Sistemas embebidos sin respaldo educativo FINAL...Mapa conceptual de un sistema embebido 49 4....

Fondo de Información y Documentación para la Industria

Cuaderno de trabajo. Número 01 / Julio de 2012 1

Estado de la formación en sistemas embebidos ¿Se pueden crear sin respaldo educativo y sin

vinculación empresarial?

Dr. Juan Carlos Téllez Mosqueda1 [email protected]

Número 01

Julio de 2012

1Para la elaboración de este documento se contó con la colaboración de: M. en C. Raymundo R. García Ruiz, Ing. Víctor Méndez Becerril y Mtra. Patricia Ávila Muñoz; y de los valiosos comentarios de: Dr. Ramón Reyes Carrión, Mtro. Mario A. Alvarado Padilla, Lic. Jorge Eduardo Pi Orozco, Físico Juan Manuel González Portes y Dr. Jorge Luis Rojas Arce.

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Los cuadernos de trabajo presentan resultados de investigaciones preliminares, que ofrecen algún tipo de información o interpretación relevante dentro de una problemática específica y permiten que los autores reciban comentarios sobre el texto. Su propósito es contribuir al debate informando sobre diversos temas relacionados con las tecnologías de información y comunicación, campo de atención del INFOTEC. Las opiniones vertidas en el documento, el estilo y la redacción son de exclusiva responsabilidad de sus autores. Los comentarios sobre el contenido deberán hacerse llegar directamente a los mismos. ® D.R. Fondo de Información y Documentación para la Industria INFOTEC Av. San Fernando 37, Col. Toriello Guerra, Delegación Tlalpan CP 14050, México, DF Tel. (55) 5624 2800 www.infotec.com.mx



Contenido

Resumen 5

Introducción 5

1. Recordatorio técnico de sistemas embebidos 6

2. Importancia de los sistemas embebidos y la formación de recursos humanos

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3. Empresas de componentes de sistemas embebidos 13

4. Principales tecnologías y áreas de aplicación 14

5. Nuevos requerimientos del proceso de formación en sistemas embebidos 16

6. Revisión preliminar de algunos programas curriculares 19

7. Oferta educativa inicial 29

8. Demanda potencial del posgrado en sistemas embebidos 32

9. Desarrollo y diseño curricular de sistemas embebidos 35

10. Reflexiones finales. 38

Anexos:

1. Circuitos integrados y semiconductores 43

2. Producción de circuitos integrados (chips) 39

3. Mapa conceptual de un sistema embebido 49

4. Características técnicas y componentes de un sistema embebido 51

5. Áreas de aplicación 53

6. Conocimientos de física en carreras afines 59

7. Catálogo de codificación de carreras, según el Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática.

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8. Categorías, criterios y sub-criterios alineados al PNPC. 63



Estado de la formación en sistemas embebidos ¿Se pueden crear sin respaldo educativo y sin vinculación

empresarial?

Resumen Los sistemas embebidos desempeñan un papel cada vez más relevante en nuestro quehacer cotidiano, pues contribuyen a elevar la productividad y competitividad, en un mundo cada vez más globalizado. La complejidad de su diseño, desarrollo e implementación, tanto en hardware como en software, hace que el sector productivo demande mayores recursos humanos con un perfil altamente especializado. Por ello, diversas instituciones educativas se han dado a la tarea de atender esa demanda, que sin duda requiere la participación activa de la industria. El objetivo del presente trabajo es identificar el estado del arte de la formación en sistemas embebidos para conformar un posgrado, con un alto contenido teórico-práctico.

Palabras clave: Formación en sistemas embebidos, software embebido, hardware embebido.

Introducción Ante el interés de la industria de Jalisco para seguir contando con recursos humanos en materia de sistemas embebidos, y dada la creciente importancia que desempeñan los dispositivos electrónicos en la modernización de procesos y en la fabricación de productos innovadores, el Fondo de Información y Documentación para la Industria (Infotec) y el Consejo Estatal de Ciencia y Tecnología de Jalisco (Coecytjal) se han dado a la tarea de iniciar los trabajos para la construcción de un posgrado en sistemas embebidos.

El objetivo es identificar el estado del arte de la formación en sistemas embebidos que permita delinear el mejor curso de acción para desarrollar y diseñar el currículo para este posgrado. El documento busca proporcionar elementos iniciales para facilitar este proceso y perfilar los requerimientos logísticos necesarios para operar el posgrado en la materia. Las preguntas claves a resolver son: ¿qué tipo de formación en sistemas embebidos se requiere y a quién se deben proporcionar los estudios para aumentar la oferta de especialistas? Un reto del proceso curricular es identificar las necesidades de formación que se requieren a lo largo del encadenamiento productivo que no se están satisfaciendo en forma suficiente, junto con el apoyo del sector productivo.

Un buen currículo es un elemento clave para la formación con calidad y pertinencia, así como para obtener el registro ante la Secretaria de Educación Pública del posgrado en sistemas embebidos, y aspirar a la acreditación como programa de calidad del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

Esta iniciativa considera que en la formación tecnológica es fundamental la vinculación entre la industria y las instituciones educativas. Entre otras razones, para mantener actualizados los contenidos de manera pertinente, sobretodo en un sector tan dinámico de avances técnicos; para contar con la experiencia de especialistas para el proceso de enseñanza, y para poder realizar las prácticas profesionales en equipos y laboratorios similares a la industria de alta tecnología. También reconoce los avances desarrollados por

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el Centro de Investigación y Estudios Avanzados Unidad Guadalajara (Cinvestav Guadalajara) y el Coecytjal en los cursos del Programa Avanzado de Diseño de Tecnología de Semiconductores (PADT), los cuales tienen que revisarse para conocer el tipo de formación, sus costos y las áreas de oportunidad para incrementar la oferta de egresados.

Entre los principales aspectos que se identificaron en este esfuerzo de recopilación de información se encuentran la importancia que diferentes países están otorgando a este tipo de formación; la necesidad de modificar los programas curriculares para responder a los retos que demanda la industria; la dotación de suficientes competencias técnicas a los ingenieros vinculados en la materia; y el requerimiento de desarrollar sus capacidades tanto de actualización a lo largo de la vida, por el alto grado de obsolescencia técnica; y el descuido de la formación básica y la necesidad de fortalecer sus habilidades denominadas suaves (soft skill).

El documento está integrado por diez apartados: en el primero, se desarrolla un breve recordatorio técnico de los sistemas embebidos y sus distintas fases; el segundo, explica la importancia de los sistemas embebidos y la formación de recursos humanos; el tercero describe, a grandes rasgos, cuales son las empresas que fabrican los principales componentes para los sistemas embebidos; en el cuarto, se señalan las principales tecnologías y áreas de aplicación; el quinto, muestra los nuevos requerimientos del proceso de formación en sistemas embebidos; en el sexto, se realiza una revisión preliminar de algunos programas curriculares; el séptimo, identifica la oferta educativa inicial, principalmente nacional; en el octavo se expone brevemente información sobre la demanda potencial de un posgrado en sistemas embebidos; en el noveno se explica el proceso de desarrollo y diseño curricular que se tendrá que elaborar; en el décimo se proponen los pasos a seguir para concretar el desarrollo y diseño; y finalmente, en el décimo primero se plantean algunos cuestionamientos iniciales para desarrollar el proceso de desarrollo y diseño.

1. Recordatorio técnico de sistemas embebidos2

Este apartado de sistemas embebidos se elabora a manera de recordatorio para las personas no técnicas en la materia, junto con el anexo 1 Circuitos integrados y semiconductores; anexo 2 Producción de los circuitos integrados; anexo 3 Mapa conceptual de un sistema embebido; y anexo 4 Características técnicas y componentes de un sistema embebido. Por lo cual, las personas expertas pueden obviar su lectura.

1.1 ¿Qué son los sistemas embebidos? Los sistemas embebidos están diseñados para realizar una o pocas funciones específicas dedicadas a operar en tiempo real. También están optimizados para resolver un problema concreto interactuando continuamente con el entorno, a fin de ayudar a controlar algún proceso mediante sensores. Se encuentran en todo tipo de artefactos donde el usuario percibe cierta “inteligencia”. Integran electrónica y programación con independencia del

2Este apartado está elaborado con base en Lira, Raymundo. Perfil emergente Ingeniería de sistemas embebidos, Documento de trabajo, Impulsa-TI, México, http://www.nobelprize.org, http://www.intel.com/p/en_US/embedded y http://www.intel.com/education/highered/embedded/Lectures.htm



usuario, el cual no debe tener interacción con el sistema, ya que funciona de manera automática.

Aunque estos sistemas se asemejan a una computadora sin teclado ni pantalla, su programación electrónica se diseña para ser utilizados en soluciones de usos muy diferentes y especializados. Son pequeños sistemas. En la memoria reside el programa destinado a gobernar una aplicación determinada, sus entradas y salidas son la conexión con los sensores o activadores del dispositivo a controlar.

