ingles) se puede determinar qué tan rugosa es una superficie y se pueden medir variaciones con longitudes del orden de nanómetros [8]. Por otra parte, una herramienta experimental que permite medir el tamaño de las fuerzas, es denominada pinza óptica, con la cual se ha podido determinar la constante de elasticidad de distintos polímeros [9]. Otras técnicas experimentales usadas son la f1 uorescencia, la electroforesis y marcaje radiactivo, las cuales permiten calcular propiedades como: el coeficiente de difusión, el peso molecular, longitudes características de configuración, densidades, etc [3, 9). Con lo anterior ha sido posible determinar las escalas que resultan importantes en el estudio de este tipo de sistemas; por ejemplo, se trata con sistemas del orden de entre 1O a 50 nanómetros, en cuanto a unidades de energía se manejan interacciones del orden de 1 K8 T a entre 1OK8 T, para la fuerza entre los distintos componentes tenemos interacciones del orden de piconewton, y la escala de masa es del orden de la masa atómica del carbono. Lo trascendente de estos números es que los científicos cuentan con las herramientas experimentales que permiten verificar modelos teóricos y analíticos en el mundo de lo muy pequeño. Por otra parte, con el gran avance que han tenido las computadoras en los últimos años, se puede enfocar el estudio de estos s istemas desde una perspectiva de cálculo numérico, donde la máquina permite encontrar la solución a las ecuaciones de movimiento para sistemas compuestos de entre 100 a un millón de partículas [ 10,1 1, 19,20). Con esta información es posible calcular propiedades importantes del sistema y compararlos ya sea con modelos teóricos o con resultados experimentales. En este trabajo se adopta esta estrategia para estudiar la absorción de un poiímero sobre una superficie, se resuelven iterativamente ecuaciones de movimiento de Newton y a partir del análisis de su trayectoria, se calculan parámetros representativos del equilibrio del polímero. Parte de los resultados pueden ser comparados con un modelo teórico que considera el polímero como un sistema ideal, el cual, no toma en cuenta los efectos de correlación entre sus distintos componentes y donde la interacción de exclusión de volumen es nula (es decir, se trabaja con partículas puntuales); además, la superficie se modela solo mediante un potencial repulsivo en el contacto [5). Por lo tanto es de esperar que la correspondencia entre la simulación y el modelo teórico solo sea cualitativa, pero es un punto de partida para establecer modelos más complicados y elaborados de sistemas multi-componentes. Marco Teórico Modelo de simulación: Se ha empleado el método de dinámica molecular para realizar la simulación del polímero y su interacción con la superficie; ver Figura 1 (a). El elemento central de la s imulación depende de la fuerza que ejercen entre sí los diferentes elementos del sistema; por ejemplo, la fi.1erza entre un monómero y la superficie, o entre dos monómeros, la cual se calcula por medio de los potenciales de interacción [ 12, 13). Los monómeros de la cadena poi imérica se mantienen unidos mediante la utilización de potenciales de interacción atractivos y repulsivos; ver Figura l {b). Se modela el efecto de exclusión de volumen entre dos monómeros al contacto por medio de un potencial repulsivo de Lennard-Jones (LJ) entre el monómero fijo N; y cada ABSORCIÓN DE UN POLiMERO DOBLE ATADO A UNA SUPERFICIE POR: ARMANDO REYES Y OMAR GONZÁLEZ �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 uno de. , los N.J monómeros restantes de la cadena, con la ecuac,on: (a) Configuración Inicial Extremo.-1 4cu ¿ [( - )12- ( - )6+ - ] i=l r;¡ r;¡ 4 N- 1 (T (T ) (1) o La conectividad entre dos monómeros ligados (potencial atractivo) es determinada por medio del potencial FENE [11] (por sus siglas en inglés), e l cual esta dado por: ) 2 ¿ (r )2ln[) - (,- )2] N- 2 ,=1 n2 • donde rji = 1 rrr¡ 1 es la distancia de interacción entre el monomero N y N., cr determina el tamaño de los monómeros, y e~ fija'la escala de energías a utilizar en el sistema. - -kF n1 ,:. > 2"6 (T .2.. .2.. ' IJ 'i.j f'.I ,}. <r - IS (2) Monómero fijo (b) IO .. o "' donde ,.9- 1 rrr¡+i I es la distancia de interacción entre dos monómeros adyacentes del polímero, kFdetermina la magnitud de interacción y está dada en múltiplos de cLJ> e l parámetro ra determina la distancia de separación máxima entre los monómeros, fijada con el valor de ra=2.0 a en la simulación [ 12]. La suma de estos dos potenciales establece una distancia de equilibrio para la interacción entre dos monómeros sucesivos en el polimero. La Figura l (b) muestra una gráfica para esta suma de potenciales, donde se puede ver aproximadamente un mínimo parar =l.103a. Por otra parte, para lograr que el polímero se absorba a la superficie es necesario incluir un potencial de interacción atractivo entre los monómeros y la superficie, e l cual es modelado por medio de un potencial modificado de LI, definido solamente para la región por encima de la superficie, => O, dado por: V,.,(=)= F,. f [-1I (~J'º __!4_(~J4] i =I Ü -, (3) - ¡ O.> Figura 1 (a) Gráfica del sistema modelado, el plano gris representa la superficie de interacción con el polímero, la linea roja representa la configuración inicial del polímero en la simulación. La distancia de referencia usada para indicar el número de monómeros absorbidos es h. Los ángulos son iguales □ ,= □ 2 • (b) Suma de los potenciales de interacción de Lennard-Jones V<)r) (ecuación 1) y V,ENE(r) (ecuación 2), el punto r,,,., determina una distancia óptima de unión entre dos monómeros consecutivos (enlace covalente). constante indica una superficie neutra. Finalmente, se incluyó un potencial para indicar el trabajo que realiza el polimero cuando se dobla sobra una configuración curvada, llamado potencial de flexibilidad , el cual es calculado por medio de un potencial de interacción de tres cuerpos donde se define un ángulo 0 por la apertura generada entre tres monómeros consecutivos, mediante: donde =1 es la distancia entre un monómero y la superficie. El parámetro F .=29cLJ determina la magnitud de la fuerza de interac"ción entre la superficie y e l monómero [9]. Una superficie plana fuertemente atractiva utiliza un valor grande de Fw, mientras que un valor pequeño de la ABSORCIÓN DE UN POLÍMERO DOBLE ATADO A UNA SUPERFICIE POR: ARMANDO REYES Y OMAR GONZÁLEZ ] V,., (0) =-k,,,. 4 N -1 ¿ (e-0s0 - 1) 1 /=) 2 (4) �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 k,,,. La constante de dobladura limita los posibles valores del ángulo 0.1 a valores cercanos a la posición de equilibrio 00 =O, y es uno de los parámetros libres que se varían en la simulación [11]. El algoritmo de simulación consiste básicamente en resolver la ecuación diferencial de Newton de fonna numérica, lo cual implica discretizar el tiempo en unidades de paso h, de forma tal que se tiene tiempos sucesivos dados por: , . 1= t +ót. La solución a la ecuación de movimiento perm'ite conocer la dependencia en el tiempo de la posición y la velocidad para cada tiempo ti, se utilizó el método de Verlet [19, 20) para el cálculo de estas cantidades: (5) Existen otros parámetros que se utilizan en la Iiteratura para caracterizar los estados de equilibrio del polímero, por ejemplo: la longitud de persistencia y las funciones de distribución, etc [ 13-15]. Las cantidades anteriores se pueden calcular teóricamente; por ejemplo, para un modelo de cadena gausiana, en el cual se desprecian las interacciones de exclusión de volumen, de temperatura y de flexibilidad del polímero, se encuentran determinadas por: 2 RF- Nb (9) donde bes la distancia entre dos monómeros consecutivos en e l polímero [16- 18]. Resultados donde ót es el valor del incremento en cada paso del tiempo. En la ecuación, el valor de la fuerza F(I) es calculado por medio del potencial: ' (6) donde <f,(,) es la suma de los potenciales de interacción presente en el sistema, en nuestro sistema de estudio la suma de las ecuaciones ( 1) a (4 ). Las ecuaciones anteriores perm iten calcular de forma iterativa las posiciones ( r 1 , r 1 , r 1 ... r. ) y las velocidades ( v1 , v1 , v1 . .. v.) del sistema en función del tiempo ( 11 , t1 , t1 ... 1. ). Con esta información se pueden calcular propiedades que identifiquen el equilibrio del sistema; por ejemplo, la distancia comprendida entre el primer monómero y el último, es definida por: (7) la cual nos pennite caracterizar la longitud "lineal" del polímero. Una medida de qué tanto se curva el polimero sobre sí mismo, es definida por medio del radio de curvatura: R = - 1/l N+l í:/1 {( r ,1 "" -r , )2) donde ren, define el centro de masa de l polímero [7]. (8) El sistema de estudio consistió de un polimero con uno de sus monómeros interiores fijo a la superficie, lo cual genera dos cadenas poliméricas que pueden interactuar entre sí y con la superficie; la Figura 1 (a) muestra un esquema del sistema. La longitud de estas cadenas es variable y depende de la posición de atado del monómero fijo, pero la longitud total de sistema N=n1+n1 permanece sin cambio. En todas las simulaciones se utilizo un valor N=200 y los monómeros del polímero no pueden defonnar la superficie de absorción. Para incluir el efecto de la temperatura se consideró un termostato de Anderson, el cual ajusta el cálculo de la velocidad en cada fracción de iteración, a partir de considerar una distribución gausiana de velocidades. Los parámetros utilizados para correr la simulación fueron, el incremento de paso en cada iteración del tiempo /Jt =0.0075, e l número total de iteraciones fue: Ncic/os= 6* 106, el cálculo de los valores promedio se realizó sobre los últimos cuatro millones de iteraciones, una vez que el sistema se encuentra en equilibrio termodinámico. La magnitud de todas las energías está escalada con el valor de la constante del potencial de LennardJones, fijada como: f.u = 0.84kBT. Todas las variables de la simulación fueron dimensionadas por los siguientes factores: u (diámetro del monómero) para las unidades de distancias, f-u para las unidades de energías, t = (m cr1/ f-uJl11 para los tiempos, crf.u para las unidades de fuerzas. En todas las simulaciones realizadas se partió de una configuración inicial donde el polímero se encuentra alineado en forma de "V" a la superficie, con la misma distancia entre los monómeros, como se muestra en la Figura (a). Con todo lo antes mencionado, se tiene ABSORCIÓN DE UN POLÍMERO DOBLE ATADO A UNA SUPERFICIE POR: ARMANDO REYES Y OMAR GONZÁLEZ �INVESTIGACIÓN / FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 que los parámetros libre del sistema son el número de monómeros en cada cadena n1, y n1, la contante de interacción del potencial superficie F"., y la temperatura T En la Figura 2 se muestra la dependencia del número de monómeros absorbidos sobre la superficie (normalizada sobre el número total N) en función de la longitud del extremo 1 (línea negra) y la longitud del extremo 2 (línea roja). La distancia de absorción h, es definida como la cantidad de monómeros que se encuentran por debajo de cierta distancia de referencia (ver Figura 1 (a)), la figura muestra los resultados para un corte de h=2cr (usado para todas la gráficas) resultados semejantes se obtienen para otros valores de corte. Notamos cómo cuando las dos cadenas tienen la misma longitud n1=n2=100, los valores de absorción son iguales dependiendo solamente de la magnitud de interacción con la superficie F . Una absorción mayor se presenta cuando la superficie" tiene un potencial de atracción intenso (valores F,, grandes); esta tendencia se muestra en la gráfica para los valores de F,,,= 0.4 (lineas con círculos) y F,,,= 0.8 (líneas con cuadros). Otro aspecto a destacar en la gráfica es la falta de asimetría en la absorción que muestran las dos cadenas, mientras que el valor de n1 permanece aproximadamente 1.()0 ·- •- •- •- · .-.- 0.95 z __ -•- ·---·--•--·· - Fw--os . _ ....- ■ - • ■-----­ --- .- . .----- 0.00 • / ---~ ::: ,._- F =0.4 w 0 ,80 - n, o 20 80 4Q N-n , 100 n Figura 2 Gráfica del número de monómeros absorbidos sobre la superficie en función de la longitud del extremo 1 del polímero, con parámetros N=200, T=0.4 y k,,..=O 1. Linea negra indica el extremo 1 del polímero y línea roja extremo 2. Se muestran los resultados para dos valores de interacción con la superficie, una fuertemente atractiva F.,=0.8 (líneas con cuadros) y una ligeramente atractiva F,,,=0.4 (líneas con círculos). constante, el valor de la cadena n2 pasa en un estado 1ibre para n 1 = 20 a un estado Iigado, para n1 =100 Esto indica que los estados de absorción son fuertemente dependientes de la asimetría de las longitudes de la cadena: cadenas pequeñas se encuentran ligadas a la superficie, mientras que cadenas grandes se encuentran libres. El punto importante es que el sistema es capaz de evolucionar de forma distinta al variar la longitud de las cadenas, de forma tal que la absorción de las cadenas detecta variaciones entre la longitud de las cadenas. Este efecto es de especial interés para entender la difusión de un polímero sobre el poro de una membrana, fenómeno llamado traslocación de polímeros [8, 18]. En Figura 3 (a) mostrarnos el número de monómeros absorbidos en el extremo 1 de la cadena polimérica en función de su interacción atractiva con la superficie. Se puede apreciar fácilmente cómo cuando F.., es mayor que 1.5 el valor de absorción es cercano a la unidad, es decir la cadena se encuentra ligada a la superficie; mientras que, para valores menores que F,,< O. 7 pocos monómeros se encuentran ligados a la superficie y la cadena se encuentra libre. Estos resultados muestran cómo el sistema sufre una transición entre estados ligados y estados libres a la superficie [17, 18]. Utilizando modelos teóricos que escalan parámetros típicos entre el polímero y la superficie, se ha determinado que esta transición se presenta para un valor crítico de interacción con la superficie igual a F,,,c=0.5, valor que corresponde bien con e l rango en e l que se observan la transición de nuestro sistema, (resultados análogos se encuentran para el extremo 2 del polímero). La gráfica también muestra cómo para superficies fuertemente atractivas, los efectos de temperatura no son significativamente importantes para el rango F,,>F•·c' mostrando solo una diferencia importante en superficies poco atractivas, F.,<F.,c. Es decir, el efecto de las fluctuaciones térmicas es menor cuando la energía de interacción con la superficie es mayor que la energía térmica del medio. La Grafica 3 (b) muestra la dependencia de la distancia principio-fin en función de la longitud del extremo 1, para tres valores de interacción con la superficie F,,,. Se puede notar una dependencia lineal que no es afectada por e l valor de F., que se use, el valor del exponente calculado por ajuste de mínimos cuadrados es de y=J.20, el calculado teóricamente para una cadena con una de sus extremos atado a la superficie es de y =314, que difiere del polimero libre ecuación (9), y =112. ABSORCIÓN DE UN POLÍMERO DOBLE ATADO A UNA SUPERFICIE POR: ARMANDO REYES Y OMAR GONZÁLEZ �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA 0 96 (a) • oaa / 080 0.72 z ~ e: o.se ----- / .,,. o.se ..., • " CELERINET ENERO-JUNIO 2013 I Ligado --T=0.4 T=0.64 • ,. "' •• - · - 08 7 ' • - • -10 ~·,." 04 '-.. 0 40 Libre • 032 0 2' 00 .." • • 0 .S 10 / " 1$ .. 2.0 n ,. ' 25 .. ... 30 35 40 F • Figura 3 (a) Gráfica del número de monómeros absorbidos sobre la superficie en función de la fuerza de interacción con la superficie F.,. La linea roja corresponde a una temperatura de T=0.4 menor que la temperatura ambiente, y la negra para T=Q.64 mayor que la temperatura ambiente. (b) Gráfica de la distancia principio fin dF en función del número de monómeros en la cadena n1 , para tres diferentes valores de la fuerza de interacción con la superficie F.,. Se muestra la aproximación lineal con un valor O O O =1.20. entonces presentar claramente dos tendencias y marcar el punto en que esto se presenta. En la figura 4 (b) se puede apreciar como la derivada de n 1 con respecto a la temperatura T, para el caso de F.,=O. 7, marca el punto cercano a Te ~ O. 7 como un valor crítico que separa dos comportamientos en el valor de la pendiente; una situación similar se presenta para caso de F..=0.4 (no mostrada) con una temperatura crítica Te ~ 0.35. Para el caso en que T> T,., donde el sistema muestra una dependencia lineal, se calculó el valor de la pendiente por el método de mínimos cuadrados; los valores que se obtienen son: m= -0.759 para F. = 0.4 y de m = -0.391 para F,,.=0.7, es decir el valor de la pendiente permite caracterizar la magnitud de interacción entre la superficie y el polímero. Esto puede ser importante para caracterizar el efecto de la temperatura en el recubrimiento de superficies con soluciones polimericas. Conclusiones Utilizando dinámica molecular se han podido caracterizar configuraciones de equilibrio de un polímero formado por dos extremos y un monómero atado a la superficie. En función de la longitud de la cadena del polímero se determinó un valor crítico F.,.,~ 0.5, que coincide aproximadamente con el valor teórico calculado [16], el cual marca la transición entre un sistema ligado y libre a Por consiguiente, notamos que la absorción de polímero sobre la superficie y su interacción con el otro extremo del polímero, incrementa la longitud del polímero y por consiguiente el valor de su exponente y. Es decir, el sistema pierde entropía al quedar aproximadamente extendido sobre la superficie. Finalmente la Figura 4 (a) muestra el cambio en el número de monómeros absorbido en función de la temperatura de equilibrio del sistema, para dos valores fijos del potencial de interacción con la superficie F., =0.4 (línea negra) y F.. =0.7 (linea roja). De la gráfica se puede observar que cuando la temperatura del sistema es menor que el valor de interacción con la superficie T < F,,, la fuerza de atracción del plano domina sobre los efectos entrópicos de las cadenas del polimero y este se absorbe sobre la superficie; mientras que, para temperaturas mayores que T > F,.. la cadena se encuentra libre, mostrando una dependencia linear con la temperatura. La temperatura crítica de esta transición se presenta cuando T es del mismo orden que la F., usada; es decir, los efectos energéticos son comparable entre sí. Para verificar este hecho se tomó la derivada de la función con respecto a la temperatura, la cual debe ."'-·--- 0.96 0.88 - - F =0.4 • ........... • ..______ 0.80 z 0.72 • 0,6' F.,-07 •• J e: 0,$6 0.48 0.40 • Fw =0.7 .... ...... • .. •• -.. ..... • •• • (b) " " 0.32 02 ----· . • ..' " " .. o.. 06 " T os "'- 'º (a) 1.2 Figura 4 Figura 4 (a) Gráfica del número de monómeros absorbidos sobre la superficie en función de la temperatura del termostato T. La linea roja corresponde a el caso de una fuerza de interacción con la superficie F,,=0.7, mientras que la linea negra es para una fuerza de F.=0.4. Los parámetros de la simulación son los mismos de la figura 2. (b) Muestra gráficamente la derivada del número de monómeros con respecto a la temperatura para el caso de una fuerza de Fw=0.7. ABSORCIÓN DE UN POLÍMERO DOBLE ATADO A UNA SUPERFICIE POR: ARMANDO REYES Y OMAR GONZÁLEZ �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 la superficie. Para el caso en que se permite la variación con la temperatura se tiene nuevamente otro valor crítico para la transición de estados libre-ligado, cercano a: T,:::: F.,, para valores donde T < T, la fuerza de atracción F., domina sobre los efectos entrópicos de las cadenas del polímero generando su absorción. Se determinó una relación lineal para la distancia principio fin que escala de forma distinta al caso libre y con solo un extremo atado. Estos resultados pueden llegar a ser de fundamental importancia en el estudio de diversos procesos en los que se presenta la relación entre un polímero y una superficie, por ejemplo: la estabilización de coloides en agregados poliméricos (1 ,6], en el plegamiento de proteínas sobre paredes celulares (8, 9], o en la traslocación de polimeros sobre canales iónicos. Finalmente, extensiones de este trabajo a sistemas con más extremos libres en el polímero se encuentra en desarrollo (21]. El trabajo a futuro es desarrollar algoritmos que nos permitan estudiar sistemas con un grado de complejidad mayor, por ejemplo: sistemas multi-componentes, geometrías más elaboradas, efectos de interacción hidrodinámica y de la influencia que red atómica de la superficie tiene sobre e l polímero. Los autores agradecen el apoyo brindado por el programa: Apoyo A La Incorporación De Nuevos PTC número: F-PROMEP-38/Rev-03. ABSORCIÓN DE UN POLÍMERO DOBLE ATADO A UNA SUPERFICIE POR: ARMANDO REYES Y OMAR GONZÁLEZ INVESTIGACIÓN/ FÍSICA �INVESTIGACIÓN/ FÍSICA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Referencias (1] fleer, G. J.• Stuart M C.. SheulJens, Cosgrove T.. Vmcent. B. ·'Polymer at mterfaces·•. Chapman and Hall; london. 1993 12] Germes P G. ·'Scalmg ConcepL~ m Polymer Physics" lnd ed., Comell Umversn:y Press: lthaca and london. 1985. (3] Ltpowsky R.: Sackmann 1:.. "Structure and Dynanucs of Membmne·· !:]se, ter, Amsterdam. J995. (4] González-Amezcua. O. and M. Hemández-Contreras. ··structural them1odynan11cs of lame llar cal1omc hpid-DAN complex: DNA compress,bihty modulus·•. J. Chem Phys. Vol 123. pp. 224906 2005 (5] Baulm. V. A .. Joner. A. and C. M. Marques. ··shdmg Gralled Polymer layers". Macromolecules. Vol 38, pp. 1434-1441. 2005 (6] D01. M and Edwards, S. f. The rheory· of po~1-mer d)11an11cs. Clarendon Press: Oxford. 1986. [7] Doi. M. /111roduc11011 10 Po~1mer Physrcs. Clarendon Press: Oxford. 1995. (8] R. Phtllps and S. R. Quake. ·The biological frontier of phys1cs··. (9] Phys. Tod(I): May 2006. pp. 38. 2006. Y sus referencias T. Stnck, J. Ranco1s. A. Vmcent and O Bens,mon. '7ñe mantpulahon of smgle btomolecules" Phys. Today October Datos de los Autores: Armando Rodulfo Reyes Annando Rodulfo Reyes es egresado de la Facultad de C1enc1as Físico Matemáttcas de la UANL, en la generación 2012 y actualmente se está preparando para mgrcsar a un programa de posgrado. Ornar González Amezcua Ornar González Amczcua es profesor de Tiempo Completo en la Facultad de Ciencias Fistco Matcmaucas en la U111vcrs1dad Autónoma De Nuevo León. Licenciado en Física por la Umverstdad de Guadala¡ara. con estudios de Maestna y Doctorado realizados en el CINVESTAV. Cuenta con dos estancias de invcstJgactón, una en la UNAM y otra en POSTECH. Sus lmeas de mvest1gactón se desarrollan en tópicos rclac,onados con Sistemas CompleJOS, por e_1cmplo. teoría y s,mulactón de ststema mut1-compontes (polímeros. moléculas y membranas), teoría de coloides. y estudio de sistemas estocásticos. Email: omar.gonzalezmz@uanl.edu.mx 200 l. pp. 46. 200 l. Y sus referencias [10) M. l. Hoopes, M. Desemo. M. L. Longo and R. faller. "Coarsegrruned model mg of mteracuons of 11p1d btlayers wnh supports" J. Chem. Phys Vol 129. pp. 175102. 2008. [I I] N. Bagatella-Flores, Schtessel. H .. and \\. M. Gelbar "Stallc and Dynanuc ofpolymer-wrapped collmds". J. Phy.f. Chem. Vol. !09. pp21305-21312. 2005. [ 12] 1::. Eisennegler, ls.remer. K .• and K. Bmder. "Adsorphon of polymer chams at surface: scalmg and Monte Cario analyses". J. Chem. Ph1•s. Vol. 77( 12). pp.629(HJ320. 1982. f 13] M. Moddel. Bachmann. M.. and \\ Janke "Conformallonal Mechamcs of polymer adsorpt1on transiuons at attr:tct1ve substrates".J. Phys. Chem. 8 Vol.J13(11 ). pp.3314-3323 1009. (14] F. Varmk and Bmder. K. "Muluscale modehng of polymer at mterfaces". /m. J .\!afer. Res. Vol. 100. pp.1494-1502. 2009. (15] J. Dzub1ella, More,ra. A. G. and P A. Pmcus. "Polyelectrolyte collotd complexes: Polanzabil,ty and e1Tect1ve mteract10n". Macromolecu/e Vol. 32. pp.1741-1752. 2003 [16) A. Mtlche,, Rost1anshvtl1. V. Bhattacharya. S. and T. Vtlg1s. "Polymer cham adsorpt1on on a sohd surface: Scalmg arguments and computer s1mula11on". .\'anophenomena at su,faces. Spnnger senes m s1oface sciences. Vol 47, pp. 185-204. 2011. [171 S. Zhao, Wu. J .• Gao. d. and J. Wu "Gaussian ffuctuauon m tethered DNA chams". J. Chem. Phys. Vol 135, pp.065!03. 2011. [ 18] J. Odenhe1mer. Bnll, M.. and D. W. Heem1ann. "Force by and on a polymer grafted to a repuls1ve wall" lm. J. Mod Phys C Vol 16( IOJ. pp.1561-1576. 2005. [ 19] C. Forre) and M. Muthukumar. "langenn Oynan11cs stmulallons of genome packmg m bactenophage". B,ophy.r. J. Vol. 91 ( 1J. pp.25-41 2006. (20] Allen. M. P. and D. J. T1ldesle}. Comp111erS111111/atro11 ofl,qwds. Clare11don Pres, Oxford 1987. (21 ) Articulo en preparación para su pubhcactón. ABSORCIÓN DE UN POLÍMERO DOBLE ATADO A UNA SUPERFICIE POR: ARMANDO REYES Y OMAR GONZÁLEZ �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 REPORTAJE Destaca labor de la FCFM en Olimpiadas del conocimiento La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas felicita a sus docentes y alumnos por la colaboración y participación en las Olimpiadas de Matemáticas, Física, Informática y Robótica 2012. En el año 2012, profesores y alumnos de la FCFM participaron en la preparación de estudiantes de educación básica. media y media superior, para desarrollar sus habilidades en las áreas de Matemáticas, Física, Informática y Robótica; de modo que lograran destacar en las Olimpiadas Nacionales e Internacionales de cada una de ellas. Olimpiadas de Matemáticas La Olimpiada Internacional de Matemáticas es un concurso al que los alumnos más destacados acuden después de una ardua preparación. El M.C. Alfredo Alanís Durán, Delegado Estatal. en compañía del Dr. Héctor Raymundo Flores Cantú, Co-Delegado, ambos docentes de la FCFM de la UANL, se encargan de la organización de las Olimpiada de Matemáticas en el Estado de Nuevo León, para la cual, ofrecen en las instalaciones de la Facultad. los ejercicios y prácticas que los alumnos de educación básica, media y media superior tendrán que realizar. previo a la primera selección, de donde se busca elegir a los 15 mejores alumnos del Estado. México participa en las Olimpiadas de Matemáticas desde 1985, según comenta el M.C. Alfredo Alanís. Con el fin de hacer un buen papel, la Sociedad Matemática Mexicana lleva a cabo el concurso de selección de los alumnos que representarán al país. Estos últimos, salen del concurso de la Olimpiada Nacional. para posteriormente, participar en la Internacional en el mes de julio. Dos Olimpiadas más en las que buscan participar dichos alumnos son la Iberoamericana y la de la Cuenca del Pacífico. 'Nuevo León ha desarrollado un buen papel", menciona el Dr. Héctor Flores. "el año pasado y ante pasado, el Estado logró el 2do lugar a nivel nacional". Luego comentó: 'Es la primera vez en la historia de Nuevo León que sacan medalla de oro tres alumnos•. Dichos estudiantes son: Raúl Hernández, Kevin Dubshot Castellanos y Diego Roque Montoya. El M.C. Alfredo Alanís aseveró que Diego Roque obtuvo medalla de oro en la LIII Olimpiada Internacional de Matemáticas, en Río de la Plata, Argentina. Con el fin de brindar un apoyo a más estudiantes que quieran desarrollar sus habilidades y tener más posibilidades de ser seleccionados. se ha cambiado un poco la mecánica de la preparación. Según comenta el Dr. Héctor Flores "el nuevo proceso es mantener un grupo que trabaje todo el año" en dicho año se atiende a un grupo de avanzados y otros de formación. "Actualmente sigue habiendo exámenes selectivos para elegir. de la manera más transparente, al equipo representativo•. afirmó. El grupo avanzado actualmente cuenta con alrededor de 12 a 15 alumnos. Al final. "... compiten 3 ó 4 en concursos internacionales. Hay 2 que están buscando lugar en la Olimpiada Internacional y la Iberoamericana y hay otros 2 que están buscando lugar la competencia internacional de Matemáticas• señaló el Ca-Delegado. �REPORTAJE Olimpiadas de Física Alejandro Lara Neave, catedrático de la FCFM, funge desde 1999 como Coordinador de la Olimpiada de Física ante la UANL y como Delegado Estatal de las Olimpiadas de Física a nombre de la Sociedad Mexicana de la misma área del conocimiento. Él comenta que su función como Delegado es organizar el concurso a nivel estatal, para lo que convoca a todas las prepas del estado de Nuevo León, de modo que participen en el concurso de preselección y, posteriormente, ingresen al entrenamiento que comienza en junio. Dicha preparación requiere de mucha dedicación por p~rte de los alumnos puesto que, además del tiempo 1nvert1do en ella, "la Olimpiada está dirigida a un nivel medio superior, pero lo sobrepasa, el nivel es realmente de licenciatura", aseveró el Delegado. Agregó: "la participación estatal es en promedio de 300 estudiantes; entre esos, se seleccionan 30". Finalmente solo acuden 4 alumnos que van a la Olimpiada Nacional, en donde se enfrentarán un total de 107 estudiantes de todo México. 'Una vez que compiten en México, se busca que queden los mejores 9 estudiantes después de 3 etapas. De esos 9, 4 se van a la Olimpiada Iberoamericana de Física y los siguientes 5 a las Olimpiadas Internacionales", comentó. En el 2012, el alumno neolonés Ismael Mendoza Serrano logró pasar a la XVII Olimpiada Iberoamericana de Física que tuvo lugar en Granada, España; competencia que busca tener el mismo nivel que la Olimpiada Internacional. Las alicientes de las Olimpiadas son el aprendizaje, la experiencia y el reconocimiento de sus esfuerzos coronados con la obtención de una medalla de oro, plat~ o bronce, o bien, de una mención honorífica, con base en los resultados obtenidos. Olimpiadas de Informática Cuatro estudiantes de Nuevo León participaron en la XVII Olimpiada Mexicana de Informática en el 2012. Después de un año de teoría, prácticas y ejercicios, los alumnos estuvieron listos para acudir a la prueba final. El lng. Gilberto Reyes Barrera, docente de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, lleva más de cuarenta años de trayectoria. Él se ha encargado de preparar a los alumnos que acuden a la Olimpiada Mexicana de Informática. En el 2012, se encargó de preparar a los participantes de la XVII Olimpiada Mexicana de Informática, cuya sede fue en Hermosillo, Sonora. Junto con Emmanuel Lozano, estudiante de la FCFM, el Delegado ha apoyado a los jóvenes que desean destacar en el concurso. CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Cabe señalar la importancia de la preparación que además reciben los alumnos dentro de las instalaciones de nivel medio superior de la UANL, puesto que, entre los ganadores, destacaron estudiantes de sus preparatorias, siendo un ejemplo para sus compañeros de esfuerzo, dedicación y excelencia. El primer lugar nacional lo obtuvo Diego Roque Montoya, quien recibió una medalla oro por su participación. El lng. Gilberto Reyes comenta que parte fundamental de la preparación de los muchachos consiste en la implementación de la herramienta didáctica denominada Robot Karel. Ángel Domínguez (de la Preparatoria 9) obtuvo medalla de plata y Yan Villarreal (del CIDES) junto con Sergio Fuentes, fueron merecedores del bronce. Olimpiadas de Robótica La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas ha incursionado recientemente en la participación en el Torneo Mundial de Robótica. El encargado de preparar a los estudiantes es Aurelio Ramírez Granados, Profesor de Ciencias Computacionales junto con los estudiantes Isaac Alexandro Toledo Flores y Lizeth Rodríguez Murguía. De acuerdo con el Profesor Aurelio Ramírez, al aprender a programar a los robots, los alumnos de secundaria que participan en el torneo trabajan en equipo, se divierten y desarrollan su creatividad, mientras aprenden sobre Robótica, Matemáticas y Física. Las competencias son llamativas por los robots y las actividades que se les programan. Actualmente ha llevado a los estudiantes de Nuevo León a ser Campeones Nacionales en la categoría de Soccer. De acuerdo con el estudiante Isaac Toledo, en esta última se utilizan robots con un sensor y con llantas omnidireccionales para que este siga una bola. Además, el robot cuenta con un compás para ubicar la portería. Dos categorías más son las de Rescue y Dance. Entre las ganadoras, estuvieron las alumnas Alma Guadalupe Arriaga Cruz y Salma Teresa Cuéllar Valles, ambas de la Secundaria 85 ubicada en Juárez, Nuevo León. ��INVESTIGACIÓN/ ACTUARÍA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Introducción Históricamente el desarrollo de la sociedad humana se ha basado en el aprovechamiento de fuentes energéticas de tipo fósi l [ 1]. Actualmente vivimos un serio problema ambiental y se vuelve inminente una crisis energética si no se desarrollan fuentes alternas que sean factibles técnicamente y atractivas económicamente. • Largo tiempo de vida • Baja contribución al efecto invernadero • El impacto ambiental: la hidroeléctrica es una de las energías alternas menos dañinas al ambiente, pues solo se "daña" la zona donde se construirá la planta. Diversos países utilizan sus recursos hídricos como fuentes de energía, tal es el caso de Canadá y Austria por encima del 60% de la capacidad total, Brasil con cerca del 90% y Noruega y Zambia cercanos al 100% [1]. Desde nuestro punto de vista, en México es necesaria la inversión en la producción de hidroelectricidad, para darle una mayor participación en la producción total de energía del país. Se cuenta con el potencial para una mayor producción; sin embargo, aún no se explotan los recursos adecuadamente. Se obtuvieron los datos de la producción de energía hidroeléctrica y del consumo doméstico e industrial en el Banco de Información Económica (BIE) del portal de internet del Instituto Nacional de Estadística y Geografia (INEGI). Objetivo Manejo de los datos Difundir los beneficios que implica la generación de energía a través de plantas hidroeléctricas; a su vez, modelar y pronosticar la producción de hidroelectricidad en el país para compararla con los niveles de consumo esperados de electricidad y decidir buscar o no fuentes de energía alternativas para cubrir un posible déficit en la producción. Se analizaron los datos de los últimos once años, a partir del año 2001 y hasta agosto 2012, con periodicidad mensual, medidos en miles de millones de watts/hora. Beneficios de la Energía lfidroeléctrica como fuente alterna La energía hidroeléctrica es una de las opciones con mayor perspectiva de crecimiento; presenta los costos de operación más bajos, además de un largo ciclo de vida, que va desde los 50 años en adelante [2]. Si se invierte más en este tipo de energía, se lograría un mayor aprovechamiento de los recursos hidricos del país y una menor dependencia de energías no renovables. Actualmente, la producción de energía por métodos alternativos representa el 24.1 % del total de la producción de energía eléctrica en México [3], de los cuales la energía hidroeléctrica constituye un 95% de la generación de energías alternas o renovables en el país [4]; estando por encima de la media mundial de producción que es del 10% [ 1]. Pinguelli [5] lista las s iguientes ventajas de la energía hidroeléctrica: • La construcción o ampliación de plantas de energía hidroeléctrica genera una gran cantidad de empleos. • Bajos costos de mantenimiento y operación Desarrollo del modelo estadístico para la producción de energía hidroeléctrica Fuente de Información Aún cuando el INEGI cuenta con datos de fechas anteriores a 2001 , se consideró que estos no representan las condiciones actuales de la producción de energía hidroeléctrica en el país; lo anterior, principalmente a que durante los años posteriores a 1997 se dejaron de construir plantas para la generación de energía hidroeléctrica, a excepción de la planta Leonardo Rodríguez Alcaine (El Cajón) que entró en operaciones el 1 de Marzo de 2007 y cuenta con una capacidad efectiva instalada de 750 (MW), en Santa María del Oro, Nayarit [6] y algunas otras relativamente pequefias que no significarían un cambio considerable en los niveles de producción. De acuerdo con publicaciones de la Comisión Nacional del Agua [7] los meses que presentan mayor precipitación pluvial son Julio, Agosto y Septiembre; debido a esto, se decidió analizar los promedios por trimestre de la producción hidroeléctrica, iniciando por el trimestre Enero-Marzo 2001 y finalizando con el promedio de Julio y Agosto 2012 debido a que la información proporcionada solamente está actualizada hasta esa fecha. En la Gráfica 1 se muestra la manera en que se comportaron los datos una vez apl icado el promedio. Los datos presentan una tendencia creciente y es posible definir un ciclo anual. En el primer trimestre de cada año existe una caída en la producción de energía eléctrica; se presenta un aumento considerable en el tercer trimestre del afio. PARTICIPACIÓN DE LA ENERGÍA HIDROELÉCTRICA EN MÉXICO PARA El 2013 POR: LOREDO et al �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 INVESTIGACIÓN/ ACTUARÍA Gráfica 1. Producción de energía hidroeléctrica promedio por trimestres 6000 ~ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - "'o ~ ~ 5000 14000 Q) -o ¡g 3000 e o .E 2000 + - - - - - - - - - - - - - - - - - -+-1-- - - -- - - - - Q) -o ¡l) 1000 ::!: +------------------------------- -Promedio trimestral dela producción o ~ ::!: w i'rÍ i'rÍ 2001 2010 Tabla 1. Índice de variación estacional Trimestre Índice Índice% Ene-Mar Abr-Jun Jul-Sept Oct-Dic 0.7770 0.9470 78% 95% 125% 97% 1.2457 0.9730 Cambio -22% -5% 25% -3% Modelo El modelo estadístico utilizado para el análisis de la producción de energía hidroeléctrica fue el Método de Índice Estacional; este método puede ser aplicado cuando se desea hacer un pronóstico con datos que llevan de manera muy evidente el efecto de la estación, en este caso determinado por la temporada de lluvias. En la Tabla 1 se puede apreciar el porcentaje de cambio de la producción, generándose un aumento considerable en los meses de Julio a Septiembre. Esta tabla nos dice, para cada trimestre, cuánto sube o baja la producción, con respecto al l 00%. Así, en el primer trimestre la producción baja 22%, en el segundo baja 5%, en el tercero sube 25% y en el último baja 3%. R 2 (ajustado): 25.7% Tabla 2. Pronósticos de producción en miles de millones de watts/hora Año Trimestre Pronóstico 2012 2013 Oct-Dic Ene-Mar Abr-Jun Jul-Sept Oct-Dic 2927.3 2355.2 2891.9 3832.0 3015.2 Los índices presentados en la Tabla 1 fueron utilizados para "eliminar" el efecto de la estación y transformar en línea recta la serie con respecto al tiempo para utilizar la ecuación de línea recta para el pronóstico; es decir, una regresión Iineal simple. En la regresión lineal simple utilizada para pronosticar, la R2 ajustada es el coeficiente de determinación, que nos dice qué tanto se ajustan los datos de la regresión a los reales. Resultados En la Tabla 2 se muestran los pronósticos para la producción de hidroelectricidad obtenidos en el modelo. PARTICIPACIÓN DE LA ENERGÍA HIDROELÉCTRICA EN MÉXICO PARA EL 2013 POR: LOREDO et al �INVESTIGACIÓN/ ACTUARÍA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 El MAPE (Error Porcentual Medio Absoluto), mide el grado de error generado por las diferencias entre los ajustes del modelo y las observaciones. Cuando se presenta un menor MAPE, menor es la diferencia entre los datos reales y los ajustados. El modelo de Índice Estacional generó un MAPE de 17%, el cual se consideró aceptable. Análisis del consumo de energía Eléctrica Se consideró el análisis por trimestre de los niveles de consumo de energía eléctrica en el pais, para lo cual se sumó el consumo del sector doméstico y el industrial, quedando pendientes, por falta de datos, los sectores agrícola, comercial y de servicios. El modelo utilizado para realizar los pronósticos fue un Modelo de Regresión Trigonométrico con variación estacional constante, útil para modelar series temporales regulares. La ecuación ( 1) nos muestra la ecuación de l Modelo de Regresión Trigonométrico: Donde t es el orden, L son los periodos del ciclo y 1:: es un error. En la Tabla 3 se apreciarán los predictores 1 considerados en el modelo. Interpretación de los resuJtados y conclusiones Los pronósticos bri.ndados por el modelo de índice estacional muestran que los niveles de producción de energía hidroeléctrica continuarán con un ciclo similar durante el año 2013 y, a su vez, los índices del modelo muestran el efecto de la temporada de lluvia. Observando la Tabla 4, la participación de la energía hidroeléctrica disminuye su producción en los meses Enero, Febrero y Marzo y llega a su punto máximo en los meses de Julio, Agosto y Septiembre. A la vez, se espera que la participación de la hidroeléctrica para satisfacer la demanda en el país permanezca constante respecto a años anteriores. Tabla 3. Predictores del modelo de Regresión Trigonométrico para el consumo de hidroelectricidad Predictor Coeficiente Valor-p Constante 9202.7 0.000 Orden (t) 55.571 0.000 sen { 2(t ) -608.55 0.000 cos ( :7t ) -174.49 0.029 R2 (ajustado): 85.6% MAPE: 2.68% Tabla 4. Participación esperada de la energía hidroeléctrica por trimestre Consumo Participación Año Trimestre Producción 2012 Oct-Dic 2 ,927 11,696 25% 2013 Ene-Mar 2,355 11.317 21% Abr-Jun 2 ,892 12,156 24% Jul-Sep 3,832 12,645 30% Oct-Dic 3,015 11,918 25% presenta sus déficits o aumentos, para usar otros métodos de generación auxiliares. Por ejemplo, se debería usar la energía hidroeléctrica en meses de temporada de lluvias, como Julio, Agosto y Septiembre; y los demás meses, cuando la lluvia baja y por lo tanto la producción de hidroeléctrica, usar otras fuentes de energía como la solar o eólica. Limitaciones del estuilio Pronosticando para e l trimestre que queda de 2012 y para todo el 2013 se observa, en la Gráfica 2, que la producción en la energía hidroeléctrica no bajará, sino que se mantendrá siguiendo los efectos de las estaciones. La limitación que se presentó en el desarrollo de los modelos es una falta de datos del consumo de energía eléctrica en los sectores: agrícola, comercial y de servicios; por lo que se tuvo que tomar únicamente la suma de los datos de la doméstica e industrial como el total de consumo. Se propone como plan a futuro que la producción de energía esté "calendarizada", de acuerdo a las temporadas en las que la producción de hidroelectricidad Otra limitante fue identificar cómo otras variables, como los ciclos económicos, afectan a la producción y consumo de hidroeléctrica para agregarlas al modelo. PARTICIPACIÓN DE LA ENERGÍA HIDROELÉCTRICA EN MÉXICO PARA EL 2013 POR: LOREDO et al �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 INVESTIGACIÓN/ ACTUARÍA Gráfica 2. Producción promedio trimestral vs ajustes generados por el modelo de indice estacional - Promedio de la producción por trimestre - Ajustes para la producción por trimestre 6000 5000 .,; o ·¡: C0 - L ºº "iii 4000 -<1>.c (1) o:i:; IO 32 ~ .e 3000 L " ' (1) ·o, -o 11) L (1) (1) e: e: o (1) - (1) 2000 1000 o = -o E e: (1) ,o -o ·o U) (1) ::, = -o~ o o L a. a. a:: <( w (/) ~ • ...J w ::,' zw -, a:: a. <( w ~ (/) w' ...J' zw ::, -, a:: a. <( w ~ '1 ...J w• ::, zw -, a:: a. <( w ~(/) ' ...J' zw w ::, -, a:: a. <( w ~ (/) w ...J' zw ::, -, . a:: a. <( w ~(/) ' ...J' zw w ::, -, a:: a. <( w ~ (/) w ...J' zw ::, -, . a:: a. <( w ~ (/) w' ...J' zw ::, -, a:: a. <( w ~ <? • ...J w zw ::, -, a:: a. <( w ~(/) ' ...J' zw w ::, -, a:: a. <( w ~ (/) w' ...J' zw ::, -, a:: ~(/) ' ...J' zw w ::, -, a:: a. <( w ~ (/) w' ...J' z ::, w -, 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 a. <(W Gráfica 3. Consumo promedio trimestral vs ajustes generados mediante el modelo de regresión trigonométrico 11) ~ ~ "' oºº ul = - "'~ . IO -<1) 11000 (1) .!!! (1) e>-o 10000 11) 2! .Q 9000 o E E (1) 8000 (1) Ajustes del modelo 13000 12000 (1) - L ·¡: ,.C ~ Promedio del consumo por trimestre 14000 'O= ::;¡ a:: -o ~ 11) e: o ü UJ z w 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 PARTICIPACIÓN DE LA ENERGÍA HIDROELÉCTRICA EN MÉXICO PARA EL 2013 POR: LOREDO et al 2009 2010 2011 2012 2013 �INVESTIGACIÓN/ ACTUARÍA CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Referencias [ 1) ['.!] [3] [4] Datos de los autores Posso, F. "Energia y ambiente: pasado, presente y futuro. Parte dos: sistema energético basado en energías altemat,vas". GEOE.