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Computación

Experimentos en la red

La internet del futuro es objeto de estudio de investigadores

A comienzos los años 1980 era difícil imaginar la internet que tenemos hoy. Son correos electrónicos, una infinidad de sitios y, más recientemente, la aparición y la proliferación de blogs. Pensar ahora en como será la internet del futuro, dentro de 15 o 20 años, no es una de las tareas más fáciles. Ciertamente, la mayor utilización de la fibra óptica para interconectar la red con mayor velocidad de transmisión, vía láser, es un camino que va a moldear la nueva red. Este aspecto y otros usos de la red en el futuro, de la misma forma como en los años 1970 hasta el final de los años 1980, cuando se la creó en el ámbito y para uso científico, están siendo fomentados por investigadores de instituciones tecnológicas y científicas del mundo. Internet continúa siendo un laboratorio para investigaciones, en pruebas de nuevos equipamientos para fibra óptica, en el movimiento de robots y en el estudio de objetos a distancia o incluso en nuevas formas de contenido y enseñanza.

En Brasil, gran parte de esos deseos está en el Programa Tecnología de la Información en el Desarrollo de la Internet Avanzada (Tidia) financiado por la FAPESP que reúne, después de hace cuatro años, casi a 600 investigadores de institutos de investigación del estado de São Paulo, principalmente entre alumnos y profesores. El programa, que recibe 7,5 millones de reales por año de la fundación, posee tres vertientes principales. Una es la KyaTera (www.kyatera.fapesp.br), que provee el Tidia (www.tidia.fapesp.br) con una red de fibras ópticas y sostiene experimentos variados. Los otros dos son una incubadora virtual (www.incubadora. fapesp.br), que ya reúne 325 portales, con temáticas también variadas en las que los propios generadores de contenido hacen sus páginas sin necesidad de webdesigner ni de webmaster para el control de las acciones en la gran red.

El Tidia permite a los investigadores pensar la internet del futuro. Nosotros suministramos la infraestructura para que ellos puedan desarrollar nuevas tecnologías, dice el físico y profesor de la Facultad de Medicina de la Universidad de São Paulo (USP) Luis Fernandez Lopez, coordinador del programa.Es uno de los raros programas en el mundo que usa la red para hacer proyectos experimentales. Nosotros, los de la Tidia, comenzamos a hacer eso en el 2003, dice Lopez. En Estados Unidos ya hay quien diga que la red está confusa y se necesita parar y ser repensada. Allá, una de las iniciativas en ese sentido es la financiación de la Fundación Nacional de Ciencia, NSF en la sigla en inglés, para el Global Environment for Network Innovations (Geni en el sitio www.geni.net), un proyecto que es una plataforma de investigación para explotar la internet del futuro. Ellos quieren saber como las personas ven la red, cuales son los ideales y los límites reales. El Geni fue lanzado como idea en el 2005 y pasa actualmente por la finalización del proyecto, que va a incluir una red física de fibras ópticas, servidores y redes sin hilo regionales, además de un sistema de software con el objetivo de servir a millares de experimentos y crear, según sus creadores, la internet del siglo XXI. Los proyectos estarán abiertos a la comunidad académica estadounidense y a empresas, especialmente a las de pequeño porte con capacidad de investigación tecnológica.

Mientras que novedades más radicales están siendo elaboradas, hay mucho que hacer en la internet clásica de hoy. Aún es necesario acelerar los procesos de inclusión y tener un mayor número de personas conectadas a la red, dice Demi Getschko, director presidente del Núcleo de Información y Coordinación del Punto br (www.nic.br), órgano que implementa las decisiones del Comité Gestor de la Internet en Brasil. Para ellos, los sistemas de uso de la red caminan hacia una no percepción de internet. Cada vez más vamos a ver a servicios de la red, como sitios y e-mails, y menos la infraestructura o la propia red. Eso ya sucede con la telefonía, en que ya no es necesario encender la computadora para hablar vía TCP/IP (siglas en inglés de Protocolo de Control de Transmisión y Protocolo Internet). Mañana podrá ser la TV digital vía IP.

Con base en las tendencias actuales, Getschko también cree en cambios de modelos económicos propiciados por la internet, como la disminución de la intermediación, principalmente en el medio cultural. Con la expansión de la red muchos medios físicos como CDs y DVD, gravados con músicas y películas tienden a desaparecer. Además del transporte de esas informaciones pasar a ser, de forma mayoritaria, por la vía de la red, lo que debe cambiar también es la manera de remunerar por ese tipo de trabajo de producción intelectual. Pero de cualquier forma no será simple remunerar a los autores en una intercambio entre individuos por e-mail de una música o película porque los pacotes de dados (forma digital y electrónica de enviar material por la red) parecen todos iguales y no hay como identificar e cobrar por eso.