Se puede decir que es un ordenador especializado que se construye de forma singular con las siguientes características: da respuesta a una solución óptima de tareas a resolver; realiza tareas relativamente más sencillas; está instalado dentro de un sistema anfitrión como una “pieza” adicional; está dotado de los módulos estrictamente indispensables para desarrollar la función encomendada a fin de reducir su costo; y logra generar un valor agregado en los productos donde se incorpora.

En general, los sistemas embebidos comprenden la fabricación del hardware y software de manera específica para desarrollar el producto y su aplicación. Bajo un diseño general se pueden conformar en paralelo ambos aspectos. El diseño del hardware se realiza en los circuitos integrados o con una interconexión con una placa de circuito impreso (PCB por sus siglas en ingles printed circuit board)3, buscando la menor circuitería y el menor tamaño. Los sistemas embebidos trabajan en una gama de hardware que va desde los 8 hasta los 64 bits. En cuanto al software para el desarrollo, se utilizan normalmente lenguajes de programación optimizados para sistemas embebidos, lenguaje ensamblador o compiladores. Con ellos se crean los distintos componentes en diversas capas, como el firmware del sistema embebido.4

3Una placa de circuito impreso o placa de cableado grabado se utiliza para soportar mecánicamente y conectar eléctricamente componentes electrónicos usando vías o pistas de señales grabadas en hojas laminadas de cobre. 4El firmware se refiere al código contenido en una memoria de lectura que establece la lógica que controla los circuitos electrónicos de un dispositivo. El concepto representa el límite de la frontera entre hardware y software, y se ha ampliado para explicar cualquier instrucción incluida en ROM o contenido programable de un dispositivo de hardware (cargadores de arranque, código máquina para un procesador, instrucciones de máquina del procesador para el BIOS, configuraciones y datos para los circuitos).

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Capas de desarrollo de sistemas embebidos

Para desarrollar los sistemas embebidos en general existe una amplia gama de plataformas de hardware y herramientas de software. Predominan las tecnologías propietarias de software de desarrollo, pero ya existen código abierto y herramientas libres que corren en plataformas Unix/Linux. No todos los sistemas embebidos requieren de sistemas operativos.

Un microprocesador, junto con otros componentes puede conformar un sistema embebido mayor. Cabe aclarar que existe una línea difusa entre microprocesador, microcontrolador y microcomputadora.

La programación de los sistemas embebidos se realiza directamente en lenguaje ensamblador. Se utilizan compiladores de lenguaje C, C++, C#, Ada, Forth, y recientemente Java, si el factor crítico no es el tiempo de respuesta.5

Actualmente existe una tendencia que los sistemas embebidos vayan ocupando una funcionalidad que anteriormente era exclusiva del software, un ejemplo se ha visto en las telecomunicaciones, con los "switches" de red, donde el IOS (sistema operativo) se ha ido liberando de funciones, tales como compresión, encriptado, respuesta a fallas, y algunos aspectos de seguridad, las cuales se realizan ahora con mayor velocidad en micro circuitos y no puramente en software.

1.2 Fases en el desarrollo de un sistema embebido.

De manera simplificada las fases en el desarrollo de un sistema embebido considera el diseño inicial; el diseño del hardware y software; los prototipos de cada uno; pruebas y depuración; la integración de prototipos; y el producto final.

5La opinión sobre Java se basa en Robert Dewar. Pueden existir opiniones contrarias sobre el avance del uso de Java ver http://icpc.informatik.uni-erlangen.de/swerc2008/Java_vs_Cpp.pdf



Fases de un sistema embebido

§ Diseño inicial del sistema. Incluye toda una serie de tareas para la elaboración de un esquema eléctrico del sistema y en un diseño de necesidades de software. El diseño se realiza mediante unos diagramas llamados esquemas, los cuales a su vez pueden realizarse con herramientas de software de diseño asistido por computadora (CAD por sus siglas en inglés computer aided design), tales como Orcad, Altium o VeriBest de Intergraph.

§ A partir del esquema y de la forma física de cada uno de los componentes que intervienen, se elabora un diseño hardware. Esta tarea incluye el posicionamiento de cada uno de los componentes y el ruteado de las pistas de cobre que realizarán las necesarias interconexiones entre los pines de los componentes, generando un prototipo de placa de circuito impreso, sobre el que se realiza el montaje o ensamblado de todos y cada uno de los dispositivos mediante el procedimiento más adecuado. Termina en un prototipo hardware. El núcleo se puede conformar con componentes diversos: microprocesadores, microcontroladores, procesador digital de señales (DSP, digital signal processor); diseño a medida “custom”, tales como dispositivos FPGA (field programmable gate array) o arreglo de compuertas programables en campo, circuitos integrados de aplicación específica (ASIC).6

6Un microcontrolador es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: microprocesador (CPU), memoria y unidades de E/S (entrada/salida), es decir, se trata de una computadora completa en un solo circuito.

Un DSP es un sistema para operaciones numéricas a muy alta velocidad, especialmente útil para el procesado y representación de señales analógicas en tiempo real, que puede trabajar con datos en paralelo y un diseño e instrucciones específicas. Como todo sistema basado en procesador programable necesita una memoria donde almacenar los datos con los que trabajará y el programa que ejecuta, característica peculiar que lo distingue de otro tipo de procesadores.

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§ El desarrollo del prototipo de software es mediante la programación inicial del micro o de los micros que formen parte del sistema. El software puede ser probado sobre el prototipo hardware o bien mediante un emulador hardware o software. En este caso la calidad del software (a diferencia de la calidad de hardware), muestra una fuerte dependencia de los programadores. No se dispone de recursos ilimitados, la cantidad de memoria será escasa, la capacidad de cálculo y dispositivos externos serán limitados. En muchos casos el tiempo será un factor crucial, por lo que se requerirá de un sistema operativo en tiempo real. En otros casos el empleo de un sistema operativo determinado dependerá del sistema a desarrollar y es una de las principales decisiones que se habrá que tomar en la fase de diseño del sistema. Así, en el caso de decidirse por el empleo de microcontroladores y DSP, por lo general no se usará sistema operativo mientras que si se emplea algún micro del tipo ARM, PowerPC, Intel X86, etc. si llevará.

§ Integración hardware/software. Es mediante el volcado o programación en el circuito de los micros. Se dispondrá así del primer prototipo listo para proceder a su prueba y depuración.

§ Pruebas y depuración del software y hardware. Con el empleo de prototipos, si se detectan posibles errores en el hardware será necesario proceder a rediseñar la placa y volver a comenzar el proceso (proceso recursivo). Si los errores son de software, el proceso es similar, solo que menos costoso en cuanto a materiales que no en cuanto a horas de ingeniería.

Un FPGA es un dispositivo semiconductor que puede ser programado después de su fabricación. En

lugar de limitarse a una función de hardware predeterminada, un FPGA permite a las características del programa de productos y funciones, adaptarse a las nuevas normas, y reconfigurar el hardware para aplicaciones específicas, incluso después de que el producto ha sido instalado en el campo, de ahí el nombre de "programable en campo". La programación de circuitos en campo facilita los procesos de fabricación y actualización del producto. La ventaja de ésta tecnología es que su flexibilidad va más allá de la reprogramación del software de control ofrecida por los microprocesadores: permite la reconfiguración total del hardware y software contenido en el dispositivo, lo que en el caso extremo puede incluir también el tipo y arquitectura del procesador.

Contrario a los microprocesadores donde la arquitectura es cerrada, los recursos están previamente definidos, solo se puede hacer uso de las instrucciones desarrolladas por el fabricante y están sujetos a las leyes de la obsolescencia electrónica; en contraste la tecnología FPGA da libertad al diseñador sobre la arquitectura, si se necesitan más recursos se puede migrar directamente a dispositivos más grandes sin modificar el diseño. Lo más importante es que los diseños realizados alrededor de los FPGA se pueden migrar (portabilidad absoluta) a otros dispositivos FPGA, ya sean de la misma familia, de otra familia, e inclusive de otros fabricantes, pues la tecnología permite conservar la propiedad intelectual del desarrollo, donde se encuentra el valor agregado.

De las características más atractivas de estos circuitos es el paralelismo, que es la capacidad de ejecutar varios procesos de manera concurrente, similar al multiprocesamiento. Así mismo, las estructuras implementadas en FPGA y dedicadas a un proceso específico pueden realizar más operaciones por unidad de tiempo que el mismo proceso implementado en un DSP. La conectividad es también una ventaja de los FPGA, ya que el usuario dispone de un número considerable de terminales entradas y salidas. Debido a la configurabilidad del FPGA, el diseño de la placa de circuito impreso puede hacerse a la par de la descripción de la aplicación.