\SEi\ASZ~ Vol 7. pp. 54-73 2002. "SEMARNAT', [En lmeaj Avmlable: http://smat.semamat.gob. nn./dgiraDocs/documentos/gro/estud1os/2004/ l 2GE2004 E0020. pdf [Último acceso: septiembre 2012]. Com1s1ón Federal de Electnc1dad. (CFE), [En lmea]. Avmlable: http:1/ww\\.cfe gob mx/ConoceCFE/I_AcercadeCFI:/ Estad1sucas/Pagmas/Cl1entes.aspx. [Úlumo acceso: 01 octubre 2012]. [6] [7] Email. JCsus.loredogn@outlook.com Virginia Mendoza Ramírez Ema,I. vc.ky@hotma1l.com Karla María Salgado Banda Email: ksbanda'ghotmail.com Perla Segovia S alazar Email: pcrla_a08@hotma1l.com Instituto Nacional de Estadistica } Geografia INEGI. «http:// meg1.org.mx/» 01 octubre 2012. [En lmea] Avadable: http://ww\\.meg1.0rg.mx/sistemas/b1e/. Laura Nohemí Vargas de la Rosa Pmguell1. L. "Hydroelectnc. Lhermal and nuclear generatton". ESTL,DOSAIAN('ADOS'll. p. 59. J007. Roberto Abraham Zamudio i\'lorán \\~\'W (5] Jesús Alberto Loredo González Energy Resources de México S.A de C V.. "Guia Sector Eléctnco t-.lodaltdad Particular- Central h1droeléctnca Palos Altos". 2009. Com1s1ón Nacmnal del Agua. .-/1/as del agua en .\1éx1co 2011. 2011 Ema1I. nohcmt- vr'ii,hotma1l.com ~ Ema1I. zamudio.moran@hotma1l.com Maestro Asesor: M. C. Ubaldo Martmcz, Profesor de Estadistica Apltcada (Academia de Actuaria). PARTICIPACIÓN DE LA ENERGÍA HIDROELÉCTRICA EN MÉXICO PARA EL 2013 POR: LOREDO et al �ElvIPRESWS �INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TI CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Introducción La estructura en que se manejan los datos, así como los protocolos de Internet son exactamente iguales desde que se crearon a partir de 1970; desde entonces solo se ha ido parchando para corregir los problemas de seguridad. Cualquier tipo de ataque, redunda en importantes pérdidas económicas para las empresas, además de crear una mala imagen ante los inversionistas y administrativos. Aquí existe el problema de que muchas empresas y compañías completas se encuentran en una gran disyuntiva de entre mantener abiertas y al a lcance muchas aplicaciones para que los empleados puedan trabajar, y a la vez, evitar que la información sea modificada por la persona indicada sin sufrir ningún cambio. En el siguiente artículo mencionaré d iferentes términos y es importante una pequeña introducción a estos: Hacker: se refiere a una persona con la pasión por la resolución de problemas, por lo general con un amplio conocimiento técnico en su rama de especialización. Cracker: se les conoce a las personas que buscan formas de penetrar en sistemas sin haber sido autorizados y que roban información para obtener un beneficio económico. WhiLe Hat Hacker: son los hackers que se dedican a la protección de sistemas contra ataques dentro de sistemas empresariales y se conducen bajo un tipo de ética donde se dedican a proteger la información confidencial. Black Hat Hacker: También conocidos como Crackers son los hackers que se dedican al robo de información para beneficio propio. Actualmente, las empresas están expuestas a una gran cantidad de diferentes ataques externos e internos que pueden crear pérdidas muy grandes de información y afectar económicamente a la empresa; de allí la importancia de mantener la seguridad de los sistemas, puesto que las consecuencias de un ataque informático pueden poner en riesgo la integridad de la información. El problema principal no es siempre técnico, sino del conocimiento de todos los peligros potenciales en la transmisión de información confidencial y la falta de cultura sobre las distintas técnicas de hacking empresarial. La información es uno de los pilares más trascendentales a la hora de la toma de decisiones en una entidad; de allí la importancia que tiene para estos entes la protección y prevención del manejo de información y datos. Sabiendo esto como punto de partida, para una empresa no es tan sencillo como implementar medidas y protocolos de seguridad (ya sean antivirus,jirewal/s, etc.) sino que se inicia una carrera de conocimiento contra todos los posibles atacantes, ya que todos los días se descubren cientas de vulnerabilidades nuevas y técnicas que pueden volver muy sencillo obtener los datos de una empresa. Por eso, las empresas necesitan tener a personas únicamente enfocadas a realizar esta tarea. Hacking empresarial Los sistemas informáticos han creado otros patrones de delincuencia, así que como ingenieros de sistemas, técnicos, empresas, trabajadores de la misma y usuarios, tomemos conciencia y seriedad frente a los problemas que pueden llegar a afectar no solo nuestro empleo, sino a nuestra información en cualquier momento. Técnicas de hacking Tratar de enumerar todas las ramas en que se dividen los distintos ataques que se pueden hacer, es tan extenso como hablar de todas las ramas en que se dividen los sistemas informáticos; no obstante, mencionaré las más comunes y sencillas. Ingeniería Social: Es un método basado en engaño y persuasión para obtener información importante o lograr que la víctima realice un determinado acto; como por ejemplo, hacer que la víctima ejecute un archivo que le llegó por correo electrónico. Este método se puede llevar a cabo a través de canales tecnológicos (impersonal a través de Internet o teléfono) o bien, en persona: cara a cara. Esta técnica es por mucho la más sencilla de llevar a cabo y la más eficiente, ya que no involucra ninguna especialización en sistemas informáticos; básicamente, es poder obtener información confidencial directamente de las personas que laboran dentro de una empresa mediante diferentes técnicas de presión social. De acuerdo con el hacker Kevin Mitnick en su libro "El arte de la decepción", este tipo de ataques se real iza aprovechándose del contacto social en el que vivimos, partiendo de 3 reglas básicas: 1. Todos los seres humanos quieren ayudar. 2. El primer movimiento es siempre de confianza hacia el otro. 3. No nos gusta decir no. VULNERABILIDADES DE SEGURIDAD EN LAS EMPRESAS POR: JULIO CESÁR GONZÁLEZ CERVANTES �INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN T I CELERINET ENERO.JUNIO 2013 4.A todos nos gusta que nos alaben. 5. Todos tenemos algo de ingenuos. Además de estos postulados, la técnica de ingeniería social fue ampliada por el Dr. Robert Cialdini así como por sus libros sobre persuasión, entre muchas otras técnicas psicológicas, para manejar a las personas dependiendo de su personalidad. Por más increíble que parezca, esta es la técnica más sencilla y efectiva para hacerse de información confidencial dentro de las empresas y es de la que menos se protegen. Como más claro ejemplo, podemos encontrar a l hacker Kevin Mitnick, quien tuvo acceso a North American Air Defense Command siendo menor de edad y además robó información importante del Security Pacific Bank. La forma de estar seguro de esto es laconcientización del personal sobre la información confidencial y la creación de HoneyPots tanto en los sistemas aplicativos, bases de datos e incluso archiveros, esto significa crear información falsa y dejarla como muy importante; así, en caso de que alguien se haga del acceso, se lleve información equivocada. Scanni11g y snifji11g: El Scanning consiste en el escaneo de IPs dentro de una red, se realiza mediante herramientas que realiza pings a un rango de IPs proporcionadas por el atacante; después de los equipos encontrados, se procede a conocer e l sistema operativo así como su versión, además de los puertos abiertos y que aplicaciones tiene instaladas para poder encontrar una vulnerabilidad específica así como saber dónde están los servidores que manejan la información importante. Con el Sniffing se permite saber y analizar toda la información que se mueve dentro de una red; para hacer esto se utilizan analizadores de protocolos. Las aplicaciones que sirven para usar el Sni.ffing dentro de una red, decifran la información que se transmite y se almacena para un posterior estudio; entre toda la información se encuentran: contraseñas, mensajes de correo e lectrónico, datos bancarios y otros datos confidenciales del usuario. Es muy dificil lograr evitar efectivamente que se utilice esta técnica, solo se logra con ciertos routers empresariales muy especializados; lo más recomendado es que toda la información viaje de manera encriptada dentro de la red y nunca poner informacion confidencial en paginas que no tengan el protocolo HTTPS. Los clientes de mensajería y correo electrónico son muy propensos a ser intervenidos y mantener los accesos VULNERABIUDADES DE SEGURIDAD EN LAS EMPRESAS POR: JULIO CESÁR GONZÁLEZ CERVANTES a la red muy vigilados, evitando el protocolo de redes inalámbricas WEP y siempre usando redes WAP con encriptación de 128 bits y evitar lo más posible conectar dispositivos moviles a una red WAP segura, ya que estos también son una vulnerabilidad dentro del ambiente. Respecto a la técnica de Sniffing la forma más eficiente de usarse es mediante una técnica llamada Man in the middle, esta técnica consiste en mediante el uso de algunas herramientas intervenir la informacion que se maneja dentro de una red, realizando un ataque a las tablas ARP (Address Resolution Protocol). Estas tablas son las que se encargan de la vinculación entre una mac address y una IP de los equipos de los que se requiere obtener la información. Primero, el atacante con e l uso de herramientas, obtiene la mac address y la IP del equipo a atacar; luego, genera una tarjeta de red virtual con estos mismos datos y trata de engañar a la otra máquina o al router haciéndose pasar por la víctima y la información que recibe la reenvía a la víctima para pasar inadvertido. Hijacking: El Hijacking consiste en e l robo de una sesión dentro de una página web y también es un derivado de la técnica de Man in the middle. Básicamente mediante un software de sni.ffing el atacante intercepta los paquetes entre la víctima y el servidor y al tener los datos de las cookies y las sesiones, se adelanta a la víctima y se adelanta al usuario autorizado. La única manera de evitar esto es siempre autentificarse en sitios que sean HTTPS sin dejar a un lado eljirewall y el antispyware. Aportes Las técnicas de hacking empresarial son el conjunto de procedimientos utilizados por una persona que posee una gran cantidad de conocimientos técnicos en por lo menos: redes, sistemas operativos, bases de datos y programación. Las técnicas de cracking se dividen en cuatro grupos principales: monitoreo, validación, denegación de servicio y modificación; cada una con una forma de ataque diferente y una forma de prevención. El grupo de monitoreo se compone por: escaneo de puertos, enumeración y Sniffing. La validación se compone de ataques de fuerza bruta, spoojing, Hijacking e ingeniería social. En el grupo de denegación de servicio, las técnicas �INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TI que se utilizan son: Jamming (interferencia de servicio), Synjlooding y además IP Flood. Por último, en la parte de modificación está el borrado de huellas o Zapping. En los dos primeros grupos es donde se centran todas las bases para cualquier ataque informático. Análisis de riego Frente a la gran cantidad de áreas de oportunidad que existen referentes a la seguridad de la información dentro de las empresas, se han desarrollado muchos estándares abiertos enfocados en la protección de datos, que son los más utilizados por las empresas de auditoría para validar la seguridad de los servidores y el manejo de la información. Debido a la gran complejidad, cantidad de variables e importancia de la información, es importante que los análisis de riesgo se real icen por un especialista en seguridad informática ya que, si bien existen muchos estándares, procedimientos, guías y software para realizar este tipo de estudios, hay que tener claro que cada empresa es diferente y son muchas las variables que pueden existir y siempre cabe la posibilidad de pérdida de continuidad en los procesos de la misma. CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Recomendaciones Si este artículo fue de tu interés y además trabajas/ estudias en cualquier rama de la carreras informáticas, es importante que te adentres a investigar y profundizar en los alcances de estas técnicas y cómo evitarlas, ya que gran parte del éxito que han tenido los crackers es en que en general, las empresas en verdad no creen que puedan ser atacadas por personas externas; por lo que tiene que existir una cultura de seguridad de la información. Con respecto a las cuestiones técnicas, además de conocer las diferentes técnicas de ataques que se pueden recibir, también hay que conocer las herramientas de detección y prevención de estos ataques además de saber a profundidad cómo funcionan los passwords cifrados, jirewalls y proxis, para así poder hacer frente a los intrusos que intentan perjudicar a la empresa. También existen muchas aplicaciones de libre descarga así como distribuciones de Linux que incluyen un compilado de las más populares, como lo es BackTrack Linux o GameOver Linux; este último más recomendado por incluir tutoriales además de instrucciones de cómo crear una máquina virtual para hacer las pruebas de penetración al sistema. El estándar de auditoría de aplicaciones web más conocido se llama OWASP (Open Web Application Security Project) Conclusiones El objetivo de escribir este artículo es dar a conocer las técnicas de trabajo que manejan los hackers Black Hat, que se dedican al robo de información, conociendo las técnicas que se utilizan normalmente; nos sirve para conocer las formas de defensa y protección dentro de una empresa, sin tener que crear más burocracia en los sistemas informáticos. Además nos sirve para crear una concientización en las personas para crear una cultura de seguridad de la información y para tener una idea de la importancia de personas enfocadas a la seguridad dentro de nuestras empresas. Ahora está en manos de los directivos de las organizaciones el aprender que mientras más tecnología se utiliza para gestionar los servicios de la misma, también hay que aprender a tomar las mejores decisiones para proteger al máximo la información confidencial de la empresa y los mecanismos de protección contra robo de información y fraudes. VULNERABILIDADES DE SEGURIDAD EN LAS EMPRESAS POR: JULIO CESÁR GONZÁLEZ CERVANTES �CELERINET ENERO.JUNIO 2013 Referencias [ 1] (2] fakedown: 71,e Purswr and Cap111re of Kewn ,tt,m,ck Amenca s Jfosl IVa111ed Co111pu1er 01111ml'. - By rhe Mm1 Hho D,d /t. ISBN-0786889136. 2006 M1tmck. K M1tmck. K. The Art of Decep11011: Comro/1,ng 1he Human Elemem ofSecurtf)' ISBN - 076454280X. 2003. INVESTIGACIÓN/ SEGURIDAD EN TI Datos del Autor: Ing. Julio Cesár González Cervantes Dirección del autor o de los autores: Lázaro Cárdenas #1212 coloma Las Puentes 1-ho Sector, San Nicolás de los Garza C.P. 66460 Ema il: adm in@dba.mx (3] M1tnick. K. No Tech Mackrng: A Gmde 10 Soc,a/ E11g111eem1g. Dumps1er Dmng. and Sltou/der Surfing. ISBN - 1597492159. 2006. (4] GameO1·er lrnux. SourceForge. 2013. http://sourceforge.net/p/null-gameover/w1kúMome/ [5] Backrrack http://"'·ww.bacl..1.rack-lmux.org/downloads/ VULNERABILIDADES DE SEGURIDAD EN LAS EMPRESAS POR: JULIO CESÁR GONZÁLEZ CERVANTES �ENTREVISTA CELERINET ENERO-J UNIO 2013 ENTREVISTA CON Carmen de la Fuente Por: Alma Calderón Mtz. En el marco del 60 aniversario de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y del 80 aniversario de la Universidad Autónoma de Nuevo León, se decidió entrevistar a la M.A. Carmen del Rosario de la Fuente García, quien ha dejado huella en su trayectoria como profesionista por su trabajo y compromiso con su alma mater. Al conversar con ella, nos compartió información relacionada con su vida y trabajo que se presenta a continuación. Retrato Carmen de la Fuente nació en Tampico, Tamaulipas el 19 de febrero de 1960. Realizó sus estudios de primaria en el Colegio Sor Juana Inés de la Cruz, los primeros cuatro años, y posteriormente, en la escuela José Jesús Martínez. Sus estudios de secundaria los llevó a cabo en la escuela Vicente Guerrero. Cursó el bachillerato en la Preparatoria 7, la Licenciatura en Ciencias Computacionales en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, y la Maestría en Administración en el EGAII de la Universidad Autónoma de Nuevo León. La M.A. Carmen de la Fuente es considerada por quienes la conocen como una persona líder, abierta y muy unida a su familia, así que le pedimos que nos comentara cómo se describiría ella en el ámbito personal y profesional. A esto nos respondió que era una persona comprometida con su trabajo y familia y nos compartió que cuando iba a comenzar a trabajar, su padre le dijo que tendría un cambio de vida y le aconsejó dar lo mejor de sí misma y cumplir objetivos diariamente con responsabilidad, puesto que "la responsabilidad unida a la honestidad y al compromiso son los que te van a llevar a lograr cosas realmente", aseveró. Trayectoria profesional Ha trabajado en diferentes lugares, tales como Vitro Corporativo (1981-1991 ), la Universidad de Tamaulipas (1988-1993) y en la UANL. En esta última, dirigiendo la Secretaría de Relaciones Públicas (Jun. 1992 - Nov. 1995) y la Secretaría Administrativa (Nov. 1995 - Nov. 2001) en la FCFM; además de tener el cargo de Directora de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (Nov. 2001 - Nov. 2007). En la actualidad, tiene a su cargo la Secretaría de Vinculación y Desarrollo Económico de la UANL, en donde trabaja en apoyo al señor Rector Jesús Ancer. De su área, dependen el Centro de Desarrollo de Agronegocios, el World Trade Center Nuevo León UANL, el Centro de Incubadora de Empresas y Transferencia de Tecnología, el Centro para el Desarrollo de la Industria del Software; así como la Dirección de Fomento Económico, la Dirección de Procesos y Control Interno, y la Dirección de Alianzas y Soluciones Estratégicas, entre otras. ºLo que busca esta Secretaría es la vinculación de todas las facultades y de todos los centros que dispone la Universidad; es decir, se propone impulsar la vinculación logrando que cada una de las facultades, con base �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 en todas sus áreas de conocimiento, se desarrollen y que, de acuerdo con su especialidad, transformen el conocimiento en un servicio o un producto que podamos ofrecer a la comunidadº, comentó. La primera Directora de la FCFM Enfocándonos en su experiencia como Directora de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, le solicitamos que nos platicara acerca de ellos, a lo cual respondió que para ella fue muy importante ser Directora de la institución puesto que podía decidir sobre el rumbo que esta seguía, de modo que tenía la oportunidad de apoyar a la escuela de varias maneras, tales como contribuir en la formación de los estudiantes. Señaló: "Ser la responsable final de toda una formación que viven los estudiantes, da una satisfacción muy grande; estar consciente de la responsabilidad de formar jóvenes y brindarles una educación para que puedan lograr enfrentarse a la vida es una satisfacción'. Agregó que apoyar a la escuela en infraestructura también le fue muy grato; así como trabajar con los maestros y en conjunto, transformar la escuela. La clave del éxito De lo anterior, surge la curiosidad de entender cuál es la clave de su éxito, a lo que respondió: "Yo creo que la clave de mi éxito son varias cosas; amén del apoyo familiar. Primeramente, mi nivel de compromiso: yo cuando decido hacer algo y me comprometo, lo llevo hasta el final cueste lo que cueste, busco lograr el resultado. Pero el amor y la identificación con la institución en donde estés trabajando, es lo que también te lleva a querer hacer siempre másº. Agregó que la UANL ha sido un hogar para ella y se ha comprometido con la misma puesto que ya quería alcanzar resultados desde que fue representante de alumnos. Añadió: ºYo creo que esa parte es importante y otra muy importante es que estés convencido y sepas que cada uno de los logros que tú alcances no fuiste solo, fuiste con tu gente ... eso es darle su lugar a cada quién. La capacidad de liderazgo se ve en encontrar gente que sienta el mismo nivel de compromiso que tú, que quieran llegar al mismo resultado ... Siempre he tenido muy claro que sola puedo alcanzar algunas cosas, pero con mi gente puedo alcanzar todo". A continuación, le pedimos que nos compartiera algún logro en especial del que se sintiera muy satisfecha; a lo que dijo: "La aportación mayor que le hice a la facultad en los 6 años que estuve fue empezar la vinculación con el gobierno federal, porque eso permitió darle oportunidades de trabajo a gente de la FCFM; permitió también dar a conocer nuestra escuela ENTREVISTA y ubicarla en otro plano y generar recursos ... la escuela ha podido crecer muchísimo gracias a esa generación de ingresos·. Aunado a lo anterior, comparte su alegría porque la FCFM es la facultad más vinculada de toda la Universidad. Importancia de la familia Carmen de la Fuente resalta que la unión familiar ha sido de suma importancia para ella y asevera: ºCon todo lo que he podido hacer y que me da mucho gusto, lo hubiera eliminado si no hubiera tenido el respaldo familiar. Para mí, lo más valioso que tengo es mi familia. Mis hermanos, mi marido y mi hijo nunca se han limitado para ayudarme y han respetado mis tiempos, mis momentos, mis dificultades, mis vicisitudes". Además, comentó que para llegar al éxito, el apoyo de su familia ha sido crucial: ºEl tener un respaldo y un sustento familiar importante es muy valioso; por ejemplo, para mí, el impulso que mis padres nos dieron para tratar de buscar ser mejores y apoyarnos durante todo el tiempo en nuestra educación, fue muy valioso. A mí me queda claro que cuando tú tienes un ambiente familiar sano, puedes lograr muchas cosas". También resaltó la importancia que ha tenido el apoyo de su marido y de su hijo en su trayectoria como profesionista esposa y madre. ºCuando yo me casé, una de las cuestiones que se habló previas al matrimonio fue que, a mí me gustaba trabajar y yo quería aportar, y tuve todo el apoyo de mi marido desde el principio para hacerlo, con todos los inconvenientes que podía tener el puesto porque a mí me tocó viajar mucho. Para mí fue muy valioso tener ese apoyo y que él entendieraº. Futuro Finalmente, pedimos a nuestra entrevistada que nos compartiera qué planes tenía a futuro; a lo cual comentó: "Seguir sirviendo a la Universidad. Mi plan es seguir apoyando al Dr. Ancer hasta que termine su periodo. Definitivamente, el proyecto de vinculación es algo que nació conmigo, entonces en la medida que yo pueda aportar algo lo voy a seguir haciendoº. Señala que su compromiso con la UANL es hasta el 2019, pero que estará contribuyendo hasta donde la Universidad le solicite. En cuanto a metas a corto plazo, agrega que está la incorporación de todas las escuelas y los centros para que creen su unidad de vinculación y puedan desarrollar proyectos. Agradecemos a la M.A. Carmen del Rosario de la Fuente García por su colaboración y por compartir con nosotros su experiencia, compromiso y entusiasmo para con la FCFM y la UANL. �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 3ER. FORO DE DlVUlGACIÓN ~ ~ CIENTIFICA Y TECNOLOGICA El 3er Foro de Divulgación Científica y Tecnológica es el espacio que da a conocer los productos de los trabajos desarrollados por los profesores e investigadores del Centro de Investigación en Ciencias Físico Matemáticas (CICFIM). El propósito del Foro es el de fortalecer sus líneas de investigación y generar la vinculación con los sectores académico y productivo. �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL / 3ER FORO PROCESOS ALEATORIOS DERIEMANNY WEIERSTRASS Francisco Javier Almaguer Martínez Homero de la Fuente García UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: En este trabajo se presentan algunas de las propiedades de la caminata aleatoria de Riemann y los resultados numéricos-visuales de su implementación en lenguaje de programación R. La caminata de Riemann es una extensión simple de la distribución Zipf, empleada originalmente en la clasificación y descripción estadística de la frecuencia del uso de las palabras en un idioma. Al revisar trozos de textos, Zipf encontró que la frecuencia re lativa / de las palabras en diversos manuscritos, en muchos idiomas, sigue aproximadamente una ley de potencias del tipof(k)=k-!1•oJ; donde k = 1, 2, •••, cona > O parámetro característico de cada idioma. Un valor específico de k representa la posición jerárquica de una determinada palabra en un idioma particular; esto es, la posición I corresponde a la palabra más utilizada, la posición 2 a la segunda más utilizada y así sucesivamente. Existe un límite asintótico donde las propiedades de la caminata de Riemann son muy parecidas a las de la caminata de Weierstrass; esta última, un proceso a leatorio de importancia en el estudio de sistemas que poseen dinámicas de difusión anómalas y transiciones de fase orden-desorden. Palabras claves: Distribución Zipf, función I'., de Riemann, caminata de Weierstrass, ley de potencias, número armónico, difusión anómala • �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Introducción La d.istribución Zipf, conocida también como ley de Zipf [ ! ], aparece en el análisis de las frecuencias de las palabras en muchos lenguajes. Establece que la frecuencia relativa Nk con la que se presenta una palabra en un texto, en un idioma determinado, sigue una ley de potencias de la forma Nk - k -<1+•>, siendo k la posición jerárquica de la palabra en el idioma en cuestión, es decir, k = 1 representa la palabra más usada, k = 2 la segunda más empleada y así sucesivamente. En un contexto más general, si se permite que k pueda tomar cualquier valor entero entonces es posible definir una caminata de Riemann. La distribución de Riemann asociada a esa caminata debe su nombre al hecho de que la constante de normalización es el inverso de la función zeta de Riemann r, (s), con s > l. Cuando se considera el dominio de la función zeta como el subconjunto de los números complejos {w = a + bi I a,b C R }, con Re(w) = 112, aparece una relación que, se rumora entre los matemáticos de todo el mundo, tiene que ver con la manera en la cual se distribuyen los números primos [2]. En e l presente artículo se establece la distribución de probabilidad de Riemann, la caminata aleatoria de Riemann y algunas de sus propiedades más importantes. Los resultados de las simulaciones muestran la existencia de cierta similitud entre la caminata de Riemann y la caminata de Weierstrass [2], una caminata utilizada en la modelación de difusión anómala. Se pueden usar estas caminatas aleatorias para el estudio de sistemas complejos si se logra determinar o aproximar una función que controle la varianza de estos procesos. Dicha función representaría las correlaciones entre los individuos o agentes del sistema. Caminata de Riemann (2) La función zeta de Riemann diverge, r, (s)->oo, cuando (s) ->l y se aprox ima asintóticamente a ! , r, (s)-> 1, cuando (s)-> oo . Una caminata aleatoria de Riemann es un conjunto contable R, donde: R={X I X sigue la distribución de probabilidad de Riemann}. Los dos primeros momentos momentos de ( 1) son, respectivamente, (X) = O (4) Si el espacio de probabilidad de la caminata fuera n = N, la función de distribución acumulada de (1) es simplemente la distribución Zipf [3] (5) donde H x,r es el numero armónico generalizado definido por En esta sección se introduce la caminata de Riemann y algunas de sus propiedades más importantes. H =~f_!_, x.r Distribución de Riemann La distribución de probabilidad de Riemann es una distribución para una variable aleatoria discreta y se define para x E: n = Z-{O} como (1) (6) Ti \¡} Luego, para generar variables aleatorias x E: R, donde R={X IX E: O=Z-{O}, X sigue una distribución de Riemann}, se usa (5) para generar una variable aleatoria X que sigue una distribución como la descrita en ( 1), pero en el espacio n = N. Por otro lado, la propiedad isotrópica de la red unidimensional implica que P(X) = P(-X) ; entonces se procede a generar una variable aleatoria uniforme continua U1 en el intervalo (0, 1). Si U 1 < 0.5, ~ = (-X) y si U1 > 0.5, entonces = X. Completado el procedimiento anterior sigue una distribución de probabilidad de Riemann en el espacio n = Z-{0}. x, donde a es real> 1 y la función zeta de Riemann [,(s) es dada por [2] (3) x, PROCESOS ALEATORIOS DE RIEMANN Y WEIERSTRASS POR: FRANCISCO ALMAGUER Y HOMERO DE LA FUENTE �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO Generación de números de Riemann Dado que la función de Riemann es una serie p infinita [2] para un cierto valor s, una manera computacional de evaluar el valor de (,(s) es truncar la serie hasta un número m natural lo suficientemente grande de acuerdo con el poder de cómputo disponible. Una vez que se conozca el valor aproximado de (,(s), se evalúa la acumulada (5) para un conjunto finito (nuevamente, lo suficientemente grande de acuerdo con el poder de cómputo disponible) de valores enteros de x, hasta algún valor máximo m. Finalmente se genera un número aleatorio U con distribución uniforme entre (O, 1) y se da un paso de tamaño x = k cuando se cumpla que Hk-J.a+J < U*((s) 5 H k.a+r Para extender la caminata a todo el eje y obtener la caminata de Riemann, simplemente se genera un nuevo número aleatorio V con distribución uniforme en (O, 1) y se procede a dar un salto de tamaño x = k, a la derecha si V> 0.5, o a la izquierda si V< 0.5. La figura 1 muestra una caminata de Riemann en el plano XY, con parámetro de truncamiento m = 20. Se usaron dos caminatas aleatorias de Riemann independientes {X.} y {Y,} , generando el proceso conjunto {X,, Y,}. Dicho proceso no realiza movimientos simultáneos; esto quiere decir que si XI t O, entonces Y1 = O, y viceversa; puede imaginar una partícula que se desplaza entre los nodos de una red bidimensional. >- o 'f La figura 4 muestra una caminata de Riemann en el plano XY donde {X,}y { Y,} son procesos independientes, pero {X,}tiene varianza fin ita y { Y,} tiene varianza infinita. La figura 5 muestra una caminata de Riemann en el plano XYZ donde {X,}, {Y,}, {Z,}, son procesos independientes, los tres procesos tienen varianza finita. La figura 6 muestra una caminata de Riemann en el plano XYZ donde {X,}, {Y,}, {Z,}, son procesos independientes, con varianza infinita. PROCESOS ALEATORIOS DE RIEMANN Y WEIERSTRASS POR: FRANCISCO ALMAGUER Y HOMERO DE LA FUENTE o -50 -100 X Figura 1. Caminata de 10,000 pasos en el plano XY, donde X,, Y, son variables aleatorias independientes que siguen una distribución de probabilidad de Riemann, ambas con a= 50 y, de acuerdo con (4) , varianzas finitas. La figura 2 muestra una caminata de Riemann en el plano XY donde { X,} y { Y,} son procesos independientes con varianzas infinitas. La figura 3 muestra una caminata de Riemann en el planoXY donde {X,} y {Y,} son procesos independientes, pero {X,} tiene varianza infinita y {Y.} tiene varianza finita. o o >- ~ .1200 -1000 .aoo -600 -400 .200 o X Figura 2. Caminata de 10,000 pasos en el plano XY, donde X, , Y, son variables aleatorias independientes que siguen una distribución de probabilidad de Riemann, ambas con a= 1. En este caso, al evaluar (4) las varianzas de X,, Y, , son infinitas. �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 o .,, 2 o o o ~ ~ >N o ~ o "' 1 1\1 ~ o g • ,o -500 -400 .20() -300 o o -100 :>O 'º GO 80 X X Figura 3. Caminata de 10,000 pasos en el plano XY, donde X., Y, son variables aleatorias independientes que siguen una distribución de probabilidad de Riemann, pero X, con a= 1 y Y, con a= 50. Según (4) la varianza de X. es infinita, mientras que la varianza de Y,, es finita. Figura 5. Caminata de 10,000 pasos en el plano XYZ, donde X,, Y, , Z, , son variables aleatorias independientes que siguen una distribución de probabilidad de Riemann, Xt con a = 50, Yt con a = 50 y con a = 50 . Por (4) la varianza de los tres procesos son finitas. z, o g o N o 8() >- tlOO 400 ij -100 .SO -60 -40 -20 o 20 X Figura 4. Caminata de 10,000 pasos en el plano XY, donde X,, Y, son variables aleatorias independientes que siguen una distribución de probabilidad de Riemann, pero X, con a=50 y Y, con a=1. Por (4) la varianza de X, es finita, la varianza de Y, , es infinita. ~~-----~--..v ,,oo o 100 200 300 ,oo 500 eoo -ioo o 200 ..aro X Figura 6. Caminata de 10,000 pasos en el plano XYZ, donde X,, Y,, Z,, son variables aleatorias independientes que siguen una distribución de probabilidad de Riemann, X, con a=1, Y, con a=1 y con a=1 . Por (4) la varianza de X,, Y, y Z, es infinita. z, PROCESOS ALEATORIOS DE RIEMANN Y WEIERSTRASS POR: FRANCISCO ALMAGUER Y HOMERO DE LA FUENTE �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO Se puede simular análogamente una caminata aleatoria de Weierstrass simétrica [4] generando números aleatorios que sigan una distribución de probabilidad de Weierstrass. En esta caminata, definida por los parámetros z y fJ , la probabilidad de dar un paso de tamaño L ==¡ se define como [5) P (L '¡= ~ fJl (7) con j =O, 1, 2, ... La varianza es dada por el segundo momento, ya que, por simetría, la media es cero, (L = O) , ,oo too o o (8) Figura 7. Una caminata de Weierstrass con z2 = 100 y 13 = 250, varianza finita; junto a una caminata de Riemann (color rojo) con a= 50 tanto para el proceso en X como el proceso en Y, la varianza es finita. y =, son números reales mayores que l. Si fJ :S z la varianza diverge, si fJ > z2 la varianza tiene un valor finito. Una comparación de las dos caminatas en términos de comportamiento en el plano se presenta en las siguientes figuras 7 y 8. La figura 7 muestra una superposición de dos caminatas aleatorias en el plano XY, una caminata de Riemann y una caminata de Weierstrass, ambas con varianzas finitas. donde fJ 2 La figura 8 muestra una superposición de dos caminatas aleatorias en el plano XY, una caminata de Riemann y una caminata de Weierstrass, ambas con varianzas infinitas. o Se puede notar como en la figura 7 no hay cúmulos y como en la figura 8 sí aparecen, esta es una característica particular de caminatas aleatorias con varianza<; infinitas. Se dice que la caminata explora el espacio mediante una búsqueda invariante de escala o libre escala. o ij Conclusiones ••oo o 400 o Figura 8. Una caminata de Weierstrass (color verde) con z2=640 y 13=150 , varianza infinita, junto a una caminata de Riemann (color celeste) con a= 1 tanto para el proceso en X como el proceso en Y, varianza infinita. PROCESOS ALEATORIOS DE RIEMANN Y WEIERSTRASS POR: FRANCISCO ALMAGUER Y HOMERO DE LA FUENTE La obtención de números aleatorios que sigan una distribución aproximada de Riemann y Weierstrass es relativamente fácil de implementar mediante la distribución acúmula. Es claro que cuanto mayor sea el poder de cómputo numérico disponible, el patrón aleatorio generado representara mucho mejor las distribuciones teóricas. El hecho de que ambos modelos presenten, para ciertos valores críticos de los parámetros, fluctuaciones libres de escala los vuelve atracti vos para estudiar el comport.a miento colectivo de sistemas complejos; donde, en determinadas situaciones, se presentan correlaciones entre los agentes a todas las escala. �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Datos del Autor: Referencias [ I) G. Z1pf. Se/ec111·e S111d1es ar,d tite Prmc,ple ofRelallre fi-equency 111 lan¡¡uage. Cambndge. Mass.. USA Harvard Umvers11) Press. 