La ampliación de la red, para Getschko, también incluye un mayor aprovechamiento de las fibras ópticas. Creo que la espina dorsal será toda de fibra, difundiéndose el ingreso local al usuario (la fibra llegando a la puerta de todos) con sistemas sin hilo. Con mayor banda es posible probar aplicaciones más complejas como el Tidia hace, que no es repetir lo que existe, sino caminar hacia la evolución. El protocolo TCP/IP se está mostrando resistente a esos experimentos aún en velocidades altísimas, como ha demostrado la Internet 2?, dice Getschko. La Internet 2 es una red compuesta por 200 universidades e institutos de investigación estadounidenses. En 1996 ella comenzó a interconectar todas esas unidades con redes de alta velocidad en fibras ópticas. No confundir con Web 2.0, que son tendencias y acciones en la forma de interactividad en la gran red como YouTube o la enciclopedia Wikipedia, en que el internauta también puede participar.

Para el soporte al Tidia, la red KyaTera finalizó en agosto su plataforma de cables de fibra óptica exclusiva, interconectando las universidades e institutos de investigación paulistas. Hasta el final del año, con la instalación de equipamientos, ella deberá estar totalmente conectada, uniendo instituciones de ciudades como São Paulo, São Carlos, Campinas, São José de los Campos, Ribeirão Preto y Santos. En abril de este año, un acuerdo de la FAPESP con la empresa Telefónica, poseedora de gran parte de la red de telefonía del estado, permitió que más 3.300 kilómetros de fibra fuesen incorporados a los 1.050 propios de la KyaTera, por un período de tres años. Los investigadores ya conectados o que van a entrar en la red tendrán fibras llegando al  propio laboratorio con velocidades de hasta 10 gigabits por segundo (Gb/s), una transmisión algunos millares de veces mayor que la más rápida interconexión vía banda larga comercial, alrededor de 8 megabits por segundo (Mb/s).

La estructura de fibras ópticas va a permitir una serie de experimentos como el que será realizado por el grupo del profesor Hugo Fragnito, del Instituto de Física de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp). Podremos probar en campo, en una red real, nuestro amplificador Fopa (fiber optic parametric amplifier, o amplificador paramétrico de fibra óptica). La prueba va a hacer que la luz viaje por la fibra y sufra oscilaciones, temperaturas diferentes y vibraciones mecánicas, dice Fragnito, que es también el coordinador del KyaTera y del Centro de Investigación en Óptica y Fotónica (Cepof) de Campinas, también financiado por la FAPESP. El Fopa es una evolución de los amplificadores actuales instalados a lo largo de las fibras ópticas, en distancias de 20 a 100 kilómetros, principalmente entre ciudades y en las conexiones internacionales, que recuperan la onda luminosa a lo largo de la transmisión. Si las pruebas son positivas, será posible aumentar en centenas de veces la velocidad de transmisión de datos y voz en redes de larga distancia. El Fopa está en desarrollo desde el 2000 (lea en Pesquisa FAPESP nº 81) y ahora el proyecto cuenta con investigadores de la Universidad Stanford y de la Universidad Cornell, ambas de los Estados Unidos.

El nuevo amplificador podrá evitar un congestionamiento de la internet previsto para el 2015 ó 2016, principalmente entre países y ciudades, con la tecnología de hoy. También vamos a probar otros dispositivos para esas redes, de tamaño menor que las actuales, como filtros, módulos etc. Con la necesidad de más fibras y más lasers en una misma fibra es necesario reducir el tamaño de los equipamientos y el consumo eléctrico. Para Fragnito, nadie sabe ciertamente las aplicaciones que van a  ser necesarias en la red dentro de diez años. Lo que sabemos es que será necesario  pasar, de forma rápida, películas con la mayor resolución posible. También va a tener lugar la mayor diseminación del teléfono por la internet, además de la telefonía con imagen. Las pruebas que Fragnito va a hacer involucran velocidades de hasta 320 Gb/s en un conjunto de fibras. Normalmente, los investigadores usan velocidades de 1 Gb/s a 10 Gb/s en experimentos, por ejemplo, de WebLabs, que son proyectos realizados en laboratorios reales y controlados por medio de la internet, desarrollados por grupos del KyaTera.

Uno de los experimentos más fáciles de admirar es el WebLab, que trata de observar el comportamiento de abejas nativas sin aguijón a distancia por medio de la internet. Una cámara instalada en una colonia montada en el edificio del Instituto de Biociencias (IB) de la USP, en la capital paulista, va a permitir que varios grupos de investigación puedan, al mismo tiempo, estudiar esos insectos y también proporcionar material para educación a distancia. Será un vídeo en tiempo real que podrá ser visualizado de inmediato por la internet o gravado para un estudio posterior, dice el profesor Antonio Saraiva, del Laboratorio de Automación Agrícola de la Escuela Politécnica de la USP que está montando el WebLab junto con investigadores del IB, coordinados por la profesora Vera Lúcia Imperatriz-Fonseca.