Muchos de los procesadores se engloban dentro de la filosofía CISC (Complex Instruction Set Computers). También se pueden encontrar en el mercado algunos que operen bajo la filosofía RISC (Reduced Instruction Set Computers); estos últimos dedicados para aplicaciones concretas como la telefonía móvil.



§ Producto final. Tras el resultado satisfactorio en todas las pruebas se conseguirá el producto final para su producción en serie.

2. Importancia de los sistemas embebidos y la formación de recursos humanos La demanda de dispositivos y equipos con sistemas embebidos es creciente porque facilitan la vida cotidiana y ayudan a realizar procesos en forma automática. Estos sistemas se encuentran ubicados en casi todos los aparatos electrónicos y eléctricos modernos; contribuyendo de esta manera a un mayor confort y reducción de tiempo de procesos.

Dichos sistemas requieren estar diseñados para atender estrictos controles de seguridad y confiabilidad, entre otros factores, por la creciente dependencia que significaría un apagón digital por múltiples razones, por ejemplo las explosiones electromagnéticas solares.

La utilización de estos sistemas propicia una mayor productividad y competitividad de las economías. En ese sentido, su uso ha contribuido notablemente a dar un mayor valor agregado a los productos o servicios donde se incorporan. Por ejemplo, en el 2008, 20% del valor de un automóvil producido en Europa era atribuible a la electrónica embebida y se esperaba que esa proporción oscilara entre 35% y 40% para el 2015. Algunas fuentes señalan que del total de software que se desarrolla en el mundo, aproximadamente 90% corresponde a sistemas embebidos.7

Se estima que el mercado global de tecnología embebida tenga un crecimiento anual compuesto de 7% para los próximos cinco años, y un valor global de 158.6 billones de dólares en 2015 (en 2010 se estimó en 113 billones de dólares), de los cuales se calcula que 152.4 billones corresponderían al valor del segmento de hardware embebido y 6.1 al software embebido. 8

7Ver Fernando Marín, Diego. Enseñanza de sistemas embebidos. Ingenium, revista de la Facultad de Ingeniería. Universidad de San Buenaventura-Bogotá, D.C. Año 9, Num. 1, p. 74 8A BBC Research Information Technology Report. Embedded systems: Technology and markets. Jan 2012. IFT016D

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Perspectivas de ventas 2015 de hardware y software embebidos

Fuente: BBC Research

Existe una clara tendencia de beneficio mutuo entre el desarrollo de las tecnologías de información y comunicación, y el avance de las diferentes ciencias o disciplinas que las utilizan. Una sinergia de avances tecnológicos que se apoyan y retroalimentan a una velocidad pasmosa, generando múltiples beneficios en aplicaciones innovadoras. En este sentido, los sistemas embebidos desempeñan un papel fundamental para los procesos de automatización en múltiples áreas de aplicación.

No obstante lo anterior, el uso de sistemas embebidos propicia también la exclusión social cuando su acceso y desarrollo es limitado, y pone en entre dicho a la nueva economía de la información, y ni que decir del objetivo de alcanzar una sociedad de la información. Según algunos autores mientras no se desarrolle una cultura de información esta nueva arquitectura social estará aún lejos.9 Peor aún, si no se cuenta con los mecanismos educativos que puedan acompañar y generalizar el avance tecnológico.

Dadas las exigencias de desempeño de los sistemas embebidos (bajo consumo de energía, peso, dimensiones, ambientes adversos de operación, situaciones críticas de seguridad, extrema sensibilidad al costo y dificultad de actualización del software), su desarrollo requiere de profesionales con un perfil de especialización amplio por la necesidad de combinar, por un lado conocimiento de software, hardware, redes, procesamiento de señales y teoría de control y por otro lado habilidades para el diseño de sistemas de propósito general, optimización de recursos y modelos de negocio. De este modo vemos que el desarrollo de sistemas embebidos es una actividad multidisciplinaria, de varias fases y varios objetivos.

Cualquier esfuerzo aislado en el proceso de formación de sistemas embebidos entre la industria y las instituciones educativas irá en detrimento de la calidad y pertinencia educativa de los egresados.

9Ver Cornella, Alfons, ¿Economía de la información o Sociedad de la información?, Esade Barcelona, España, 1998, p. 9

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50,000

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150,000

200,000

2009 2010 2015

Mill

ones

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$US

Embedded hardware Embedded software



3. Empresas de componentes de sistemas embebidos Como ya se señaló, el núcleo de un sistema embebido se puede conformar con componentes diversos como: microprocesadores, microcontroladores, procesador digital de señales; diseño a medida “custom”, tales como dispositivos FPGA o arreglo de compuertas programables en campo, circuitos integrados de aplicación específica. Las principales empresas proveedoras de esos componentes son empresas trasnacionales.

Como productores y proveedores de microprocesadores destacan Intel y AMD, las cuales poseen más de 90% del mercado mundial, que tiene un valor estimado de 40 billones de dólares.

Participación en el mercado de microprocesadores

En el mercado de microcontroladores tienen fuerte presencia empresas como Renesas, Freescale, NEC, Infineon, Fujitsu y Microchip, con una participación conjunta de alrededor de 60% de los ingresos por ventas mundiales de esos productos (12 billones de dólares).10

En la producción del procesador digital de señales (DSP), Texas Instruments, Inc. en 2009 retuvo su liderazgo en el mercado (con valor aproximado de 4.39 billones de dólares) con una participación de 48%, seguida por Lucent Technologies con 25.1%, Motorola 11.4% y Analog Devices 10.3%.11

El mercado de los FPGA para 2010 se estimó en 2.75 billones de dólares, teniendo como principales proveedores a Xilinx y Altera.12 En una encuesta a diseñadores de sistemas embebidos realizada por UBM Electronics, en el caso de los FPGA, los encuestados expresaron que el ecosistema que rodea a un chip (software, herramientas y soporte) es dos veces más importante que el mismo chip. También señalaron que los factores más importantes en la elección de un procesador son las herramientas de desarrollo de software disponibles y el rendimiento del chip.

10http://www.eetimes.com/electronics-new s/4088197/Report-has-microntrollers-grow-to-12-billion-this-year 11http://www.eetimes.com/electronics-news/4107501/TI-Analog-Devices-gain-DSP-market-share 12http://www.eetimes.com/electronics-news/4060747/FPGA-market-to-pass-2-7-billion-by-10-In-Stat-says

Variación 2010 2009 2010 vs 2009

Intel 81.0% 80.6% 0.4%AMD 11.4% 12.2% -0.8%Otros 7.5% 7.1% 0.4%Fuente: Tomado de http://www.eetimes.com/electronics-news/4214480/MPU-rankings--No-share-change-seen-in-2010

ProveedorParticipación de mercado

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Fuente: http://www.eetimes.com/electronics-news/4370253/What-s-your-embedded-strategy-semiconductors

4. Principales tecnologías y áreas de aplicación Con el objetivo de desarrollar una visión de futuro de los sistemas embebidos, el Observatorio de Prospectiva Tecnológica de España elaboró un estudio que muestra las tendencias tecnológicas en el uso de estos sistemas.13 Un panel de expertos identificó tanto las principales tendencias como las distintas posibilidades de áreas de aplicación.

Los expertos agruparon las principales tendencias en tres áreas de carácter transversal, a partir de una síntesis documental de información: el diseño de arquitectura y referencias estándar; la conectividad y capa intermedia (middleware) entre los servicios de red y las aplicaciones; y los métodos, herramientas y procesos para el diseño de sistemas. En cada una de las tendencias se seleccionaron diferentes temáticas cuyas características se pueden resumir de la siguiente forma:

Diseño de arquitectura y referencias estándar

§ Incrementar la confiabilidad (tolerancia a fallas) con arquitectura de sistemas inteligentes para trabajar en condiciones degradadas para alargar su vida útil.

§ Generalizar el despliegue de los sistemas operativos y software abiertos que funcionen en tiempo real.

13Arilla, Cristina y Arribas, Laura. Tendencias y aplicaciones de los Sistemas Embebidos en España, estudio de Prospectiva, Fundación OPTI y Fundación ASCAMM, España, 2009.



§ Diseñar una gama completa de hardware abierto, con diseño e interfaces abierto y modificable por el usuario.

§ Generalizar el uso de arquitectura interoperable. § Implantación del sistema Galileo (desarrollado por la Unión Europea) para ir

supliendo el sistema de posicionamiento global (GPS, global positioning system) estadounidense.

§ Desarrollo de interfaces de comunicación humano-máquina para interactuar entre equipos con sistemas embebidos y su entorno.

§ Reconocimiento de voz, tanto para traducción como síntesis de voz. § Desarrollo de miniprocesadores (chip) con métodos de autoconfiguración y

autodiagnósticos para su optimización a situaciones diferentes y degradadas. § Instrumentar con el avance de la microelectrónica de los componentes con System

on Chip (SOC) y capacidades de comunicación con Network on Chip, para generar mayor fiabilidad, mayor rendimiento, menor tamaño, menor consumo y menor costo.