1932. (2] BenJanitn Fme. Gerhard Rosenberger. Number lheory An lntroductlon vía the d1str1but1on of prunes. Boston. USA. Btrkhauser, 2007. [3) Alexander Saichev. Yanmck Maleverg.ne. D1d1er Somette, Theot)' ofZ,pf's law and beyond. Spnnger. USA, 2009. [-1) De la f Homero. F-Jav1er, Almaguer. Jonas Velasco "S1mulac1ón de fluctuacmnes financieras de largo alcance y trans1c10nes de fase orden-desorden ... Congreso Jntemac,0110/ de ln\'es11¡¡ac1ón. celaya.caden11a-1011rna/s.com. lo/./. No. 3. Noviembre. 2012 (5] Wolfgan Paul. Jorg Baschnagel. S1ocltas11c Processes. From Phvsics 10 fi11a11ce. Germany. Spnnger. 1999. Francisco Javier Almaguer Martinez Dirección del autor: Manuel Bcmtcz No. 2008 Col. Topo Chico, C.P. 64260, Monterrey. Nuevo León, México. Email: almagerJav1cr@gmail.com Homero de la Fuente García PROCESOS ALEATORIOS DE RIEMANN Y WEIERSTRASS POR: FRANCISCOALMAGUERY HOMERO DE LA FUENTE �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO UN ALGORITMO PARA RESOLVER EL PROBLEMA BINIVEL CON PARÁMETROS EN EL OBJETIVO DEL NIVEL INFERIOR Aarón Arévalo Franco UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: En este trabajo presentamos una reformulación del problema binivel con parámetros en el objetivo del nivel inferior haciendo uso de una aproximación externa de la función de reacción. Esto nos permitirá presentar el problema de dos niveles en uno de un solo nivel, con el fin de adaptarlo a un algoritmo reportado en la literatura basado en el método Branch and Bound. Palabras claves: Programación Binivel, Branch and Bound �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Introducción Los problemas de Programación Binivel están motivados por sus aplicaciones (en el mundo real ). Tales problemas surgen en los juegos de Stackelberg que tratan la economía de mercado [1], en donde los distintos tomadores de decisión tratan de comprender mejor las decisiones en el mercado con respecto a sus propios objetivos generalmente diferentes; sin embargo, a menudo son capaces de realizar sus decisiones de forma independiente, pero se ven obligados a actuar de acuerdo a una cierta jerarquía. En este trabajo consideramos el caso más simple de tal situación donde solo hay dos tomadores de decisión, a eso se debe el nombre de binivel o dos niveles, caso particular del problema de Programación Multinivel. A los actores del caso binivel se les llama comúnmente líder y seguidor, respectivamente. El líder es el que puede manejar el mercado de forma independiente, mientras que e l seguidor tiene que actuar de una manera dependiente a la decisión del Iíder. Es obvio que, si un tomador de decisiones asume una posición independiente, y por tanto para observar y utilizar las reacciones de l dependiente tomador de decisiones a las de l líder, tratará de hacer una ventaja de esto. Los Problemas de Programación Binivel son más generales que los juegos de Stackelberg en el sentido de que ambos conjuntos factibles pueden depender sobre la decisión de otro tomador de decisiones. En términos matemáticos, el conjunto de variables es particionado en dos variables vectoriales, x y y; en donde y en R" es la variable del líder y x en R" es la variable del seguidor. Aplicado y como parámetro, el seguidor resue lve un problema de optimización paramétrico, y los valores x =x(y) están determinados por el seguidor conociendo de antemano la elección y del líder. El líder tiene que determinar la mejor elección de y conociendo la reacción (óptima) x = x(y) del seguidor a la decisión del líder. Tenemos un líder (nive l superior) que elige primero su decisión con el objetivo de minimizar una cierta funciónf(x(y); y), y un seguidor (en el nivel inferior) que responde óptimamente a esta decisión. Nuestro principal objetivo es proponer un algoritmo eficiente para resolver el Problema de Programación Binivel Entero Mixto (MIBLPP por sus siglas en inglés) en el caso particular cuando el parámetro aparece en la función objetivo del nivel inferior. El término entero mixto significa que el problema tiene ambas variables, continuas y discretas. Por otra parte, en nuestro caso, x es la variable vectorial continua y puede incluir variables discretas. Sabiendo que este problema es dificil de resol ver, se propone un algoritmo de aproximación que nos conduce a una solución g lobal. Muchos autores han trabajado en las diferentes formulaciones de los problemas de Programación Binivel. En [2] se propuso un algoritmo basado en el método Branch and Bound cuando el parámetro aparece en el lado derecho de las restricciones del seguidor. En [3] se propuso un algoritmo para resolver el problema de Programación Lineal Binivel (BLPP) utilizando el Método Simplex con variables adicionales en el conjunto de base y la teoría de subgradientes. En [4] se obtuvieron límites superiores para las funciones objetivo en ambos niveles. Así se generó una secuencia no decreciente de límites inferiores de la función objetivo en el nivel superior, que, bajo ciertas condiciones, converge a la solución del BLPP general para funciones continuamente diferenciables. En (5) se presentan varias alternativas para resolver el MIBLPP con las condiciones de integralidad. En (6) se resolvió el MIBLPP con el algoritmo Branch and Bound. El análisis de sensibilidad para MlBLPP también fue considerado en (7). Especificación del Problema: El problema de Programación Binivel con parámetros en el objetivo del nivel inferior está dado como sigue: n]i,n{a ' x + b' y IGy = d . x e ,¡r(y}. y e Z"} t¡i(y) = ../rg max{(c + y' f:)' x i Ax S ( 1) cl.x 2:: O} en donde a, b, x. y, e, é. J, E, R", G, es una matriz de dimensión r x n, d E R' , A es una matriz n x n. El líder resuelve su objetivo sujeto a un conjunto de restricciones en los cuales se encuentra otro problema de optimización: el problema del seguidor. Para cada señal que le envía el líder al seguidor, i. e, selecciona algún fijo y que es su variable de decisión y el seguidor replica mandando una respuesta al líder x(y) . Por lo tanto el líder minimiza F(x(y),y). En cada señal que manda el líder y e l seguidor le rep lica, se puede expresar en una función comúnmente llamada función de reacción o función de valor óptimo. Esta función está dada como sigue: 1 / ""' q1(y)= max{(c+y e) x l Ax S d ,x.:: O} (2) 1 UN ALGORITMO PARA RESOLVER EL PROBLEMA BINIVEL CON PARÁMETROS EN EL OBJETIVO DEL NIVEL INFERIOR POR: AARÓN ARÉVALO FRANCO �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO Ahora, reformularemos el problema (1) de tal forma que podamos ap licar el algoritmo presentado en [8]. Para ello usamos el resultado descrito en [9], en el cual, un problema de dos niveles puede ser reformulado en un problema de un solo nivel de la siglúente manera: 111i11{a 1x+b"y IGy = d,(c + y 1c/x :S q,(y). (3) r )' Ax :S d .x ? O,y e .Z"} Geometría del problema: El problema que surge ahora es que en (3) la función de reacc ión no está dada en una forma explícita; es por ello que se analizará para conocer sus características geométricas. En [ 1O] se demuestra que la función de reacción es lineal a trozos, convexa y no diferenciable (ver F igura 1) . Algunos artículos han trabajado este tipo de problemas con cálculo sub-diferencial que se basan sobre la restricción de cualificación no suave de Mangasarian-Fromowitz [ 11]. En este trabajo resaltamos el hecho de que es convexa, y sobre esto, aplicamos el resultado de [8]. Un Algoritmo de Aproximación. Las bases para desarrollar un buen algoritmo están dadas en los siguientes teoremas bien conocidos, importantes para guardar la convexidad en cada nivel de aproximación. Definición l. La intersección de todos los conj untos convexos que contienen un subconjunto dado S en R• es llamado el casco convexo de S y se denota por conv S Teorema l. Teorema de Carathéodory. Sea S cualquier conjunto de puntos en R", y sea C = conv S. Entonces y E C si y solo si y puede ser expresada como una combinación convexa de n+ 1 ( no necesariamente distintos) puntos en S. De hecho C es la unión de todos los d-dimensionales simples generalizados cuyos vértices pertenecen a S, en donde d = dimC. Corolario l. Sea {CiliEl} una colección arbitraria de conjuntos convexos en R", y sea C el casco convexo de la unión de la colección. Entonces cada punto de C puede ser expresado como una combinación convexa de n+1 o menos puntos afinamente independientes, cada uno perteneciendo a alguno de los Cr Teorema 2. La intersección de una colección arbitraria de conjuntos convexos es convexa. El casco convexo conv S es un conjunto convexo por el Teorema 2, el único más pequeño que contiene S. Los detalles y las demostraciones de los Teoremas 1 y 2 y del Corolario 1 pueden ser encontrados en [12]. Ahora, describimos el algoritmo propuesto como sigue: Paso O. Inicialización. Sea la lista inicial de problemas incluyendo solamente la Aproximación del Problema Entero (APE) construida del siguiente modo: Consideramos el problema (3): 1 min{a' x + b y I Gy = d .(c + y 1 c/x s q,(y). r.1 Ax :S d,x ~ O. ye Z" } Ahora, consideramos e l politopo Y compuesto como un casco convexo de las estrategias del líder en el nivel superior: Y= { y I Gy = d, y 2'. O} y seleccionamos ,r+ / puntos afinamente independientes y; tales que Y e conv {y' ,... ,ym+I} e {y : Jq,(y)J <ro}. Aquí n = n - rango(G), y / - y', y - y', ... ,y ',. 1 - y 1 , forman un sistema linealmente independiente. Denotamos este conjunto de vértices como V = {y', ... ,y•+1J. También consideramos un valor de tolerancia e > O. Entonces, resolvemos el problema de Programación Lineal del nivel inferior (5) en cada vértice, i.e., encontrar <ll(y l ),... , <ll(yn+ 1). Ahora bien, construimos la primera aproximación de la función de valor óptimo como sigue: "' <P(y) = ¿ íL,q>(y' ). (4) 1 1 definido sobre y' y' .,. y "' 1 y= ¿A.,y' . 1 I Fig 1. Representación de cp en 1 dimensión. UN ALGORITMO PARA RESOLVER EL PROBLEMA BINIVEL CON PARÁMETROS EN EL OBJETIVO DEL NIVEL INFERIOR POR: AARÓN ARÉVALO FRANCO (5) �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Paso 4. Subdivisión. Hacer una subdivisión del conjunto con\~O,i= l ,...,m +ly: ,;, ' 1 ¿}., =1 ,_, (6) En (4) tenemos una expresión con la variable "A., que nos conduce a la variable y usando (5) y (6). Ahora, ya que la función © es convexa, <c,x> 5 ©.(y) 5 <l>(y), la condición <c,x> 5 ©(y) puede ser remplazada en (3) con la siguiente desigualdad explícita: <c,x> 5 <l>(y). Con esto obtenemos un nuevo problema de optimización que puede ser resuelto con el Método Simplex Clásico. La Aproximación del problema entero es descrita como sigue: min{a' X +b1 y Gy = d . (e+ )'1c) ry 1 X$ <J)(y). (7) sea t = 1, y =t = +oo, en donde zt es el valor objet ivo incumbente. Ponemos este problema dentro de la lista. Por definición, este problema corresponde al poliedro convexo Y Ir al Paso 1. Paso 1. Terminación. Detener el a lgoritmo si la lista de problemas es vacía. O si la condición: ll(x', y')- (x ,_,_ y s - 1)11 < e; es válida, seleccionamos el punto (x'; y') como una solución aproximada del problema de Programación Entera (3); de otra forma, seleccionar arbitrariamente y remover un problema de la lista. Ir al paso 2. Y correspondiente a este problema. Por construcción, el problema (7) corresponde a un conjunto de 11+ / puntos afinamente independientes, los cuales sin pérdida de generalidad asumimos sean los puntos y 1, ••• ,y 11+ 1. Añadiendo el punto y JR a este conjunto, estos vienen a ser afinamente independientes. Excluyendo un elemento del conjunto resultante, la independencia afina puede ser obtenida eventualmente (esto está garantizado si algún elemento correcto es eliminado). Cuando uno hace uso de esta aproximación, a lo más n+ 1 nuevos conjuntos afi namente independientes surgen, cada uno correspondiendo a nuevas aproximaciones lineales de la función objetivo del nivel inferior sobre el casco convexo de esos puntos. Si un tal simplex T es un subconjunto de alguna región de estabilidad: Te R(Bi), los puntos factibles (x, y) del problema (7) son también factibles para el problema (3). E l objetivo de este paso es encontrar esas simples subdivisiones subsecuentes del cortjunto Y. Estos problemas son entonces añadidos a la Iista de problemas. Para calcular la nueva aproximación de la función de valor óptimo del nivel inferior procederemos como sigue: Primero calcular ©(yiR)_ Entonces construir un conjunto de puntos afinamente independientes como se describió anteriormente, i.e., eliminar uno de los puntos, digamos y', y calcular ,;, 1 <!),()') =¿ Paso 3. Si las componentes y de todas las soluciones pertenecientes a S son vértices de V. entonces guardamos las soluciones, asignamos =,+i = =R. t = t + 1 y vamos al Paso 1 (para tales valores de y, e l punto (x, y) es factible para el problema (6)). De otra manera, considerando la solución (~R; yjR) de S tal que la componente yR es diferente de todos los vértices de V, añadimos ;JR a V, asignamos =,+i = =, , t = t+ 1 y vamos al Paso 4. (8) definido sobre Paso 2. Resolver el problema tomado de la lista usando métodos comunes para Programación Entera como Branch and Bound para resolver la restricción de integralidad. Denotamos al conjunto de las soluciones óptimas básicas como S = {(x 1R; y 1R) •.. .} y ~ como la función de valor objetivo. Si el problema no tiene soluciones factibles, o si esta función de valor óptimo es mayor que zt, entonces cortamos esta rama. Asignar =t+ 1 = =,I t = t +1 y vamos a l Paso 1. De otra forma vamos al Paso 3. /4,(,0(y') + µ qJ(yiH). ' 1,, , ,in l y= ¿ A¡y' + /.l) ,JR • (9) , 1.,-, con).i~Oi= 1, ... ,m +l y ,;, 1 ¿ }'¡+ µ = 1, (10) , l ., I para IE{ 1,... ,n +l }. Así construimos a lo más ti+ 1 nuevos problemas: • A.t Sd.x ~ 0, y e Z "} (11) y los añadimos a la Iista de problemas. Vamos al Paso 1. UN ALGORITMO PARA RESOLVER El PROBLEMA BINIVEL CON PARÁMETROS EN El OBJETIVO DEL NIVEL INFERIOR POR: AARÓN ARÉVALO FRANCO �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Referencias [ 1] Stackelberg. H. v Markiform rmd G/e1chgew1c/11. Vtenna, Austna: Julms Spnnger. 1934. Enghsh translat10n: The Theory oftl1e Market Econom}. Oxford: Oxford Umvers11) Press. 1952. ESPECIAL/ 3ER FORO Datos del Autor: Dr. Aarón Arévalo Franco Cursó su Lic. En Matemáticas en la Facultad de Ciencias Fis1co Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Cursó el doctorado en lngemeria Física lndustnal en el Posgrado de la misma mstttue1ón. Además realizó una estancia en la Tecluusche Univers1tat Bcrgakadem1c Freiberg en Alemania. misma en la cual realizó su Posdoetorado. Actualmente se desempeña como Profesor lnvcst1gador en el Posgrado en Ciencias con Onentaeión en Matemáticas de la Facultad de Físico Matemáticas en la UANL. Sus )meas de mvesttgación son la Programación Binivel y la teoría de la Complementancdad. (2] Dempe. S .. Kalashmkov. V. and Ríos-Mercado. R.Z ·-01screte b1level programmrng Apphcat10n to a natural gas cash-om problem". E11ropea11 Journal ofOperaf1011al Researclr. Vol. 166. No. 2, pp. 469-488. 2005. (3] Dempe. S. ··As1mplealgonthm forthelrnearb1level programmmg problem·· Opmm=a11011 Vol. 18, No 3. pp. 373 - 385. 1987 [4] Bard, J. ··An algonthm far solvmg U1e general b1level programmmg problem". ,\lathemancv of Opera/1011s Research Vol 8. No. 2. pp. 260-282 (5] Dempe. S and Kala,hmkm. V. D,screle Bdei·el Programmmg ,ruJ, linear Lower Lerel Problems. Prepnnl TU Bergakadenue Fre1berg 2005. Dirección del autor: Centro de Invesugac1ón en Ciencias Físico Matemáticas de la UANL. A,. Pedro de Alba} M.L. Barragán S/N. Cd. Umversitana.. San Nicolás de los Garza. Nuevo León, México. [6] Wen. U.P. and Yang. Y.H "Algonthms for solvmg the nuxed mteger two leve! lmear progran1mmg problem ··. Compwers a11d Opera11011s Researc/r. Vol. 17. No. 2. pp. 133 - 142. 1990. Email: aaronare@yahoo.mx (7] Wendell. R.E. ··A prene\\ of a lolerance approach to sensiuv1t} anal}s1s m !mear programnung". D1scre1e .~la1hema11cs. Vol. 38, pp. 121- 124. 1982. [8] Kalashnykova, N., Kalashnykov, V., Dempe. S. and Arevalo Franco A. ··Appl1cat1on of a lieunsttc Algonthm to M1xedlnteger Bl-tevel Programmmg Problems,.. /CIC /nterna11011a/. Volume 7. Number 4. pp. 1819-1829. J0II [9] Ye. J.J and Zhu. D.L. ·üp11mal11) cond1t10ns for b1level progran1011ng problems" Op111111=011011. Vol. 33. pp. 9-27 l 995. [IOJ Dempe. S. and Schre1er.li Opera/1011s Research De1en111111shsche .\Jode/le und .lte!hoden. Teubner Verlag. W1esbaden 2006. [ I IJ Dempe. S. and Zemkoho. A.B. A 81/ere/ Approac/1 10 Op11ma/ To// Setlmg III Capoc11a1ed Aenl'Orks, Preprmt. TU Bergakademie F re1berg 2008. (12] Rockafellar, R.1. Cam·ex Analys,s. Pnnceton. Ne,\ Jersey: Prmceton Umvers1ty Press. [970 (13] Dempe. S. Fau11da11011s of Bilnel Programmmg. Dordrecht/ London/Boston: Kluwer Academ,c Pubhshers. 2002 [ 14) Grygarová, L. ·'QuaJ1tattve Untersuchung des Opum1erungsproblem s 111 mehrparametnscher Programm1emng·•. Apphcat1ons ofMathemaucs, Vol. [5. No 4. pp. 276-295 l 970. UN ALGORITMO PARA RESOLVER EL PROBLEMA BINIVEL CON PARÁMETROS EN EL OBJETIVO DEL NIVEL INFERIOR POR: AARÓN ARÉVALO FRANCO �ESPECIAL/ 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 UN MODELO PARA ENVIAR, RECIBIR Y DISTRIBUIR AYUDA EN ESPECIE DESPUÉS DE HABER OCURRIDO UN DESASTRE NATURAL José Fernando Camacho Vallejo Edna Lizet González Rodríguez UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: En este trabajo se propone un modelo de programación binivel en logística humanitaria para optimizar el envío, recepción y distribución de la ayuda en especie en el caso en que haya ocurrido de desastre natural con consecuencias catastróficas. Cuando ocurre un sismo o un tsunami en un país, y si resulta seriamente afectado, habrá organismos sin fines de lucro y algunos otros países que inmediatamente tratarán de enviar productos para ayudar; sean alimentos, agua, medicamentos, entre otros. Es claro que quienes brinden ayuda buscarán minimizar los costos de realizar los envíos a alguna de las zonas de acopio; dichos envíos pueden ser por medio aéreo, terrestre o marítimo. En cambio, el país afectado buscará distribuir la ayuda de forma eficiente, esto es, enviando los productos solicitados a las zonas afectadas en el menor tiempo posible. Este problema es importante debido a que últimamente se han presentado desastres naturales de magnitudes grandes. Además, se propone una reformulación del modelo reduciéndolo a un problema de optimización no lineal de un solo nivel. Palabras claves: programación binivel, humanitaria, equilibrio de Stackelberg logística • �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Introducción En los últimos años se han presentado varios desastres naturales con consecuencias catastróficas para la población afectada. Entre ellos podemos mencionar los terremotos en Haití y en Chile en 2010, donde dichos países se vieron sumamente afectados y requirieron de la ayuda oportuna de todo el mundo. Otro ejemplo es el tsunami ocurrido en la costa de Japón en 2011 , donde gran parte de la región afectada fue devastada. Estos hechos propiciaron que muchos países y organismos internacionales enviaran ayuda que consistía desde dinero, voluntarios y productos. Los productos enviados más comunes son medicamentos, comida enlatada, agua potable, pañales, entre otros. Es evidente la urgente necesidad de recibir esos productos para poder distribuirlos en las regiones afectadas y evitar que se incrementen las muertes por hambruna o por enfermedades. Es por esto que la eficiente distribución de dichos artículos es necesaria, este hecho ya ha sido notado por otros autores, por ejemplo, en [ 1] enlistan algunos trabajos realizados sobre distribución de ayuda y su transportación casual. Además, es evidente la importancia de la rapidez y eficiencia que tiene que tener la cadena de suministro involucrada en estas situaciones, en [2] y [3] se presentan trabajos enfatizando este hecho. La rama que se encarga de estudiar estos problemas es la Logística Humanitaria, la cual se enfoca en modelar problemas relacionados con el almacenamiento y distribución de productos requeridos por la población afectada debido a la ocurrencia de un desastre natural; o bien, un desastre provocado por el hombre. Estas situaciones las podemos analizar de dos formas, proactivas y reactivas. Proactivas para estudiar el problema de interés antes de que ocurra un desastre y reactivas para el caso cuando ya ocurrió y hay que decidir las acciones que deberán realizarse. En [4] presentan una extensa revisión de literatura sobre los problemas relacionados con Logística Humanitaria; además hacen una división de las etapas relacionadas con estos desastres: la etapa de Mitigación donde se analizan las acciones que se deben tomar para disminuir la probabilidad de ocurrencia de un desastre o bien, reducir el impacto en caso de que ocurra. La etapa de Preparación se refiere a planear las actividades a seguir en caso de un desastre. La etapa de Respuesta es cuando ya ocurrió un desastre y se deben realizar acciones para evitar que se incrementen las consecuencias desastrosa<;. Por último, la etapa de Recuperación es aquella en que se llevan a cabo las acciones que devuelvan a la normalidad a la zona afectada, ya sea a corto o mediano plazo. ESPECIAL/ 3ER FORO Este trabajo está enfocado específicamente en analizar una situación en particular relacionada con la etapa de Respuesta; dicho problema es el de distribuir eficientemente la ayuda hacia las zonas afectadas. Es natural pensar que las demandas de las zonas afectadas varían constantemente e inclusive hay nodos y aristas de la red que desaparecen. En (5] propusieron un algoritmo de tres etapas: primero agrupaban las zonas afectadas con base en las características de la demanda y la prioridad, después identificaban el centro de gravedad de cada agrupamiento para hacer la entrega de la ayuda y por último, el ruteo de vehículos para realizar la distribución. Como continuación del trabajo recién descrito, en [6] se agregó un caso de estudio de un terremoto en Taiwán. También en el 2012 en [7] consideran el problema donde existen centros de acopio que se encargan de recibir la ayudar externa y plantean una función multiobjetivo donde intentan minimizar el costo de operar un centro de acopio, minimizar el costo de d.istribución y maximizar la demanda cubierta. Los autores reformulan el problema como un problema de programación lineal mixto-entero, lo resuelven por etapas usando una heurística y comparan los resultados con los obtenidos mediante el algoritmo NSGA-Il. Algo que también es de interés es proveer sistemas que traten de brindar ayuda en la toma de decisiones de una situación de emergencia. Bajo este enfoque, en [8] desarrollaron un modelo de programación lineal en una cadena de suministro para una situación de emergencia. En esos modelos ya se tenía la demanda fija para cada zona afectada y el centro de acopio que iba a abastecer a dicha zona. El problema se reducía a determinar el número de camiones asignados para cada ruta, considerando que no había limitantes en el número de camiones disponibles. También en [9] proveen de dos enfoques para tomar decisiones eficientes relacionadas al acopio de la ayuda en especie y a su distribución. Uno de los modelos era un modelo de asignación en el que se minimiza el tiempo de terminar de ayudar en una zona afectada la vez; en el otro modelo de colaboración distribuida se pod.ía atender varias áreas afectadas al mismo tiempo. En los modelos anteriores se considera una demanda conocida, ya sea obtenida mediante un pronóstico o de alguna otra manera. Pero como no sabemos la magnitud del desastre o el tiempo en que ocurre es razonable considerar la demanda de la zona afectada como estocástica. También encontramos el trabajo [ 1O] donde se busca tener un inventario de productos requeridos para UN MODELO PARA ENVIAR, RECIBIR Y DISTRIBUIR AYUDA EN ESPECIE DESPUÉS DE HABER OCURRIDO UN DESASTRE NATURAL POR: JOSÉ CAMACHO Y EDNA GONZÁLEZ �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 después distribuirlos. Ellos proponen un algoritmo heurístico basado en el método L-shaped, el cual es capaz de resolver problemas de gran escala y lo validan mediante un caso de estudio de la ocurrencia de un huracán en el área de la costa del Golfo de los Estados Unidos. En [1 1] en el 2012 proponen un modelo jerárquico donde primero se busca restablecer los caminos dañados por el desastre para después distribuir de mejor manera la ayuda solicitada. Es importante señalar que los autores hacen énfasis en la importancia de coordinar la distribución de ayuda con el restablecimiento de los caminos. Para mostrar la validez de su modelo analizan un caso de estudio basado en el terremoto de Haití. A pesar de que estos modelos mencionan que consideran jerarquías, ninguno de ellos pertenece al área de programación multi-nivel. En cambio, el modelo que nosotros proponemos en el presente trabajo es programación bi-nivel, la cual es un caso particular de programación muJti-nivel en el cual solo se consideran dos niveles de decisión. El problema considerado está enfocado en la eficiente distribución de la ayuda en especie recibida en los centros de acopio. Dicha ayuda deberá distribuirse a las zonas afectadas de forma rápida y eficaz pero considerando que los países u organismos internacionales tratan de ayudar de tal forma que les sea menos costoso el envío. Muchas situaciones reales involucran tomadores de decisiones en dos niveles los cuales están relacionados por una jerarquía prestablecida. El hecho de que exista esta jerarquía implica que el problema sea considerado dentro de la categoría de optimización multi-objetivo. El área que engloba a ese tipo de problemas se llama Programación Bi-nivel. Después de una extensa revisión de literatura nos dimos cuenta que en el área de logística humanitaria hay muy pocos trabajos modelados como problemas de programación bi-nivel. Por ejemplo, desde el punto de vista de analizar desastres ocasionados por el hombre, en [12] consideran el problema de la amenaza terrorista como un problema bi-nivel. En el nivel superior el terrorista busca maximizar el daño ocasionado atacando al mínimo número de líneas de un sistema de energía mientras que en el nivel inferior se intenta minimizar las cargas derramadas ocasionadas por el ataque. El problema bi-nivel propuesto resulta ser no-lineal mixto entero y lo reducen a un problema lineal mixto entero de un solo nivel utilizando las condiciones de optimalidad de Karush-Khun-Tucker y algunas restricciones válidas para evitar la no-linealidad. Recientemente en [13] analizan un juego líder-seguidor donde se pretende proteger instalaciones para prevenir la re-asignación de los clientes en caso de un ataque. El líder busca minimizar la suma de los costos incurridos para instalar, proteger y utilizar esa instalación. El seguidor busca destruir las instalaciones desprotegidas para afectar la capacidad de abastecimiento de las plantas no restantes. Para resolver el problema proponen un algoritmo basado en búsqueda tabú. También, en [14] formulan el problema de protección de instalaciones como un programa binivel lineal mixto entero, el cual analiza el tiempo de recuperación de un sistema después de un incidente considerando que pueden ocurrir varios incidentes más a través del tiempo. Ninguno de estos tres trabajos analiza una situación perteneciente a la etapa de Respuesta. Un trabajo que pertenece a la etapa de Respuesta igual que el problema que estamos analizando es el [ 15] en el que consideran el problema bi-nivel en donde ocurrió un terremoto que afectó la red de carreteras de la zona, entonces el líder trata de maximizar el flujo de vehículos que entran a la zona afectada para proveer ayuda, mientras que los seguidores son los usuarios que buscan viajar por la ruta no afectada que minimice su tiempo de viaje. Esta situación genera tráfico, lo cual impacta en las labores de ayuda y recuperación, por lo que un organismo gubernamental debe de regular el uso de los caminos existentes. Nuestro problema de interés podría verse como el siguiente problema bi-nivel: cuando ocurre una catástrofe devastadora en alguna zona del mundo, muchos países y organismos internacionales envían ayuda al país afectado. El nivel superior, el país afectado (líder) debe elegir el medio de transporte y la forma de distribuir rápidamente los productos de ayuda. Se considera que existen varios puntos (centros de acopio) a donde puede llegar la ayuda y los lugares afectados que requieren ayuda demandarán algunos productos de manera prioritaria. Por último, en el nivel inferior, se asume que los países u organismos internacionales (seguidores) que envían ayuda deciden libremente a cual centro de acopio enviarlo de tal forma que se minimice el costo del envío. Este problema es innovador porque se considera por vez primera a la parte que brinda ayuda no solamente al país afectado. No es descabellado considerar que quienes envían ayuda están interesados en reducir los costos de sus acciones, lo que nos motiva a considerar el nivel inferior del problema propuesto. La organización del trabajo es la siguiente: la segunda sección presenta la descripción del modelo. La tercera sección describe la reformulación matemática del modelo. La cuarta sección muestra el trabajo futuro y por último las referencias. UN MODELO PARA ENVIAR, RECIBIR Y DISTRIBUIR AYUDA EN ESPECIE DESPUÉS DE HABER OCURRIDO UN DESASTRE NATURAL POR: JOSÉ CAMACHO Y EDNA GONZÁLEZ �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL / 3ER FORO Modelo matemático de programación bi-nivel El modelo puede describirse como sigue: sean i E ! los países u organismos internacionales que ayuden al país afectado;} E J son lugares específicos en donde se puede recibir la ayuda en especie dentro del país afectado (centros de acopio); k E K son los lugares con necesidad urgente para recibir ayuda; / E L denota un producto especifico (agua potable, medicamentos, comida enlatada, ropa, papel, entre otros); y por último, sea m E M el medio de transporte utilizado para enviar o distribuir los productos (terrestre, aéreo o marítimo). Definamos t 1••1 como el tiempo que tarda en llegar un cargamento der producto / por el medio de transporte m desde el organismo de ayuda i hacia el centro de acopio}; de manera similar sea 1m el tiempo que tarda en distribuirse un cargamento del producto / por el medio de transporte m desde el centro de acopio j hacia la zona afectada k. También se tendrá un volumen v, que ocupa un cargamento del producto / y en cada centro de acopio j se cuenta con una capacidad de espacio limitada V. En cada zona afectada k se cuenta con una demanda ¿onocida Dkl de cada artículo 1, así como en cada país u organismo de ayuda i se tiene un máximo de ayuda disponible H;1de cada producto/. Por último, sea c..ym el costo de enviar un cargamento por el medio de transporte m desde el organismo de ayuda i hacia el centro de acopio J. t\ Las variables de decisión para nuestro problema son: = cantidad de cargamentos del producto / enviados xnm p6r el medio de transporte m desde el país u organismo de ayuda i hacia el centro de acopio J. cantidad de cargamentos de l producto / distribuida por el medio de transporte m desde el centro de acopio j hacia la zona afectada k. Y¡klm= Entonces tenemos que el modelo resultante es como sigue: minYjklm Liel LjeJ Ltel LmeM tf¡imXijlm + LjeJ LkeK LIEL LmeM tlklmYjklm (1) Sujeto a: "r/jE/ (2) "rlk E K, l E L (3) LkeK LIEL LmeMV1YJklm S l1J , LJeJ LmeM YJklm ~ Dkl, YJklm ~O, "rlj E/, k E K, l EL, 1n E M X¡¡1m Argminx,¡im Ltel L¡e¡ Llel LmeM C;¡mX1¡1m (4) (5) Sujeto a: L 1e1LmeMi111m = LkeKLmeMYJklm, \/j E}, l E l ( 6) (7) i 111m >O, 'vi E /,j E/,1 E L,m E M (8) El problema binivel está definido por ( 1)-(8). En ( 1) se presenta la función objetivo del nivel superior y se aprecia que el líder quiere minimizar el tiempo total de respuesta para distribuir la ayuda, esto es, el tiempo necesitado para enviar desde el organismo de ayuda i hacia el centro de acopio j y de ahí hacia la zona afectada k. En (2) se tiene una restricción de espacio disponible en cada centro de acopio J; en (3) se tiene que satisfacer la demanda necesitada para cada producto / en cada zona afectada k y la restricción (4) restringe a que el número de embarques de cada producto tiene que ser no negativo. La restricción (5) es la que convierte este problema en uno binivel. Esta restricción implica que las variables xif,m deben ser la solución óptima del problema (5)-(8). A (5) se le conoce como la función objetivo de l nivel inferior e indica que se quiere minimizar el costo de enviar la ayuda de parte de l organismo de ayuda i hacia el centro de acopio J. La ecuación (6) dice que se debe de enviar solamente lo requerido para cada centro de acopio j de cada producto /. La expresión (7) asegura que un país u organismo de ayuda i no puede enviar más de una cantidad disponible del producto / y (8) señala la no negatividad para los embarques de cada producto desde el organismo de ayuda i hacia el centro de acopio}. Durante este trabajo asurn irnos que se conocen tanto las zonas afectadas, la ubicación de los centros de acopio y los organismos que están disponibles para ayudar; así como un organismo central que coordina a dichos países u organismos de ayuda para no enviar ayuda innecesaria. Además, consideramos que no hay restricciones en cuanto al número de vehículos disponibles por cualquier medio para la distribución de la ayuda. UN MODELO PARA ENVIAR, RECIBIR Y DISTRIBUIR AYUDA EN ESPECIE DESPUÉS DE HABER OCURRIDO UN DESASTRE NATURAL POR: JOSÉ CAMACHO Y EDNA GONZÁLEZ �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 E l esquema del modelo es: El líder (país afectado) decide cómo distribuir la ayuda desde los centros de acopio hacia los lugares necesitados, esto es, fija las Y,rm Debido a esto, se conjunta una demanda conocida de cada producto l que el país afectado está solicitando en cada centro de acopio j. Basado en esa demanda, una organización humanitaria trata de coordinar a los demás países u organismos de ayuda que quieran participar enviando los embarques de ayuda de tal forma que minimicen e l costo de envío y se cumplan con las condiciones de demanda. Esto es, se deciden las x;¡,m· Ahora con las Y¡klm y x;¡,m el líder evalúa su función objetivo para minimizar el tiempo de distribución que requiere para enviar a las zonas afectadas k Palses u organismos de - le ayuda Cen-tros de acopio eslrat's¡lcos "" Chtle proviene X;¡tm i Zonas al8- cato_ 1ttoftcomome k j Figura 1. Diagrama del problema E l diagrama se presenta en la Figura l. Reformulación del modelo En esta sección reformularemos el problema binivel en un problema de programación no lineal de un solo nivel. Es fáci l verse que si en el problema binivel (1 )(8) se fijan las variables y .klm' entonces e l problema del nivel inferior (5)-(8) se donvierte simplemente en un problema de transporte. Entonces, este problema del nivel inferior puede ser remplazado por las condiciones de optimalidad del problema primal y dual. Definamos a ai1 , "ljEJ, lEL y a P;i , 'r/iEl,lEL como las variables duales correspondientes a las restricciones (6) y (7) respectivamente. (13) Sujeto a: LkeK L tEL L meM 1J1YJklm .S V¡, 'IJ E J El problema dual asociado al nivel inferior está formado por: (15) L tu L n,EM X1¡1m (9) = LkEK LmEM YJklm , (16) V/ Ej,I EL Sujeto a: L je¡ LmeMX1¡1mS H11, a¡, + Pu a¡1 urs, $ c,¡m. 'tí E l,j E J, I El, m E M ( 10) Vj E], / EL (11) (14) a¡1 + p¡¡ S 'll E l,I E l c1¡m, Vi E l ,J E j,l E L,m E M (! 7) ( 18) (! 9) p¡¡ SO, Vi E l,j EJ,l EL (12) Siguiendo con la teoría existente sobre reducciones de problema de programación binivel procedemos a utilizar la igualdad de las funciones objetivo de ambos niveles para tener el problema de programación no lineal de un solo nivel: YJktm <!: 0, 'lj E j ,k E K,I E l,m E M (20) X1¡1m <!: 0, 'ti E l, j Ej,l E l,m E M (21) Pus O , 'tí E l,J Ej,l EL (22) UN MODELO PARA ENVIAR. RECIBIR Y DISTRIBUIR AYUDA EN ESPECIE DESPUÉS DE HABER OCURRIDO UN DESASTRE NATURAL POR: JOSÉ CAMACHO Y EDNA GONZÁLEZ �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO La restricción ( 13) es la función objetivo del problema no lineal de un solo nivel. Las restricciones (14 )-( 17), (20) y (21) nos brindan la factibilidad primal. Las restricciones ( 18) y (22) nos aseguran la factibilidad dual. Por último, la restricción ( 19) nos garantiza que se obtenga el óptimo del problema del nivel inferior; sin embargo, también nos hace perder la linealidad del modelo. Otra forma es quitar la ecuación ( 19) y considerar las restricciones de holgura complementaria (c11 m -a11 - P11 ) =O , '111 e l,J e/.1 e L.m e M (23) Pero evidentemente podemos apreciar que estas ecuaciones de complementariedad también nos hacen perder linealidad. Trabajo Futuro Esta investigación está actualmente en proceso y se están consiguiendo los datos reales del terremoto ocurrido en Chile en 201 Opara llevar a cabo un caso de estudio sobre ese acontecimiento. Además al modelo se le pueden agregar las restricciones de balanceo de la ayuda recibida en los centros de acopio para que no se saturen mientras que otros tengan mucho espacio disponible. También podemos identificar que este problema cae dentro de la categoría de los modelos de programación binivel con el parámetro en el lado derecho únicamente. Para este tipo de problema ya se han desarrollado algunos algoritmos especiales para resolverlos por lo que analizaron su implementación para solucionar nuestras instancias. Otra posible extensión de este trabajo es que podemos considerar la el iminación de arcos de la red y después su incorporación a la misma. Esto, simulando la destrucción de algún camino y después su restablecimiento para la utilización. UN MODELO PARA ENVIAR, RECIBIR Y DISTRIBUIR AYUDA EN ESPECIE DESPUÉS DE HABER OCURRIDO UN DESASTRE NATURAL POR: JOSÉ CAMACHO Y EDNA GONZÁLEZ �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Referencias Datos del Autor: 11) José Fernando Camacbo Vallejo (2) Caunhye.A.M .