La vida de las abejas ya está acompañada con el auxilio de una lámpara roja que no incomoda a los insectos y por un sistema similar, de grabación de video. Con la nueva red, la velocidad será mucho mayor y la transmisión será de alta definición y con mínimos atrasos. Esos vídeos podrán ser confrontados con datos de sistemas de instrumentación ambiental como temperatura, humedad y hasta para contar abejas, dice Saraiva. Otra posibilidad es la de captar y registrar los sonidos de las colmenas, analizarlos y correlacionar con el comportamiento de las colonias, si están en alerta, si buscan alimento etc. Existen estudios que relacionan sonidos diferentes con la calidad y la distancia de la fuente de alimentos, como el néctar de determinadas flores. Con el sonido, el WebLab de las abejitas, como es más conocido en el ámbito del Tidia, se transforma en un verdadero BBB, o Big Brother Bee, de abeja en inglés.

Además del comportamiento de las abejas, el WebLab también va a permitir acompañar, por la internet, otros servicios de ecosistemas, como son llamados esos procesos naturales, como, por ejemplo, la fotosíntesis y la polinización. Por medio de cámaras de topo abierto, usadas en ensayos de fisiología de plantas, en que los vegetales se quedan dentro de una estructura metálica circular y recubierta con plástico transparente con 1,5 metro de altura y casi el mismo tamaño de largura, será estudiado el comportamiento de las plantas en condiciones de elevada concentración de gas carbónico (CO2), como las posibles situaciones futuras. Es posible inyectar ese gas en la cámara y simular los efectos, de muchos años, en las plantas, de forma más rápida. Uno de los principales objetivos en ese proyecto, coordinado por el profesor Marcos Buckeridge, del IB, es verificar el nivel de fotosíntesis de la planta, analizando se él aumenta o no. Llamado como WebLabs de Servicios en Ecosistemas, el sistema estará disponible en el Virtual Networking Center of Ecosystem Services (Vinces) (www.ib.usp.br/vinces/).

Otro WebLab pretende reunir imágenes médicas y los respectivos prontuarios del Instituto del Corazón (InCor) y del Hospital de las Clínicas de la Facultad de Medicina de la USP y de otros hospitales que puedan interesarse. Coordinado por el profesor Sérgio Furuie, el grupo en contacto con otros institutos de la USP, en São Carlos y Ribeirão Preto, ya desarrolló algoritmos y prueba ahora softwares para el procesamiento de imágenes de rayos X, ecocardiograma, ultra-sonografía, tomografía y resonancia magnética. Nuestro objetivo en el WebLab de Imágenes Médicas es crear y poner disponible una base de imágenes, de varios centros, que tanto va a permitir la evaluación de softwares de forma más abarcadora como podrá ser utilizada para fines didácticos, dice Furuie. Otra iniciativa en el área de la medicina es la Red Universitaria de Telemedicina (Rute) anunciada en agosto y creada por la Red Nacional de Enseñanza e Investigación (RNP) mantenida por el Ministerio de la Ciencia y la Tecnología. Con el apoyo de la Financiera de Estudios y Proyectos (Finep) y de la Asociación Brasileña de Hospitales Universitarios, la Rute va a implantar una estructura sobre una red de alta velocidad para conexión entre hospitales tendiente a conferencias, programas de medicina y cirugía a distancia y tele-diagnóstico. La red que será usada es la Ipé, montada por la RNP, que une a todas las capitales del país. La mayor capacidad de esa red está entre São Paulo, Río de Janeiro, Brasília y Belo Horizonte, con una velocidad de conexión, en fibras ópticas, de 10 Gb/s.

Imágenes a distancia también están en el foco del WebLab coordinado por el profesor Fragnito. Dentro de las nuevas aplicaciones de la red estamos trabajando con videoconferencia con la mayor resolución posible. El objetivo es alcanzar una capacidad de transmisión de vídeo que sirva para una percepción mayor de quien se está comunicando. Queremos llegar al punto que la presencia de la persona en la pantalla de la videoconferencia permita hasta sentir el rubor en el rostro, el entusiasmo o el mirar desconfiado. Eso facilitaría la sensación de presencia de las personas en actividades científicas, económicas y también en situaciones de medicina a distancia, dice Fragnito. Él da un ejemplo propio y actual. Un investigador de la Universidad Cornell, que colabora con el grupo del Cepof, está en Brasil para trabajos conjuntos y para probar una pieza. Si tuviéramos una pantalla con alta  resolución con estructuras técnicas semejantes de los dos lados, la pieza podría venir por el correo y él se quedaría en conferencia con nosotros el tiempo todo con la sensación de presencia. Para Fragnito, el KyaTera es un puntito de lo que la internet va a ser en el futuro. Estamos formando gente, no solo ingenieros y físicos, que estarán más familiarizados y con menos miedo de ese tipo de tecnología.

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