Conectividad y capa intermedia § Generalización de sistemas de identificación para mantener relaciones biunívocas

con certeza absoluta y privacidad. § Desarrollo de redes ad hoc (Mesh) de integración automática de redes locales,

metropolitanas y banda ancha, que permita generalizar la comunicación en zonas de baja infraestructura.

§ Integración automática de redes inalámbricas de corto alcance. § Desarrollar sistemas embebidos con capacidad de plug and play (enchufar y usar)

distribuido, dinámico y adaptación a la capacidad del dispositivo. § Capacidad de autoconfiguración, autodiagnóstico, autorreparación, autopruebas

distribuidas y a gran escala. § Capacidad de selección en cada momento de la tecnología de comunicación más

adecuada para la trasmisión con calidad, rapidez y seguridad. § Capacidad de establecer redes entre dispositivos de manera automática y

optimizada, bajo esquemas de seguridad y cuidando la calidad de la información. § Los dispositivos móviles (PDA, personal digital assistant) se enlazarán

dinámicamente con la infraestructura para no perder la comunicación. § Nuevas formas de alimentación de energía para garantizar la autonomía y el

autoabastecimiento, incluso sin necesidad de recarga.

Métodos, herramientas y procesos para el diseño de sistemas

§ Reducir el costo de desarrollo mediante técnicas de modelado y simulación para gestionar la complejidad creciente de los sistemas.

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§ Generalizar el uso de métodos de verificación para validar los sistemas embebidos en la fase de diseño.

§ Fomentar la certificación de calidad del software embebido, sobretodo de sistemas embebidos críticos.

§ Desarrollar nuevos estándares de modelado de sistemas en tiempo real para los ya existentes (SySML y UML-Marte) soportados por herramientas industriales abiertas.

§ Desarrollo de herramientas de diseño para cubrir todas las etapas del ciclo de vida del desarrollo del sistema en software y hardware.

§ Desarrollo de nuevos métodos y herramientas de diseño, síntesis, compilación, debugging y despliegue de servicios colaborativos, para el impacto y despliegue de las nuevas arquitecturas Many-Core de sistemas complejos y Multi Processor System on Chip (MPSOC).

Al mismo tiempo se realizó una encuesta a personas preseleccionadas por los expertos con diferentes conocimientos técnicos para determinar los principales temas con base en cuatro criterios: Índice del grado de importancia, Índice de grado de aplicación, temporalidad de aplicación y posición de España. Se identificaron ochos grandes áreas de aplicación, y en cada una de ellas se precisaron las principales temáticas en proceso y por desarrollar (ver anexo 5):

§ Medios de transporte (General, aeroespacial, ferroviario, automoción).

§ Energía

§ Salud § Bienes de consumo § Automatización industrial § Medioambiente § Infraestructura pública y servicios § Fuerzas de seguridad

El uso y las potencialidades que generan los sistemas embebidos en la sociedad de información y conocimiento es esencial y un prerrequisito para participar como país en el proceso de diseño, desarrollo y fabricación de nuevos productos.

5. Nuevos requerimientos del proceso de formación en sistemas embebidos En las diferentes referencias del diseño curricular y del proceso de formación en sistemas embebidos resalta la constante de la necesidad de mejorar el proceso de educación de los ingenieros en esta materia.

Robert Dewar, de la Universidad de Nueva York, sostiene que la programación de sistemas embebidos es difícil.14 Que la esencia de un sistema embebido es la arquitectura del diseño de todas sus capas. La gran cantidad de interfaces genera la problemática de la 14El Dr. Robert Dewar es co-fundador, Presidente y CEO de AdaCore y Profesor Emérito de Ciencias de la Computación en la Universidad de Nueva York. El Dr. Dewar es el principal arquitecto de GNAT AdaCore la tecnología de Ada. Él ha sido coautor de compiladores para SPITBOL (SNOBOL), Realia COBOL para el PC (ahora comercializado por Computer Associates), y Ada Alsys, y también ha escrito varios sistemas en tiempo real de funcionamiento, para Honeywell Inc.



fusión o confusión de los niveles. Los sistemas embebidos generalmente controlan dispositivos externos, cuya fiabilidad es esencial para evitar que los equipos puedan estar en riesgo. Su mal funcionamiento podría poner en peligro la vida humana o los bienes materiales.

El desarrollo de software embebido es más complicado que el de los sistemas nativos, porque involucran la compilación cruzada de entornos, emuladores, herramientas especializadas y costosas, y hardware. Los sistemas embebidos críticos contienen tal vez millones de líneas de código, y son desarrollados por equipos distribuidos geográficamente, que deben evolucionar con el tiempo para dar respuesta a los cambios de requisitos. La solución ha sido integrar sistemas modulares, extensibles y adaptables. Los desarrolladores deben seguir procesos muy rigurosos para el control de versiones, gestión de configuraciones y control de calidad.

Se cuestiona ¿qué tan bien se ofrece la educación de Ciencias de la Computación en las universidades para hacer frente a estos problemas del mundo real? Su respuesta es que desafortunadamente es poco, por lo menos en los Estados Unidos, por varias razones:

§ Con frecuencia los cursos introductorios caen en uno de dos extremos: centrarse en los detalles sintácticos del lenguaje de programación o en el tratamiento de la programación como una cuestión de elección de componentes y conexión a una interfaz gráfica de usuario.

§ Se tratan brevemente los fundamentos de cómo diseñar y analizar algoritmos, y estructuras de datos.

§ Las metodologías de software orientada a objetos en el contexto del ciclo de vida de desarrollo de aplicaciones de gran tamaño, se introducen a través de ejemplos triviales (el cañón que se utiliza para disparar a una mosca), antes de que sus beneficios se pueden apreciar.

§ Las cuestiones importantes de la comprensión del lenguaje, relacionados con las vulnerabilidades y saber cómo evitarlos, no se exploran.

§ La fiebre de Java a finales de 1990, precipitó algunos de estos problemas. Java es un lenguaje muy adecuado para aplicaciones que necesitan la flexibilidad dinámica. Sin embargo, su sesgo de orientación a objetos, hace que sea torpe para los sistemas más tradicionales. Existen problemas de gestión de memoria que los programadores de sistemas embebidos tienen que entender y manejar. Su modelo es una fuente de trampas sutiles.

§ Con la adopción de Java se sustituyeron en los cursos introductorios lenguajes de programación, como Pascal, Ada, C o C++, que representó un paso atrás pedagógicamente. Se formó una generación de programadores para atender la demanda laboral inmediata, pero irónicamente se produjeron programadores superficiales con determinados conocimientos específicos. Los puestos de trabajo se han ido al extranjero en donde existen talentos más amplios y profundos.

§ La base de gran parte de ciencias de la computación son las matemáticas. Se requiere entre otros aspectos el análisis numérico para el cálculo de punto flotante, la teoría de colas para los algoritmos de programación de sistemas operativos, y la

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lógica formal para demostrar propiedades de programas. No existen mecanismos para cubrir y asegurar los requisitos del conocimiento matemático en la formación. Se convierten los egresados en analfabetas con conocimientos de temas más populares.

§ No se atienden los problemas reales de ingeniería de software que implican sistemas cada vez más grandes. Las escalas de problemas son atendidas con un enfoque incompleto y engañoso, ya que se cubren con el desarrollo de pequeños programas, olvidando la enseñanza de los retos de gran visión (the big picture) que se da en la arquitectura para atender retos de grandes estructuras (edificios, puentes, etc.), sin necesidad de resolver todos los detalles. Con el advenimiento del software libre, los alumnos pueden estudiar los detalles de estos programas, analizando sus fortalezas y debilidades, y rescatando aprendizajes de los principios subyacentes del diseño, y la interacción entre el mundo real y los requisitos del software.

§ El trabajo del desarrollo del software complejo requiere de grandes equipos de colaboradores. Parte de las revisiones han sido cubiertas con los reportes de los usuarios de las versiones betas. Pero es necesario identificar exactamente el origen del problema en el código, sin introducir nuevos errores en las correcciones. Sin embargo, no se da prioridad en los programas educativos el cumplimiento riguroso del control de las versiones de código fuente, la gestión de configuraciones y el control de calidad.

§ El esfuerzo del desarrollo del software en equipo de trabajos debe ser tan importante en la formación como en el mundo real. Se debe proporcionar a los estudiantes una amplia práctica en el trabajo en equipo de grandes proyectos. Sin embargo, no se ha podido cumplir por que el grado de progreso del estudiante se mide individualmente y los grandes proyectos requieren una gran cantidad de trabajo, y los maestros no destinan tiempo porque sus energías están más dedicadas a la investigación.