• N1e. X.. and Pokharel. S., "Oplm11za11on Models m Emergenc) log1st1cs: A l1terature Rev1ew" Socm-Econom1c Planrung Sc1ence. Vol. 46, pp. +13. 2012. Wang. Q. and Rong. l "Ag1le Knowledge Supply Cham for Emergency Dec,smn-Makmg Support". Proceedmgs of the 7th lnkrnallonal Conference on Computat1onal Sc1ence, Part IV. pp. J78-185. 2007. (3 J Jt., G. and Lhu. C • "A Stud) on Emergenc) Suppl) Cha.m and R1sk Based on Urgen! Rehef Serv1ce m D1sasters". Systems Engmeenng Proced1a. Vol. 5. pp 313-325. 2012. [-IJ Altay. N. and Green. W.G. "Interfaces >\1th other D1sc1plmes OR/ MS Research m D1saster Opera11ons Management" European Journal ofOperat1onal Research Vol 175. pp. 475-493 2006. [5) Sheu. J B and Chen. Y.H "A Novel Model for Qmck Response to D,saster Rehef D1stnbut1on" Proceedmgs ofthe Eastern Asia Soc1ety for Transportatmn Stud1es. Vol. 5. pp. 2-154-2462. 2005. (6) Sheu. J.8. ''An Emergency log1st1cs D,stnbuuon Approach for Qmck Response to Urgent Rel1ef Demand m D1sasters". Transportatmn Research Part l Vol. 43. pp.687-709 2007. (7) Ralh. S. and Guljahr. W.J. "A Math-Heunst1c for the Warehouse locat1on-Rout1ng Problem m D,saster Reliet". Computers & Operauons Research. In Press. [8J Rath1. A.1-., Church. R.L. and Solanski. R.S "Allocaung Resources to Support a Mul11commod1ty rlow \\lth Time Wmdows" Logistics and Transportallon Re\'le,,. Vol 28, pp. 167-188. 1993. [9) Wex. F.. Schí)en. G. and Newnann. D. "lntelhgent Dec1smn Support for Centrahzed Coordmat1on dunng Emergency Response". Proceedmgs of the 8th lntemat1onal JSCRAM Conference 20 11 [ 10) Rawls. C.G and TumquJSI. M A. "Pre-pos11lomng of Emergency Supphes for D1saster Response". Transportat1ons Research Part B. Vol. 44. pp. 521-534. 2010. El Dr. Camacho tiene L1cenc1atura en Matemáticas por la [·acuitad de C1cnc1as Fis1co-Matemáticas de la Umvcrs1dad Autónoma de Nuevo León. Maestría en Ciencias en Ingeniería con especialidad en Ingeniería Industrial por Anzona State Uruvers1t) y Doctorado en Ciencias de la Ingeniería con cspcc1al1dad en Jngemeria lndustnal otorgado por el ITESM campus Monterrey. Actualmente se encuentra laborando como profcsor-mvcsllgador exclusivo y de tiempo completo en CICFIM y es coordinador del Posgrado en Ciencias con Oncntac1ón en Matemáticas de la FCFM en la UANL Las lineas de investigación de mterés son resolución de problemas de investigación de operaciones, en particular sobre teoría y aphcac1ones de programación bimvcl, diseño de métodos nwnéricos y técnicas heurísticas para resolver problemas de programación bm1vel. Dirección del autor: Ciudad Umvers1tana., SIN. C.P. 66451. San Nicolás de los Garza Nuevo León, México. Email: jose.camachovl@ uanl.edu.mx Edna Lizet González Rodríguez fiene L1cenc1aturaen Ciencias Computacionales por la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Acrualmente se encuentra estudiando la Maestrta en ciencias con orientación en matemáticas en la Facultad de Físico Matemáticas de la Umvers1dad Autónoma de Nuevo León. Di rección del autor: Ciudad Universitaria. SIN, C.P. 66451, San Nicolás de los Garza Nuevo León. México. Email: edna_ lizet@hotmail.com [11] l1beratore. F, Ortuño, M f.. Tirado. G. and Scaparra, M.P "A H1erarch1cal Comprom1se Model for the Jomt Optm11za11on of Recoveí) Operat1ons and D1stnbution of Emergenq Goods m Humanaanan log1st1cs". Computers & Operatmns Resea.rch. In Press. 2012. [12) Arroyo, JM. and Galiana F.O. "One the Soluuon ofthe B1-le,el Programmmg Fom1Ulat1on of the Terronst ·nireat Problem". IEEE Transact1ons on Pm,er System Vol. 20, No. 2. May 2005 [ 13) Aksen. D. andAras. N. "ABl-level Fixed Charge locat1on Model for Fac1ht1es under lmmment Attack". Computers & Operat1ons Research. Vol. 39. pp. 1364-1381. 2012. [14) losada. Ch. Scaparra. M.P. and O'Hanley, J R.. "Optmuzmg System Res1hence: A Fac1hty Protecuon Model w1th Recovery Time" European Journal ofOperat1onal Research Vol. 217, pp. 519-530. 2012. [15] Feng. C.M and Wen. C.C. "A Bl-level Programmmg Model for Allocatmg Pnvate and Emergency Veh1cle Flows m Se1sn11c D,saster Areas". Proceedmgs of the Eastem Asia Soc1ety for Transportatmn Stud1es Vol 5. pp. 1408-1423. 2005. UN MODELO PARA ENVIAR, RECIBIR Y DISTRIBUIR AYUDA EN ESPECIE DESPUÉS DE HABER OCURRIDO UN DESASTRE NATURAL POR: JOSÉ CAMACHO Y EDNA GONZÁLEZ �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO MÉTODOS Y MODELADO , MATEMATICO , PARA EL ANALISIS DE PROCESOS COMPLEJOS EN LAS ORGANIZACIONES Héctor Raymundo Flores Cantú UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: Existen diversas ramas de la matemática que pueden ser aplicadas en la solución de problemáticas reales. Sin embargo, suelen verse como una colección independiente de herramientas y es difícil visualizar una estructura unificada. En este trabajo se presentará una propuesta para esta estructura con el objetivo de faci litar la tarea de detección de oportunidades para el uso de métodos matemáticos en el análisis de procesos complejos, especialmente relacionado con empresas o industrias. Esta discusión permitirá ofrecer una metodología para explorar las posibilidades de uso de matemáticas en las problemáticas de las organizaciones. Este documento es producto del trabajo colaborativo del autor con consultores y modeladores de la empresa aleph5, quienes han trabajado directamente en decenas de proyectos que involucran modelos y métodos matemáticos en las más diversas industrias. Palabras claves: Matemática Aplicada, Modelado Matemático, Anál isis de Procesos Complejos �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Introducción Análisis de procesos complejos La matemática es la disciplina que procura la comunicación perfecta. Los objetos matemáticos están diseñados con este objetivo. Esta característjca la convierte en una herramienta útil en el análisis y tratamiento de todo tipo de problemas complejos, tanto en el ámbito científico como en las organizaciones (empresas o industrias). Antes que nada, debo aclarar que al hablar de complejidad no nos referimos a la definición matemática, si.no a la definjción popular. Así, al hablar de un proceso complejo nos referimos a un proceso dificil de entender; pero profundizaremos en lo que esto significa a continuación. Durante la primera década del siglo XXI hemos visto un desarrollo importante de las aplicaciones de esta disciplina en las industrias y un incremento en el reconocimiento de las organizaciones y gobiernos en su importancia. Ver por ejemplo la referencia [ I] para entender la importancia de la matemática en Europa desde el punto de vista de Aleman.ia. Esto, a pesar de que desde los 80's y antes, comienza a generarse una vinculación entre empresas y academia en algunas instituciones aisladas como lo registra Friedman en la referencia [2]. El presente trabajo, es un resumen de algunas ideas relacionadas con la dificultad de aplicar la matemática en la generación de valor y el análisis de procesos reales complejos. Representa el resultado de un trabajo colaborativo entre el autor y expertos de la empresa aleph5 quienes tienen más de 25 años de experiencia en el uso de modelos matemáticos en proyectos aplicados. Esto con el objetivo de responder de una forma lo más estructurada y simple posible a la pregunta que muchas organizaciones se hacen respecto a la posibilidad de utilizar métodos o modelos matemáticos para el tratamiento de sus problemáticas. La palabra analizar se usa indiscriminadamente en muchos contextos, sin embargo este vocablo tiene un significado muy preciso; se refiere en términos generales a la descomposición de un todo en partes para facilitar su estudio. La dificultad de analizar consiste en que no existe una forma única o correcta de realizar esta descomposición y dos expertos distintos pueden sugerir enfoques ruferentes pero complementarios para esta tarea. En el caso particular de aquellos procesos susceptibles a ser tratados con métodos matemáücos, la experiencia nos muestra que su complejidad puede analizarse estudiando las siguientes cuatro características de los mismos. 1. Existen muchos factores interconectados 2. Hay varios objetivos en conflicto 3. El entorno del proceso es dinámico 4. Siempre existe un grado de incertidumbre La razón por la que la matemática sirve de apoyo en este üpo de procesos, es justo por su tratamiento de estos cuatro tipos de complejidades. Los proyectos aplicados donde se han usado estos métodos con éxito, no son fáciles de encontrar en la literatura; principalmente debido a la usual negativa de las empresas por publicar resultados de enfoques y análisis que pudiesen beneficiar a su competencia. Usualmente solo es posible referenciar trabajos realizados a organizaciones no lucrativas como es el caso de la referencia [3] donde parte del equipo de aleph5 colaboró en la automatización del suministro de agua en la ciudad de Jacksonville, Florida. Factores interconectados: Cuando un proceso o situación presenta un funcionamiento que no es el esperado, es posible que cualquier observador pueda detectarlo; sin embargo, tomar medidas para corregirlo requiere de conocimiento profundo del proceso. Esto sucede por la existencia de muchos factores inherentes al proceso que se relacionan de formas dificiles de prever. Esta complejidad se manifiesta cuando al ajustar uno de los factores, se genera un efecto inesperado o no deseado en el resto de ellos. Lo que sí podemos adelantar es que existen diversas formas en que esta disciplina puede utilizarse para la generación de valor y en especial para el análisis de procesos complejos. Para injciar la discusión, haremos justamente un análisis de lo que se entiende en las organizaciones como un proceso "complejo". Una de las mejores analogías es la de una telaraña, donde al intentar ajustar una parte de ella, se generan repercusiones en toda la red de formas dificiles de predecir. Esto significa que en un proceso complejo, resulta imposible aislar solo una parte del mismo para realizar ajustes. MÉTODOS Y MODELADO MATEMÁTICO PARA EL ANÁLISIS DE PROCESOS COMPLEJOS EN LAS ORGANIZACIONES POR: HÉCTOR FLORES CANTÚ �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Un enfoque correcto hacia esta complejidad consiste en el diseño de un modelo matemático del proceso que incluya todos los factores relevantes. Al modelar matemáticamente siempre debemos sacrificar algunos aspectos de la situación y es aquí donde la experiencia del modelador adquiere suma importancia. Uno de los errores más comunes consiste en menospreciar la importancia de construir un modelo flexible que refleje las necesidades, aspectos import.antes particulares del proceso y que faci lite su uso. En muchos casos los modelos genéricos existentes en software prediseñado no generan el valor esperado o requieren de mucho trabajo y entendimiento profundo para su ajuste particular. Lo más recomendable es dedicar un esfuerzo serio a construir un modelo matemático específico para el proceso que busca anal izarse y apoyarse en expertos en el área de modelado. De esta forma, el diseño de un modelo adecuado es trabajo conjunto de expertos en el proceso real y en modelado matemático. Este esfuerzo rendirá frutos valiosos al momento de usar el modelo en la práctica. Objetivos en conOicto: Sin importar la situación, nunca existe un objetivo único que nos permita evaluar el funcionamiento de un proceso. Si nos enfocamos en reducir costos, afectamos la calidad o el servicio, si queremos mejorar la calidad, aumentaremos los tiempos de proceso, etc. En prácticamente todos los procesos complejos reales, existen varios objetivos o indicadores en conflicto. Esta situación requiere de un enfoque de toma de decisiones basado en un balance de objetivos. Un mito popular es que los métodos matemáticos pueden automatizar la toma de decisiones. Esto solo sucede en casos muy específicos (por ejemplo en el control automático). Sin embargo, aún en estos casos, el control debe ser diseñado por un experto que haya considerado previamente las decisiones que representan el comportamiento que se espera. En la mayoría de los casos, los modelos y algoritmos se utilizan para apoyar la toma de decisiones fi ltrando opciones malas y entregando al tomador de decisiones solamente un conjunto pequeño de buenas opciones entre las que se debe elegir una. En casi todos los casos, incluso se requiere de un proceso cíclico antes de llegar a una decisión fina l. Las áreas de optimización y en particular optimización multi-objetivo (así como optimización multinivel) ofrecen alternativas adecuadas para el tratamiento de esta complejidad; es decir, para el balance de indicadores. Estas herramientas suelen ser incluidas ESPECIAL/ 3ER FORO en un sistema de soporte a la toma de decisiones o DSS por sus siglas en inglés (Decision Support Systems). Entorno dinámico: En todo tipo de problemáticas reales, la toma de decisiones está inmersa en un entorno siempre cambiante. Las decisiones no solo deben considerar los factores indicados, sino que es necesario considerar que todos ellos están en continuo cambio. Está dinámica puede hacer que una buena decisión hoy, no sea tan buena en el futuro y nos obliga a procurar un tiempo relativamente rápido de respuesta en todo análisis realizado. Muchos responsables de procesos reconocen este aspecto como el más dificil de tratar. En ocasiones es posible realizar análisis cualitativos utilizando herramientas computacionales simples como hojas de cálculo en algunas horas o días, pero los cambios siempre presentes en las condiciones reducen la validez de los mismos, siendo dificiles y tediosos de realizar. Aunque los modelos matemáticos y los algoritmos aceleran los análisis, no sirven por si mismos para tratar los cambios continuos. Un enfoque para enfrentar esta dificultad, consiste en diseñar diferentes modelos del mismo proceso para cada escala diferente de tiempo. Esto representa una separación de la toma de decisiones en distintos niveles. Mencionaremos al menos cuatro niveles en los que se enfoca la toma de decisiones mediante el uso de modelos matemáticos. l. Nivel estratégico: En este nivel se toman decisiones sobre los objetivos del negocio o del proceso. Esto requiere un conocimiento real del entorno y del proceso mismo que puede adquirirse mediante análisis de datos. Los objetivos son a largo plazo y las decisiones recaen el las áreas directivas. 2. Nivel de planeación: Entendemos por planeación, a las decisiones relativas a la distribución de recursos a las distintas áreas para que estén disponibles en el momento y lugar adecuados, posibilitando así el logro de los objetivos estratégicos. Estas decisiones se toman de forma periódica (semanal o mensual) dependiendo del tipo de proceso. 3. Nivel de programación: La programación se refiere a la asignación de tareas, responsables y recursos específicos que lleven a cabo el plan del nivel anterior. En este nivel se incluye también el tiempo como un recurso. En resumen, la planeación determina de manera detallada la forma en que se ejecutarán las actividades MÉTODOS Y MODELADO MATEMÁTICO PARA El ANÁLISIS DE PROCESOS COMPLEJOS EN LAS ORGANIZACIONES POR: HÉCTOR FLORES CANTÚ �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 necesarias para la obtención de los resultados esperados. Un programa suele diseñarse con una frecuencia diaria o a lo más semanal. Suele ser una mala idea (o pérdida de tiempo) el realizar programaciones a más de un mes de resolución, esto debido a la enorme incertidumbre ex.istente. 4. Nivel de ejecución: El nivel más dinámico de toma de decisiones trata con la detección del cumplimiento de los programas y el tratamiento de desviaciones. Las cosas no siempre ocurren de acuerdo a lo programado y es necesario tener la capacidad de reaccionar ante estos imprevistos, sea mediante acciones específicas o mediante la emisión de mensajes que permitirán a los responsables reasignar recursos o redefinir tareas. En este nivel, las decisiones son en tiempo real y en algunos procesos pueden incluso automatizarse. Incertidumbre: En algunos procesos, ex.iste mucha información incierta ya sea debido a la falta de ella o a los errores inherentes. El manejo de la incertidumbre en los procesos debe ser uno de los primeros aspectos que debe discutirse ya que existen formas muy variadas de tratar con ella. En algunos procesos se considera que los datos que recibimos son de calidad suficiente y podemos, de manera segura, ignorar la incertidumbre. En casos pueden diseñarse procesos adicionales para este manejo, como es el caso del proceso de inventarios que tiene el objetivo específico de absorber la incertidumbre en la demanda. Técnicas de modelado matemático Existe una diversidad de técnicas de modelado apropiadas para cada tipo de situación que se requiere analizar. Sistemas matriciales, ecuaciones diferenciales o algebraicas, autómatas celulares, simulaciones, sistemas de reglas, sistemas dinámicos, redes neuronales, etc. Cada tipo de modelo resulta adecuado dependiendo de los factores específicos involucrados en el proceso y podemos utilizar los cuatro niveles de toma de decisiones antes discutidos para sugerir los tipos de modelos que podrían ser de utilidad. La tabla l representa solo una tendencia y se refiere a que frecuentemente ese tipo de modelos resultan más apropiados para el nivel indicado. Es posible que algunas técnicas de modelado hayan sido aplicadas de forma más amplia en ciertos casos. Al lector interesado en temas de modelado matemático se le sugiere iniciar con literatura como las referencias [4,5). Tabla 1.Técnicas de modelado de acuerdo al nivel de toma de decisiones Nivel de toma de decisiones Técnica de modelado matemático Estratégico Planeación Programación Ejecución Visuales/Estadisticos S istemas matriciales Simulaciones Sistemas de reglas Técnicas de visualización Siempre es posible realizar simulaciones o aplicar métodos estocásticos, sin embargo debemos ser cuidadosos porque estos enfoques tienden a crear una complejidad muy alta en los modelos y pueden volverlos imprácticos. En cualquier caso, conviene real izar un análisis de riesgos para entrar de manera más informada en la etapa de modelado ante la posibilidad de incertidumbre; esto, porque no todo lo que ignoramos tiene el mismo impacto en lo que nos interesa. En los últimos años, el desarrollo informático ha traído una riqueza en técnicas y métodos para la visualización de datos mediante el desarrollo de la computación gráfica y el manejo de información multimedia. Un buen diseño de visualización permite condensar la información importante faci litando así el proceso de toma de decisiones. Ver por ejemplo la referencia [6] así como otros libros del mismo autor. Métodos matemáticos más utilizados Optimización matemática Cada tipo de problemática requiere del uso particular de uno o varios métodos matemáticos. Es dificil establecer de manera definitiva los métodos adecuados para cada problema, esto siempre cambia de acuerdo a la situación. Sin embargo, podemos detectar ciertas tendencias en cuanto a los métodos que suelen generar un valor mayor de acuerdo al tipo de problemática a la que enfrentamos. Con optimización nos referimos a todos los tipos de ella (lineal, cuadrática, entera, convexa, no-lineal, combinatoria, estocástica, bi-nivel, multicriterio, etc.). En la literatura, e l estudio de los algoritmos correspondientes recibe el nombre de programación matemática en lugar de optimización matemática, lo que puede causar algunas confusiones. Así por ejemplo, MÉTODOS Y MODELADO MATEMÁTICO PARA EL ANÁLISIS DE Pf:IOCESOS COMPLEJO~ EN LAS ORGANIZACIONES POR: HECTOR FLORES CANTU �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 la programación lineal se refiere a los algoritmos para resolver problemas de optimización basados en modelos lineales. Dos referencias muy recomendables para optimización son [7,8]. El tipo de algoritmos se basa completamente en el tipo de modelo matemático que se haya diseñado para el proceso. Por mencionar un ejemplo, los modelos de sistemas matriciales se abordan con programación lineal (en ocasiones binaria, entera o cuadrática), mientras los modelos de ecuaciones algebraicas o diferenciales pueden usar programación convexa y no-lineal. Así, la optimización se usa frecuentemente en los niveles de planeación y programación, permitiendo el tratamiento de modelos con decenas o cientos de miles (en ciertos casos incluso millones) de variables de forma simultánea. Existen muchos algoritmos comerciales [Gurobi y Cplex entre otros] que tratan este tipo de modelos aunque su uso no es nada sencillo, requiriendo un entendim iento profundo del comportamiento del modelo matemático construido y al menos buenas nociones de las bases teóricas del algoritmo utilizado. Heurísticos Los heurísticos son en esencia algoritmos muy similares a los de optimización, pero son usados cuando la estructura de los modelos no es apropiada para esos últimos. A diferencia de la optimización, los heurísticos no garantizan una solución matemática al problema de optimización. Aún con esta deficiencia, los heurísticos pueden ofrecer soluciones útiles en diferentes situaciones cuando no existe algoritmo matemático conocido o si la estructura matemática del modelo obtenido no es simple. A diferencia de los algoritmos de programación lineal, entera o cuadrática, hay pocos heurísticos comerciales recomendables, debido a que realmente deben ser creados ad-hoc. Solo en ciertos casos (como en las redes neuronales) es posible encontrar software comercial con heurísticos implementados. Una buena introducción a algoritmos heurísticos (y su implementación) es la referencia [9]. Sistemas expertos De forma muy simpl ista, podemos decir que los sistemas expertos buscan emular un sistema de decisiones automatizado basado en el conocimiento organizado de expertos humanos. Estos sistemas requieren siempre de una etapa considerable de diseño y entrenamiento, así como una colaboración muy cercana con los expertos en el proceso (sin mencionar su interés en colaborar activamente en el desarrollo). Se utilizan cuando se requiere automatizar decisiones en particular en el nivel ESPECIAL / 3ER FORO de ejecución dentro de un sistema de monitoreo y control. Análisis y minería de datos El diseño de modelos adecuados reqmere de un conocimiento profundo de los procesos involucrados. En general, este conocimiento puede provenir de la experiencia de los expertos, pero en casi todos los casos los modelos se alimentan al parcialmente de relaciones descubiertas a partir de su comportamiento histórico. Esto por medio de análisis estadísticos o de patrones encontrados mediante métodos de minería de datos. El propósito del análisis de datos es extraer de los datos históricos (existentes o producto de un diseño de experimentos); información útil para la creación de los modelos que apoyarán la toma de decisiones. Aunque el análisis de datos se refiere por definición al análisis de lo que ya sucedió, el realizar estos análisis de forma correcta permite tener una mejor visión de lo que podemos esperar en el futuro. Una introducción a este tema es la referencia [10]. Problemas y métodos matemáticos La Figura 1 muestra un resumen de la forma en que los métodos matemáticos suelen ser aplicados en el tratamiento de problemáticas reales de acuerdo al nivel de toma de decisiones correspondiente. Conclusiones y agradecimientos El uso de métodos y modelos matemáticos en problemas de organizaciones en este inicio de siglo XXI resulta muy similar el uso de las computadoras en los años 80's. Con muchas expectativas, promesas pero nada simple de implementar correctamente y con muchas decepciones. TutuM. Tipoe de al¡ori1 tnOfl o Xh..l do ti• O t!t,,.1,ou(!I; ......... _ En...._ti(i1CO l>"""L\Cl6H ,......_'°"._ r11 • ...,,..,..,. .. ~--·~·"· JlatOC:aA'-C,\OÓ~ f-'1rn·t,c\._ ' ~ . , 4lt.,_,,. 1m}1oe;b Ullll~UIÁlteot, -,¡¡!" 1 \ a._ALIL,\UÓ!-1 Or'Tl\l!l'.n/1... i i ~ U1\.'11f,mcc111 ~t• Tnt.,• ~litt'orn, l An,tm.9 E~tadátko ). ,___~_ .._""'_ª_ _,1_. Conoc-1rw«11to t - - .___"_1,,..., _ . _"'_'_'•_'º_ ' __, Fig. 1 Tipos de problemas y métodos matemáticos. MÉTODOS Y MODELADO MATEMÁTICO PARA EL ANÁLISIS DE PROCESOS COMPLEJOS EN LAS ORGANIZACIONES POR: HÉCTOR FLORES CANTÚ �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 La matemática es una disciplina muy sofisticada y con una diversidad de métodos al grado que en la actualidad no existe una sola persona capaz de dominar todos sus aspectos. Como consecuencia de esto, su aplicación en el análisis de problemáticas complejas requiere mucha experiencia y en particular trabajo colaborativo entre directivos, expertos en el proceso, matemáticos modeladores, expertos en los algoritmos adecuados y en tecnologías de información. A cambio de tener en cuenta estas dificultades, una organización puede verse muy recompensada, debido a la capacidad de generación de valor que puede generar un modelo matemático adecuado para el proceso incluido en un sistema de toma de decisiones bien diseñado. Agradezco en particular al equipo de modeladores, consultores y desarrolladores de la empresa aleph5 (ver referencia [11]) por compartir mucha de su experiencia en el enfoque de proyectos aplicados en diversas empresas, así como por aportar con ideas y sugerencias para los puntos aquí tratados. Datos del Autor: Referencias [ I] Greuel. G M. RemmerL R. und Rupprecht. G. Ma1hema11k Motor der ll)rtschafi. Sprmger. 2008. [2] Fnedman.A. 1 Ltttman. W /11d11s1na/ Marhe111a11cs. A Course m Sofr111g Real-World Problems. Soc1cty for lndustnal and Apphed Mathemat,cs. 1987 [3] Barnett. M.. Lee, T. and Jentgen. L. Real-tune A111oma11011 of llizter Supply ar,d D1smb1111011 for the City of Jackso11wlle. Flonda. USA. EICA 9-3.1004 [4] Edward, D. Gutde to Matltemalica/ Modellmg. lndustnaJ Press. 2007. [5] Morrison, F. The Art ofMode/111g D;nam,c Systems. Forc.astmg for Choos Randomness and De1em11111sm Dover Pubhcattons. 2008. [61 Tufte. E. R. The Jisual Display of Quanlllotn·e /11forma11011. Graph1cs Pr. 200 l. (7] Schr11ver. A. 11,eory of Lmear and lnteger Programmmg. Wtlcy. 1998 [SI SchnJver. A. Combmotonol Op11111i=a11011. Spnnger. 2003. [9j Skiena, S. S. Tite Algonthm Des,gn Jlanual Spnnger 2010. Héctor Raymundo Flores Caotú El autor es matemático egresado de la Universidad de Guanajuato y el Centro de Investigación en Matemáticas, CIMAT. Real12ó estudios de Maestría en Matemáticas Industriales y Doctorado en Optimización en la Universidad de Ka1serslautem. Alemania y el lnstJtuto Fraunhofcr para Matemáticas lndustnales y Económicas. Es profesor de la UANL en el Posgrado en Ciencias con orientación en Matemáticas. Su área de especialidad es la colaboración en proyectos aplicados relacionados con modelado matemático, opum1zac1ón. así como anál1S1s y minena de datos. Dirección del autor: Playa Olas Altas No. 3-B3 Col. Pnmavera. C.P. 64830. Monterrey. Nuevo León, México Email: hector.florescn@uanl.edu.mx [JO] Berthold, M R. BorgelL C. Hoppner, F. and Klawonn, F. Cuide 10 /111el/igem Dma A11a(1·s1s: Hou to /11tel/1ge111ly Make Se11Se of Real Da/. Spnnger. 2011. [11] aJeph 5. http://v.-wwa1eph5.com 2013. MÉTODOS Y MODELADO MATEMÁTICO PARA EL ANÁLISIS DE PROCESOS COMPLEJOS EN LAS ORGANIZACIONES POR: HÉCTOR FLORES CANTÚ �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO SEGURIDAD EN VOZ SOBRE REDES DE DATOS Juan Carlos Flores García UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: En la actualidad, las facilidades tecnológicas en el área de las telecomunicaciones cada vez están al alcance de las personas y demanda de datos realizada por los usuarios a través de las redes sociales, videos, audio, etc. Actualmente, muchos dispositivos electrónicos cuentan con conectividad hacia el Internet y pueden ser usados como otra alternativa de conectividad de voz con alta movilidad y con un bajo costo. Hablaré de sus características, operación y componentes. Palabras claves: voice security, data network and convergence • �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Introducción A finales de la década de los 70's cuando las redes informáticas empiezan a tomar gran importancia para la administración de los recursos de las empresas, se empiezan a diseñar redes de datos de baja velocidad transportadas sobre las redes telefónicas existentes, utilizando módems (modulador de modulador) para transmitir los datos. Estas líneas telefónicas eran de baja calidad y transportaban señales análogas de ahí la necesidad de este equipo. '--; Actualmente, las redes de datos son utilizadas para transmitir voz, sonido e imágenes gracias a las tecnologías de punta y medios de alta calidad, convergiendo así ambas redes. Información Básica Figura 1. Señal análoga La voz es una señal análoga cuyo comportamiento genera diversos estados y está expuesta a múltiples a lteraciones de la información conocidos como ruidos que interfieren en la misma como lo muestra la Figura l. Por otra parte, la señal digital está compuesta por dos estados (O, I ), de esta forma está menos expuesta a la alteración de la señal por ruidos, obteniendo una mejor calidad de la información; sin embargo, se requ.iere de contar con una tecnología de punta y medios de alta calidad que puedan transportar señales digitales a muy alta velocidad. TRANSMISIÓN Para poder transportar una señal analógica por medios digitales se requiere de su conversión. Para llevar a cabo esta función se utiliza la técnica de Modulación de Pulsos Codificados (PCM), que convierte una señal análoga a una señal digital [l] Figura 2. Sel\al anal6glca Numero muestreado Sei\al dlgltallzada Figura 2. Transmisión PCM Se recupera con el proceso inverso, de digital a analógico [1] como se muestra en la Figura 3 . En este proceso se pierde parte de la información, la cual no es detectada por el oído humano. Las redes telefónicas se transforman de analógicas a digitales, así como las redes de transporte de información. Cuantizador / RECEPCIÓN Las redes pueden transportar cualquier información, voz datos y video, que este en señales digitales. Redes 1P Las redes de datos utilizan una nueva plataforma basada en protocolo de Internet (IP). El Internet, una red de redes, en la cual los paquetes de datos viajan a todo lo largo y ancho del mundo dando una nueva alternativa de comunicar todo tipo de información a cualquier lugar que exista conectividad. Decodificador Sef'tal anal6glca Numero muestreado Sef'tal digitalizada Figura 3. Recepción PCM SEGURIDAD EN VOZ SOBRE REDES DE DATOS POR: JUAN CARLOS FLORES GARCÍA �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL / 3ER FORO Esta red está basada en e l modelo de referencia TCP/IP como se muestra en la Figura 4. TCP/IP CAPA Este modelo estaba diseñado para transportar paquetes de datos sobre medios de calidad pobre, así que se tenía que asegurar que los datos llegarán a su destino, por lo que la base de este modelo está en la capa de TCP, cuyo protocolo se encarga de controlar la transferencia de información. 4 3 Por otro lado, para encontrar a los usuarios de la red, solo se requiere contar con una dirección lógica IP (Protocolo de lnternet). Así que si hablamos de transmitir una señal de voz por una red de datos tenemos que considerar varios factores. 2 1 La transmisión de voz está basada en una plataforma de conmutación de circuitos; esto significa que el abonado fuente y el abonado destino tienen que estar interconectados para que se pueda llevar a cabo la comunicación y además que la información debe de enviarse en secuencia o de forma continua. Por lo tanto, el manejar una señal de voz en forma digital sobre una red de paquetes de datos se tiene que tratar de diferente manera para asegurar su comunicación efectiva. Figura 4. Modelo TCP/IP UDP Formato de loa Paquetes UDP La convergencia de diferentes tipos de señales de información por la misma red de paquetes de datos conlleva a crear nuevos protocolos según el tipo de señal. 32 bita Dentro del modelo TCP/IP se encuentra el protocolo UDP [2], Figura 5, que debido a sus características de ser un protocolo ligero en el manejo de los paquetes y, a que su formato o trama es más pequeña que el de TCP [3] Figura 6, es adecuado para manejar cualquier tipo de información que requiera de minimizar el tiempo de tránsito o retardo de la señal, la cual es muy importante para la comunicación de voz. Para que esta comunicación sea efectiva no debe de haber un retardo mayor de 150 mseg. Puerto dHlino Puono orlgon . Su-ma de verifiGKión Longitud Figura 5. Formato UDP Formato de loa Paquetea TCP Estándares H 32 bils Los estándares H se d iseñaron para la transm isión de señales análogas sobre redes de paquetes de datos. Puono doadno Puorto origen ,NUmero de s.cuencia -- Niamtro de conlirmaeión OUpOt lOSOMol ""- Suma de v&rílicaclón Veniana - Apuntodor ura-nto ,- Dentro de estos estándares se encuentran protocolos cuyas funciones son mantener y asegurar que los paquetes de datos de voz o señal análogas en tiempo real tengan cierta prioridad al ser transmitido por redes de datos. - ()¡)clono& (+ relleno) OolOI (vorllble) Figura 6. Formato TCP SEGURIDAD EN VOZ SOBRE REDES DE DATOS POR: JUAN CARLOS FLORES GARCÍA Dentro de estos protocolos tenemos: RTP RTCP RSVP �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 El protocolo RTP [4] proporciona confiabilidad a la información analógica que requiera de ser transmitida en tiempo real como lo muestra la Figura 7. El protocolo RTCP [4] ayuda a controlar la información y se enfoca a ver la parte de la recepción o destino, el formato es mostrado en la Figura 8. El protocolo RSVP se encarga de asegurar una conexión, así se emulara un circuito entre la fuente y el destino; ver Figura 9. Así el protocolo H323 establece una relación de protocolos como lo muestra la Figura 10 y su modelo estructural en la Figura 11 . Estándar SIP El estándar SIP [5] (Protocolo de Iniciación de Sesión) es otro protocolo que se utiliza para transmitir señales o 1 IX IP 1PaytoadtYPe V análogas sobre redes de datos, el cual es una mejora de H323. Este protocolo, como su nombre lo dice, establece la comunicación por medio de sesiones entre agentes usuarios y servidores haciendo más eficiente la comunicación de voz sobre redes de datos, Figura 12. Conclusión El utilizar estas nuevas tecnologías de punta y los medios de comunicación de alta calidad, le permiten al usuario una mejora continua en costos y calidad de sus comunicaciones, siendo estos cada vez más comunes en nuestra vida diaria ya que por ejemplo, podemos estar en cualquier parte del mundo y hacer llamadas por un dispositivo inteligente como si fueran llamadas locales e incluso enviar documentos o fotografias en cuestión de minutos. 7 VOIC E A.PPLJCATIONS 1 Contributi- Source ldentlfiercount - M s.enuence number /2 bvtesl REAL-TIME RTP CONl'ROL llt:SOIJRCE RESERV ¡\TIO'ló 1'.RANSPORT PROTOCOL PROTOCOL (RTCP) Trnest.mo (4 bvtesl Svnchroniz•tton Source ldentifler 14 bvtesl Contnbutlna ldenhfier (0-60 bvtes\ S IGNALIN( PltO'fOCOL (RTP) (RSV P) Source IJSER OATAGRAM l'KOIOCOL Figura 7. Formato RTP (VDP) INTl:RNET PROTOCOL TCP (11') !P IR99ep1;0[ repoct count 1 a~!?§ ength K ETWORK ACO:SS Figura 11 . Modelo estructural H323 Figura 8. Formato RTCP BITS l jo IS 16 SOll RCE PORT LENCTH OEST I 'A TION PORT (32 BITS) CHECKSU M (32 BIT ) Medllt (audio. video) 1 RTP RSVP 1 1 Figura 9. Formato RSVP. 1 [ SDP l y y~ UDP TCP 1 i 1 IP Tennlnal 1 Tennlnal 1 Terminal LJR ~o~uii_;tettrJ----C& Ro~uii;1ei!r:J Figura 10. Protocolo H323 Layer 1/Layer 2 (Underlyinl! tecfíno(ogies) MCU ¡ Figura 12. Arquitectura SIP SEGURIDAD EN VOZ SOBRE REDES DE DATOS POR: JUAN CARLOS FLORES GARCÍA �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO Referencias Datos del Autor: [J) Sc1ent1fic Amencan.Apnl. 1998 M.C. Juan Carlos Flores García (2] Poste!. J. User Datagram Protocol. RFC 768 (Standard). http:// ww\\.Jetforg/rfc/rfc768.txt. 1980. [3) Poste!. J. Transn11ss1on Control Protocol. RFC 793 (Standard), URL http://\,ww.1etforg/rfclrfc793 txt, updated b) RfCs 1122, 3168. 1981. [4) Schulznnne. H.. Casner. S., Fredenck. R.• and Jacobson. V. RTP: A 1 ransport Protocol for Real-Time Appl1caaons RFC 3550 (Standard), URL http:l/www.1etforg/rfc/rfc3550.txt, updated by RFC 5506. 2003. Es lngcmero en Electrónica y Comunicaciones en la Universidad Autónoma de Nuevo León_ realizó sus estudios de Posgrado con la Maestría en Ciencias de la Ingeniería con cspec1aJ1dad en Tclccomurucaciones. en FIME-UANL. Profesor Tiempo Completo, Facultad de lngcmería Mccámca )- Eléctrica, UANL colabora como docente de Posgrado de la Facultad de C1enc1as Físico Matemáticas: cuenta con perfil PROMEP. [5] Rosenberg. J., Schulznnne. H., Camanllo, G.. Johnston. A.. Peterson, L Sparks. R., Handley, M .. and Schooler, E. SI P· Sess1on lrntml1on Protocol. RFC 3261(Proposed Standard). URL http:l/www.1et1'.org/rfc/rtc326 l .txt, updated by RFCs 3265, 3853.4320,4916.5393 2002. SEGURIDAD EN VOZ SOBRE REDES DE DATOS POR: JUAN CARLOS FLORES GARCÍA Email: jcf5000@yahoo.com.mx �ESPECIAL/ 3EA FORO CELEAINET ENERO-JUNIO 2013 SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS SEMICONDUCTORAS Manuel García Méndez UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas CIIDIT San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Santos Morales Rodríguez FIME de la UAdeC Unidad Monclova Resumen: En este trabajo se presentan los resultados de una investigación que consistió en el depósito y crecimiento de películas delgadas de nitruro de aluminio (AIN) empleando la técnica de erosión iónica reactiva por corriente directa (DC). Se describe el análisis experimental de las propiedades estructurales de las películas. Palabras claves: erosión iónica reactiva, películas delgadas de AJN �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO Introducción Hoy día, la Ciencia de Superficies y Películas Delgadas ha alcanzado un alto grado de especialización. La combinación de las propiedades de diversos materiales crecidos en película delgada ha permitido el desarrollo de una gran variedad de dispositivos semiconductores. En este trabajo nos enfocaremos en el nitruro de aluminio (AIJ..0, material perteneciente al grupo de los nitruros, denominados compuestos Ill-V. Estos materiales tienen un gran potencial en aplicaciones tecnológicas como dispositivos funcionales en campos tales como la fotónica (dispositivos optoelectrónicos), tribología (recubrimientos resistentes al desgaste y a sustancias hostiles) y microelectrónica (heteroestructuras semiconductoras y e lectrodos transparentes) ( 1,2). Por otra parte, durante el proceso de síntesis y crecimiento de AIN en película delgada, es posible incorporarle oxígeno. El material que surge al combinar un metal con oxígeno y nitrógeno ( MeNxo,,; Me: metal, en este caso Al), se le denomina oxinitruro. Cuando se incorpora oxígeno durante e l crecimiento de la película de AIN. se induce la producción de enlaces iónicos metal-oxígeno dentro de la matriz de enlaces covalentes me.tal-nitrógeno. De esta manera, la colocación de átomos de oxígeno en la estructura cristalina del AIN produce modificaciones significativas en sus propiedades eléctricas y ópticas, modificándose por consiguiente la conductividad térmica y propiedades piezoeléctricas del material resultante (3,4). Los oxinitruros de aluminio, al ser tan versátiles, se pueden aplicar como recubrimientos protectores, recubrimientos ópticos, electrónicos y bio-electrónicos, por su respuesta espectral en el UV (absorción), muy similar a la piel humana (5-7). Asimismo, el AIN oxidado crecido en película delgada puede ser un material que reemplace a las películas convencionales de SíJ/4 o de Si02 en celdas solares tipo-p [2,8-10]. Dado el potencial de aplicaciones del AIN (ya sea puro u oxidado), aunado a que el proceso de oxidación del AIN policristalino es un mecanismo que aún no se comprende del todo, sobretodo en la modificación de las propiedades de la película, es importante realizar un estudio detallado que involucre tanto la síntesis de este tipo de sistemas, como e l análisis de sus propiedades utilizando técnicas experimentales y cálculos teóricos. Para la fabricación de las películas de AIN existen varias técnicas y/o procedimientos disponibles, entre algunas de e llas se encuentran el depósito por vapor químico (CVD: Chemical Vapor Deposition)[ 11-13), epitaxia de haces moleculares (MBE: Molecular Beam Epitaxy) [14, 15), depósito asistido por haz de iones (ion beam assisted deposition) [ 16, 17) y e rosión iónica reactiva por magnetrón (ionic-reactive magnetron sputtering). De las técnicas mencionadas, la erosión iónica reactiva se puede emplear para crecer películas delgadas de AIN con un crecimiento controlado a ltamente direccional (a lo largo del eje c), cumpliendo con los requerimientos de área larga de depósito (del orden de cm2 ) y temperatura baja del sustrato ( de temperatura ambiente a 200ºC como máximo). Una temperatura baja es un requerimiento importante: una temperatura alta sería tota lmente incompatible con e l proceso de fabricac ión de dispositivos (1]. La estructura cristalina es una de las propiedades más importantes de un material, ya que es el punto de partida para explicar todas las demás. Por tal motivo, en este trabajo se llevó a cabo un análisis de las propiedades estructurales de las muestras utilizando difracción de rayos X y espectroscopia UV, para obtener información acerca de los parámetros de red, espesor y homogeneidad. Experimental Síntesis de las películas El equipo experimental para el depósito y crecimiento de películas delgadas está ubicado en las instalaciones del Laboratorio de Películas Delgadas del CICFIM de la FCFM-UANL y está conformado por una cámara de pirex conectada a un sistema de alto vacío. El alto vacío, que se produce con un sistema de bomba mecánica y turbomolecular, puede alcanzar valores de =:olx !0·6 Torr. Dentro de la cámara, la distancia entre e l magnetrón (donde se coloca el blanco) y porta sustratos se mantiene fija en 5 cm. El porta sustratos lleva integrado un calefactor (hasta 600ºC) conectado a un medidor de temperatura. Justo arriba de l magnetrón está posicionado un obturador manual que puede impedir o permitir a voluntad del operador la llegada de partículas al sustrato. El magnetrón está conectado a una fuente externa que suministra el voltaje (Volts) y provee mediciones de la corriente sobre el blanco (Amperes) y la potencia (Watts). Por medio de una válvula se inyectan los gases dentro de la cámara (gases de alta pureza de A,; N2 y 0 2' 99. 999%). El flujo de cada gas se controla con rotámetros individuales. Un disco de aluminio (1" de diámetro, 1/8" de espesor, 99.99 % de pureza) se utilizó como blanco. Las películas se depositaron en sustratos portaobjetos de vidrio sometidos previamente a limpieza ultrasónica en un baño de acetona. Previo al depósito se efectúa SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS SEMICONDUCTORAS POR: MANUEL GARCÍA Y SANTOS MORALES �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 vacío a una presión base de ::::J 0·6 Torr con el calefactor activado a \OOºC, para efectos de limpieza de la cámara (degasificar). Posteriormente, se introduce e l gas argón y se aplica el voltaje de descarga para generar el plasma (Ar) durante 20 min a una presión de trabajo de 10 mTorr (20 sccm de flujo) para limpieza del blanco. Toda esta parte del proceso se realizó con el obturador colocado entre blanco-sustrato. AJ término del procedimiento de limpieza cámarablanco, se inicia el proceso de depósito. Para el crecimiento de películas de AIN se introduce en la cámara una mezcla de Ar y Ni como gases reactivos. Para el crecimiento de películas de AINO se introduce una mezcla de Ar y N2 y 0 2 . Las muestras se depositaron utilizando thtjos de 20 sccm para Ar, l sccm para Ni y I sccm para Or La temperatura se aplicó durante el proceso de depósito. Se fabricaron cuatro muestras, de las cuales dos corresponden a AIN ( 15 min de depósito, etiquetadas S 1 y S2 ) y dos aAlNO ( 1Omin de depósito, etiquetadasS3 y S4 ). _1_= dhkl2 ~ ., 2 2 2 ( h + hk+ k ) +_/__ a2 (2) c2 Entonces se introducen al programa los planos (h k l) con su respectivo ángulo 0, extraídos directamente de cada difractograma. Con estos datos se procede a calcular los parámetros de red a y e utilizando un análisis de correlación múltiple de optimización por mínimos cuadrados. En el procedimiento, cada plano es un parámetro que se mantiene constante y los parámetros de red son los que se ajustan según el procedimiento mencionado. Con este procedimiento, el análisis se vuelve más cuantitativo y no se limita solamente a comparar difractogramas con el estándar de la base de datos. En las películas, se puede observar que la reflexión (002) presenta mayor intensidad (o número de cuentas) en la S2. En este caso, la temperatura aplicada de 100 Cº incrementó el ordenamiento cristalino del sistema. En la Caracterización de las películas Las propiedades estructurales de las películas se analizaron con un equipo de difracción de rayos X Philips X' Pert de ánodo de cobre, radiación Ka, )..=J .54 A. Se tomaron mediciones de alta resolución theta/2theta (ge-0metría Bragg-Brentano) con un tamaño de paso de 0.005°. La homogeneidad y espesor óptico de las películas se evaluaron por medio de curvas de transmitancia obtenidas con un espectrómetro UVVisible marca Perkin Elmer 350. Tabla 1. Parámetros experimentales de depósito de las muestras (Película) •e @ tiempo V (Volts) p Espesor (Watts) (nm) S1 (AIN) TA@15min 360 120 980 S2 (AIN) 100ºC @15 min 360 130 970 S3 (AINO) TA@ 10 min 360 190 820 S4 (AJNO) 120• e@ 10 min 360 185 940 Resultados y discusión En la Tabla 1 se incluyen las condiciones experimentales de crecimiento con las cuales se obtuvieron las películas. En la columna de la extrema derecha de cada tabla también se incluye el espesor óptico, calculado de las curvas de transmitancia UV-Visible. En la Figura 1 se presentan los difractogramas de rayos X. Comprobando que las películas cristal izaron en una estructura tipo würzita, los difractogramas se procesaron con un programa de software para obtener los parámetros de red a y c correspondientes a cada muestra, partiendo de la base de datos JCPDS (archivo pdf# 00-025-1133, c=4.97 A, a=3. t t A) [18]. 002) / 1400,.... SI: (AIN) RT@IS min S2: (AIN) IOOºC@l5 min S3: (AINO) RT@I0 min S4: (AINO) 120°C@I0 min 1 ¡ ,. ... i y la fórmula para la distancia entre planos (para una red hexagonal): 1000 l!l e 600 u5 'o 400 -8 200 i 800 .. E o Utilizando la fórmula de Bragg: (1) < ~ / SI / S2 / S3 / S4 ' 40 ::i 1200 50 60 70 29 (dcgrccs) Figura 1. Oifractogramas obtenidos de las películas depositadas sobre sustratos de vidrio SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS SEMICONDUCTORAS POR: MANUEL GARCÍA Y SANTOS MORALES �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 SJ y S4, la intensidad de la reflexión (002) y el tamaño de grano son similares en ambos casos, lo cual demuestra que la temperatura aplicada a S4 no tuvo efecto para mejorar su cristalinidad. De todas las muestras, la S2 fue la que presentó mayor grado de cristal inidad (evaluando intensidad y tamaño de grano), indicando que un rango de temperaturas, desde temperatura ambiente a :::e 100° C, es la que se debe suministrar al sistema para lograr crecimiento cristalino altamente orientado. En cuanto al oxígeno y sus productos de reacción, la presencia de compuestos de alúmina (y-A/10 / JCPDS # 29-63) o espinel (y-AION: JCPDS 10-425 y 18-52) no fue detectada en los difractogramas, con especial énfasis en las muestras SJ y S4 mismas que fueron crecidas con flujo de oxígeno. Sin embargo, en términos termodinámicos, el aluminio elemental presenta una reacción energéticamente más favorable con el oxígeno que con el nitrógeno: es más favorable formar A/10 3 en una reacción de fase gaseosa de Al + (3/2)02, que AIN de Al + (1/2)N, ya que t.G( A/10 3 )= - 1480 KJ/ mol, mientras que t.G(AIN)= - 253 KJ/mol [3,5, 19]. Por lo tanto, la existencia de las fases de A/10 1 ó AION en las películas no puede ser descartada. S in embargo, la presencia de estas fases puede estar en proporciones muy pequeñas, tales que escapan a la capacidad de detección de la técnica de rayos X. La muestras crecidas sin oxígeno (sin descartar trazas residuales) SI y S2 presentan una mayor calidad cristalina que SJ, S4. Para estas tres últimas muestras, el oxigeno introducido en la cámara puede inducir la oxidación del blanco (denominado "envenenamiento del blanco"), formando una película superficial de óxido de aluminio amorfo AZO, . Esta capa de óxido puede formar una barrera electrostática que puede afectar la efectividad del proceso de erosión iónica, al disminuir la energía cinética de las partículas que inciden en el sustrato. Esta disminución en la energía cinética afectará la calidad cristal ina de la película. El oxígeno también interactúa con la red de AIN, cuando a través de un mecanismo de difusión, sustituye a un átomo de nitrógeno del enlace más débil AI-N0, paralelo a la dirección [0001] [3,20, 19]. El radio iónico del oxígeno (r0 =0. 140 nm) es casi diez veces mayor que el radio iónico del nitrógeno (r0=0.01-.02 nm) [21 ], por lo que al sustituir al nitrógeno, perturbará el ordenamiento cristalino de la red, induciendo defectos puntuales. De esta manera, los defectos puntuales afectarán el apilamiento del arreglo hexagonal en la dirección "c". En este aspecto, se ha reportado que el oxígeno tiende ESPECIAL / 3ER FORO a formar configuraciones octaedrales que tienden a posicionarse en el plano basal {00 1}, por ser el de menor energía (9, 10]. Este efecto más notorio para las películas crecidas con flujo de oxígeno. Por ejemplo, para la S4, la temperatura aplicada (120° C) puede promover un ingreso por difusión más efectivo para el oxígeno; por eso en este caso, la temperatura no contribuyó a mejorar la calidad cristalina de la película. En la S3, el oxígeno provocó en las películas una baja calidad cristalina, aún en ausencia de temperaturas altas. En la Tabla 2 se incluyen los datos obtenidos de calcular los parámetros de red de cada muestra. Se incluye también el cálculo de tamaño de grano L por la fórmula de Debye- Scherrer [22]. De los datos de la tabla 2 se puede observar que los parámetros de red calculados presentan algunas diferencias con respecto al estándar de JCPDS (a=3 . l l A y c=4.97 Á), sobretodo el valor de c. En las muestras S3 y S4, que fueron depositadas con flujo de oxígeno, el valor de c tiende a alejarse más del valor reportado en el estándar, lo que concuerda también con la baja intensidad de la reflexión (002) detectada en estas muestras, denotando el defecto de apilamiento en la dirección [000 1]. La calidad de una película delgada se puede evaluar con espectroscopia W-Visible, realizando mediciones de transmitancia vs longitud de onda (T vs >..) (23]. Con las curvas Tvs >.. se obtiene el espesor y el coeficiente de absorción. Las curvas de T vs >.. se incluyen en la Figura 2. Cuando el espesor de la película es uniforme, los efectos de interferencia entre el sustrato y la película dan lugar a la aparición de oscilaciones. El número de oscilaciones está relacionado con el espesor de la película. La aparición de oscilaciones indica que el espesor de la película delgada es uniforme. En caso contrario, esto es si el espesor no fuera uniforme, los efectos de interferencia se anularían y la curva luciría Tabla 2. Parámetros de red obtenidos de las mediciones de difracción de rayos X a e e/a L 1.60 1.60 1.59 1.59 21 23 21 20 1- S1 S2 S3 S4 3.11 3.11 3.13 3.1 4 SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS SEMICONDUCTORAS POR: MANUEL GARCÍA Y SANTOS MORALES 4.99 4.98 5.0 5.0 �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Ab~ rplion (a) --S&ron¡ - Mcdium- -Wcak- - lh.ns11(m,:n 80 20 o 300 400 500 600 A (nm) 700 800 900 .;1 .;, • '1 ., ! M 11 1 _ .J•, , 'J ••, _•_J , • .r -ll..1 ! .. 1 •~,¡, . . rHl -- , , -LLM . UI J _ 'l. , c. Figura 2. Curvas de transmisión óptica Tvs A Figura 3. Imagen de FESEM de una sección transversal correspondiente a la S2. Se puede observar una interfaz bien definida y una película de espesor homogéneo. como una envolvente [24]. A partir de las oscilaciones en una curva T vs A, el espesor se puede obtener de la siguiente fórmu la [24,25): las muestras depositadas con flujo de Ar+N2 + 0 2 (SJ, S4, S8), donde las fases de AIO, inducen defectos de apilamiento en la dirección c. En estas muestras, los difractogramas mostraron una intensidad baja de la reflexión (002), aunado a un menor tamaño de grano L y una modificación más notoria de sus parámetros de red con respecto a la red de AIN hexagonal. t= 1 - -1 ) 2n ( - (3) "2 "', donde: t es el espesor de la película, n=n(1) es el índice de refracción y 1 1 y 12 son las longitudes de onda entre los dos máximos o mínimos más cercanos. De la figura, se puede observar que todas las curvas presentan oscilaciones, lo cual es un indicador de la homogeneidad de los depósitos: el espesor es uniforme, independientemente del tipo de crecimiento cristalino de cada pe!ícula. En la Figura 3 se presenta una imagen de FESEM en sección transversal, correspondiente a la S2. De la imagen, se puede corroborar la presencia de una interfaz película/sustrato muy bien definida, con la película de espesor homogéneo que corrobora lo obtenido por medio de las mediciones UV-Visible. Con la evidencia que arrojan los análisis realizados hasta ahora y comparando con información de la literatura, se puede establecer que durante el proceso de depósito, el oxígeno se enlaza con el aluminio disponible formando fases de AIO,. En las muestras depositadas con flujo de Ar+N2, hay trazas de oxígeno residual que modificaron en alguna medida los parámetros de red, pero no afectaron la calidad cristalina de la película en la dirección c. El efecto del oxígeno es mas notorio en De esta manera, los resultados que proveen las técnicas de rayos X, y espectroscopia UV-Visible, con la imagen de FESEM son mutuamente consistentes y complementarios en el análisis de las muestras, donde se corrobora la calidad de las películas. Conclusiones Se fabricó un conjunto de películas delgadas de AIN y AIN oxidado por la técnica de erosión iónica reactiva DC. Todas las películas presentaron un crecimiento preferencial en la dirección [0002], perpendicular al sustrato. Los análisis por rayos X mostraron que las películas están conformadas por una fase mayoritaria de AIN hexagonal. Las muestras con mayor calidad cristalina se depositaron sin flujo de oxígeno. En las muestras depositadas con flujo de oxígeno, las películas presentan una alteración de sus parámetros de red respecto a la celda hexagonal. El oxígeno induce en estas películas un defecto de apilamiento en la dirección c. Independientemente del contenido de oxígeno, las películas poseen un espesor homogéneo. Agradecimientos Este proyecto fue financiado por PAICyT UANL. SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS SEMICONDUCTORAS POR: MANUEL GARCÍA Y SANTOS MORALES �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO Referencias (IJ More1ra. M.A .. Do1. l.. Souza. J.F. and D1mz. J.A "Electncal charac1enzat1on and morpholog1cal propert1es of AIN films prepared b) de reactive magnetron sputtermg" .\/1croe/ectro111c Engmeermg. Vol. 88, No. 5, pp. 802-806. May 2011. ISSN 0167-9317 (2) Mork~, H f-landbook o/ S,tnde Se1111co11d11ctors m1d Del'ices, Vol. 1: Matenals Propemes. Phys1cs and Gro111h Wemhe1m Wtley-VCH. 2008. ISBN 978-3-527-40837-5, Wemhe1m. Germany. (3) Bnen. V. and P1geal P. "Correlat1on between the oxygen conlent and the morpholog} of AIN films grO\rn b) r f. magnetron sputtermg". Journal o/ Cry·sta/ Growth. Vol. 310. No. 16. pp. 3890-3895 August 2008. ISSN 0022-0248. [4] [5) [6) (7) Jang, K.. Jung. S .. Lee, L Lee. K.. K,m. J .. Son. H and Y1. J "Opt1caJ and electncal prope111es of negauvely charged alummmm oxymtnde films" Thm So!td F,lms, Vol 517, No. l. pp. 444-446. November 2008. ISSN 0040-6090. Borges,J. Maz. F and Marques. L ''AINxóy thm filmsdepos!led by DC reachve magnetron sputtermg". App!ted Swface Sc,ence. Vol. 252, No 257, No. 5, pp 1478-1483 December 2010. lSSN 0169-4332. Erlm. A.G.. Hení). B 1',l. lngrani. J.J., Mowllam. D.B.. McGu1gan. A. HoY.-son., R.P.. Grovenor. C.R.M., Bnggs, G.A.D. and Tsukahara ·¡ "Charactenzatron of alum,mum oxyrntnde gas bamer films". 711111 Sohd F,lms. Vol 388, No. 1-2 June 200 l. pp. 78-86. lSSN 0040-6090. Xiao. W and J1ang X ''Opt1cal and mecharucal propert1es of nanocrystallme alummum oxymmde films prepared by electron cyclotron resonance plasma enhanced chem1cal vapor depos1t1on" Journal ofCry·.nal Growth. Vol 263, No 1-3, pp. 165-171. March 2004. ISSN 0022-0248. of structure and morphology of the AIN nano-pillar crystal films pre pared b} hal ,de cbemical vapor depos1llon under atmosphenc pressure" Joumal of Phys,cal a11d Chemwry of So/ids. Vol. 6 7. No. 4. pp. 665-668 ApnJ 2006 ISSN 0022-3697 114} Brown, P.D.: Fay. M.: Bock. N .. Marlafeka. M.: Cheng, T.S.: Nov1kov. S V.. Dans, C.S.: Campmn. R.P.. Foxon., C.T. (2002) Structural charactensat,on of Al grO\rn on group IU-mtnde layers and sapph1re by molecular bean1 ep1taxy. Journal of Crysta/ (jrou 1h, Vol 234, No 2-3. (January 2002). pp 384-390. ISSN 0022-0248 ( 15) lwata. S.: NanJo. Y., Okuno, T., Kura1, S .. íaguch1, T. (2007). Growth and opucal propert!es of AIN homoep1tax1al layers grown b) ammoma-source molecular beam ep,tax). Jall/'nal of Crysral Gro11·th, Vol 301-302, ( Apnl 2007). pp. 461-164. ISSN 0022-0248 [16] Lal, Is. .. Me1kap. A.Is... Chattopadhyay. S K., Chatter1ee, S.K.: Ghosh. P.• Ghosh. M.: Baba., K.: Hatada R. (2003). Frequency dependem conductw1ty of alumm,um mtnde films prepared by 10n bean1-ass1sted depos1t1011. Thm Sohd Fllms, Vol 434. No. 1-2. (June 2003). pp. 264-270. ISSN 0040-6090 [17} Matsumoto, T.: K1uch1, M. (2006). Zmc-blende alummum mtnde fom1atron usmg low-energy 10n beam assrsted depos1t1on. Suelear b1s111u11e11ts and .\lerhods m Phys,cs Research. Vol 242. No. 1-2. {January 2006). pp. 424-426. ISSN 0l68-583X [18] Powder D1ffractron File, JCPDS Jntematronal Centre for D1ffrac11on Data., ICDD, NeY.to\\n Square. PA. 1998. (www. 1cdd.com) ( 19} Bnen, V.: P1geat. P. (2(J07). M1crostrucruresd1agrarn of magnetron sputtered AJN depos11.~: Amorphous and nanostructured films Journal ofCrysta/ Cro111h, Vol 299, No 1, (Februruy 2007), pp. 189-194. ISSN 0022-0248 [8) Chaudhun., J., Nyalot1. L., Lee. R.G .. Gu. Z., Edgar, J.H. and Wen, J.G. "Them1al ox1dat1on of smgle crystallme alummmm mtr1de" .\/a,ena/s Cltaracreri=a11011. Vol 58, No. 8-9, pp. 6 72679. August 2007. ISS!'s 1044-5803. [20} Jose. F : Ramaseshan., R. : Dash. S. : Tyag1. AK ; RaJ, B. (2010). Response of magnetron sputtered AIN films to controlled atmosphere annealmg. Joumal of P/1ys1cs D. Applied Phys1cs. Vol. 43. No. 7. {February 201 O). pp. 075304- IO. JSSN 0022-3727 [9) Chm. K.H .. Chen., J.H .. Chen. H.R. and Huang. R.S. "Depos1llon and charactenzallon of reactive magnetron sputtered al ummum mtnde thm films for film bulk acoust1c wave resonator" 71,in Sol,d F1/111s. Vol 515, No. 11, pp. 4819-4825. Apnl 2007 ISSN 0040-6090. f'.!l] Calhster Jr. W.D. (2006). Matenals Sc1ence & Engmeermg: an mtroducllon. 6th ed.Jtion (2006) Wtley & Sons. New York. ISBN 0471135763 [ 1O) Jang, K., Lee, K., Km1. J. Hwang, S., Lee, J .• Dhungel. S.K .. Jung. S. and Y1, J. "Effect ofrap1d thermal annealmg ofsputtered alun1mmm mtnde film 111 an oxygen an1bien1". Mar Se, Se1111co11 Proc. Vol 9. No. 6. pp. 1137-1141 December 2006. ISSN 13698001. [ 11] Uch1da., H.. Yan1ash1ta., M., Hanaki. S and Fu11moto. T. "Structural and chem1cal charactensucs of (T1.Al)N films prepared b) 10n m1xing and vapor depos1tion". lác11u111 Vol. 80. No. 11-12, pp. 1356-1361. September 2006. lSSN 0042-207X. [ 12] Sato, A., Azumada., K., Atsumon, T and Hara., K. "Charactenzat1011 of AIN:Mn thm film phosphors prepared by metalorgan,c chem1cal vapor depos1tron" Journal of Ct)·sta/ Grouth. Vol. 298, pp. 379-382. January 2007. JSSN 002'.?.-0248 (22} A. L. Patterson. "Tite Scherrer Formula far X-r~l' Par11cle Si:e De1ermma11011 ", Phys1cal Rev1e\\ B 56 ( 1939): 978-982. (23] Guo. Q.X., Tanaka., T.; N1sh10, M.: Ogawa, H. (2006). Gro\\th propert1es of AIN films on sapphire substrates by reactJve sputtermg. lácuum, Vol 80, No 7, (May 2006), pp. 716-718. JSSN 0042-207X [24} Swanepoel. R. ( 1983) Determmauon ofthe tluckness and opt,cal constams of amorphous s1hcon. Jall/'nal of Phys,cs E: Sc1e111Jfic /11scnu11ents. Vol 16. No. 12. (May 1983), pp. 1214-1222. ISSN 0022-3735 [25] Long. r .. Ma. H.. Du, W.; Ma., J.: Zhang. X., Xiao. H.: J,. F.: Xue, Ch. (2006) Üpl!cal band gap ofzmc mtnde films prepared on quartz substrales from a zmc mtnde target by reactive rf magnetron sputtenng. Apphed Sutface Sc1e11ce. Vol 252, No. 22. (September 2006), pp. 7983-7986.JSSN 0169-4332 [13) Takahash1, N .. Malsumoto. Y. and Nakamura., T "lnvesugatrons SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS SEMICONDUCTORAS POR: MANUEL GARCÍA Y SANTOS MORALES �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Datos de los Autores: Manuel García Méndez Licenciado en Física por la FCFM de la UANL. Macstria y Doctorado en Física de Materiales, programa COllJUnto CICESE-UNAM. Ensenada. México. Estancia Posdoctoral en la Umvers1dad de Manchestcr. lnglaterra. Profesor lnvcsllgador de la FCFM desde el 200 L Premio de Investigación 2002 en el área de C1enc1as Exactas. Miembro del SNI. mvcl l. Sus lineas de investigación se enfocan a la caracteriz.ación y crecimiento de matenalcs nanoestructurados en película delgada Santos Morales Rodríguez lngemcro en Comurucac1oncs } Electrónica por la Escuela Supcnor de lngemeria Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional Maestría en Ingeniería Eléctrica por la Facultad de lngcmcria Mecámca y Eléctrica de la Umversidad Autónoma de Coal1uila Doctorado en C1cnc1as, Posgrado en lng. Física Industrial de la FCFM-UANL. abnl del 2009. Maestro del área de electrónica analógica y c1Jg1tal, coordinador de la carrera de lngcmcria Elcctrórnca lndustnal y Jefe del depto. de Investigación y Posgrado en la FIME de la U. A. de C.. medalla al mento umvcrs1tano Jl.figue/ Ramos Arizpe otorgada por la U. A. de C. SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS SEMICONDUCTORAS POR: MANUEL GARCÍA Y SANTOS MORALES �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO MODELO , ESTOCASTICO , PARA LA TRADUCCION , DE PROTEINAS Ornar González Amezcua Alberto López Olivares UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: Se propone un marco teórico que permite modelar y estudiar la traducción de proteínas por parte del complejo molecular denominado polisoma. El modelo es muy general y no incluye detalles específicos de la compleja bioquímica realizada por el sistema. Partiendo de una ecuación estocástica para la función de probabilidad del número de ribosomas a un tiempo dado, se calcula su densidad como función de la longitud de la cadena de ARNm. Se analiza además la dependencia en cadenas con secuencias de codones iguales y diferentes. Se estudian los efectos que se generan en la densidad de ribosomas, cuando las distintas frecuencias de reacción muestran dependencia armónica y gausiana en el tiempo. Los resultados muestran efectos que pueden ser importantes para lograr una traducción con velocidades diferenciadas, lo cual eliminaría efectos de tráfico en la difusión de ribosomas. Palabras claves: ribosoma, ARNA, traducción de proteínas, modelos estocásticos, cadenas de Markov • �ESPECIAL / 3ER FORO Introducción Los sistemas celulares son altamente complejos y real izan una gran cantidad de funciones de forma coordinada y eficiente. Uno de estos mecanismos es la construcción de proteínas específicas a partir de la información genética almacenada en la molécula de ADN [1]. De forma esquemática todo el proceso de traducción es llevado a cabo en varias etapas, que son: una etapa inicial en la que se copia la molécula de ADN, que contiene la información para producir la proteína, a una molécula llamada ARN mensajero (ARNm). Una etapa de acoplamiento, a la cadena de ARNm, de dos moléculas altamente especializadas que conforman el agregado llamado ribosoma [1 ], al conjunto de ribosomas sobre la cadena de ARNm se le conoce con el nombre de polisoma. Finalmente se tiene una etapa de difusión del ribosoma sobre la cadena de ARNm. Así, el ribosoma lee (en forma de codones o tripletes) la información contenida en la secuencias del ARNm y la traduce en e l ensamblado especifico de diferentes aminoácidos, los cuales en ultima instancian formaran la proteína. Este proceso es altamente complejo y se encuentra sujeto a todo un conjunto de interacciones específicas y locales que se coordinan para generar el ensamble final de la proteína [2]. Durante los últimas décadas diferentes técnicas de biología molecular han permitido manipular el proceso de traducción a escala microscópica [3], incorporando por ejemplo, secuencias especificas en la cadena de ADN las cuales expresan proteínas con nuevas propiedades; se ha podido así generar: insulina humana, cultivos resistentes a parásitos, etc. Estos resultados muestran los grandes avances que se han logrado en la manipulación y control del proceso de traducción y expresión de genes, así como de la clonación de secuencias de ADN. Pero es sólo en fechas recientes que se ha empezado a estudiar el proceso desde una perspectiva analítica y teórica, tratando de generar modelos matemáticos cuantitativos que permitan controlar o conocer parámetros individuales del proceso de traducción [2,4, 1O- 13). Para establecer estos modelos se puede partir de una visón microscópica tratando de establecer todas las interacciones presentes en el sistema a escala atómica, esto ha resultado muy complicado de establecer y ha tenido resultados parciales sólo con el uso de sistemas de super-cómputo. Sin embargo podemos adoptar una escala de campo medio, donde la estructura atómica y molecular del sistema es e liminada, al tomar en cuenta solo potenciales de interacción promediados y despreciar cualquier correlación entre los distintos elementos del sistema. Este punto de vista, sumado al hecho de que e l sistema es en realidad una CELERINET ENERO-JUNIO 2013 colección de muchos cuerpos: moléculas de agua, iones cargados, distintos tipos de proteínas, moléculas de aminoácidos, etc; permite utilizar las herramientas de la fisica de sistemas estocásticos y dinámicos para modelar y comprender diversos procesos que e l sistema realiza. Para el sistema de traducción de proteínas se ha determinado que e l número de ribosomas en la cadena de ARNm es una función que varía en el tiempo y en la posición a lo largo de la cadena [1 ,4). Este hecho permite estudiar el sistema desde una perspectiva probabilística, donde el cálculo de la distribución de los ribosomas a lo largo de la cadena de ARNm, e l flujo neto de ribosomas en la cadena, y las velocidades de difusión de ribosomas, son piezas clave en el modelado del proceso de traducción. Estas cantidades pueden ser calculadas analíticamente por medio de un modelo estocástico para los sistemas fuera del equilibrio termodinámico. Otra pieza importante del sistema de traducción es el acoplamiento de moléculas de degradación en cualquier etapa del proceso, las cuales interrumpen el proceso de traducción (ver Figura 1). Así, un modelo teórico del proceso de traducción permitiría, en principio, caracterizar estos parámetros y nos brindaría de un marco de trabajo para abordar problemas más complejos, los cuales comprenden la interacción de procesos que se llevan a cabo a diferentes escalas; característica principal de los procesos celulares implicados en el proceso de traducción. Marco teórico Se considera un ensamble de cadenas de ARNm, el cual se encuentra en una solución de moléculas de ribosomas y de factores de degradación a una densidad en bulto que permanece constante [4, 1O, 11 ]. Se establece que la º Ribosoma n-1 n n+ l L Figura 1. Representación esquemática del proceso de traducción por parte del complejo ribosoma-cadena de ARNm. Se indican las diferentes frecuencias de reacción que se usan para estudiar la dinámica del sistema. MODELO ESTOCÁSTICO PARA LA TRADUCCIÓNDE PROTEÍNAS POR: OMAR GONZÁLEZ Y ALBERTO LÓPEZ �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO transcripción inicia a una frecuencia wEn, cuando una molécula de Ribosoma se une a la cadena de ARNm, y puede ser interrumpida espontáneamente con una tasa wTe, los factores de degradación actúan a una frecuencia wde, (ver Figura 1). Las constantes anteriores se suponen dependientes de tiempo, lo cual permite modelar una cadena de ARNm no uniforme (dependiente de la secuencia). La densidad de moléculas de ribosoma se asume pequeña, con la intención de evitar que entren en contacto entre sí. La dinámica del proceso de traducción se puede modelar como un proceso de Markov [4, 14), en forma de una ecuación maestra, de la forma: donde P,,(1) es la probabilidad de que un número n de ribosomas se encuentre sobre la cadena al tiempo t Los dos primeros términos del lado derecho de la ecuación, representan la probabil idad de generar un estado n partiendo de un estado anterior n-1 y un estado posterior n + 1 ver Figura 1, el último termino es la probabilidad de no sufrir cambio. A esta ecuación diferencial de primer orden se le imponen las condiciones de frontera (1) donde L es la longitud de la cadena de ARNm y , L =Uv es el tiempo total estimado del proceso de traducción, el cual depende de la longitud de la cadena de ARNm y de su velocidad v promedio. Este parámetro v no se encuentra bien definido para el sistema, y para efectos de simplificar el modelo se entiende solamente como una velocidad media del todo el proceso [13). Un análisis más riguroso de la dinámica del s istema podría; por ejemplo, establecer una velocidad dependiente de la etapa de traducción en la cadena de ARN m. Utilizando la ecuación maestra y la condición de normalización sobre P,,(L) es posible calcular el valor de expectación para el número total de ribosomas en la cadena M(t) =<n(t)>, el cual evoluciona en el tiempo de acuerdo con: d1\4(1) dr W¡¡,,( l ) - w1,(t)M(t ) la segunda ecuación establece un limite superior en donde el sistema llega a una situación de equilibrio estacionario, si las condiciones del medio permaneces sin cambio, y los parámetros L, v y las frecuencias de reacción son constantes. La solución a esta ecuación diferencial depende de la forma funcional de las variables w E,,(L) y wr,(L) , que se analizan en los tres casos siguientes. Casos de estudio Caso A: Frecuencias de acoplamiento independientes del tiempo w.,,(t)= wEn y wTe(t) = wr, Es decir una situación ideal que modela reacciones bioquímicas entre las diferentes moléculas que llevan a cabo la traducción, poco sensibles a la interacción con el medio, a los cambios de densidad, a las distintas configuraciones geométricas y a sus posibles correlaciones. Para este caso la solución a la ecuación (2) es: (3) para ;, > 11 La gráfica de la Fig ura 3 (linea negra) muestra como el numero de ribosomas se incrementa de forma continua en el tiempo hasta alcanzar un valor constante de 22.5 para /=te Los valores usados para evaluar los distintos parámetros libres de las ecuaciones son: la longitud de las cadenas de ARNm es variable en un rango de 1O a 2000 codones, el tiempo estimado que toma el proceso de traducción es de entre dos a cinco minutos [5], así el tiempo estimado para frecuencia de degradación w <k = O.286; por otra parte la velocidad v es fuertemente dependiente de las condiciones ambientales del medio, con un valor estimado de v = 600 codones/min [6]. La frecuencia de termino total del proceso de traducción es aproximadamente estimada en wr, = 0.24 min· 1 [7], mientras que la frecuencia de pegado es estimada en w r, = 1O rblmin [8, 9). Estos valores se usaron para generar todas las gráficas del presente trabajo, como valores de referencia constantes. Caso B: Se asume una dependencia armónica para las frecuencias de acoplamiento de la forma : para :, <,, (2) w1.,,(t) = wf,, - tiSenlktJ (4) 1\,/ (r) = M(t¡_) MODELO ESTOCÁSTICO PARA LA TRADUCCIÓNDE PROTEÍNAS POR: OMAR GONZÁLEZ Y ALBERTO LÓPEZ �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Es decir la frecuencia de avance del ribosoma depende del lugar que ocupa en la cadena de ARN m. De esta forma se intenta modelar un avance dependiente del la secuencia de traducción, se sabe que esta secuencia es aleatoria en cadenas pequeñas [ JO, 12] y está determinada por los tripletes que se encuentran en la cadena de ARNm, los cuales determinan el tipo de aminoácido que se agrega a la proteína. Para el sistema se asume una secuencia armónica que depende del valor k elegido, la Figura 2 muestra wE/t) para los valores de la frecuencias k=l.O (línea continua roja) y k=4.0 ( línea discontinua roja) a una amplitud fija a=4.0. Con esto se tiene una cadena de ARNm de secuencias ordenadas (el caso de secuencias aleatorias se está estudiando). La solución general es entonces: ~-~~~~--~~~~~-~ 1 50 Caso s 4 k• 1.0 1.25 3 CasoC b• 0.5 100 b= 1.0 • - - 2. i 1 3: ·1 -~ o 075 _____ ·2 11 , , w·,,,, +k· (i.,,Sen[k tJ- kCosj_ktJ+kl:xpL- wr,tl) (5) Para t < tL y una expresión para t > tL evaluando la ecuación (5) para el tiempo t = tL. La Figura 3 muestra como el caso k =l.O genera un valor de M(t) mayor que el caso de frecuencias constantes, mientras que para el valor k=4 se genera un valor con pequeñas oscilaciones alrededor del caso con frecuencia constantes. Notamos entonces que modular la frecuencia de osci.lación de la función w E/t) tiene un efecto importante sobre el cálculo de M(t) cuando se elige un periodo de oscilación grande y un efecto que se aproxima al valor con wEn constante cuando el periodo de w E/t) es pequeño. Por tanto un valor de k pequeño indicaría., más que un efecto local y específico de la cadena de ARNm, un efecto global de todas las interacciones que se presentan sobre la cadena. Caso C: Se asume una dependencia para las frecuenc ias de acoplam iento en forma de campana gausiana de la forma: 050 .......__ ---- __ .... -3 . o.o M (t ) k"4.0 - , - 0.5 1.0 15 2.0 2.5 o 2ll 3.0 Figura 2. Dependencia funcional de wE.(t) para los dos casos estudiados. Líneas rojas caso B, ecuación (4), y líneas azules caso C, ecuación (6) 25 Caso A:- Caso B 20 k=1 .0 - k= 4.0- - - Caso e 15 =- i' b=0.5 - b=1 .0 - - - ,o - - - - - 5 0.5 10 1.5 25 3.0 (6) Es decir, en los primeros pasos de la traducción tenemos una alta frecuenc ia de reacción que disminuye a medida que la traducción avanza. Esto dado que el inicio del proceso de traducción es la etapa crítica del s istema, ya que requiere de la s incronización y acoplamientos de una diversidad de procesos moleculares que deben de Figura 3. Valor de expectación M(t) para número total de ribosomas en la cadena de ARNm en función del tiempo. Línea negra es para el caso A, de frecuencias constantes. Lineas rojas el caso B de frecuencias annónicas, con amplitud fija a=4.0. Líneas azules el caso C, de frecuencias en forma de "campana". MODELO ESTOCÁSTICO PARA LA TRADUCCIÓNDE PROTEÍNAS POR: OMAR GONZÁLEZ Y ALBERTO LÓPEZ �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL / 3ER FORO trabajar de forma secuencial y coordinada, lo cual genera una alta susceptibilidad de fracaso. Con la intención de compensar este efecto se induce una frecuencia de reacción a lta w En para tiempos pequeños. Mientras que, cuando la traducción ya ha iniciado y la nueva proteína está siendo sintetizada, el proceso es más estable, por lo que en este caso se propone una tasa de frecuencia we,, menor. Estas dos tendencias están representadas por la ecuación (6) para we.