§ Existe un dilema de la reutilización de código. En el mundo real los programadores inventan menos y utilizan código existente, apoyándose en las librerías existentes. Sin embargo, en la formación no se proporcionan elementos para investigar y evaluar el uso de componentes con una habilidad crítica. En cambio se inculca a los estudiantes que el código no escrito es plagio y engaño, se les predispone a la realización de más trabajo con un mayor costo. La reutilización sin pensar también propicia resultados rápidos con un mínimo de código, pero sin entender los principios técnicos que hay detrás de los efectos gráficos bonitos (cuestiones de roscado, tecnología de gráficos, eficiencia de algoritmos, etc.).

§ Se piensa que el software intrínsecamente contiene errores, pero en los sistemas críticos (transporte, reactores nucleares, dispositivos médicos, etc.), los errores son bombas de tiempo destinados a catástrofes. Esta situación se ha solucionado en la industria de la aviación que utiliza sistemas críticos con el uso normas certificables de seguridad (DO-178B). Los planes de estudio de la Universidad de Newcastle en el Reino Unido han incorporado estas referencias.

§ La construcción de software requiere también poner atención a las nuevas técnicas de seguridad en las primeras etapas de desarrollo, que eviten desde ataques maliciosos hasta ciber-terrorismo. No se puede aumentar la seguridad en el último momento. El uso de métodos formales basados en el análisis matemático desempeña



un papel fundamental en la evaluación de los niveles de seguridad. Se requiere tanto en la formación profesional como de posgrado.

§ Robert Dewar sostiene que las preocupaciones de la educación de los ingenieros de software embebido no son teóricas. Y nos recuerda que en una encuesta de la industria, el 80% de los desarrolladores de software embebido que utiliza como lenguaje principal el lenguaje C o C++, obtuvieron una calificación reprobatoria en los exámenes de opción múltiple de la pruebas del firmware que requieren conocimientos de programación en C.

§ Sugiere finalmente que se requiere un replanteamiento serio de las metas y tácticas de la educación para mantener en sintonía la evolución tecnológica del campo de la computación con la academia, como los esfuerzos realizados por la ACM/IEEE Computer Science en la conformación de los nuevos planes de estudio de 2013. La vinculación entre la industria y la academia (método tradicional de la escuela-empresa), permitirá generar lecciones aprendidas con la práctica de producción de materiales de estudio de caso.

Aunque es creciente el reconocimiento de la importancia de los sistemas embebidos, en varios países, las estrategias seguidas para desarrollar un proceso de formación formal, aún es insuficiente. Por ejemplo, en España se reconoce que no existe una formación específica sobre sistemas embebidos universitarios y la baja investigación que se realiza por parte de las empresas.15

6. Revisión preliminar de algunos programas curriculares Con el propósito de identificar las diferentes áreas de conocimientos relacionadas con los planes de estudio que se contemplan en los sistemas embebidos, se analizaron en principio dos tipos de conocimientos: matemáticas, y física. Del mismo modo se incluye una síntesis de la revisión curricular que realiza Rudolph Sevoria al currículo de los ingenieros en sistemas embebidos de Estados Unidos; el programa de la Maestría en Software Embebido de la Universidad de Querétaro, y los avances logrados de Impulsa-TI en la definición del perfil y competencias del ingeniero en sistemas embebidos.

Se puede decir en términos generales que los sistemas embebidos se basan en conocimiento principalmente en computación, electrónica y control (seguridad).

a. Sistemas embebidos y las matemáticas A grandes rasgos se están identificando para el desarrollo de sistemas embebidos varias necesidades en matemáticas: prerrequisitos, áreas de reforzamiento y algunas tendencias.

15Arilla, Cristina, op. cit., p. 75.

20

Identificación de necesidades de matemáticas en sistemas embebidos

Una de las preguntas que se requiere contestar en el diseño curricular es qué tipo de matemáticas se requieren proporcionar, tanto de manera remedial, de apoyo y profundización para el desarrollo de sistemas embebidos; por ejemplo ¿se requiere de elementos de álgebra booleana?

También se ha identificado la posibilidad de utilizar algunas herramientas de investigación de operaciones como lo son programación matemática, teoría de colas, teoría de redes. En el desarrollo de estos sistemas considerados como inteligentes, la investigación de operaciones puede ser un pilar fundamental de su desarrollo, por ejemplo los equipos de vehículos de búsqueda y rescate, robots, y todo aquel sistema auto-adaptativo. La investigación de operaciones se ve inmersa en este rubro mediante el proceso de toma de decisiones.

Los sistemas embebidos inteligentes requieren diseñar software que reúna métodos de cómputo de inteligencia artificial, ingeniería de software, investigación de operaciones y teoría del control. Este software deberá basarse en algoritmos con un alto nivel de deducción y adaptación.

b. La física en los sistemas embebidos

En los posgrados de las diferentes instituciones de las ciencias de la computación no se identificó de manera explícita ningún área específica relacionada con la Física, más bien aparecen en las licenciaturas. En general las áreas de conocimiento en física son: mecánica, electrónica, electricidad, magnetismo, óptica, termodinámica y fluidos. En el anexo 6, se identifican los conocimientos de Física de algunas carreras relacionadas con las ciencias de computación y que pueden enfocarse a aspectos de sistemas embebidos.

c. Síntesis del currículo de los ingenieros en sistemas embebidos Para proponer las áreas de conocimiento que reflejen las necesidades de la ingeniería en sistemas embebidos, Rudolph E. Sevoria usa como referencia el currículo computacional de la ingeniería en computación del CCCE (A curriculum for embedded system engineering). En la educación de ciencias de la computación existe una larga experiencia en Estados Unidos que puede revisarse a mayor detalle.16

16En Estados Unidos se ha desarrollado desde 1968 y actualizado cada década aproximadamente el currículo de las ciencias de la computación, gracias al esfuerzo del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (el IEEE por sus siglas en inglés Institute of Electrical and Electronics Engineers). Actualmente está en proceso de revisión para comentarios el ACM/IEEE-CS Computer Science Curricula 2013 (CS2013 Computing Curricula Strawman Draft), elaborado conjuntamente con la Asociación de Maquinaria de Computo (la ACM por sus siglas en inglés Association for Computing Machinery) y el IEEE-Computer Society. Ambas organizaciones han auspiciado diversas actividades educativas, por ejemplo el ACM tiene el reporte del The

Prerrequisitos Áreas de reforzamiento TendenciasAritmética, álgebra,geometría, cálculo,probabilidad y estadística.

Teoría de control, sistemasdinámicos, Series deFourier.

Simulación y modelosmatemáticos.



Tomando como base las áreas de conocimiento, se definen los cursos específicos. Se complementa como una parte importante el uso de los laboratorios y desarrollo de proyectos, a los cuales se suman cursos optativos, integrando así el programa curricular de la ingeniería en sistemas embebidos.

Áreas de conocimiento y cursos para la ingeniería en sistemas embebidos

Future of Computing Education Summit realizado en 2009, http://www.acm.org/education/future-of-computing-education-summit/FoCES_web.pdf

Áreas de conocimiento CursosIngeniería en sistemas computacionales Introducción a la ingeniería de software embebido

Ingeniería de softwareDiseño de sistemas embebidosIngeniería de sistemas digitales

Redes de computadoras Redes de computadorasSistemas operativos Sistemas operativos en tiempo realProcesamiento digital de señales Señales y procesamientoAlgoritmos y complejidad Algoritmos y estructura de datos

Fundamentos de programaciónAlgoritmos y estructura de datosOrganización de computadorasSistemas de computadoras e InterfaceLógica digitalIngeniería de sistemas digitalesCircuitos eléctricosSeñales y procesamiento

Electrónica ElectrónicaIngeniería de software Ingeniería de software

Rendimiento de sistemas computacionalesIngeniería de softwareIngeniería de sistemas digitales

Lenguajes y traductores Lenguajes y traductoresSistemas de control Sistemas de controlComunicaciones Comunicaciones

Cálculo (1 y 2 )Matemáticas discretasAlgebra lineal y Análisis numéricoProbabilidad y estadísticaEstática Electricidad y magnetismoDinámica

Fuente: De: Rudolph E. Seviora. A curriculum for embedded system engineering. Traducción libre

Matemáticas

Ciencias básicas

Diseño de sistemas embebidos

Fundamentos de programación

Arquitectura y organización de computadoras

Lógica digital

Circuitos y señales

Rendimiento de sistemas

22

d. Maestría en ingeniería de software embebido de la Escuela de Software en la Universidad de Aeronáutica y Astronáutica de Beijing. En China, algunos de los programas de ingeniería, ofrecen uno o más cursos en desarrollo de sistemas embebidos en ARM, DSP, en WinCE o Linux. Estos programas sólo proveen a los estudiantes el desarrollo limitado de habilidades en estos sistemas. En contraste, la maestría se orienta al entrenamiento de ingenieros en sistemas embebidos con un conocimiento interdisciplinario integral; combinando el pensamiento científico (especialmente nivel de pensamiento sistemático) con la habilidad para el desarrollo y administración de proyectos complejos que conjunta equipos en diferentes áreas, así como la aptitud para aprender nuevas tecnologías constantemente.