(t), e ilustradas en la Figura 2 para e l caso con b=0.5 (línea azul continua) y b=l.O (línea azul discontinua). La solución a la ecuación diferencial (2) con las funciones (6) es: w F 1p{- 1w ] M(I) = r. ·· / (1+ /~ p{l(w,, - b) l(1(w1, - h)- 1)) (w,. -b) (7) Nuevamente válida para t<tL, y una expresión para t > IL evaluando la ecuación (7) para el tiempo t=tc La Figura 3 muestra la evaluación de M(t) para el valor de la constante b=0.5 (línea azul constante) y b=l.0 (linea azul discontinua). Su valor es creciente y menor que el de los dos casos anteriormente analizados para el todo valor de t. La figura muestra además que los valores estacionarios para los tres casos analizados de M(t =tJ son diferentes entre sí (con un rango de diferencia entre el menor y el mayor de aproximadamente 31.0), con la excepción del caso A y el caso B para una modulación de k=4.0. Estos valores generan una tasa constante de producción de proteínas, que en principio puede ser medido experimentalmente, lo cual permitiría discernir el tipo de interacción a utilizar en la definición de las frecuencias de reacción. Distribución para de <M> El valor de J\1(1) calculado en las expresiones anteriores depende de la edad y de la longitud de la cadena de ARNm. Con la intención de eliminar su dependencia temporal, promediamos sobre una población de cadenas de ARNm, las cuales se encuentran en diferentes etapas de l proceso de traducción, mediante la siguiente expresión: (A1) =fo"M (l)rp(t)dt (8) donde <P(t) es la densidad de probabilidad de cadenas de ARNm a una edad determinada (función de peso), y es dada por: (9) con wd, la frecuencia de degradación de cadenas de ARNm, la cual se asume constante, ver Figura l. Utilizando esta definición para los casos estudiados anteriormente, obtenemos la función de distribución de ribosomas sobre la cadena de ARNm. Para el caso A la integral (8) es fáci lmente calculada: (1 O) 0 24 Caso A: - Caso B: o.n kc1 .0 - k=4.0- - • 0,20 _, -" 0.16 O 14 La Figura 4 muestra que <M>/L decae suavemente conforme la longitud de la cadena aumenta (línea negra). Para el caso B, ecuación (5), obtenemos una expresión más complicada y con mayor dependencia funcional de sus parámetros: Caso e : 0.18 b=0.5 - - j~--=-:::~~ - - - - - b=1.0 - - • ::¡¡ 0 ,12 V 0.10 0.08 0 .06 004 002 25 50 75 100 125 150 175 200 L (lp) Figura 4 . Densidad media de ribosomas calculada a partir de la ecuación (8) para los tres casos analizados. La notación usada es la misma a la de la figura 3. Para el caso C, la escala de valores en L pequeños se ajustó para efectos de poder comparar con las demás gráficas. MODELO ESTOCÁSTICO PARA LA TRADUCCIÓNDE PROTEÍNAS POR: OMAR GONZÁLEZY ALBERTO LÓPEZ (11) �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Si en esta expresión tomamos los parámetros k=Oy a =O, recuperamos la ecuación (10). La Figura 4, muestra la gráfica para el caso con constantes k=l.0 (línea roja continua) y k=4.0 (línea roja discontinua) las cuales no difieren mucho de la aproximación con w En constante (caso A: línea negra). El caso con k=4.0 muestra que se puede llegar a tener una traducción modulada por el lugar que ocupa el ribosoma en la cadena del ARNm, este mecanismo puede ser importante para evitar efectos de tráfico (contacto) entre los diferentes ribosomas presentes en la cadena de ARNm. Finalmente para el caso C tenemos: (12) Nuevamente la Figura 4 muestra la gráfica para los mismos parámetros estudiados en la Figura 2, b=0.5 (línea azul continua) y b=l.O (línea azul discontinua). Sin embargo, para este caso la situación parece poco realista ya que para distancias pequeñas se tiene un valor <M> muy grande (divergente, no mostrado en la figura para efectos de claridad) que decae a un valor cercano a cero en el caso de k=l.0 Por lo que es dificil esperar que se generen valores estacionarios y de equilibrio de producción de proteínas con esta dependencia funcional de las frecuencias de reacción. de tráfico en la difusión de la molécula del ribosoma, disponibilidad de moléculas para la producción de la proteína, etc. El modelo ha permitido así el cálculo de valores promedio de cantidades que pueden ser importantes en el proceso de traducción; sin embargo, la inclusión de frecuencias cambiantes en el tiempo requiere de un análisis fino de las escalas de interacción y de los tiempos diferenciados del proceso, hecho que experimentalmente no se ha estudiado en detalle. El presente estudio es entonces un punto de partida para análisis más específicos y completo del proceso de traducción. En el desarrollo de este trabajo han colaborado los miembros del Cuerpo Académico Sistemas Complejos: Teoría y Simulación, en particular han sido muy productivas las discusiones con Héctor R. Flores Cantú y F. Javier Almaguer Martínez. El trabajo conto con el apoyo del Programa de Fortalecimiento de Cuerpos Académicos SEP-PROMEP 2012-2013. Conclusiones Utilizando un modelo matemático simplificado para estudiar la dinámica de traducción proteínas por parte del complejo formado por Ribosomas y cadenas de ARNm, se ha caracterizado la difusión del ribosoma sobre la cadena de RNAm para casos en los que las frecuencias de reacción son constantes [ l 013] y dependientes del tiempo. Se determinó que para el caso de una dependencia en forma de campana, el sistema es inestable y genera una djfusión asintótica para tiempos pequeños y tiempos grandes, lo cual es poco probable que esté presente en el sistema de traducción. Se podrían eliminar estas divergencias si se propone un reescalamiento y se desplaza el origen de coordenadas en las ecuación (6). El caso de una dependencia armónica para las frecuencias de reacción wd,(t), muestra una dinámica que puede ser modulada por medio de la frecuencia k de oscilación, esto introduce un parámetro externo que es controlado de manera autoconsistente por el complejo. Este acoplamiento puede representar, por ejemplo, el efecto de una cadena que no es homogénea, efectos MODELO ESTOCÁSTICO PARA LA TRADUCCIÓNDE PROTEÍNAS POR: OMAR GONZÁLEZ Y ALBERTO LÓPEZ �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO Referencias Datos de los Autores: [ 1] Ornar González Amezcua Lhrenberg. M. ··Structure and fuction of the nbosome". Kungl. Vetenskaps-akadem1e11. httpJ/www.nobelpnze.org/nobel_ pnzes/chem1stry/laureates/2009/advanced-chem1strypr1ze2009. pdC2009. Es profesor de Ttempo Completo en la Facultad de C1enc1as Físico Matemáticas en la UANL. Sus lineas de investigación se desarrollan en tópicos rclacmnados con Sistemas Complejos} Materia Condensada Blanda. por ejemplo: teoría y stmulaciónde sistema multícompontes (polímeros. moléculas y membranas). [2] Ph1llps, R. and Quake. S. R. "The b1olog1cal frontier ofphys1cs". Phys. Today Pp. 38. May 2006. [J] Stnck. ·1., Rancms. J.. Vmcent. A and Bens11non. O ·· fhe mampulauon of smgle b1omolecules··. l'ltys. TodG)'. Pp. 46. October 2001. Emaíl: ornar.gonzalezmz@uanl.edu. mx Valleriant_ A. lgnatova, z.. Nagar. A and L1powsky, R. ~Turnover of Messenger RNA Polysome staltsttcs beyond the steady state". EurophyJ. Leue. Vol. 89. Pp. 58003. 2010. Alberto Olivares López (4] (5] Berenstem. J A .. KJ1odursky. A B., Lm. P., Ltn-Chao, S and Cohen S. N. Proc. Natl. Acad. Set. Vol. 99. Pp. 9697. 2002. [6] Bremer H. and Oenms P P ·'Eschench1a coh and salmonella t) ph1munum: Cellular and Molecular Btology... Ed1ted by Netdhardl F. C. Amencan Soc1et) for m1crob10loro Pp. 1559. 1987. (7J Kurland G. O. Amm. Re,·. Genet. Vol 26. Pp. 29 1992. (8] Jacques N and Dreyfus M. Mol. Btol. Vol. -1. Pp. 1062. 1990. [9] Zhang D. and lgnatova Z. PloS OAE. Vol. 4. Pp. e5036 2009. [ IO] Mollazadeh-Be1dokhu, L., Dese1gne. J.. Lacoste. D., Mohammad-Rafiee. F. and Sch1essel, H ··S1ochast1c model for nucleosome sl1dmg m the presence of DNA l1gands·' Phys. Re,· E. Vol 79. Pp. d31922. 2008. [I IJ Mollazadeh-Be1dokmt. L., Mohammad-Rafiee, F. and Sh1essel, 11. -Active Nucleosome 01splacement: A Theoreucal Approach" Btoph_1: J Vol. 96. Pp. -1387. 2009 [ 12] Chou, T "Rlbosome recychng. d1ffus1on. and mRNA loop formauon 111 translatmnal regulat1on'· B,oph_,: J. Vol 85. Pp. 755. 2003. [ 13] Valleriant, A .. Lhang. G., Nagar. A .• lgnatova. Z. and L!powsl,, R. "Length-dependenl translat!on of Messenger RNA by nbosome". Pl~1·s. Re,:/:.. Vol. 83. Pp. 042903. 2011. (14] Edward., A.. Codlmg. M J. and Benhamou. P & S. '·Random walk m bmlogy''. J. R. Soc. /111e,:(ace. Vol. 5. Pp. 813. 2008. MODELO ESTOCÁSTICO PARA LA TRADUCCIÓNDE PROTEÍNAS POR: OMAR GONZÁLEZY ALBERTO LÓPEZ teoría de coloides, estudto de sistemas b1ocomplcJos. Es egresado de la Facultad de Ctenc1as Físico Matemáticas de la UANL. en la generación 2011 ; actualmente se está preparando para mgresar a un programa de posgrado. Dirección de los autores: Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. C!CFIM. Cd. Universitaria. Av. Universidad SIN. San Nicolás de los Garza, C. P 66..i 51. Monterrey, Nucvo León. México. �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 NANO ESTRUCTURAS DE CARBONO CON DIFERENTES GRUPOS FUNCIONALES Oxana Vasilievna Kharissova UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: El carbono es uno de los elementos más interesantes en la Tabla Periódica. Algunas de sus formas alotrópicas se conocen desde hace miles de años (diamante 3D y grafito 20) y otras fueron descubiertas de entre 10 y 20 años atrás (fullerenos 00 y nanotubos 1D). Su nueva forma alotrópica, el grafeno 2D, fue descubierta en Inglaterra por Geim & Novoselov en 2004 y actualmente es una estrella supemova en el horizonte de la ciencia de materiales y de la física de materia condensada. El grafeno representa una nueva clase de materiales con espesor de solo un átomo. En el presente articulo, daremos una explicación de estas estructuras. Palabras claves: grafeno, funcionalización �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO Introducción Grafeno Cuando la nanotecnología comenzó a desarrollarse intensamente como un área independientemente en la frontera de la física, química, ciencias de los materiales, biología, medicina y otras campos de la ciencia desde hace dos décadas, tales términos como nanopartícula, nanopolvo, nanotubo, nanoplato, nanofibra se hicieron muy comunes. Por ejemplo, al hacer una búsqueda sencilla con el uso de SciFinder o Scopus resultan miles de artículos con palabras clave tales como nanotubo o nanopartícula. El grafeno [ 1] representa una nueva clase de materiales con espesor de solo un átomo. Su estructura corresponde a una capa de átomos de carbono [2] como en grafito, conectados en una rejilla hexagonal trid imensional; o sea, un plano que consiste de celdas hexagonales (Figura 1). La distancia entre los átomos más cercanos de carbono a0 es 0, 142 nm (Figura 2). El grafeno ideal consiste exclusivamente de celdas hexagonales; si hay celdas penta- o heptagonales, aparecen varios tipos de defectos. Ya tenemos una clasificación de las nanoparticulas, la cual está basada en dimensional idad y se aplica para nanopartículas a base de carbono (Tabla 1). También, se conocen varios derivados de grafeno: C62 8i0 ; el grafeno con uno o dos ad-átomos de carbono C63~ 0 y C64 Hw así como el grafenoconel grupo funcional CO3 y hexa-peri-hexabenzocoroneno (HBC, "superbenceno", Figura 3a). El último contiene 42 átomos de carbono; existen además sus derivados con grupos funcionales (Figura 3b,c) y oligómeros (Figura 4). Tabla 1.Nanoestructuras clásicas a base de carbono Nombre Dimensión Nanotubo Fu lle re nos Grafeno Nanodiamantes 1D 0D 2D a) 3D R A' b) c) R Figura 1. a) Estructura de grafeno Figura 3. a) Hexa-peri-hexabenzocoroneno, b y c - sus derivados simétricos y asimétricos, respectivamente 3 Figura 2. Celda hexagonal del grafeno. e1 y e2 son vectores de translación; el rombo 1234 es celda elemental NANOESTRUCTURAS DE CARBONO CON DIFERENTES GRUPOS FUNCIONALES POR: OXANA VASILIEVNA KHARISSOVA Figura 4. HBC oligómeros �• ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 º~ o :«c*:«c* *~=«rw R CarboxJJo Lactona Hidroxilo Laclol o ... Anbldrldo ___ .._ __ __ QulnoOI Carl>oullo tm Figura 6. Grupos superficiales a base de oxígeno sobre el grafito ,.. • 7 .. Figura 5. Grafenos grandes a) Fue reportada también una serie de grafenos grandes con 90, 96, 132, 150 y 222 átomos de carbono (Figura 5). El método principal de la obtención de grafeno es la exfoliación mecánica de capas de grafito que permite recibir, a final de cuentas, muestras de alta calidad en un soporte de S iO2 . Otras técnicas incluyen CVD/pyrólísis como un método simple, económico y reproducible, tratamiento ultrasónico del grafito en benceno y los métodos químicos. Los últimos consisten, por ejemplo, del tratamiento de grafito con una mezcla de HCI y 8iSO4 , formando los grupos carboxílicos en las puntas de capas (Figura 6) que posteriormente se transforman a cloruros bajo la acción de SOCl 2 y capas de grafeno por la acción de octadecilamina en solventes orgánicos. El ácido níotrico también puede ser utilizado como un agente de exfoliación e intercalación . 7· ) I c) El grafeno se obtiene también por ablación láser por pulsos en alto vacío (- 10-s Pa) o en helio (- 10 Pa). Se han estudiado reacciones entre el grafeno y tales sustancias . "'✓ -~ •.i .e;., Figura 7. Complejos de a,b) ruthenio y c) paladio con grafeno Se han reportado también los metalocomplejos de grafeno, porejemplo los de rutenio [Ru(bpy)i{N- l/2HSB)] (PF6) 2 y [ Ru(bpy)i{N-HSB)](PF6) 2 (Figura 7a,b) y paladio [ Pd (1,3-C3H5) (tetra-peri - (tert-butil-benzo) - di-peri-(pirimidino)-coroneno)] (PF6] ( Figura 7c). La oxidación del grafito produce el óxido de grafito (GO, Figura 8-9), que es dispersable en agua como plateletas individuales. Después de depositarlas sobre los sustratos Si/SiO2, su reducción quím ica produce láminas de grafeno. ~- ~ b) y Figura 8. Modelo estructural del GO ÓXl<lo dt gn,Olo Gnn10 Oxld.AdóP RtdDtd6a Óxido dt gralllo ctrmkamntt ti:foM1do Figura 9. Formación y exfoliación del GO NANOESTRUCTURAS DE CARBONO CON DIFERENTES GRUPOS FUNCIONALES POR: OXANA VAS ILIEVNA KHARISSOVA �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO como moléculas inorgánicas simples (H2 , 0 2, 0 3, CO2, 8i0, etc.), metales (Pb, Pd y cúmulos de Pt13 ó Au13) ácido sulfürico y compuestos con grupos arílicos, etc. Entre otras aplicaciones encontradas para el grafeno, se reporta su uso en la preparación de nanotubos de carbono, nanocúmulos-compósitos Ni- C ó Fe-C, así como los nanotubos de C-BN. A base del grafeno se conocen nanocompósitos y películas finas (papel del óxido de grafeno), partes de transistores, nanodispositivos, celdas solares, sensores químicos y almacenamientos de hidrógeno. Fullerenos Pocas veces a lo largo de la historia actual de la química, una investigación ha dado lugar de forma inesperada al descubrimiento de una familia de moléculas tan excepcional como es la de los fullerenos [3,4], que constituye una nueva forma alotrópica (estructura en la que se puede encontrar una especie) del carbono, además de grafito y diamante, y posee unas propiedades excepcionales. Particularmente destaca la geometría eso C70 C240 C76 C84 C540 Figura 1O. Algunos fullerenos Figura 11 . Estructura de C60 tridimensional altamente simétrica de estas moléculas. En concreto, la más pequeña y representativa de ellas, el fullereno C60, posee una geometría idéntica a la de un balón de fútbol. Las sorprendentes propiedades de estos compuestos les han valido a sus descubridores, Harold Kroto, Richard E. Smalley y Robert F Curl la obtención del premio Nobel de química de 1996. Las aplicaciones potenciales de estas moléculas pueden suponer una auténtica revolución en el mundo de la ciencia. Los fullerenos se obtuvieron por primera vez de forma casual al irradiar una superficie de grafito con un láser. Cuando el vapor resultante se mezcló mediante una corriente de helio, se formó un residuo cristalizado cuyo estudio reveló la existencia de moléculas formadas por sesenta átomos de carbono. Como se dedujo en un principio, estas moléculas tenían una geometría semejante a la de la cúpula geodésica diseñada por el arquitecto Buckminster Fuller, con motivo de la exposición universal de 1967. Por ello, se conoce a esta familia de moléculas como fullerenos. Generalmente, los fullerenos se preparan mediante vaporización de grafito y posterior extracción con disolventes orgánicos. Para separar en las diferentes moléculas de fullereno (C6(), C 70, Cw C78, C82 , C84 , etc., Figura 10) se emplearon técnicas cromatográficas. De todos los fullerenos, el ya mencionado C60 es el más representativo. En la naturaleza se presenta como un sólido negro de densidad 1,68 g/cm 3• Las moléculas de fullereno permanecen unidas por débiles fuerzas intermoleculares, por lo que poseen libertad de movimiento. A consecuencia de ello, el cristal es plástico a temperatura ambiente. La estructura del C6() es similar a la de una pelota de fútbol (de ahí el nombre de futbolanos o buckybolas como también se les conoce); es decir, tiene forma de un icosaedro truncado con 60 vértices, en cada uno de los cuales se encuentra un carbono. Tiene 32 caras, de las cuales 12 son pentágonos y las 20 restantes son hexágonos (Figura II); además, cada pentágono está rodeado de cinco hexágonos, de forma que dos pentágonos no pueden ser adyacentes entre sí, pero los seis enlaces de cada hexágono están fusionados alternadamente a tres pentágonos y tres hexágonos. Los fullerenos son solubles en ciertos disolventes orgánicos e insolublesendisolventes polares o con enlaces de hidrógeno (agua). Estas propiedades de solubilidad condicionan decisivamente la química de los fullerenos, que es muy rica y variada y se basa fundamentalmente en reacciones de adición (incorporación de átomos o grupos de átomos a la estructura). Así, los fullerenos pueden NANOESTRUCTURAS DE CARBONO CON DIFERENTES GRUPOS FUNCIONALES POR: OXANA VASILIEVNA KHARISSOVA �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 adicionar hidrógeno, halógenos, oxígeno, metales, radicales. Asimismo, se pueden ciclar y polimerizar, así como formar complejos huésped-anfitrión con metales de transición. Por otra parte, pueden verificar reacciones de transferencia electrónica. Existen muchos derivados de ful lerenos, en particular los pyrrolidino[3 ',4 ': 1,2] [60]fullerenes (en inglés), más comunes como fuUeropirro lidinas (Figuras 12 y 13) que tienen muchas aplicaciones útiles en medicina, obtención de materiales, celdas solares, etc. La ciencia de los materiales ha mostrado, desde su descubrimiento, un gran interés por las posibilidades de los fullerenos, dadas sus múltiples propiedades y la alta procesabilidad que presentan. Siguiendo estas líneas se han obtenido polímeros electroactivos (dando reacciones de transferencia electrónica) y polímeros con propiedades de !imitadores ópticos (trascendental en el campo de los láseres para evitar el deterioro de los materiales). Se espera asimismo obtener materiales muy adecuados para el recubrimiento de superficies, dispositivos fotoconductores y creación de nuevas redes moleculares. El campo de la biomedicina también se ha visto beneficiado por la aparición de los fullerenos. Destaca sin duda el estudio de las propiedades de ciertos derivados organometálicos de los fullerenos solubles en agua, que han mostrado una actividad significativa contra los virus de inmunodeficiencia que provocan la enfermedad de l SIDA, VTH- 1 y VTH-2. También se baraja actualmente la posibilidad de incorporar fullereno en los procesos de fototerapia, que permitirían la destrucción de sistemas biológicos dañinos para los seres humanos. Figura 12. Obtención de N- etilfulleropirrolidina Figura 13. Fulleropirrolidinas de C 10 Nanotubos Actualmente, es prácticamente desconocido que en el año 1952 Radushkevich et al publicaron [5] en la revista Russ. .J. Phys. Chem. las imágenes claras de tubos de carbono con el diámetro de 50 nm (Figura 14). Posterionnente, los resultados de Oberlin et al mostraron claramente las fibras vacías de carbono del tipo monocapa (singlewall) con diámetros a nanoescala obtenidas vía la técnica de crecimiento desde la rase vapor. Ya en 2003, Dresselhaus et al confirmó estos datos como nanotubo de monocapa, según la tenn inología moderna. En 1982 se presentaron resultados de caracterización química y estructural de las nanopartículas de carbono, producidas vía disproporcionación termocatalítica del monóxido de carbono. Así fueron las investigaciones olvidadas acerca de los primeros pasos de estudio del nanomundo de carbono. A partir del descubrimiento formal de los CNTs en 1991, se ha reportado un gran número de sus Figura 14. Primeros nanotubos de carbono descubiertos en 1952 NANOESTRUCTURAS DE CARBONO CON DIFERENTES GRUPOS FUNCIONALES POR: OXANA VASILIEVNA KHAR ISSOVA �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL / 3ER FORO aplicaciones en pantallas de color, transistores y computadoras moleculares. Estas aplicaciones son altamente dependientes de las propiedades de los CNTs, las cuales dependen de arreglo atómico y estructura, por ejemplo el ángulo quiral, diámetro o presencia de defectos. Recientemente, se han desarrollado nuevas estrategias para modificar propiedades fisicas y químicas de los CNTs vía la modificación superficial con especies orgánicas, inorgánicas y biológicas. Estudios estructurales de nanotubos de carbono continúan ser importantes debido a una variedad de aplicaciones de estos nanomateriales. Se sabe que su geometría y mayor parte de propiedades dependen del diámetro y ángulo quiral. Estos dos parámetros resultan completamente definidos por dos índices de Hamada (n,m). Existen dos tipos de nanotubos cuyas formas principales se presentan en la Figura 15. • • Nanotubos de monocapa nanotubes (SWNT's)} y {single-walled Nanotubos de multi-capa {multiwalled nanotubes (MWNT's)}. Un nanotubo de carbono [6,7) puede ser examinado como una hoja de grafito, enrollado a nanoescala en una forma tubular (SWNT) o con los tubos adicionales de grafeno, los cuales se encuentran alrededor del SWNT (o sea MWNT). Ya que la hoja de grafeno puede ser enrollada variando grados de envoltura a lo largo de su longitud, los nanotubos de carbono pueden tener una variedad de estructuras quirales. Dependiendo de su diámetro y ángulo quiral de ordenamiento de anillos de grafeno en las paredes (capas), los CNTs han demostrado las propiedades inusuales electrónicas, magnéticas, térmicas y mecánicas. En general, las propiedades de los nanotubos dependen principalmente de los siguientes factores: • el número de capas concéntricas que posee • la manera en que es enrollado • el diámetro del nanotubo Propiedades Electrónicas: • Transportan bien la corriente eléctrica • Pueden actuar con característica metá lica, semiconductora o también superconductora Propiedades Mecánicas: • Uno de los materiales más duros conocidos • Presenta una altísima resistencia mecánica • Alta flexibi lidad Propiedades Elásticas: • Por su geometría, podría esperarse que los nanotubos sean duros en la dirección de l eje, pero por el contrario son flexibles a deformaciones perpendiculares al eje. • La curvatura causa aumento de la energía: los nanotubos son menos estables que e l grafito, y cuanto menor es el d.iámetro menor es la estabilidad. • Para grandes deformaciones radiales, los nanotubos pueden ser inestables. Esto ocurre principalmente para nanotubos de gran diámetro. Propiedades Térmicas: • Figura 15. Clasificación de los nanotubos de carbono: sillón, zigzag y helicoidal o quiral insertado arriba y abajo Presenta alta conductividad térmica en dirección del eje del nanotubo. la De las propiedades únicas de los CNTs siguen sus muchas aplicaciones. Son sistemas ligeros, huecos y porosos que tienen alta resistencia mecánica, y por tanto, interesantes para el reforzamiento estructural de materiales y formación de compósitos de bajo peso, alta resistencia a la tracción y enorme elasticidad. Electrónicamente, NANOESTRUCTURAS DE CARBONO CON DIFERENTES GRUPOS FUNCIONALES POR: OXANA VASILIEVNA KHARISSOVA �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 se ha comprobado que los nanotubos se comportan como hilos cuánticos ideales monodimensionales con comportamiento aislante, semiconductor o metálico dependiendo de los parámetros geométricos de los tubos. Otra más de sus interesantes propiedades es su alta capacidad de emisión de electrones. En este campo, su interés radica en que sean capaces de emitir electrones a 0.11 eV de energía mientras que los mejores emisores de electrones utilizados en la actualidad emiten en un rango entre 0.6 y 0.3 eV Además del estrecho rango de emisión de energía, los CNTs presentan otras ventajas respecto a los cristales líquidos utilizados en las pantallas planas como: amplio ángulo de visión, capacidad de trabajar en condiciones extremas de temperatura y brillo suficiente para poder ver las imágenes a la luz del sol. Otra de sus aplicaciones como emisores de electrones es su utilización en la fabricación de fuentes de electrones para microscopios electrónicos. En el campo de la energía, los CNTs pueden ser usados para la preparación de electrodos para supercondensadores y baterías de litio, para el almacenamiento de hidrógeno y como soporte de catalizadores de platino en pilas de combustible. En aplicaciones biomédicas están siendo utilizados en sistemas de reconocimiento molecular, como biosensores y para la fabricación de músculos artificiales. Otra de las aplicaciones de los CNTs es para la producción de materiales de alto valor añadido, con propiedades estructurales y funcionales mejoradas. Hace poco tiempo fue reportada la creación de la lámpara más pequeña en el mundo (su longitud es de 1.4 nm y espesor de 13 nm) a base de un nanotubo de carbono, con los topes del cual se conectan los electrodos de paladio y oro. El nanotubo está insertado en una base de silicio; toda la construcción se encuentra en vacío. Al pasar la corriente, el nanotubo se calienta y comienza a emitir fotones que se pueden ver directamente sin microscopio, ya que los seres humanos son capaces de distinguir cuantos separados de luz. Fig ura 16. Esquema del compósito: las líneas azules son nanotubos, los cilindros grises son las fibras Una aplicación muy interesante es la obtención de nuevos materiales-compósitos para los aviones al coserlos con uso de nanotubos de carbono. La función de nanotubos es conectar entre si varias capas del compósito (Figura 16). El material obtenido es mucho más duro a comparación con sus análogos, obtenidos sin uso de nanotubos. El tamaño de nanotubos es pequeño que las fibras del compósito, por eso la estructura sigue siendo dura, y la matriz en total es más estable debido a la presencia de nanotubos. Trabajando con los CNTs, hay que saber que son tóxicos. Su toxicidad se puede disminuir funcionalizando los CNTs con varios grupos orgánicos [8]. NANOESTRUCTURAS DE CARBONO CON DIFERENTES GRUPOS FUNCIONALES POR: OXANA VASILIEVNA KHARISSOVA �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO Referencias Datos del Autor: [1 l Ge1m, A.K and Novoselov, K.S .. The nse of graphene. ,\ arure matenals. Vol 6, Nu 3. pp. 183-191 2007. Oxana Vasilievna Kbarissova [21 Gogo1s1. Y. ( Ed1t). Carbon .Vanomatena/s. CRC Press. P. 344. 2006. [3] Langa, f. and .\'1ere11garte11. J.F (Edlts). Fullerenes: Pnnc,p/es 011d App/1mtto11s. Royal Soc1ety of Chem1str) P.300. 2007 [41 Petrukhma, M.A. and Scotl L.T. Frag111e111s o.f F11/lere11es and Corbo11 Aanotubes: Des1g11ed Sy11thes1s. U1111s11af Reac11011s. and Coordmanon Chermstry. \\ uey P.440 201 1. (5I Radushkench. L. V and Luk1anov1ch. V.M "About carbon structure. formed by thermaJ decompos11mn of carbon monox,de al 1ron contact" Zlwm. Fi=. KJ,1111. ( rraducc1ón al Inglés como Russ. J. Phys. Cltem. ). Vol XXVI. Nu l. pp.88-95 1952. (6) MJShra, A.K. Carbo11 Nanorubes. S.mtltes1s and Properues (Nanolechnolog) Sc1ence and Technology). Nova Sc1ence. P.413 2013. [7) Tanaka, K. and hJ1ma, S. Carbon Xanowhes and Graphene. Second Ed1llon. Elsev1er Sc1ence. P.432. 2013. (81 Khansov, 8.1 .• Khanssova, O. V.. Le1Ja G1l1errez. H. and OrtJz Mendez. U. "Recenl advances on the soluble carbon nanotubes". lnd. Eng. Cltem. Res. Vol. 48. Nu. 2. pp.572-590. 2009. Graduada en la Universidad Estatal de Moscú. Rusia en 1994 (Maestría en Crecimiento de Cristales) y en la FIME-UANL en 2001 (Doctorado en Materiales). Actualmente traba¡a en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la UANL como Profesora lnvcsugadora. Tiene SNI II y cuenta con 62 artículos en revistas indexadas. 3 libros. 1S capitulas de ltbros. 4 patentes y tiene 184 cJtas. Dirección del autor: FCFM-UANL. Cmdad Universrtana. San Nicolás de los Garza N.L. 66450. México. Email: okhariss@mai l. ru NANOESTRUCTURAS DE CARBONO CON DIFERENTES GRUPOS FUNCIONALES POR: OXANA VASILIEVNA KHARISSOVA �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 FENÓMENOS FÍSICOS DE LAS NANO PARTÍCULAS DE ORO Carlos Luna Criado Diana Castañeda Rodríguez Rafael Alberto Rosas Torres Blanca Patricia Sánchez Juárez UANL-FCFM Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Raquel Mendoza Reséndez UANL-FIME Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Universidad Autónoma de Nuevo León San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: El oro ha sido uno de los materiales más preciados por el hombre desde la antigüedad por sus excelentes propiedades, entre las que destaca su hermoso color y brillo, su maleabilidad y su estabilidad química. En las últimas décadas, el interés por este material se ha incrementado al encontrar que el oro en forma de nanopartículas presenta fenómenos físicos nuevos que incrementan su potencial tecnológico. En esta contribución presentamos una breve descripción de algunos de estos fenómenos, los cuales son objeto de estudio del cuerpo académico Física de los sistemas de baja dimensionalidad y sus aplicaciones de la FCFM de la UANL. Palabras claves: oro, nanoestructuras, nanomateriales �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO Introducción Aunque el oro es uno de los materiales más conocidos y utilizados desde la antigüedad, no ha dejado de atraer fuertemente la atención de la comunidad científica debido a sus excelentes propiedades. El oro es un metal de transición que tiende a aparecer en su estado metálico (tiene potenciales de reducción estándar altos y positivos [l], siendo en este estado poco reactivo, por lo cual presenta una gran estabilidad química y una notable resistencia a la corrosión. Además, el oro es el metal más dúctil y maleable. Estas propiedades, junto al característico color amarillo brillante que presenta en su estado masivo han hecho que el oro pertenezca, junto a la plata, el platino y el rodio, al grupo los metales más preciado en los trabajos de joyería. Por otro lado es un excelente conductor de electricidad y calor. La baja reactividad del oro lo convierte en el metal más inocuo para la salud humana. De hecho, aunque poco utilizado, se emplea en su estado metálico como un colorante alimentario en alta gastronomía (Codex Alimentarius E-175), y en particular, como un añadido decorativo de algunas bebidas alcohólicas (tales como la bebida polaca Goldwasser de Dan=ig o algunos vinos como el Centvum Vitis). Por otro lado, su uso terapéutico anti-inflamatorio en dolencias como la artritis reumatoide parece muy prometedor [2,3]. No obstante, cabe señalar que algunas de sus sales, tales como el cloruro de oro, si presentan toxicidad. Recientemente, el i.nterés por este material en forma de partículas de tamaño nanométrico se ha visto renovado y fortalecido debido a los comportamientos físicos que exhiben estos sistemas, que son muy diferentes a los observados en el oro a escala macroscópica y los cuales presentan nuevas dependencias con el A ~ 1 OOr----;,,,----t . ,.,. ,- a on e :SI º"' ! 0 1' ~ ODCl4QO ~ ,.t . .. -¡;j Longitud de onda (nm) ,• ,00 .. , Figura 1. A) Espectro ultravioleta-visible de una suspensión coloidal de nanoparticulas de oro. La imagen interior es una fotografía de la muestra estudiada donde se evidencia la presencia de particulas mediante el efecto Tyndall. B) Imagen de microscopía electrónica de transmisión de la misma muestra. FENÓMENOS FÍSICOS DE LAS NANOPARTÍCULAS DE ORO POR: LUNA et al tamaño y forma del material. De este modo, el estudio de esta nueva fenomenología resulta fundamental para el entendimiento de los efectos colectivos, superficiales y de confinamiento responsables de las propiedades y fenómenos únicos de los sistemas de baja dimensionalidad, y que podría explotarse en el diseño de nuevos dispositivos y tecnologías así como el desarrollo de nuevas técnicas terapéuticas y de diagnóstico [4]. En este trabajo presentamos una breve descripción de algunos fenómenos fisicos asociados a las nanoestructuras de oro, mostrando algunos resultados obtenidos por nuestro grupo de investigación. Todas las figuras presentadas son originales y no se han publicado previamente. Resonancia de plas mones superficiales En los metales existe una gran cantidad de electrones (digamos del orden del número deAvogadro,::::: 1023) que no se encuentran Iigadosa un determinado núcleoatóm ico, de modo que se pueden mover Iibremente dentro del material formando un plasma. Con la aplicación de campos eléctricos, estos electrones fluyen a través del material dando lugar al fenómeno de la conducción eléctrica. Cuando se hace incidir radiación electromagnética (i.e. campos electromagnéticos oscilantes) sobre los metales, se pueden inducir excitaciones colectivas de los electrones libres, denominadas plasmones. Estas ondulaciones electrónicas se pueden propagar en la interfase de un metal y un material dieléctrico dando lugar a un plasmón superfic.ial. Cuando la frecuencia de la radiación incidente coincide con la frecuencia resonante de la oscilación colectiva de los electrones de conducción, se produce un fenómeno de absorción. En el caso de metales con baja dimensionalidad (películas delgadas y metales nanométricos), la resonancia del plasmón (que llamaremos resonancia del plasmón superficial localizado, LSPR según sus siglas en inglés Localized Surface Plasmon Resonance) presenta una frecuencia característica fuertemente dependiente del tamaño y forma del material debido a efectos de confinamiento [4]. En el caso de las nanoestructuras de los metales nobles como el oro y la plata, la banda de extinción LSPR cae dentro del espectro visible, de modo que estas nanoestructuras presentan colores diferentes a los observados en sus análogos macroscópicos y que pueden variar según el tamaño de partícula. A modo de ejemplo ilustrativo, en la Figura JA se muestra el espectro ultravioleta-visible de una suspensión coloidal de nanopartículas de oro. En la imagen interior se muestra una fotografía de este coloide donde se aprecia su color rosáceo, el cual es �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 muy diferente del color dorado del oro en bulto. En esta fotografia se puede observar que la suspensión presenta el efecto Tyndall al hacerla incidir un haz láser. En la Figura JB se muestra una micrografia de microscopía electrónica de transmisión (MET) de la misma muestra, donde se evidencia la uniformidad, la morfo logía esférica y el pequeño tamaño de las partículas presentes en la suspensión (su diámetro promedio es de 6 ± 2 nm). Aunque la naturaleza de este fenómeno debe describirse en el contexto de la mecánica cuántica, donde se tratan a los plasmones como cuasi-partículas, los procesos de absorción, dispersión y extinción derivados de los plasmones superficiales pueden describirse cuantitativamente empleando el mode lo teórico que Mie desarrolló en 1908 [5], basado en la teoría electromagnética clásica. En la siguiente sección describiremos brevemente este modelo. Teoría de Mie de la dispersión y absorción de la luz por partículas pequeñas Cuando se hace incidir luz sobre una partícula metálica, su campo electromagnético induce una excitación colectiva en los electrones de valencia de la partícula, por lo que la partícula a su vez irradiará radiación electromagnética dando lugar a un proceso de dispersión. Por otro lado, en el proceso de transferencia de energía de la luz a la partícula, parte de la energía se disipa en forma de calor. A este proceso se le denomina absorción. Para describir teóricamente este problema fisico, consideremos las ecuaciones de Maxwell: V· D(r , t) = p1(r , t) (1) VxE = - as;at (2) =O (3) V· B (r , t) fi · [H2(r, t) - H1 (r, t)]rrontera = O (8 ) siendo cr1 y K¡ las densidades de carga y corriente asociadas a las cargas libres de la superficie frontera y n· el vector unitario normal a dicha superficie. Las ecuaciones ( 1)-(4) se pueden desacoplar dando lugar a ecuaciones de ondas que describen a la radiación electromagnética en un medio material. De este modo, los campos eléctrico y magnético de una onda electromagnética plana y monocromática (con longitud de onda J. ) que se propaga en un medio determinado con permitividad eléctrica e y permeabilidad magnética µ son soluciones de las ecuaciones de onda: (9) donde k = C2i!'") =ro✓q1=wn es e l número de ondas de la onda en el medio en cuestión. En muchos medios, µ toma un valor cercano a 1 y por tanto, n °" ✓f.. En la frontera entre la partícula metálica y el medio en el que se encuentra inmersa, tanto e como ~t cambiarán bruscamente presentando una discontinuidad. En el caso de partículas con morfología esférica, las ecuaciones del problema se pueden resolver analíticamente cuyas soluciones fueron propuestas por primera vez por Mie [5]. A partir de estas soluciones se puede calcular las secciones eficaces de absorción (cr0 bs), dispersión (crd.,) y de extinción (cr...), siendo esta última la suma de las dos primeras. De acuerdo a esta teoría, para una partícula esférica metálica de radio r0 con una permitividad eléctrica t:P=n/ (la cual debe expresarse con números complejos en las partículas metálicas para poder describir el fenómeno de absorción), que se encuentra inmersa en un medio con permitividad em°"n2m y en la cual incide (4) una onda e lectromagnética plana con frecuencia co =27r/ J.=k/nm, las secciones eficaces crdis' º •bs y C\x, se pueden calcular mediante las siguientes series: siendo p1 y J1 las densidades de carga y corriente asociadas a los electrones libres o de conducción. (JO) Las condiciones de contorno asociadas a estas ecuacwnes son: ( 11 ) v x H(r, t) = J1( r , t) + ao (r , t)/at (5) <Jabs = Oext - Octis (12) donde: (6) (13) fi · [D2(r, t) - D1 (r, t)]rrontera = O-¡ (7) FENÓMENOS FÍSICOS DE LAS NANOPARTÍCULAS DE ORO POR: LUNA et al �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 IJlj Cmx) 'llj '(x) - m ,¡¡jCx) f/1/(mx) A ...... 3.0 2.5 o """ >< -.. N ESPECIAL / 3ER FORO E 2.0 1.5 bj - 1 nm 2nm - = ,¡1/mx),;/(x) - m,;/x) ,¡¡/(mx) (14) -O 60nm 70nm 10 nm -80nm 20nm -90m, -30na 1oo nm 40m, siendo m = n¡/nm y x = 2rrr0/A. Las funciones f// y S¡ (x) son las func iones RicattiBessel, que son soludones de la ecuación diferencial: il 1.0 x2 d2y+ [x2-j(j+l)]y=0 2 b 0.5 dx O.O y que se pueden definir como: 2.5 B ...... 2.0 o """>< -- 1.5 N E ( 15) 1nm -2nm • nr 10nm 20nm 50r11 -60nm - 70 nm 80nm 90nm 30nm 100nm -40nm 1.0 (16) (17) .!/! 1:J b 0.5 donde Ja y Ya son las funciones de Bessel de primer y segundo orden, respectivamente. O.O e 5 ...... o 4 """>< --... 3 N E 2 -1nm -2nm 11;.MI 60nm -5.,.,, - 70 nm 10nm 80nm 20nm 90nm - - 30nm - 1 00nm -40nm b (18) (19) )( e» Las funciones con primas, f//.' y ~-, indican derivadas de las funciones con respedo al argumento en paréntesis y se pueden expresar del modo siguiente: 1 o 300 400 500 600 700 800 900 1000 ¡., (nm) Figura 2. Valores calculados (a partir de la teoría de Mie) de las secciones eficacesaabs, adis y aext de nanoparticulas de oro de diversos tamaños (1-100 nm) dispersadas en agua en función de la longitud de onda de la radiación incidente Estas ecuaciones nos permiten estimar las dependencias de ª •bs' crdis yª•"' en función del material de la partícula y su diámetro, e l medio en e l que se encuentra y la longitud de onda de la radiación incidente. En la Figura 2 presentamos los valores estimados de ª •bs' crdos y ª•"' en función de la longitud de onda de la radiación incidente para nanoparticulas de oro de diversos tamaños (1-100 nm) dispersadas en agua (nm=1.33) Es importante destacar que la banda de absorción debida al fenómeno de LSPR puede verse modificada significativamente si la nanopartícula es dopada con otro metal. También puede modificarse recubriendo las partículas iniciales con otro metal noble, confiriendo a la partícula una estructura tipo corazón-coraza. También la modificación de la forma de las nanopartículas da lugar a importantes variaciones en la banda de extinción LSPR, de hecho una morfología anisotrópica suele dar lugar a la aparición de varias bandas de extinción [6]. También es muy susceptible a la variación de las propiedades FENÓMENOS FÍSICOS DE LAS NANOPARTÍCULAS DE ORO POR: LUNA et al �ESPECIAL / 3ER FORO del entorno de las nanopartículas (índice de refracción local, etc.) y su estado de agregación [4,7]. Este hecho hace que las nanopartículas de oro sean muy útiles en el desarrollo de sensores. De este modo, por ejemplo, se puede explotar la sensibilidad del espectro LSPR a los cambios en el índice de refracción local para la detección de moléculas suspendidas en un medio Iíquido y que tiendan a adherirse a la superficie de las partículas de oro. Aunque Estas últimas son muy poco reactivas, tienden a adsorber moléculas formando enlaces tipo AuS. Este método de reconocimiento molecular se podría emplear para detectar sistemas tales como encimas, anticuerpos, agente tóxicos o ADN con concentraciones del orden de - 1 pM [4]. Dispersión Raman enaltecida por superficies Otro fenómeno interesante que presentan las nanopartículas de oro y que está siendo crucial para e l desarrollo de nuevos biosensores, es el enaltecimiento de la dispersión Raman producido al anclar las moléculas de un espécimen a analizar sobre una superficie de oro o plata. En este aspecto es importante destacar que las nanopartículas, debido a sus pequeñas dimensiones, presentan una alta relación superficie/volumen que aumenta dramáticamente con la reducción de su tamaño. El efecto Raman consiste en la dispersión inelástica de fotones provenientes de un láser incidente sobre una muestra. Dicha dispersión se origina debido a la interacción de los fotones con las moléculas de la muestra, la cual depende de las frecuencias características de los modos de vibración de dichas moléculas. Por tanto, este fenómeno de dispersión puede emplearse para el análisis químico y estn1ctural de un compuesto. Sin embargo, un inconveniente de esta técnica analítica es que tan solo un fotón de cada 108 fotones incidentes es dispersado inelásticamente [8], y la sección eficaz de la dispersión Raman es considerablemente pequeña (del orden de JO· 30- 10-25 cm2 por molécula) [9], por lo que en principio se requieren grandes cantidades de muestra para hacer estos análisis. No obstante, se ha encontrado que la intensidad de este fenómeno puede incrementarse en un factor de 102- 104 cuando la frecuencia del láser excitador coincide con la frecuencia de resonancia de alguna transición electrónica de la molécula, dando lugar a la dispersión Raman resonante [8]. Por otro lado, desde el descubrimiento de Fleischmann y colaboradores [10] se sabe que la intensidad de este fenómeno puede amplificarse en 5 o 6 órdenes de magnitud cuando las moléculas están adsorbidas o en contacto con ciertas superficies metálicas tales como la plata o el oro. Esto hace que se reduzca CELERINET ENERO-JUNIO 2013 considerablemente e l número requerido de moléculas para su estudio por dispersión Raman, hasta poder lograr detecciones de una sola molécula aislada [11]. El efecto Raman enaltecido por superficies (conocido por sus siglas en inglés SERS, Surface Enhanced Raman Scattering), puede originarse principalmente mediante mecanismos químico-electrónicos o electromagnéticos [11,12]. En el primer mecanismo, el enaltecimiento de la señal en este caso parece producirse debido al acoplamiento electrónico entre las moléculas adsorbidas y la superficie metálica, habiendo una transferencia de cargas dinámica en la interfase molécula/metal [13]. Los factores de enaltecimiento estimados debido a este mecanismo son re lativamente pequeños (entre 10 y 100) [14]. En el segundo mecanismo, el enaltecimiento del efecto Raman ocurre debido al acoplamiento de los modos de vibración moleculares con los plasmones superficiales excitados en la superficie metálica por los fotones incidentes [ 15]. Magnetización espontánea en nanoestructuras de oro Otro aspecto sorprendente de las nanopartículas de oro, descubierto recientemente [16], es que cuando están estabilizadas con moléculas mediante un enlace oroazufre pueden presentar comportamientos magnéticos muy diferentes al diamagnetismo observado en el oro masivo. De esta forma, estas nanopartículas presentan histéresis magnética independiente de la temperatura, algo inusual incluso para partículas pequeñas de un material ferromagnético, las cuales si son lo suficientemente pequeñas exhiben un comportamiento superparamagnético a temperatura ambiente y campos coercitivos a ltos a bajas temperaturas. El origen de este comportamiento no se ha esclarecido aún por completo, sin embargo este fenómeno parece estar relacionado con los cambios en la configuración electrónica de las nanopartículas de oro producido por el enlace Au-S con las moléculas del ligando [I 7,18]. Auto-organización de nanopartículas de oro en superestructuras con ordenamientos cristalinos Las nanopartículas de oro coloidales uniformes recubiertas con agentes surfactantes estabilizantes, pueden auto-ensamblarse en arreglos con simetrías cristalinas bien definidas que pueden considerarse como supercristales o cristales supramoleculares, donde las nanopartículas de oro desempeñan el papel de bloques de construcción [19]. Esta organización espontánea de nanocristales coloidales en redes bi- o tridimensionales sin duda representa uno de los fenómenos FENÓMENOS FÍSICOS DE LAS NANOPARTÍCULAS DE ORO POR: LUNA et al �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 º"º Nanocrlstalde (es un arreglo de atómos de oro) ESPECIAL/ 3ER FORO Supercrlstal dt oro tes un arreglo de n.anocristalrsde oro) 1 los dipolos de nanoparticulas que forman e l agregado producen un enaltecimiento aún mayor de la dispersión Raman como resultado del fuerte confinamiento de los campos ópticos entre las partículas agregadas [ 13, 15], convirtiendo e l fenómeno SERS el principio fundamental de la tecnología de sensores con capacidad de detección a nivel molecular. Conclusiones Figura 3. . La imagen de la izquierda es una imagen MET de alta resolución de una nanopartícula de oro monocristalina Los puntos que se observan corresponden a átomos. En la imagen de la derecha se muestra un agregado de nanoparticulas de oro con simetria cristalina. Cada punto corresponde a una nanoparticula. más interesantes observados en los nanomateriales con mayor relevancia tecnológica. En la Figura 3 se muestra a modo ilustrativo, una imagen MET con resolución atómica de una nanopartícula monocristalina de oro. En ella se evidencia claramente el arreglo atómico. En la misma figura también se presenta una imagen MET de nanopartículas de oro agregadas espontáneamente formando una estructura supramolecular, donde las nanoparticulas juegan el papel de unidades de construcción. Es interesante remarcar que estas nanopartículas están ensambladas con la misma simetría cristalina (estructura cúbica centrada en las caras) que la encontrada en el ensamblaje de los átomos de oro para formar cada una de las nanopartículas. La formación deestos supercristal es puedeexplotarse como una herramienta extraordinariamente poderosa para el diseño de nuevos materiales con propiedades únicas y controlables, siendo de crucial importancia para e l diseño de nuevos dispositivos tecnológicos donde las unidades activas sean nanocomponentes. Por otra parte, nos permite inferir principios generales subyacentes en la forma en la que la materia se auto-ensambla en diferentes estructuras jerarquizadas. Sin embargo, cabe destacar que, dada la complejidad del fenómeno resulta dificil establecer teóricamente en qué condiciones experimentales se obtienen arreglos de nanocristales con una simetría determinada en un sistema real. Recientemente se ha encontrado que cuando las plataformas metálicas empleadas en el fenómeno SERS son nanopartículas formando un supercristal, las excitaciones plasmónicas generadas por el acoplo de FENÓMENOS FÍSICOS DE LAS NANOPARTÍCULAS DE ORO POR: LUNA et al Los materiales nanoestructurados, y en particular las nanopartículas de oro, presentan propiedades y fenómenos fisicos nuevos de gran interés científico y tecnológico. AJgunos de los que más han atraído la atención de la comunidad científica y que están siendo estudiados con mayor empeño son los efectos de tamaño finito de la resonancia del plasmón superficial localizado, e l enaltecimiento de la dispersión Raman por superficies, magnetismo permanente en nanoestructuras de oro y la formación espontánea de estrucn,ras cristalinas suprarnoleculares. No obstante, cabe destacar que el origen de todos estos fenómenos físicos no está completamente esclarecido y que son temas de actual discusión y de controversia, de modo que su estudio podría revelar nuevos principios fisicos aún por descubrir. Agradecimientos Los autores agradecen al M.C. Enrique Díaz Barriga Castro por su valiosa colaboración en la adquisición de micrografias MET. También agradecen a las autoridades de la UANL-FCFM su confianza y apoyo. Asimismo, se agradece a la Secretaría de Educación Pública (SEPPROMEP) su apoyo al cuerpo académico Física de los Sistemas de baja Dimensionalidad y sus Aplicaciones (UANL-CA-305) a través de l proyecto Detección de biomoléculas y patógenos a nivel molecular mediante el efecto Raman enaltecido por nanoestructuras de oro y plata. A la vez, se agradece a la UANL e l apoyo recibido a través del proyecto PAICYT-CE793- l J. �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Referencias [1) L1de. D R (Editor), CRC Handbook ofChemwry and Phys,cs 1006-2/107 Ta) lor and Franc1s Group LLC. 2007. (2) Dav1s. P. "Auranofin''. C/111. Rhe1m1. D1s. Vol.JO. pp. 341-351. 1984 (3) Kean. W. I'. • and Kean. l. R. --chmcal pharmacolog) of gold''. Jnjla111111opharmaco/ogy. Vol 16, pp. 112-125 Jun. 2008. (4] Daniel. M. C and Astruc. D. ~Gold nanoparttcles: Assembly. supramolecular che1111stry. quantum-s1ze- related propert,es,and appl1cat1ons 1oward biology. catalys1s and nanotechnology". Chem. Re1•. Vol. !04. pp293-346. Ene. 2004 [5) M1e. G. "Be1trage zur Opt1k trüber Medien. spez1ell kol101daler Metallósw1gen" Ami Phys. Vol.25. pp. 377-M5 1908. (6) Wang. H.. Brand!, D. V.. Le, F., Nordlander, P. and Halas, N. J. "Nanonce· A Hybnd Plasmomc Nanostructure... Sm,o le11ers Vol.6, pp. 827-832. Feb.2006. [7] Brust. M. and K1ely, C. J. --some recent advances 111 nanoslructure preparalion rrom gold and sdver partJcles: a short top1cal rev1ew··. Collouis Sutj: A: Pltys1coche111. Eng. Asp Vol.202, pp. 175-186. Abr. 2002. [8) [9] Camp1on. A. and Karnbhampat1. P. --surface-enhanced Raman scattenng··. Chem,cal Soc1e1y Rel'il!\1's. Vol.27, pp. 241-250. Jul.1998. Skmner. JG and N1lsen. W. G. "Absolute Raman Scattermg Cross-Seclmn Measuremenl of the 992 cm-1 Lme of Benzene". Jo11111al of1he Opllca/ Soc1e1_1 ofAmerico Vol58, pp. 113-118. 1968. (10] Fle1schmann. M.. Hendra.. P. J. and McQutlla.. A. J. "RamanSpectra of Pyrodme adsorbed at a S1lver 1:lectrode~ Chem,ca/ l'l~)'S/CS l1!t/ers Vol 26, pp.163-166 1974 [ I 1) Kne1pp. K., Wang. Y. , Kne1pp. H .. Perelman. L. T.. Jtzkan. l.. Dasar~ R .. and Feld. M S. --Smgle molecule detectJOn usmg surface-enhanced Ran1an scattenng (SERS)". Pl~rs. Re1·. Lett. Vol.78. pp 1667-1670 Mar. 1997. [ 12) Lombard1, J R., Birke, R. L.. Lu., T H. and Hu., J. "ChargeTransfer rheot) of Surfacee Enhanced Raman-SpectroscopyHerLberg-Teller Contnbut1ons··. J Cltem. Phys. Vol.84, pp. 4174-4180.Abr 1986. (131 Haslett. T. L.. Ta). L. and Moskov1ts, M J. "Can surfaceenhanced Raman scanermg serve as a channel for strong opt1cal pumpmg'' ... Chem l'hys Vol.113. pp. 1641-1646. Jul . 2000. [ 14) Otto. A .. Ltglu sca11er111g III sol,ds /f :· Electromc Scaaermg. Spm Ejfec1s.SERS a11d .\forp/11c E.f(ec1s. M. Cardona and G. Gontherodl (Editores). Springer: Berlm. 198-1. l 15] Kne1pp. K., Kne1pp, H. ltzkan. l., Dasan, R and Feld. M.S. ··Surfuce-enhanced Raman scattenng and b1ophys1cs-. J. Phys.Co11d..\fa11er. Vol.14. pp. R597-R624. May. 2002. [16) Crespo, P.• L1trán, R., RoJas, T. C .. Mult1gner, M de la Fuente, J. M., Sánchez-López. J. C.. García, M. A. Hemando, A .. Penadés, S. and Fernández. A. "Pennanent magnet1sm. magnet1c amsotropy. and hysteres1s of th1ol-capped gold nanopart1cles". l'/~¡•s. Re\'. le//. Vol.93. 087204 Ago. 2004 ( 17] Lhang, P. and Shan1. T. K. "Tunmg the electromc behavior of Au nanopartJcles v.1th cappmg molecules" Appl. Phys. le//. Vol.81, pp. 736-738. Jul. 2002. (18] Zhang, P. and Sham, 1. K. "X-ra) stud1es of tl1e stmclure and electromc behav1or of alkaneth1olate-capped gold nanopart1cles: The mterpla, of sue and surface effects··. Phys Re,: leu. Vol. 90, 245502. Jun. 2003. ( 19] Stoeva. S L. Prasad. B. L. V. Uma. S. Sto1menov. P K., Za1kovsk1, V.. Sorensen. C. M. and Klabunde. K. J "Face-centered cub1c and hexagonal closed-packed nanOCt)'Slal superlatt1ces of gold nanopartJcles prepared by c!Jfferent methods" J Phys. Cltem. B Vol !07,pp 7441-7448 Jul 2003 Datos de los Autores: Cuerpo académico Física de los Sistemas de baja Dimensionalidad y s us Aplicaciones (UANLCA-305) El 0~1euvo pnne1pal de este cuerpo acadénuco (CA) de la FCFM de la UANL es el de cubrir vacíos de conocimiento en diferentes aspectos fundamentales rclactonados con la Física de los Materiales de baJa d1mensionalidad. la cual es w1a parte de la Física del estado sólido en pleno desarrollo. Para ello. llevamos a cabo mvcstigaciones que mic1an desde la preparación de los materiales a estudiar (con el desarrollo, 1mplementaeton y perfecc1onam1ento de diversas tecmcas de síntesis). y continúan con el estudio experimental y la modehzac1ón teórica de las propiedades } fenómenos fis1cos asociados a estos materiales. Asumsmo. buscamos desarrollar nuevas aplicaciones tecnológicas con el conocimiento generado. especialmente en las arcas de la b1omcd1cma } la tecnología medioambiental. Para lograr llevar a cabo con éxito estas investigaciones. se buscó una configuración del CA mu!t1disc1plmar. De este modo. entre los miembros y colaboradores de este cuerpo académico se encuentran fis1cos. mgentcros químicos. mgemcros mformáucos. biólogos y químicos fármacobiólogos Sus miembros actuales son Dr. Carlos Luna Criado {UANL-FCFM. lider del CA), Dra. Raquel Mendoza Rcséndez (UANL-FIME). M.C. Rafael Alberto Rosas Torres (UANLFCFM). M.C. Blanca Patncm Sánchcz Juárez (UANL-FCFM) y M. T. Diana Castaiieda Rodríguez {UANL-FCI-M). Dirección de los autores: Centro de Investigación en Ciencias Físico Matemáticas. Umversidad Autónoma de Nuevo León. Ciudad Universitaria. San Nicolás de los Garza. Nuevo León. 66450. Mcxico. Email: carlos.lunacd@uanl.edu.mx FENÓMENOS FÍSICOS DE LAS NANOPARTÍCULAS DE ORO POR: LUNA et a l �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO LA MATERIA EN CONDICIONES EXTREMAS DE DENSIDAD Y TEMPERATURA José Ruben Morones lbarra UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: El estudio de las propiedades de la materia cuando se encuentra sometida a condiciones e>.1:remas de temperatura y presión ha llamado la atención de los fisicos nucleares y de partículas elementales debido a la importancia que este tema tiene para conocer las condiciones iniciales del universo. En los primeros instantes del Gran Estallido (Big Bang) el universo era una región muy pequeña del espacio y por lo tanto su densidad y temperatura eran enormes. Para entender que ocurrió después se requiere conocer las propiedades de las partículas subnucleres en estas condiciones. La evolución del universo depende de estas propiedades. �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Introducción Uno de los campos de investigación en Física que ha atraído el interés de amplios grupos de investigadores es el del estudio de la materia en condiciones extremas de densidad y temperatura. El interés de los científicos por este tema se debe a que en los primeros instantes del universo, pocas millonésimas de segundo después del Big Bang, la materia se encontraba en condiciones de elevada temperatura y densidad en un estado especial conocido como Plasma de Quarks y Gluones (PQG). Si queremos entender lo que ocurrió con el universo después de esto, es necesario conocer el comportamiento de la materia en estas condiciones. Para estudiar a la materia en estas condiciones extremas se requieren grandes cantidades de energía incluso cuando se estudian cantidades de materia del orden de microgramos. En lugar de someter a estas condiciones extremas a cantidades macroscópicas de materia, los científicos han buscado hacerlo con núcleos atómicos pesados, provocando colisiones entre ellos a una gran energía. En el diseño de experimentos para lograr estados de alta densidad y temperatura, los cientificos se han visto en la necesidad de desarrollar grandes máquinas para acelerar partículas, como iones pesados, específicamente núcleos de oro y de plomo. Con estas máquinas se ha logrado acelerar a estos iones hasta alcanzar velocidades cercanas a la de la luz. Con esto, ha surgido el interés por provocar colisiones entre estos iones viajando a velocidades relativistas y observar cómo se comporta la materia durante estas colisiones. Cuando dos partículas chocan a grandes velocidades, sus constituyentes entran en una gran agitación térmica, lo que significa un estado de elevada temperatura. También, debido a la colisión, las partículas se comprimen sometiendo a la materia a una elevada densidad. Estructura de la materia La materia, como la observamos aquí en la Tierra, está formada por moléculas, las cuales son combinaciones de átomos, siendo estos las estructuras mínimas de los elementos químicos. Los átomos, a su vez, están formados por un núcleo de carga positiva y uno o más electrones, siendo el átomo eléctricamente neutro. En un sólido las moléculas o los átomos están fuertemente unidos. Si aumentamos la temperatura del sólido, los enlaces que unen a las moléculas en el sólido se debilitan y el sólido puede pasar al estado líquido. En este estado las moléculas siguen siendo los ladrillos básicos de la sustancia original, ahora en estado líquido, pero en este estado las moléculas tienen mayor movilidad. Aumentando aún más la temperatura pasamos al estado gaseoso molecular, para después, al seguir aumentando la temperatura, llegar al estado gaseoso atómico. Los elementos químicos naturales conocidos aquí en nuestro planeta son noventa y dos. Entre ellos están el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno, los cuales se encuentran en estado gaseoso a temperatura ambiente y son los principales componentes del aire, el cual resulta ser una mezcla de estos gases y otros más. Clasificación de las partículas La estructura teórica con la que se estudia el comport.amiento de las partículas elementales se conoce como teoría cuántica relativista de campos y el modelo actual que las describe se conoce como Modelo Estándar. De acuerdo con el Modelo Estándar, las partículas que se consideran fundamentales, esto es, que no están formadas por nada más pequeño que ellas y que son los ladrillos básicos con lo que se construye toda la materia, se clasifican de acuerdo con las fuerzas a las que reaccionan. Para establecer la clasificación de las partículas es necesario introducir unos comentarios sobre las fuerzas fundamentales de la naturaleza. En la naturaleza se observan cuatro tipos diferentes de fuerzas o interacciones fundamentales: Las interacciones gravitacional, electromagnética, fuerte y débil. Todas las fuerzas o interacciones entre las partículas o entre los cuerpos macroscópicos pueden explicarse en términos de estas cuatro interacciones fundamentales. Las partículas fundamentales de la naturaleza se clasifican de acuerdo con sus interacciones. Lo que en la actualidad se conoce como partículas fundamentales son los Leptones y los Quarks. Los leptones son partículas que no sienten la fuerza fuerte mientras que los quarks sí son sensibles a la fuerza fuerte. Hay seis leptones y seis quarks, divididos en generaciones. Es común en la Física de partículas usar letras griegas para designar a las partículas. Los símbolos usados para los leptones son: e,v, ,µ, vµ ,T , v, ,cuyos nombres son: electrón, neutrino del electrón, muón, neutrino del muón, tauón y neutrino del tauón, respectivamente. Para los quarks se usan los símbolos, u, d, s, c, t, y b, llamados: arriba, abajo, extraño, encanto, superior e inferior; respectivamente. Estos nombres corresponden a la traducción de los nombres en inglés: up, down, strange, charm, top y bouom. La forma usual de representar estas partículas es en forma de bloques llamadas generaciones, las cuales se escriben como sigue: LA MATERIA EN CONDICIONES EXTRAÑAS DE DENSIDAD Y TEMPERATURA POR: JOSÉ RUBEN MORONES !BARRA �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO µ este estado las moléculas tienen mayor movilidad. Aumentando aún más la temperatura, pasamos al estado gaseoso molecular. LEPTONES: e V e ' d fl ' e u QUARKS : V 't ' s t ' b Los nombres correspondientes de estas partículas son: u: up: arriba, d: doivn : abajo, c: charm: encanto, s: slrange: extraño, t: top: superior, y b: bolltom: inferior. Esta forma de distinguir los quarks se conoce como clasificación por el sabor, ya que el atributo general u, d, c, etc., se conoce como sabor del quark; lo cual, por supuesto, no tiene ninguna relación con lo que en nuestra vida conocemos como sabor. Otro atributo de cada quark es lo que se conoce como color del quark, es una propiedad que se presenta en tres variedades, rojo, verde y azul , y que tampoco tiene relación con lo que conocemos en la vida diaria como color. Tanto el sabor como el color son atributos que es les asignan a los quarks. Decir que hay seis sabores de quarks, es una forma de decir que hay seis tipos de quarks, y decir que cada uno de ellos se presenta en tres colores es equivalente a establecer que hay tres variedades de cada uno de ellos. Situaciones parecidas a estas se presentan regularmente en la ciencia. Como ejemplo mencionamos que cuando se descubrió la radiactividad se encontró que se presentaban tres tipos de desintegraciones radiactivas, a falta de un mejor nombre para ellas se les designó con las primeras tres letras griegas: a, fJ y y . Estos nombres se quedaron así en la Física Moderna. Altas temperaturas Como ya se mencionó, las sustancias que conocemos están formadas, en general, por moléculas, las cuales son agrupaciones de átomos. Los átomos, a su vez, están formados por un núcleo de carga positiva y uno o más electrones, siendo el átomo eléctricamente neutro. En un sólido las moléculas o los átomos están fuertemente unidos. Si aumentamos la temperatura del sólido, los enlaces que unen a las moléculas en el sólido se debilitan y el sólido puede pasar al estado líquido. En este estado las moléculas siguen siendo los ladrillos básicos de la sustancia original, ahora en estado líquido, pero en Si la temperatura de un cuerpo sólido se incrementa, este se convierte en líquido; y si seguimos aumentando la temperatura se transforma en gas. Al elevar la temperatura del gas, la agitación térmica se incrementa haciendo que los choques entre las partículas se hagan más violentos, intercambiando mayores cantidades de energía. En un gas formado por moléculas, la elevación de temperatura provocará que las moléculas se disocien formándose un gas atómico. Si la temperatura de este gas se sigue incrementando, continúa la disociación en componentes más simples. Empiezan por desprenderse algunos electrones, formándose un gas de iones y electrones, el cual se conoce como plasma. El plasma ha sido llamado el cuarto estado de la materia y es por definición un gas ionizado con carga neta total igual a cero. A temperaturas superiores a los diez mil grados Kelvin, todas las sustancias son gaseosas y existen solo en forma atómica ya que las moléculas se han disociado. A temperaturas aún más elevadas, los átomos se disocian en sus constituyentes: núcleos y electrones. Este estado, conocido como plasma, consiste en núcleos, electrones libres y los fotones que aparecen en la interacción y que corresponden al campo electromagnético causante de las interacciones. Un plasma puede producirse también aplicando un intenso campo eléctrico a un gas. Este campo eléctrico puede producir el desprendimiento de electrones de los átomos (ionización). Tanto los e lectrones como los iones se aceleran en el campo eléctrico, produciendo choque con los otros electrones y aumentando así la ionización del gas. Este fenómeno termina siendo una descarga eléctrica que no es otra cosa que un gas ionizado o plasma. El fenómeno más familiar de descarga eléctrica es el rayo. El plasma lo encontramos también en e l interior de los tubos de las lámparas fluorescentes. En un gas de hidrógeno donde existan isótopos de deuterio, se puede llegar a producir la fusión de los núcle-0s de deuterio si la temperatura y la presión son suficientemente elevadas. Este fenómeno ocurre en la explosión de una bomba de hidrógeno y en las estrellas. Altas temperaturas y presiones Cuando dos núcleos chocan a gran velocidad, la materia nuclear que los forma sufre un aumento considerable en su temperatura y densidad. La temperatura de LA MATERIA EN CONDICIONES EXTRAÑAS DE DENSIDAD Y TEMPERATURA POR: JOSÉ RUBEN MORONES IBARRA �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 los núcleos puede alcanzar valores de mi llones de grados centígrados. En estas condiciones se espera que los nucleones (protones y neutrones) se disuelvan en sus constituyentes: los quarks y los gluones. A niveles subnucleares todos, los campos como el campo electromagnético o el campo de los gluones, se comportan como partículas. Por eso decimos que los constituyentes de los nucleones son quarks y gluones. Así como hablamos de un cambio de estado o transición de fase cuando el agua líquida pasa al estado gaseoso, así se hable de una transición de fase cuando los nucleones pasan de su estado de nucleones individuales a una sopa de quarks y gluones. A este estado de quarks y gluones se le conoce como plasma de quarks y gluones (PQG) y se le llama el séptimo estado de la materia. Las predicciones teóricas establecen la existencia del PQG, e l cual aparece a elevadas temperaturas y altas presiones, provocando que los neutrones y protones se desintegren en sus constituyentes fundamentales. Estas conclusiones se obtienen mediante cálculos y métodos de simulación por computadora basados en la teoría que describe el comportamiento de los quarks y gluones. El nombre de esta teoría es Cromodinámica Cuántica. El reto es intentar realizar los experimentos y si se logran reproducir las condiciones necesarias, saber si este estado de la materia puede ser producido en el laboratorio. Se supone que en los primeros microsegundos del universo la materia estaba en e l estado de plasma de quarks y gluones. Lograr en el laboratorio obtener el PQG es como reproducir las condiciones en las que se encontraba el uni verso unos instantes después del Big Bang. Este es uno de los aspectos interesantes del estudio de este sistema de PQG. importante. Lograr una notación compacta permite escribir expresiones matemáticas con apariencia más sencilla y nos ay uda a visualizar con mayor facilidad las relaciones entre las cantidades o variables que entran en las ecuaciones. En la fisica teórica las formas compactas de expresión matemática resultan esenciales para detectar relaciones y analogías fisicas que de otra manera resultaría imposible encontrarlas, puesto que estarían perdidas en una selva de símbolos que ocultan estas relaciones. En las teorías cuánticas relati vistas es costumbre utilizar la notación de Einstein sobre la suma. La convención de Einstein consiste en que si en un término un índice aparece repetido esto implica una suma sobre estos índices. En las teorías relativ istas se acostumbra a escribir los índices que se refieren al espacio-tiempo con letras griegas. La notación más simple para las coordenadas del espacio-tiempo está dada por ( x , y. =, et ). Puesto que en el espacio de la relatividad especial, el cual es un espacio de cuatro dimensiones, conocido como espacio de Minkowski, la distancia de un punto del espacio tiempo al origen (0,0,0,0,) se escribe como S2 = x2 + y2 + 2 2- (et) 2 • entonces es conveniente definir un punto del espacio-tiempo como ( x, y, =· ict ) . Con esto la distancia de este punto al origen se puede escribir como S1 = x p x p donde se ha usado la convención de Einstein, con x = x 1 , y= x 2 , == x 1 , ict = x 4 _ De igual manera definimos iJP definición obtenemos que: = i!x ..!!.. .Usando esta ' (1 ) Propagación de partículas en el medio nuclear Así como se ha estudiado el sonido como una perturbación en un medio elástico, los fonones como resultado de la propagación de una perturbación o desplazamiento respecto de su posición de equilibrio de los átomos en una red cristalina y también la propagación de ondas electromagnéticas en medios materiales, podemos estudiar perturbaciones en el medio nuclear. Los fonones, por analogía con los fotones, se consideran como partículas. De esta manera, la propagación de una perturbación en la función que representa la fuente de mesones en el medio nuclear genera una perturbación que se asocia con un mesón y que se propaga con ciertas características dinámicas. Notación (2) Con esta notación, la ecuación de onda para un campo (f) ( x, y, =, ict) toma la forma : (3) Definiendo x = (x, y, z, ict) La ecuación de onda se escribe como: (4) En la Matemática, la notación juega un papel muy LA MATERIA EN CONDICIONES EXTRAÑAS DE DENSIDAD Y TEMPERATURA POR: JOSÉ RUBEN MORONES IBARRA �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO La ecuación de onda con una fuente J(x) adquiere la forma: ó ¡v (x) en la Ec. (8). Tomando la variación en ambos miembros de la ecuación, obtenemos: (5) (9) Cuando un campo tiene varias componentes <p; con i = J. 2, ... n La ecuación de onda se escribe como: (6) Tomemos la transformada de Fourier en ambos miembros de la ecuación (9) para pasar al espacio de momentos y convertirla en una ecuación algebraica. Con esto obtenemos: ( 10) En las ecuaciones re lativistas los campos vectoriales tienen índices espacio-temporales, lo que significa que tienen valores de I a 4. El propagador libre de mesón Do(k) asociado a los modos colectivos arriba mencionados esta definido como: La forma de la ecuación de onda es entonces: (7) Por lo tanto la Ec. (JO) se puede escribir como: Con v= 1,2,3,4 ( 11 ) La ecuación de un campo vectorial relativista con masa, como la que presentan algunas partículas subnucleares está dada por: (8) A su vez, las excitaciones colectivas ócpv(k) pueden inducir variaciones en la densidad nuclear óJv (k) . Se supone que la respuesta del medio es lineal y escribimos la relación lineal más general entre ambas variaciones: Donde m es la masa del campo vectorial. La ecuación anterior se conoce como ecuación de Proca y es muy común encontrarla en la teoría relativista de campos cuánticos. [4] Esta es la forma que adquiere una de las ecuaciones de movimiento que aparecen en el estudio de la materia nuclear. En este caso Jv (x) resulta ser la dens idad de la material nuclear y es a su vez la fuente del campo vectorial, al cual llamaremos campo mesónico. [5] En el cálculo variacional una variación de una funcional cp (x) en un punto fijo x del espacio se define como ócp (x) =cp · (x) - cp (x) Con esto estamos en condiciones de establecer la ecuación que deben satisfacer la propagación de las perturbaciones en la materia nuclear. (12) La expresión para la función nvµ es muy complicada, aún en los ejemplos más sencillos. La idea aquí es mostrar solamente la línea de razonamiento que se sigue en la fisica nuclear y hacer notar que se le parece mucho a lo que se hace en el estudio de, por ejemplo, las propiedades microscópicas de los dieléctricos. Sustituyendo la Ec. ( 12) en ( 11) obtenemos: (oVJ' - D0 (k)rr1') t5<p 11 (k) donde 5•1•= { Consideremos una variación en la densidad nuclear LA MATERIA EN CONDICIONES EXTRAÑAS DE DENSIDAD Y TEMPERATURA POR: JOSÉ RUBEN MORONES IBARRA 1 si v=µ =O O para los demas casos (13) } �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 La ecuación (13) es la que gobierna los modos colectivos de propagación en el medio. Sus soluciones, dadas por los valores de füpv(k) están asociadas a los mesones vectoriales, conocidos con el nombre de mesón omega. De las propiedades de estas soluciones podemos determinar las propiedades de los mesones en la materia nuclear. Para que la ecuación ( 13) tenga soluciones diferentes de la trivial, (de hecho un infinito número de ellas) se impone la condición de que el determinante de coeficientes sea cero. Esta condición se expresa como: Det(óvµ - D0 (k) rf1') =O (14) ahora se sabe que el estado de PQG se manifestará por una copiosa producción de pares kaón-antikaón. Los experimentos están ya diseñados para saber si podremos reproducir en el laboratorio las condiciones iniciales del universo. Conclusiones Varios son los resultados que podemos obtener del conocimiento de las propiedades de los hadrones en el medio nuclear. Una de ellas es que nos permite determinar cuáles son las condiciones bajo las cuales se puede obtener el plasma de quarks y gluones, el cual se supone que fue el estado primigenio del universo. Con esto podemos establecer suposiciones sobre el origen y la evolución del universo. La solución de esta ecuación conduce a que la masa de los hadrones en el medio nuclear disminuye respecto a su valor en el vacío. Este resultado nos lleva a que el ambiente nuclear afecta las propiedades de los hadrones. Con esto podemos determinar cuál será el indicio de que en un choque entre iones pesados a velocidades relativistas se produzca el PQG. De estos estudios, Similarmente el conocimiento de las propiedades de los hadrones en el medio nuclear nos permite obtener una ecuación de estado para la materia nuclear y así poder entender la evolución estelar. Debido a lo anterior, podemos establecer bajo qué condiciones una supernova puede evolucionar hacia una estrella de neutrones o un aguJero negro. Referencias Datos del Autor: [l) Rubén Morones lbarra [2] 13) Shanshan C., Qm, G. Y., Bass, S.A. and Muller, B. "Colhstonal vs. Radiau,e Lnerg) Loss of Heavy Quark m a Hot and Dense Nuclear Matter" Suelear Phys,cs. A90+905. Pp.653c-656c. 2013. J W. Harns and B Muller "The search for Quark-GluonPlasma". AR,'IPS. 1996. Gremer, W.. Stocker, H. and Gallmann. A. "Hot and Dense Nuclear Matter", NATO ASI Senes. Vol. 335 1994. [4) Waleka, J. D. Theoiw,ca/ Suelear and S11b11uc/ear Phys,cs. Second ed1t1on. World Sc1ent1fic. 2004 [5) Jackson. J. D. C/ass,cal E/ec1rody11am1cs. Th1rd Ed,uon John W1ley and Sons 1998 (6) Morones-Jbarra. J. R., Menchaca Mac1el, M.. Santos-Guevara. A. and Robledo Padilla. F. Promana .loumal of Phys,c.f. Vol. 80 I'(). 