Estructura del programa de maestría de la Universidad de Aeronáutica y Astronáutica de Beijing

Tipo de cursos CursosPráctica industrial y tesis de gradoPráctica de Ingeniería IPráctica de Ingeniería IICurso de proyectosBase de datos embebidaTecnología de telecomunicaciones móviles y aplicaciones embebidasDesarrollo de software embebido basado en J2MEWinCE y desarrollo de software embebidoVxWorks y desarrollo de software embebidoDispositivo lógico programable y aplicaciónRedes industriales y bus de campoDSP Desarrollo de software embebidoAlgoritmos y aplicaciones en sistemas embebidosPanorama de sistemas embebidosSistemas operativos embebidosAnálisis y diseño de software embebidoPruebas de software embebidoIngeniería de software I (Métodos)Ingeniería de software II (Procesos)Ingeniería de software III (Gestión)Conferencia de nuevas tecnologíasInglésMatemáticasTécnicas de escritura y habilidades de comunicaciónÉtica de oficio y planeación de carreras (Profession ethics and career planning)

Fuente: De "A Graduate Program on Embeddded Software Enginnering in China"Traducción libre

Práctica

Especialidades optativas

Especialidades obligatorias

Ingeniería de software obligatorios

Fundamentales obligatorios



El programa muestra los cinco niveles de la maestría. Se requiere que los estudiantes tomen los cursos básicos, los cursos en sistemas embebidos y la práctica de Ingeniería antes de matricularse en los cursos de la especialidad. El resto de los cursos deben completarse antes de la práctica industrial.

d. Maestría en software embebido en Querétaro, México.

En tanto que la Facultad de Informática de la Universidad de Querétaro ofrece el siguiente planteamiento curricular para la Maestría en software embebido, que a diferencia del plan curricular anterior éste básicamente se orienta al software embebido y no contempla cursos de matemáticas o ciencias básicas (física).

Áreas de conocimiento y cursos para la maestría en sistemas embebidos

e. Especialidades en el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav). El Cinvestav del Instituto Politécnico Nacional, cuenta con nueve planteles distribuidos a lo largo de la República Mexicana. La Unidad Guadalajara17 está dedicada a la Tecnología y Ciencias de la Ingeniería, inició sus actividades en el año de 1988 como un Centro de Tecnología de Semiconductores (CTS), especializado en el diseño de componentes electrónicos. El centro fue inicialmente auspiciado por IBM de México y la Comisión de Inversiones Extranjeras de la SECOFI. Desde entonces y hasta la fecha, el CTS ha

17http://www.cinvestav.mx/

Áreas de conocimiento CursosIntroducción a los sistemas de informaciónIntroducción a los sistemas computacionalesProgramación orientada a objetosDiseño de interfacesAlgoritmo y estructura de datosProgramación de bajo nivelSistemas de base de datosProgramación distribuidaMantenimiento, pruebas y especificaciones de softwareAdministración y planeación de proyectos de softwareSistemas embebidos y sistemas operativos de tiempo realPruebas de software en sistemas embebidosSistemas digitales, microcontroladores y DSPsDependencia entre hardware y software

Seminario de Investigación Seminario de InvestigaciónProyecto ProyectoFuente: http://www.uaq.mx/ofertaeducativa/informatica/software_enbebido.html

Área básica

Área de dominio técnico

Área especializada aplicativa

24

trabajado como casa de diseño para empresas del ramo electrónico. En el año de 1995 inició las actividades académicas con el Departamento de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación. Se incorporaron los programas de maestría y doctorado en ciencias en ingeniería eléctrica, con las especialidades de computación, control automático, diseño electrónico, sistemas eléctricos de potencia y telecomunicaciones. 18

Actualmente la unidad cuenta con maestrías que tienen una duración de dos años e inician cursos anualmente, y doctorados que duran cuatro años e inician cursos cada 4 meses, las áreas de investigación para ambas son: • Ciencias de la computación. • Control automático. • Diseño electrónico. • Sistemas eléctricos y potencia. • Telecomunicaciones.

La Unidad Guadalajara tiene un Centro de Entrenamiento en Alta Tecnología (CEAT) orientado a capacitar ingenieros para que se incorporen rápidamente a proyectos industriales de diseño. Los cursos se desarrollan de acuerdo a las necesidades de la industria electrónica y de software de la región. Tienen una duración de 6 meses y son patrocinados por empresas privadas y el gobierno federal.

También cuenta con otros dos programas. El Programa Avanzado de Diseño de Tecnología de Semiconductores (PADTS), dedicado a entrenamiento intensivo, con énfasis en el trabajo ingenieril práctico, en la especialidad de diseño electrónico, y el Programa Avanzado de Formación de Recursos Humanos en Tecnologías de Información (PAFTI), que es un programa de entrenamiento intensivo con énfasis en la práctica de diseño y desarrollo de software (SW).

En su gestión durante el periodo 2003-2010, contó con el apoyo del CoecytJal, MexicoFirst, ProSoft, CanietiOcc, Fumec, CTS, Intel, Continental, Solectron, así como de Universidades locales y nacionales. Hasta el 2010 se habían graduado 469 alumnos.

Egresados de PADTS por programa 2003-2010

En noviembre del 2010 inició la generación número 14 de PADTS en Diseño Lógico de CI & SW Embebido con 30 participantes. En el periodo 2010-2011, impartieron el

18El proceso de desintegración de la industria electrónica en México se debió en mayor medida a la tendencia del acelerado cambio tecnológico que se registró internacionalmente desde los setentas y ochentas, a que la industria mexicana no se integró cabalmente, y en menor medida al contrabando. Sin duda, las devaluaciones de 1976 y 1982 la afectaron. La apertura externa únicamente vino a terminar con el tejido industrial creado en la industrialización. Hoy en día se están aprovechando las inversiones que se promovieron desde esa época de fomentar la inversión extranjera en esta rama, destacando la de Guadalajara.

Programas Generaciones GraduadosDiseño Electrónico (5 Perfiles) 11 323Diseño de Software (3 Perfiles) 6 90Diseño Físico de Circuitos Integrados (CI) 56Fuente: Presentación de Cinvestav Guadalajara: “Training for HiTech JOBS in GDL/MX”�



programa Diseño de Aplicaciones para Telefonía Celular, con la empresa Continental, y el Workshop Series on Physical IC Design con Intel.

El PADTS ha realizado el equipamiento del laboratorio de SW embebido para la industria automotriz y para tecnología celular. Cuenta con 30 lugares de entrenamiento. El PADTS también desarrolló una especialidad denominada Diseño Lógico de Circuitos Integrados & SW Embebido (CEAT 2012 A), la cual tiene una duración de seis meses.19 La oferta académica para esta especialidad es:

Estructura de la especialidad de Diseño Lógico de Circuitos Integrados & SW Embebido

A lo largo de la existencia del PADTS, se han desarrollado diversos cursos de alta tecnología bajo demanda de la industria, que no se proporcionan de manera permanente. 20

19En mayo de 2012 se tenía previsto iniciar las clases de este programa. 20Presentación del Cinvestav Unidad Guadalajara:“Training for HiTech JOBS in GDL/MX”

Curso No. de horasDiseño digital 1 60Lenguajes para verificación de CI 60DOO & C++ 60Sistemas embebidos 60Diseño de CPUs 60Desarrollo de proyectos 40Inglés - TOEIC Institucional 60Dinámicas de grupo 10Diseño digital 2: Aritmética digital 12Total 422

26

Cursos de alta tecnología impartidos en el PADTS

f. Perfil y competencias del ingeniero en sistemas embebidos de Impulsa-TI21

De acuerdo con Impulsa-TI en México no se cuenta con una definición adecuada de qué y qué hace un ingeniero en sistemas embebidos. Para tal efecto, ha sometido a consideración y opinión de los miembros de Asociación Nacional de Instituciones de Educación en Tecnologías de la Información (ANIEI) los siguientes productos: el contexto de las competencias; conocimientos y temas del estado del arte del profesional; propuesta de contenidos y las competencias de referencia, así como las características de los sistemas embebidos consideradas al inicio de este trabajo.

Se presentan algunos de los temas sugeridos, los cuales pueden servir de referencia adicional para construir el desarrollo y diseño curricular del posgrado en sistemas embebidos.

Contexto de las competencias Las competencias que exhiben los ingenieros que diseñan sistemas embebidos, les permite proponer sistemas flexibles para implementar el proceso de reingeniería o actualización tecnológica en el campo de la automatización. Son profesionales capaces de innovar, diseñar, desarrollar, evaluar y mantener productos basados en sistemas embebidos garantizando la fiabilidad a lo largo de su ciclo de vida.

Se busca que el ingeniero en sistemas embebidos comprenda la operación y el manejo de los sistemas embebidos desde el punto de vista de la arquitectura, el montaje y las 21Elaborado con base en Lira, Raymundo. Perfil emergente Ingeniería de sistemas embebidos, Documento de trabajo, Impulsa-TI, México.

No. Título No. Título1 Application development with Nokia N900 21 Mathematics for Electrical Engineering2 C for Embedded Systems 22 Micro Controller programing3 C programing 23 Object Oriented Programing & C++4 CAN – Controller Area Network 24 Object Oriented Programing & Java5 COM / DCOM 25 PCB Design6 Communication Nets 26 Product development Life Cycle7 CORBA 27 PSP - Personal SW Process8 CPU Design 28 RF Signal Propagation9 Digital Design 29 RTOS –RTS (Real Time Systems)10 DSP´s 30 Semiconductors Overview11 Electrical Circuits 31 Signal processing fundamentals12 Embedded Linux 32 Software Engineering13 Embedded Systems 33 System on Chip(SoC)14 Standards: GSM, GSM/3G, WiFi, 34 UML15 FPGA Design 35 Unix16 Jet Link 36 Verilog17 JTAG 37 VHDL18 Linux – Basics 38 WIN CE19 Linux Basics Administration 39 Windows Programming20 Linux Security 40 ZIGBEE



aplicaciones de éstos, aplicando metodologías de diseño adecuadas, partiendo de un conjunto de especificaciones y ajustándose a un conjunto de restricciones. Emplean diferentes técnicas de programación de un sistema embebido usando lenguajes de bajo y alto nivel. En el diseño de hardware maneja técnicas comunes para la interconexión de sistemas.

Conocimientos y temas del estado del arte del profesional según Impulsa-TI

Propuesta de contenidos para proporcionar los conocimientos y habilidades

El desarrollo de las competencias está dirigido a ingenieros, tecnólogos, proyectistas, docentes y estudiantes, interesados en conocer y entrenarse en las temáticas relacionadas con el diseño e implementación de soluciones con sistemas embebidos orientadas a la automatización de equipos industriales y comerciales.

No. Tema1 Arquitecturas de microcontroladores

Programación lenguaje C embeddedConocimiento y aplicación de lenguaje ANSI C para embedded

3 Programación de alto nivel4 Desarrollo de especificaciones de prueba5 Metodologías verificación y validación de SW/HW6 Interfaces para controlar el equipo de medición y equipos de prueba 7 Secuenciadores de prueba8 Protocolos de comunicación y herramientas relacionadas9 Procesos CMMI SPICE

10 Electrónica analógica y digital11 Metodologías de diseño orientada a sistemas embebidos

2

28

Competencias de referencia

§ Planificar la solución de un problema complejo, con base en la ejecución de tareas simples y de estrategias de computación como las máquinas de estados. 22

§ Seleccionar la adecuada plataforma embebida para la construcción de una solución dentro de una gama de recursos de hardware que el mercado ofrece.

§ Programar eficientemente en un lenguaje de alto nivel, una arquitectura con limitaciones de memoria y periféricos.

§ Determinar si la construcción de una tarea es posible en software dentro de la arquitectura embebida o si es necesario construir un hardware a través de un periférico diseñado para tal efecto.

§ Integrar en un proyecto, los módulos funcionales, realizando pruebas de operación y rendimiento, hasta cumplir con los requerimientos especificados inicialmente.

g. Resumen de áreas de conocimiento

A manera de síntesis, se han identificado inicialmente 18 áreas de conocimiento que se consideraron en los anteriores programas, con la idea de conocer los temas comunes y las ausencias en las carreras de licenciatura y maestrías que atienden los sistemas embebidos.

Las diferentes áreas de conocimiento identificadas de los diferentes programas de estudio se pueden reagrupar en siete grandes campos: § Sistemas computacionales consideran las partes físicas o de hardware. § Ingeniería de software asocia los componentes relacionados para el desarrollo de

software como técnicas y lenguajes de programación, seguimiento de proyectos. § Sistemas electrónicos y de control integra circuitos y manejo de señales y control. § Sistemas operativos y de tiempo real agrupa los conocimientos relacionados con

la gestión de recursos. § Redes y comunicaciones considera los componentes necesarios para comunicar los

dispositivos y registro de información en las distintas bases de datos. § Sistemas embebidos agrupa temas específicos como integración de software y

hardware. § Pruebas y validación utiliza la aplicación de metodologías para simular el

funcionamiento y comprobar el funcionamiento correcto de los sistemas.

22Se denomina una máquina de estados a un modelo de comportamiento de un sistema con entradas y salidas, en donde las salidas dependen no sólo de las señales de entrada actuales sino también de las anteriores. Se definen como un conjunto de estados que sirve de intermediario en relación con estas entradas y salidas, haciendo que el historial de señales de entrada determine, para cada instante, un estado para la máquina de forma tal que la salida depende únicamente del estado y las entradas actuales.



Áreas de conocimiento de programas educativos de sistemas o software embebidos

Reagrupación de las áreas de conocimiento

No obstante, en varios casos las áreas de conocimiento no quedan claramente delimitadas ya que comparten o se traslapan elementos que las conforman, ya sea de hardware o software.

7. Oferta educativa inicial La vasta aplicación de los sistemas embebidos ha generado una creciente demanda local de recursos humanos especializados en todas las fases de desarrollo de los sistemas embebidos, que van desde su diseño hasta su implementación.

Se considera como hipótesis que la oferta educativa del país es insuficiente y que no se ha podido atender la demanda de las empresas de estos especialistas. Se ha venido

Según Rudolph Seviora

Universidad de la Ciudad de México

BeijingUniversity of

Aeronautics and Astronautics

Universidad Autónoma de

QuerétaroImpulsa TI

Ingeniería en sistemas embebidos

Licenciatura ingeniería de

software

Maestría en sistemas embebidos

Maestría en software embebido

Ingeniería en sistemas embebidos

1 Ingeniería en sistemas computacionales √ √2 Diseño de sistemas embebidos √ √ √ √ √3 Redes de computadoras √ √ √ √4 Sistemas operativos √ √ √ √ √5 Procesamiento digital de señales √ √ √ √6 Algoritmos y complejidad √ √ √ √7 Fundamentos de programación √ √ √ √ √8 Arquitectura de computadoras √ √ √9 Lógica digital √ √ √ √

10 Circuitos y señales √ √ √11 Electrónica √ √12 Ingeniería de software √ √ √ √13 Rendimiento de sistemas √ √14 Lenguajes y traductores √ √ √ √ √15 Sistemas de control √ √16 Comunicaciones √ √ √17 Matemáticas √ √ √ √ √18 Ciencias básicas √ √ √ √

Fuente: Elaboración propia.

Áreas de conocimiento

Según Rudolph Sevoria

Universidad de la Ciudad de México

BeijingUniversity of

Aeronautics and Astronautics

Universidad Autónoma de

QuerétaroImpulsa TI

Ingeniería en Sistemas Embebidos

Licenciatura Ingeniería de

Software

Maestría en Sistemas Embebidos

Maestría en Software Embebido

Ingeniería en Sistemas Embebidos

1 Ingeniería en sistemas computacionales √ √ √ v2 Ingeniería de software √ √ √ √ v3 Sistemas electrónicos y de control √ √ √ √4 Sistemas operativos y de tiempo real √ √ √ √ √5 Redes y comunicaciones √ √ √ √6 Sistemas embebidos √ √ √ √ √7 Pruebas y validación √ √

Áreas de conocimiento

30

atendiendo de manera remedial con diferentes carreras a nivel de licenciatura. Los especialistas para el diseño y desarrollo de sistemas embebidos provienen de carreras, como:

§ Ingeniería Electrónica § Ingeniería Eléctrica y Telecomunicaciones § Sistemas Electrónicos § Sistemas Computacionales § Mecatronica La respuesta de la academia a esta mayor demanda se ha reflejado en un creciente

número de especializaciones con un alto contenido de conocimientos de computación. Pero aún es insuficiente, a pesar de que existe un interés de los estudiantes por ingresar en este tipo de carreras. Ello sin considerar los conocimientos de los sistemas embebidos que están en constante innovación y desarrollo.

Por citar un ejemplo, en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), se ofertan 274 lugares, mientras que existe una demanda de 8,101 lugares, según se desprende de la guía de septiembre de 2011: ¿Y cómo ingreso a la UNAM?,

En la misma publicación se señala también que en materia de posgrado la UNAM ofrecía la Maestría en Ciencias e Ingeniería de la Computación y el Doctorado de Ciencia e Ingeniería de la Computación. Hasta agosto de 2011, la UNAM no contaba aún con una carrera, especialización o posgrado, específicamente sobre sistemas embebidos.

Al igual que la UNAM, el Instituto Politécnico Nacional (IPN) tampoco ofrece carreras o especializaciones como las señaladas anteriormente. No obstante se pudieron identificar diez carreras relacionadas, entre licenciaturas o ingenierías (no se identificó el cupo ofrecido por cada carrera), que comparten en sus planes de estudio áreas de conocimiento comunes con sistemas embebidos.