479-1-85. JO 13. Es L1cene1ado em Cicncras Físico Matemáticas por La UANL y Doctor en Filosofía con cspccrahdad en Física Nuclear, por la University of Souúi Carolina. Dcpartmenl of Phys1cs and Astronomy. {EUA). Cuenta con diversas pubhcaciones y más de 100 citas. Direcc ión del autor: Ciudad Umvcrsitaria, SIN. C.P 6lH51, San Nicolás de los Garza.. Nuevo León. Méxrco. Email: rubenmorones@yahoo.com.mx LA MATERIA EN CONDICIONES EXTRAÑAS DE DENSIDAD Y TEMPERATURA POR: JOSÉ RUBEN MORONES !BARRA �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO , SEGURIDAD FISICA, , PREVENCION Y DETECCIÓN María de Jesús Antonia Ochoa Oliva UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: Este trabajo explica las variables que juega la seguridad fisica en las organizaciones, ya que es un conjunto integrado de capacidades y soluciones que deben proveerse en una organización o centro de cómputo para mantener la seguridad informática en un nivel aceptable. Uno de los errores más comunes es que estas se centren en el hardware y no en el soporte de las aplicaciones~ por ello es importante saber dónde se alojará la infraestructura tecnológica que ayudará a la continuidad de la operación. Además, se hace referencia a las barreras fisicas y mecanismos de control en el entorno de un sistema informático para proteger el hardware de amenazas fisicas complementada con la seguridad lógica. Palabras claves: seguridad fisica, amenazas, continuidad de negoc10, seguridad informática �ESPECIAL / 3ER FORO Introducción Las principales amenazas de un sistema informático son los desastres naturales, incendios accidentales, tormentas, temperaturas extremas, terremotos e inundaciones que conllevan consecuencias catastróficas; asimismo, se presentan amenazas ocasionadas por el hombre como pueden ser disturbios, sabotajes internos o externos en forma deliberada, etc. La seguridad fisica previene cada una de las anteriores. ¿Qué es la seguridad fisica? Es la "aplicación de barreras fisicas y procedimientos de control, como medidas de prevención y contramedidas ante amenazas a los recursos e información confidencial". (1] El buen estudio de la infraestructura tecnológica que se va a instalar en un edificio y el análisis del entorno fisico son partes fundamentales para que se soporten las aplicaciones o sistemas de hardware o software; todo este estudio es para llevar a cabo la minimización de riesgos y generar una continuidad de operación en las orgamzac1ones. Revisando las principales amenazas, vulnerabilidades, ataques, se establece un esquema de prevención, donde se establece una detección y así mismo se realizan las medidas establecidas por las poi íticas de seguridad. Las medidas de detección que se recomiendan son: • Mantener las máquinas actualizadas y seguras fisicamente CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Cuando se habla de un estudio del entorno fisico, significa que se debe de realizar un levantamiento de datos que lleve a tomar decisiones que den cómo resultado la ubicación del hardware, dispositivos de red, centros de cómputo, etc., en este estudio se revisa la ubicación del edificio, acceso fisico de personas, la interconexión de cableado de datos y eléctrico, controles de temperatura interna y externa, condiciones climáticas, tipo de montaje de hardware y software, métodos de administración de acceso a los sistemas de hardware, revisión de la continuidad y operación de cualquier sistema. La seguridad fisica en forma específica se toma ardua, puesto que la operación misma se lleva a cabo por parte de los usuarios y se generan vulnerabilidades, ya sea intencionadas o imprudenciales, de tal manera que para los gestores de la seguridad informática es importante hacer cumplir las politicas de seguridad como la parte normativa. Las medidas específicas de seguridad fisica incluidas en las normas o políticas se desarrollan con base en las condiciones en que se requiere proteger las instalaciones y siempre tener en cuenta los siguientes factores : grado de clasificación de la información, tipo de información en cuanto a su origen, cantidad y formato de información ya sea en papel o electrónico, necesidad de conocer el personal, amenazas y vulnerabilidades, medios de almacenamiento de información, todas estas medidas de seguridad serán aplicables cuando: • Impedir la entrada por parte de intrusos, tanto si se emplean métodos subrepticios como si utilizan otros que impliquen el uso de la füerza • Mantener personal especial izado en cuestiones de seguridad • Los administradores de red deben configurar en forma adecuada. • Disuadir, impedir o detectar acciones llevadas a cabo por personal desleal • Mantenerse informado constantemente sobre cada unas de las vulnerabilidades • • Control de acceso, la restricción de los derechos de acceso a las redes, sistemas, aplicaciones, funciones, edificios y datos Permitir la limitación del personal en su acceso a información clasificada de acuerdo con el principio de la necesidad de conocer • Detectar posibles brechas o violaciones de seguridad y ejercer las pertinentes acciones de corrección sobre estas con la mayor brevedad posible. (3] • Seguridad de la información de manejo de incidentes, anticipar y responder adecuadamente a las violaciones de la seguridad de información • Gestión de la continuidad, proteger, mantener y recuperar los procesos críticos de negocio y sistemas • Cumplimiento, garantizar la conformidad con las políticas de seguridad de la información, normas, leyes y reglamentos [2] Prevención En el momento que se requiera ser preventivos se debe de empezar con los diferentes roles de los recursos humanos, realizando una estructura organizacional con grados de responsabilidad y desarrollo de la custodia de la información; no se debe de olvidar que la buena clasificación de procesos y recursos nos lleva a generar SEGURIDAD FÍSICA, PREVENCIÓN Y DETECCIÓN POR: MARÍA DE JESÚS OCHOA OLIVA �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 protocolos de seguridad como lo pueden ser una buena gestión de alertas y así mismo puedan dar respuesta con reacción inmediata a una contingencia ocasionada al momento de la operación. El buen manejo de la información como lo son fuentes, análisis de datos, identificación de riesgos; genera la inteligencia de poder realizar un buen diseño aplicación de estrategias en la ejecución de los protocolos implementados y establece la continuidad operativa. Para cualquier sistema informático es importante contar con arquitecturas de seguridad para el uso de hardware y software, lo cual se establece en el mecanismo de los dispositivos tecnológicos, desde el momento que existan sistemas de seguridad, centros de monitoreo y equipos de contingencia nos previene de un ataque ya sea en forma local o global. Detección Hoy día, la detección ha evolucionado, partiendo de procedimientos tradicionalistas como innovadores. Para realizar una buena custodia de la información, se propone empezar por implementar una fisica reactiva; esto es, poner barreras fisicas que son recursos humanos operando como vigilantes, o bien, usar la tendencia de la electrónica lógica como lo son los CCTV, sensores, firewall que en la actualidad se encuentra en verdadero auge. Si se desea estar con líneas innovadoras, existe el desarrollo de la tecnología mediante la seguridad inteligente, que utiliza la biometría, análisis de imágenes, sistemas inteligentes de seguridad, etc. Sin embargo, nace el cuestionamiento de ¿cuál es la tendencia de detección en la seguridad fisica? Se requiere realizar una verdadera sinergia entre la seguridad fisica y la seguridad lógica para realizar una convergencia y hacer sistemas con alta eficiencia que minimicen riesgos de una operación que permitan afrontar diferentes eventos. No se puede pensar en los mecanismos extremos que sean totalmente fisicos y estos, a su vez, vayan a eliminar las amenazas; por tal razón, se recomienda usar en conjunto con la seguridad lógica, para poder mitigar de forma inteligente todo lo que conlleve al perjuicio de la información. Es importante evaluar y controlar la seguridad de las instalaciones con base en la integración de una función primordial, manteniendo controlado un ambiente que ayude a disminuir siniestros y así trabajar con una sensación de seguridad, basado en el descarte de falsas hipótesis que dieran origen a diferentes incidentes. Los grandes obstáculos que se enfrentan las organizaciones en la implementación de una buena SEGURIDAD FÍSICA, PREVENCIÓN Y DETECCIÓN POR: MARÍA DE JESÚS OCHOA OLIVA ESPECIAL / 3ER FORO seguridad fisica es: la resistencia a los cambios de nuevas estructuras, la diversidad de cultura organizacional, conflictos internos y externos, falta de comunicación, falta de liderazgo, limitaciones presupuestales, plan de acción no alineado a la convergencia, entre otros. Por ello, con el diseño de políticas alineadas a las mejores prácticas del ISO/IEC 270002, así como el entendimiento por parte de las organizaciones de que la seguridad fisica- lógica es una fortaleza, dará como beneficios la reducción de costos por el uso de la tecnología, mayor capacidad de reacción inmediata, optimizará el rol preventivo y el adecuado manejo de diferentes estrategias; lo cual lleva a pensar que se generará una ventaja competitiva y hará a esta un socio estratégico. Conclusiones Si contamos con una buena seguridad fisica tanto de infraestructura, instalaciones y que además incluya la seguridad del personal (manteniendo una vigilancia y estableciendo controles) ayudará a minimizar los riesgos de las organizaciones. Lo anterior se denomina arquitectura de seguridad de la información, ya que durante la operación se administran las amenazas, vulnerabilidades, procesos, entre otros, que ayudan a tomar decisiones en la generación de políticas de seguridad mediante el cumplimiento de normas; asimismo nos prepara a una inteligente respuesta a un incidente, aunada a la implementación y desarrollo previos de los sistemas y habilidades de los recursos humanos para responder o recuperar la información sensible de toda organización. Las distintas alternativas estudiadas en este trabajo se presentaron con el propósito de que no se interrumpiese el flujo de la información que pudiera llegar a afectar a cualquier organización en lo que respecta a mantener la confidencialidad, integridad y disponibilidad. Entonces, cualquier acción que se defienda de los aspectos del triángulo CID ( confidencialidad, integridad y disponibilidad) [4] nos lleva a seleccionar controles adecuados que se apliquen en forma fisica y lógica para la defensa de la base de la información. �ESPECIAL / 3ER FORO Referencias [I) Huena. A "Segundad en Umx y Redes". lers,ón 1.2 D1g11a/ Open Pubbca11011 Ucense 1dO o later http://www.knplopohs. org 2 de octubre de 2000. [2) Escuela fomás Alva Ed1son. w,~wtae.edu mx 2007. [3] Autoridad Nacional para la protección de la mfomiac1ón clas1ficada - NS/03- Segundad ris1ca. Ed1c1ón 2.0 http://www.cn1.es/comwi/recursos/descargas/NS-03_Segundad_ F 1s1ca.pdf Diciembre 2012. [4] Castro. S. A1t¡w1ec111ra de Seguridad /11Jan11á11ca. Alianza de Segundad Informática; 1a ed1c1ón Enero 24 de 20 l 3. CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Datos del Autor: María de Jesús Antonia Ochoa Oliva Es Ingeniera en Electrónica y Comunicae1ones, cuenta con la Maestría en Telcmfonnáttca por la UANL. Es ce-creadora de la carrera de la Licenciatura en Seguridad en Tecnologías de lnfom1ac1ón y de la Maestría en lngemería en Seguridad de la Información que se imparte en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas. Funge como Secretaria Administrativa del Centro de Jnvcstigacmn de Ciencias Físico Matemáticas y Coordinadora de la maestría antes mencionada Di rección del autor Ciudad Universitaria, S/N_ CP. 66451. San Nicolás de los Garza. Nuevo León, México. Emai l: maria.ochoalv@uanl.edu.mx SEGURIDAD FÍSICA, PREVENCIÓN Y DETECCIÓN POR: MARÍA DE JESÚS OCHOA OLIVA �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 ESPECIAL/ 3ER FORO TÉCNICAS EFECTIVAS DE PRESENTACIÓN Álvaro Reyes Martínez UANL-FCFM Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ciencias Físico Matemáticas San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México Resumen: A través de la experiencia directa con profesionistas de una buena cantidad de áreas de la ciencia, además de las exposiciones de alumnos, y después de haber s ido testigo de infinidad de presentaciones de tipo administrativo, académico, de planeación, informativas y de toda índole, resulta evidente que las personas necesitamos desenvolvernos para expresar exitosamente nuestras ideas, con habilidad, destreza y eficacia, tanto en forma verbal, como escrita. Lo anterior, lo afirmo categóricamente, ya que toda persona que se desarrolle en ámbitos profesionales se verá obligada a exponer sus ideas, i.nformes orales, defender proyectos, vender un producto o servicio, impartir una charla o conferencia, o en su ejemplo más sencillo, presentar ante una clase un tema de investigación, para aprobar una materia dentro del plan curricular de su carrera. ¿A quién no le gustaría expresarse ante un público, con soltura, conocimiento y brillantez? Esto constituye un buen elemento de motivación y de satisfacción personal y profesional, además de que se puede convertir en una característica importante en nuestra propia personalidad . • �ESPECIAL / 3ER FORO CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Introducción En la actualidad, existen personas, inclusive grandes profesionistas o altos ejecutivos, que son incapaces de explicar con sencillez y claridad lo que saben hacer a la perfección. ¿Qué es lo que les impide transmitir sus conocimientos a los demás? Obviamente, en la mayoría de los casos, es la falta de pericia en el manejo de la información oral, escrita y gráfica. Comunicar bien una idea tiene que ver con la preparación, práctica y ensayo consciente, ya que es importante destacar que los buenos presentadores de ideas no nacen, se hacen, a través del estudio de técnicas que faciliten la presentación de sus ideas, a través del autocontrol, la autodisciplina y el manejo de la comunicación, en beneficio propio y de la audiencia a la que va dirigido el mensaje. Hay que asegurarse de que se den los elementos indispensables para que las personas comprendan lo que se desea expresar, ya que esto representa el producto final que se va a entregar, ya sea un artículo, un servicio, o una presentación que impacte, por su contenido, fuerza y dominio del escenario. Los factores que inciden directamente en el éxito o fracaso de una presentación pueden ser muchos, entre ellos destacan la habilidad, convicción y seguridad de quien comunica, la c lase de audiencia a la que va dirigido el mensaje, la coherencia de las ideas presentadas en el mensaje y la calidad de la información presentada. Todos los e lementos de una presentación exitosa deben estar presentes: excelentes apoyos audiovisuales, control escénico, vestuario impecable y adecuado al lugar o importancia del evento, buen manejo del lenguaje corporal y oral, entre otros. Elementos que forman parte del proceso de comunicación • Emisor: Se trata de la persona o personas que transmiten el mensaje • Receptor: Persona o personas que reciben el mensaje del emisor • Mensaje: Ideas que se transmiten, entre e l emisor y el receptor • Código: Lenguaje no verbal que utiliza el emisor para que el receptor entienda e l mensaje • Canal : Medio a través del cual el mensaje es recibido, del emisor al receptor • Contexto: El ambiente fisico en donde se realiza la comunicación Por lo anterior, se puede afirmar que una comunicación eficiente supone que el emisor emplee técnicas de expresión adecuadas para transmitir un mensaje claro, ordenado y preciso hacia el receptor, que a través de un código común comprensible, capte fácilmente el contenido del mensaje, a través del canal adecuado para e llo, y mediante un medio ambiente que favorezca el proceso de la comunicación. Técnicas de presentación: La proyección fisica La proyección fisica no es otra cosa sino la comunicación no verbal, que en muchos casos dice más que mil palabras. El lenguaje oral por sí solo no da sentido completo a lo que una persona trata de decir, y esto viene a complementar, reforzar y acentuar lo que se dice. Dentro de un contexto definido, posturas, gestos, ademanes, miradas, pequeños movimientos, atuendo, peinado, accesorios, entre otros e lementos, son observados con atención por la audiencia y esto, sin duda, tiene un impacto definitivo en el éxito o fracaso de una presentación. Algunos de los elementos claves que deben ser tomados en cuenta en la proyección fisica son: la actitud, gestos, entorno, aspecto, contacto visual, espacio zonal y contacto corporal. Actitud El respeto a la audiencia y el interés que tenga en su presentación es la mejor actitud que se debe mostrar. Es importante destacar también que la puntualidad es la primera señal de la personalidad del expositor, siendo imprescindible para preparar con tiempo y calma su presentación y revisando si se cuenta con los elementos mínimos indispensables para una destacada actuación, y sobre todo, para que se vaya fami liarizando con el escenario en el cual va a desenvolver, y, si es posible, conocer un poco al público al que va dirigido su mensaje, para saber si va a cumplir las expectativas de este. Gestos Las diferentes partes del cuerpo permanentemente comunican el estado de ánimo, personalidad y la actitud de las personas. A continuación se hace una breve revisión de lo que expresan diferentes partes del cuerpo, como las manos, los ojos, el rostro, entre otros. Las manos juegan un papel muy importante en las comunicaciones; su movimiento está estrechamente asociado con las emociones. Cuando una persona desea enfatizar o dar intensidad a sus palabras, los movimientos de sus manos son más amplios e intencionados. TÉCNICAS EFECTIVAS DE PRESENTACIÓN POR: ÁLVARO REYES MARTÍNEZ �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 De todas las partes del cuerpo humano que se emplean para transmitir información, los ojos son los más importantes para reflejar los matices más sutiles. El primer contacto que se hace comúnmente con una persona es a través de los ojos; muchas veces basta una mirada para m1c1ar una relación, terminarla, elegir o rechazar. La expresión del rostro muestra diferencias importantes en el significado del mensaje. Si se desea enviar un mensaje cálido o positivo, lo apoyamos con una sonrisa amable. Si se trata de un mensaje serio, mostramos una expresión grave, solemne o circunspecta. Este aspecto del lenguaje corporal es muy importante ya que con el rostro se revelan pensamientos, sentimientos, emociones, actitudes hacia personas, ideas o hechos. Además, muchas personas interpretan o enjuician como resultado de esas expresiones. Entorno ESPECIAL/ 3ER FORO nexos de comunicación que se deben generar. Espacio zonal Este elemento tiene que ver con el movimiento escénico y la colocación del expositor ante su público. El desplazamiento por el escenario debe darse de manera natural y con tranquilidad, para mantener la atención del público. Hay que situarse en un lugar donde pueda ser visto y escuchado por la audiencia, pero sobre todo, donde se puedan controlar fácilmente las ayudas audiovisuales, moviéndose de tal manera que no afecte la dinámica de la presentación. Contacto corporal Durante la presentación, es innecesario mantener contacto fisico con la audiencia, ya que cada persona responde de maneras distintas a este aspecto. Es conveniente esperar a que termine la exposición, para poder estrechar la mano de quien así lo solicite. Este aspecto tiene que ver con la familiarización que se tenga sobre el escenario en el que va a realizar su presentación, haciendo una valoración de ventajas, desventajas, elementos fisicos de apoyo necesarios para la exposición y todos los elementos fisicos que favorezcan la atención de la audiencia en el expositor. Esto se conoce como atmósfera de confort, tanto para el expositor, como para el público. Técnicas de presentación: Elementos vocales Aspecto Intensidad o volumen Los objetos que una persona usa o que la rodean dicen cosas acerca de ella. La elección de la ropa y los accesorios informan de sus preferencias, el modo de ser, las actividades y el estatus de quien los porta. Además, la interpretación de esta elección revela también aspectos de la personalidad de quien la percibe; de ahí, la necesidad de manejar una imagen acorde con la personalidad de cada quien y la conveniencia de que los mensajes que envíe a personas o grupos de personas sean positivos para que la respuesta que obtenga de ellos resulte igualmente efectiva. Hay que recordar que lo que se van a exponer son ideas, no anatomía o arreglo personal exagerado. La propia voz es el elemento más importante para comunicarse con la audiencia, siendo el medio de comunicación más utilizado. Es importante reconocer qué impacto tiene la voz en el público, a través de ciertos elementos, entre ellos la intensidad o volumen, la claridad, la velocidad y el ritmo, el tono y el énfasis. Es la proyección de la voz, en un tono más alto de lo comúnmente se conoce como charla, estudiando las características del Iugar en donde se real izará la presentación, el número de asistentes, ruido ambiental, uso de micrófono, entre otras cosas. Claridad Además del tono, se necesita emplear un lenguaje o argot que esté al alcance o a la altura del público a quien va dirigida la presentación, utilizando palabras nítidas y comprensibles, en una palabra, que se entienda bien y por todos. Además, la pronunciación de las palabras es determi.nante en la claridad, en especial las consonantes. Velocidad y ritmo Contacto visual Debe procurarse mantener un contacto visual permanente con el auditorio, ya que el mensaje de una presentación va dirigido a todo el público, sin distinción. Hay que distribuir equitativamente la mirada hacia la audiencia, para que esta se sienta incluida en la presentación y puedan sentirse partícipes de la anterior. Es de suma importancia entender que nunca se debe dar la espalda a las personas presentes, por educación y para no cortar los TÉCNICAS EFECTIVAS DE PRESENTACIÓN POR: ÁLVARO REYES MARTÍNEZ Generalmente, el estado de ánimo de la persona que realiza una presentación se refleja en la velocidad y ritmo de sus palabras. Excelentes presentaciones han fracasado porque el transmisor habla con demasiada rapidez, sin pausas, o al contrario, se expresa con dificultad, lentitud y haciendo pausas innecesarias. La moderación en la velocidad y el ritmo, en conjunto con la respuesta de la audiencia, son elementos que deberán ser tomados en cuenta en este aspecto. �ESPECIAL / 3ER FORO Tono AJ hablar, se debe procurar tomar un tono de voz natural y pausado, lo bastante alto para poder ser escuchado por las personas con las que se habla. Es de mala educación gritar al hablar y emplear un tono de voz tan alto como si se hablase a sordos. Una cosa a la que se debe prestar mucha atención al hablar es que la voz no tenga resabios de dureza, aspereza o altivez, hay que hacerlo siempre con naturalidad y benevolencia. Énfasis Se refiere, básicamente, al sentido de expresividad con el que se desea destacar alguna palabra o frase, para distinguirla, igual que en un texto, el subrayado enfatiza, en la expresión oral, la modulación de la voz se utiliza para llamar la atención del público. Técnicas de presentación: Elementos visuales En la actualidad, van de la mano las herramientas audiovisuales con casi cualqu.ier tipo de presentación que se real ice. Es de suma importancia que el expositor prepare con extremo cuidado y esmero su tema, ya que será su tarjeta de presentación ante la audiencia, que valora y critica una buena o mala presentación visual. Por lo anterior, hay que cuidar algunos detalles, tales como título de la presentación, diseño, armonía, ortografia y distracciones. Título de la presentación Toda presentación audiovisual debe comenzar con una portada, que incluya el nombre del tema a exponer y el nombre del autor, seguido de otra diapositiva que sirva de índice sobre el cual descansa la presentación formal. Diseño Posteriormente a la portada e índice, se deben definir los títulos de las restantes diapositivas, incluyendo textos explicativos, imágenes, videos de apoyo y notas personales del autor. En el diseño, se deben enunciar las siguientes consideraciones: • Cada diapositiva deberá tener un título que aclare al público y al ponente cuál es el punto principal de la presentación, asegurando coherencia y organización del material. • El texto de las diapositivas debe limitarse a unas cuantas frases, con un máximo de seis lineas de texto, con seis palabras por línea, preferentemente. Hay que recordar que la presentación es solo un apoyo, no es todo el discurso verbal. • Utilizar ayudas visuales pero no abusar de ellas exagerando en una sola diapositiva imágenes, CELERINET ENERO-JUNIO 2013 fotografias, mapas o gráficos, y sobre todo, que estas ayudas visuales tengan conexión con el texto que se presenta. • Se recomienda, sin ser requisito importante, que cada diapositiva tenga el logotipo de la institución y el nombre del ponente, en la parte inferior izquierda. Armonía En este renglón, debe tomarse en cuenta que la presentación debe ser simple, sencilla, discreta y sobria, y entender que viene a complementar la información verbal que se presenta. A continuación, algunas recomendaciones: • Ser consistente en el tipo de letra, que sea clara y fácil de leer, que sea la misma para todo el texto, evitando la multiplicidad de letras, que solo distraen a la audiencia. Los tipos Aria!, Tahoma, Verdana o Calibrí son los más recomendados. • Los fondos de pantalla deben contener tonos neutros, evitando combinaciones que alteren tanto la vista, como los estados de ánimo de la audiencia. Utilizar siempre el mismo fondo para toda la presentación. • Combinar perfectamente mayúsculas y minúsculas en la presentación. Estas combinaciones son más legibles. • La apariencia de las diapositivas deberá ser variada, intercalando gráficas, fotografias, mapas y otros apoyos, para darle realce a las palabras y hacer más dinámica la presentación. • De preferencia, se recomienda que para el texto se utilicen colores obscuros, y tonos pasteles o claros para el fondo. Ortografía Es de vital importancia la ortografia en una presentación. Actualmente, las personas no le prestan atención a este elemento, ya que, culturalmente hablando, se ha ido perdiendo el interés en esta parte de la Gramática. Hay que entender que los errores ortográficos se magnifican cuando son proyectados. Otro elemento importante es la redacción, debe ser congruente y de acuerdo al tema que se está presentando, para darle sentido a las ideas y puedan ser comprendidas por el auditorio. Sería útil que antes de presentar la información, y sobre todo, si no hay seguridad en la ortografia, se proporcione el texto a un editor, a fin de corregir errores ortográficos, tipográficos y otras inconsistencias. TÉCNICAS EFECTIVAS DE PRESENTACIÓN POR: ÁLVARO REYES MARTÍNEZ �CELERINET ENERO-JUNIO 2013 Distracciones Existen elementos que, utilizándolos adecuadamente, le dan valor agregado a las presentaciones, pero el uso exagerado puede provocar distracciones en la audiencia. Los diseños muy vistosos pueden opacar el impacto del mensaje, no excederse con las transiciones ni en los efectos especiales. Utilizar con prudencia animaciones y sonidos, solamente para resaltar puntos importantes. Técnicas de presentación: La audiencia La audiencia es, a final de cuentas, el objetivo principal de una presentación. Por lo tanto, hay que analizar el impacto que causará la presentación y las expectativas que el públ ico tiene de lo que se vaya a exponer. Si el tema a desarrollar en la presentación tiene un efecto positivo en el público, es probable que varios de los asistentes lo aprueben, utilizando el lenguaje corporal de aceptación, o por el contrario, se pueden mostrar aburridos o distraídos, por lo que es importante que el presentador esté pendiente de esas señales, a fin de seguir con ese ritmo o cambiarlo, dependiendo las reacciones. Por respeto a la audiencia, el presentador debe asegurarse que todos los elementos fundamentales para Referencias [ 1) A García Beltrán. ·•cómo hacer presentaciones eficaces,.. Gestión. 200-I. [2] Asher. Spnng y Chambers. y Wicke. Cómo hacer presemaciones ex11osas. Prenuce-1-Jall. 1999. [3] Alban Alencar. A Manual de Oratoria Profesional. http:// forodelderecho.blogcmdarto.com/2008/0:?./00190-manual-deoratona-profes1onal-alexander-alban-alencar.html. 2008. [4] Pubilcacmnes Anali11ca. Presentaciones orales efecuva.~. http:// ww,,.anaht1ca.com/va/soc1edad/gerenc1a/ 118779•1.asp. 2004 TÉCNICAS EFECTIVAS DE PRESENTACIÓN POR: ÁLVARO REYES MARTÍNEZ ESPECIAL/ 3ER FORO su exposición funcionen adecuadamente, precisamente para evitar contingencias o errores que afecten su relación con la audiencia. Si al final de la presentación, hay un tiempo para preguntas y respuestas, en donde el ponente tiene interacción con su público, siempre hay que mantener contacto visual con la persona que pregunta, para darle el lugar y el valor que se merece y estar abierto a las diferencias ideológicas que pueden surgir en una presentación, sobre todo si son temas que se prestan a la critica o al debate. Por último, entender que siempre va a haber personas impertinentes que van a opinar simplemente por molestar o ser inoportunas. Hay que restar importancia a esos comentarios, siendo elegante, discreto y educado, utilizando una voz calmada y compasiva. Conclusiones Conocer técnicas de presentación, nos lleva a planear, organizar y mostrar una disciplina congruente entre el pensar, el sentir y el actuar, facilitando enormemente el impacto que se quiere lograr en las personas a quienes va dirigido el mensaje, logrando proyectar seriedad, seguridad y profesionalismo. Datos del Autor: M.C. Álvaro Reyes Martínez Licenciado en Admmistrac1ón de Empresas (Universidad Regiomontana) y Maestro en Ciencias de la Admmistración. con especialidad en Relaciones lndustnales (UnJ\crsidad Autónoma de Nuevo León), Catedrático de Tiempo Completo de la Universidad Autónoma de Nuevo León. en la L1cenc1atura en Ciencias Computac1onales y en la Maestría en TcleinformátJca y Coordinador de Desarrollo Humano en la Facultad de C 1cnc1as físico Matemáucas de la UANL. Email: al varo.reyesmr@uanl.edu.mx �Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Dr. Francisco Hernández Cabrera UANL Recibió el Reconocimiento a la Calidad Educativa por el mérito académico de haber logrado por cuarto año consecutivo que todas sus licenciaturas evaluables cumplieran satisfactoriamente con los requisitos académicos establecidos por estos Comités. Recibió el Premio de Investigación 2012 por haber desarrollado el mejor trabajo de investigación en el área de Ciencias de la Salud. Institución que otorga: CIEES, los Comités lnterinstitucionales para la Evaluación de la Educación Superior Fecha: 21 de febrero de 2013 Recibió la certificación para ser acreditada internacionalmente por el periodo del 21 de noviembre de 2012 hasta el 21 de noviembre de 2017 la Licenciatura en Ciencias Computacionales de la Universidad Autónoma de Nuevo León Institución que otorga: AKREDITA Q.A. Agencia Acreditadora de Educación. Reconocida por la Comisión Nacional de Acreditación, Ley No. 20. 129 (Santiago de Chile) Fecha: 6 de diciembre de 2012 Perla Viera González (MIFI) Guillermo Sánchez Guerrero (MIFI) Obtuvieron el 1 er lugar en el concurso Optics Outreach Olymics 2012. Institución que otorga: Universidad Autónoma de Nuevo León Institución Organizadora: lnternational Society for Optics and Photonics (SPIE) Fecha: 12 de septiembre de 2012 Fecha: 12 de agosto de 2012 Autores de proyecto: Francisco Hernández Cabrera, Alma Yolanda Arce Mendoza, Adrián Geovanni Rosas Taraco, Mario César Salinas Carmona, Jorge Enrique Castro Garza Proyecto presentado. The Magic of the Human Eye Asesor: Dr. Romeo Selvas Aguilar Co-asesor: Dr. Juan Carlos Ruíz Mendoza �Presentan Expo Multimedia agosto-diciembre 2012 19 Septiembre del 2012 Alumnos demuestran sus conocimientos, habilidad y creatividad en Expo-Multimedia. La Licenciatura en Multimedia y Animación Digital presentó los proyectos más destacados del semestre agosto-diciembre 2012, el 19 de septiembre a las 5:00pm en la Plaza Cultural "lng. Rafael Serna Treviño' . Siendo la sexta versión de Expo Multimedia, los proyectos que se pudieron apreciar en la misma incluyeron trabajos avanzados de programación y electrónica, arte digital en donde se apreciaba la labor realizada en fotografía y composición de la misma, stop motion, efectos visuales, modelado, animación, caricaturas, comics y dibujo artístico. La alta calidad e ingenio de los trabajos de la exposición prepara a los alumnos a enfrentarse en un futuro al mundo laboral, en el cual tendrán que mostrar sus conocimientos y habilidades. MCE. Rafael A. Rosas Torres, Coordinador de la carrera de Multimedia y Animación Digital de la FCFM de la UANL comentó la marcada evolución que mostraron los jóvenes en este semestre. Lo anterior, se puede apreciar en los videojuegos de 3D y el desarrollo de sitios web elaborados, puesto que se nota la calidad de la programación así como el contenido artístico de los aspectos visuales. De acuerdo con el Coordinador, el próximo semestre se incluirán trabajos de realidad virtual y procesamiento de imágenes. Finalmente exhortó a los estudiantes a ser competentes y competitivos tal como lo han demostrado en el gran avance de un semestre a otro en sus proyectos. �Imparten VI Seminario Nacional de Tecnología Computacional en la Enseñanza y el Aprendizaje de las Matemáticas 2012 29 Septiembre del 2012 En aras del 59 aniversario de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, se llevó a cabo el VI Seminario Nacional de Tecnología Computacional en la Enseñanza y el Aprendizaje de las Matemáticas 2012, el cual fue presidido por la Asociación Mexicana de Investigadores del Uso de Tecnología en Educación. El Seminario consistió de tres días consecutivos de ponencias, conferencias y talleres que se llevaron a cabo del 27 al 29 de septiembre de 2012 en las instalaciones de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. La inauguración tuvo lugar en la Plaza Cultural "lng. Rafael Serna Treviño", mientras que la clausura se llevó a cabo en la Sala de Usos Múltiples "lng. Roberto Treviño González". Las autoridades que estuvieron presentes fueron: M.A. Patricia Martínez Moreno, Directora de la FCFM; M.C. Francisco Fabela Bernal, Director de la Facultad de Arquitectura; Dr. José Carlos Cortés Zavala, Presidente de la AMIUTEM; Dr. Pedro Villezca Becerra, Director de Estudios Asiáticos, en representación del señor Rector, Dr. Jesús Ancer Rodríguez; y M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Subdirector Administrativo de la FCFM. Durante el evento, la directora, M.A. Patricia Martínez Moreno dio un en el que comentó que la Facultad se sentía honrada de ser la sede del Seminario y agradeció a los participantes del mismo. Anteriormente, este último se había llevado a cabo en la Universidad Autónoma de Morelos, la Universidad de Sonora, la Universidad Michoacán en Morelia, la Universidad de Guadalajara y la Universidad Autónoma de Querétaro. Durante el Seminario se presentaron conferencias, talleres y ponencias relacionadas con el uso de las TICs en la enseñanza. Los campos que se trataron fueron: innovación educativa, recursos educativos abiertos, entornos de aprendizaje, estrategias didácticas, resolución de problemas, visualización matemática, simulación matemática, modelación matemática, aprendizaje colaborativo, competencias digitales, formación de profesores. El Dr. José Carlos Cortés Zavala invitó a la comunidad a participar en el VII Seminario que se llevará a cabo en la Cd. Guzmán, Jalisco y felicitó a los ponentes por su profesionalismo. El Seminario consistió de tres días consecutivos de ponencias, conferencias y talleres que se llevaron a cabo del 27 al 29 de septiembre de 2012 en las instalaciones �de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. La inauguración tuvo lugar en la Plaza Cultural "lng. Rafael Serna Treviño", mientras que la clausura se llevó a cabo en la Sala de Usos Múltiples ºlng. Roberto Treviño González'. Las autoridades que estuvieron presentes fueron: M.A. Patricia Martínez Moreno, Directora de la FCFM; M.C. Francisco Fabela Bernal, Director de la Facultad de Arquitectura; Dr. José Carlos Cortés Zavala, Presidente de la AMIUTEM; Dr. Pedro Villezca Becerra, Director de Estudios Asiáticos, en representación del señor Rector, Dr. Jesús Ancer Rodríguez; y M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Subdirector Administrativo de la FCFM. Durante el evento, la directora, M.A. Patricia Martínez Moreno dio un en el que comentó que la Facultad se sentía honrada de ser la sede del Seminario y agradeció a los participantes del mismo. Anteriormente, este último se había llevado a cabo en la Universidad Autónoma de Morelos, la Universidad de Sonora, la Universidad Michoacán en Morelia, la Universidad de Guadalajara y la Universidad Autónoma de Querétaro. Durante el Seminario se presentaron conferencias, talleres y ponencias relacionadas con el uso de las TICs en la enseñanza. Los campos que se trataron fueron: innovación educativa, recursos educativos abiertos, entornos de aprendizaje, estrategias didácticas, resolución de problemas, visualización matemática, simulación matemática, modelación matemática, aprendizaje colaborativo, competencias digitales, formación de profesores. El Dr. José Carlos Cortés Zavala invitó a la comunidad a participar en el VII Seminario que se llevará a cabo en la Cd. Guzmán, Jalisco y felicitó a los ponentes por su profesionalismo. Participan en 5to Congreso de Ciencias Exactas 8 de octubre del 2012 Enmarcando el 59 aniversario de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León, se celebró el 5to Congreso de Ciencias Exactas. El 8 y 9 de octubre de 2012, la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas en colaboración con la Secretaría de Educación Pública, llevaron a cabo el 5to Congreso de Ciencias Exactas. El Congreso se conformó por conferencias, talleres y eventos culturales impartidos por profesionales expertos de las diferentes carreras de la Facultad. Las autoridades que estuvieron presentes fueron: M.A. Patricia Martínez Moreno, Directora; M.T. Rogelio Juvenal Sepúlveda Guerrero, Subdirector Administrativo; Dr. Pedro Villezca Becerra, Director del Centro Estudios Asiáticos de la UANL, en representación del señor Rector, Dr. Jesús Ancer Rodríguez; Dr. José Luis Camparán Elizondo, Subdirector del Centro de Investigación en Ciencias Físico Matemáticas y Estudios de Posgrado; y M.C. Azucena Yoloxóchitl Ríos Mercado, Subdirectora Académica La inauguración y clausura se llevaron a cabo en la Plaza Cultural ºlng. Rafael Serna Treviñoº. La directora, M.A. Patricia Martínez Moreno, enfatizó durante los mismos el crecimiento de la institución que hoy cuenta con 6 licenciaturas, 3 maestrías y 2 doctorados. Además, mencionó que incluso en cuanto a matrícula ha habido un incremento bastante considerable, y finalmente dijo que se ha trabajado incluso en mejorar la infraestructura. Destacó que tales cambios son el resultado de la colaboración conjunta de los miembros de la comunidad de la FCFM, así como a las autoridades universitarias y de los ex directores. �Aprenden en la 19va Semana Nacional de Ciencia y Tecnología 17 de octubre del 2012 Con el interés de que niños y jóvenes conozcan y se involucren con la ciencia, la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, junto con la Secretaría de Educación Pública, participaron en la 19va Semana Nacional de Ciencia y Tecnología ofreciendo aprendizaje de un modo divertido y dinámico a quienes asistieron a sus instalaciones. Los días en los que se llevaron a cabo las distintas actividades de las áreas de Computación, Física, Matemáticas y Astronomía fueron el 17, 18 y 19 de octubre de 2012. Cada una de ellas presentaron diferentes experimentos para recibir a los 2,500 alumnos que acudieron. Los responsables de la organización del evento fueron: M.C. Alejandro Lara Neave, Dr. Francisco Hernández Cabrera, Dr. Juan Carlos Ruiz Mendoza, Esteban Castro Acuña, M.C. Aurelio Ramírez Granados y Dra. Lilia López Vera. En dicha semana se ofrecieron actividades que consistieron en juegos didácticos originales como robots inteligentes y la demostración del planetario móvil. Los alumnos que asisten a estas actividades cada año, pertenecen al grado de preescolar, primaria y secundaria e, independientemente de la edad, aprenden divirtiéndose. �IE iií Student Cr,apt~r Universidad Autónoma de Nuevo Leor Comparten conocimiento en "Optics 4 Kids" 29 de noviembre del 2012 Ofrece "Optics 4 kids" diversión y conocimiento en el área de la Física a alumnos de la escuela "Constructores de Monterrey". El 29 de noviembre de 2012, los organizadores de "Optics 4 kids" de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, convivieron con estudiantes de la escuela primaria "Constructores de Monterrey" al mostrarles la aplicación y el funcionamiento de fenómenos de la física relacionados con la luz, lentes y espejos. El organizador del evento fue el Dr. Romeo de Jesús Selvas Aguilar, apoyado por los grupos OSA (Optical Society of America) de la UNAL y SPIE (Society of Photographic lnstrumentation Engineers); aunados a sus esfuerzos participaron algunos miembros de la Sociedad de Alumnos y el Dr. Juan Carlos Ruiz Mendoza. El trayecto ilustrativo estaba conformado por un paseo de 9 bases en donde los integrantes de "Optics 4 kids" explicaron la polarización, formación de colores y luz blanca, fluorescencia y fosforescencia, pasillo de espejos, ilusiones ópticas, métrica de espejos, laberinto láser, óptica geométrica y lentes, así como una exposición completa de todos los fenómenos básicos de la luz. Las bases ofrecieron experimentos prácticos e ilustrativos con explicaciones sencillas y divertidas. Al finalizar las bases, hubo una exposición por parte del Dr. Juan Carlos Ruiz Mendoza (integrante del cuerpo académico de Fotónica y Telecomunicaciones), sobre Física Recreativa y Óptica. ��Te invitamos a participar en el Volumen 2 de Celerinet Consulta la convocatoria en www. fcfm. uanl. mx � Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Celerinet Año de publicación El año cuando se publico 2013 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 1 Volumen Volumen de la revista 1 Mes de publicación Mes cuando se publicó Enero-Junio Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Semestral Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Celerinet, 2013, Año 1, Vol 1, Enero-Junio Creator An entity primarily responsible for making the resource Martínez Moreno, Partricia, Directora Subject The topic of the resource Física Ciencias Actuariales Educación Matemáticas Multimedia y animación digital Tecnologías de la Información Description An account of the resource La revista Celerinet, inició en el 2012, sólo en formato digital, es semestral y se mantiene activa; ofrece información de las últimas investigaciones realizadas por docentes, estudiantes y egresados de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, también se encarga de difundir las actividades institucionales más relevantes. La publicación incluye artículos de  investigación relacionados con las siguientes áreas: matemáticas, matemáticas aplicadas, física, ciencias computacionales, actuaría, multimedia y animación digital, y seguridad en tecnologías de información. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Físico Matemáticas Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Calderón Martínez, Alma Patricia, Editora Responsable Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/01/2013 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource text/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020094 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://celerinet.fcfm.uanl.mx/index.php Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., México Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores. Algoritmo Stackelberg-Evolutivo Circuito eléctrico Energía hidroeléctrica Redes de datos Riemann y Weierstrass