Carrera Plantel Sistema Cupo DemandaCiencias de la Computación Fac. Ciencias Escolarizado 22 462

FES Cuautitlán EscolarizadoFac. Contaduría y Admon. EscolarizadoFac. Contaduría y Admon. SUAYED-Mod. abiertaFac. Contaduría y Admon. SUAYED-Mod. a distanciaFac. Ingeniería Escolarizado 97 3,066 FES Aragón Escolarizado 65 1,820

Ingeniería en Telecomunicaciones Fac. Ingeniería Escolarizado 29 807 Ingeniería Geomática Fac. Ingeniería Escolarizado 35 160 Ingeniería Mecatrónica Fac. Ingeniería Escolarizado 26 1,786

Matemáticas Aplicada y Computación

FES Acatlán Escolarizado

Total 274 8,101

Informática

Ingeniería en Computación

No se ofrecen lugares por ser de ingreso indirecto

No se ofrecen lugares por ser de ingreso indirecto

Oferta de los sistemas escolarizado y de educación abierta y a distancia (correspondiente al ingreso de agosto 2011)



El IPN representa, con sus diez carreras, una de las principales fuentes de oferta de estudio (alrededor del 25%) del total de carreras contenidas en el subgrupo de Ingenierías en computación e informática (subgrupo 143) del Catálogo de codificación de carreras del Instituto Nacional de Estadísticas, Geografía e Informática (INEGI). Las carreras pertenecientes a ese subgrupo, junto con algunas otras de otros subgrupos identificados, podrían ser semilleros potenciales de estudiantes para un posgrado como el que se pretende en sistemas embebidos (Ver anexo 7). Es decir, hoy en día existen por lo menos 40 carreras relacionadas.

Oferta educativa superior en el Instituto Politécnico Nacional

Algunas instituciones educativas del país han realizado esfuerzos por impulsar esta área

del conocimiento y por atender la demanda local de profesionistas calificados, incorporando a sus planes de estudio temáticas relacionadas con sistemas embebidos. Se tienen identificadas inicialmente 6 instituciones que ofrecen estudios en sistemas o software embebido o afines.

Carreras y posgrados identificados en sistemas embebidos

Ing. en Robótica Industrial Ing. BiónicoIng. en Computación Ing. MecatrónicaIng. en Comunicaciones y Electrónica Ing. TelemáticaIng. en Control y Automatización

Ing. en Informática Ing. MecatrónicaLic. en Ciencias de la Informática Ing. en Sistemas Computacionales

Doctorado en ciencias de la computación Ing. en Sistemas ComputacionalesMaestría en ciencias de la computaciónMaestría en ciencias en ingeniería de cómputo

Fuente: http://www.des.ipn.mx/WPS/WCM/CONNECT/DES/DES/INICIO/OFERTA_EDUCATIVA/OFERTA_EDUCATIVA/ICFM/ICFM2.HTM

Centro de Investigación en Computación (CIC)

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingenieria y Tecnologías Avanzadas

Escuela Superior de Cómputo

Escuelas/carrerasEscuela /carreras

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería, Campus Zacatecas

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingenierias y Ciencias Sociales y Administrativas

Institución Carrera/Especialización/Posgrado InicioUniversidad Autónoma de Querétaro Maestría en software embebido 2010Insituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey

Maestría en ciencias digitales y robótica*

Universidad Autónoma de Yucatán Licenciatura en ingenieria en computaciónMaestría en ciencias de la computación 2010

Universidad Autónoma de la Ciudad de México

Ingeniería de software con especialidad en sistemas móviles y embebidos

Cinvestav Guadalajara Especialidad en diseño y desarrollo SW embebido 2003Universidad Jesuita de Guadalajara (ITESO) Especialidad en sistemas embebidos*El egresado tiene como una de sus competencias el diseño, construcción y programación de sistemas embebidos

32

Con relación a la Universidad Autónoma de Yucatán se considera que si bien no representa una solución estructural a la falta de una carrera o posgrado en sistemas embebidos, si se aprecia el esfuerzo al incluir en sus programas curriculares, tanto de licenciatura como maestría, materias relacionadas con estos sistemas23.

En el caso del Cinvestav se ha desarrollado con el apoyo de la industria el PADTS, que ha venido proporcionando desde el 2003. Otras instituciones educativas han realizado esfuerzos para atender la demanda local de profesionistas calificados, incorporando a sus planes de estudio temáticas relacionadas con sistemas embebidos.

Por personal académico de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) del Instituto Politécnico Nacional se tuvo conocimiento que en un pasado reciente en el Cinvestav se realizaron esfuerzos para impulsar un posgrado (maestría) que tuviera como una de sus líneas de investigación los sistemas embebidos, sin que esos esfuerzos prosperaran. Por lo que sería muy enriquecedor que la iniciativa conjunta del Infotec y el Coecytjal, para crear un posgrado en sistemas embebidos, se nutriera de esa experiencia.

Además de las ya señaladas, se han identificado 11 carreras y 3 posgrados afines a sistemas embebidos o que consideran algunas materias relacionadas, que se proporcionan en 9 instituciones educativas del país.

Carreras y posgrados afines a los sistemas embebidos

8. Demanda potencial del posgrado en sistemas embebidos Conforme a la información del INEGI, la matrícula de primer ingreso de carreras afines a la informática ha venido creciendo año con año, mostrando una tasa media de crecimiento anual de 1.79% en los últimos nueve ciclos escolares. En ese mismo periodo la eficiencia terminal estimada a nivel nacional, osciló entre 51% y 57%, si se considera que la duración de las carreras afines a la informática fue en promedio de cuatro ciclos escolares. Del mismo modo la matrícula existente creció, para pasar de 177.1 mil alumnos en el ciclo 200-2001 hasta 215.1 mil alumnos en el ciclo 2008-2009.

23Propuesta de modificación del plan de estudios de la licenciatura en ingeniería en computación. Facultad de Matemáticas, Universidad Autónoma de Yucatán. Junio 2009.

Nivel Institución Carrera

LicenciaturaInstituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey

1 Ingeniería en tecnologías de información y comunicaciones

2 Ingeniería en tecnologías electrónicas3 Ingeniería en telecomunicaciones y microelectrónica4 Ingeniería en telecomunicaciones y sistemas electrónicos

Universidad Anáhuac 5 Ingeniería en mecatrónicaUniversidad Jesuita de Guadalajara 6 Ingeniería electrónica

7 Ingeniería en sistemas computacionalesUniversidad La Salle 8 Ingeniero en cibernéticaUniversidad Marista de Guadalajara 9 Ingeniero en cibernética y sistemas computacionalesUniversidad Panamericana 10 Ingeniería en electrónica y sistemas digitales

11 Ingeniería en inteligencia artificialMaestría CIMAT-UNAM 1 Maestría en ingeniería de software

Cinvestav Tamaulipas 2 Maestría en ciencias de la computaciónInstituto Politécnico Nacional 3 Maestría en tecnología avanzada



De seguir esa tendencia, se podría suponer que hoy en día existe un potencial importante de prospectos para cursar un posgrado en sistemas embebidos.

Primer ingreso, matrícula y egresados de carreras afines a la informática de nivel licenciatura, 2000/2001-2008/2009 (alumnos)

Matrícula de tecnologías de la información y comunicaciones de nivel licenciatura por

carreras, 1995/1996 - 2008/2009 (Alumnos)

Entonces, ¿cuál es la razón de la insuficiente oferta de especialistas en Jalisco?, ¿es un problema de desequilibrio regional, de falta de señales de mercado, de calidad y pertinencia de los egresados, de falta de interés o alta complejidad de las carreras específicas?

Así pues, existe la necesidad de equilibrar dos mercados, el educativo y el laboral, para atender adecuadamente las necesidades regionales. Según estimaciones de la industria de Jalisco se requiere entre 250 a 300 egresados anuales en sistemas embebidos.

Una forma de identificar la falta de atención a la demanda es concentrarse en las carreras existentes relacionadas a aspectos electrónicos y a la distribución geográfica regional de los egresados. Si se consideran las carreras de ingenierías en Control y computación, Control y automatización, Procesos discretos y automáticos (Robótica industrial), y Electrónica en computación, resulta que existen para el ciclo 2008/2009,

Período 2000-2001 2001-2002 2002-2003 2003-2004 2004-2005 2005-2006 2006-2007 2007-2008 2008-2009Primer ingreso 49,524 55,083 54,910 53,263 53,414 51,884 52,411 53,942 57,062 Matrícula 177,110 196,675 209,053 215,271 214,156 210,050 208,986 209,354 215,092 Egresados 17,965 21,850 23,443 26,885 28,176 29,152 30,552 30,462 28,902 Fuente: http://www.inegi.org.mx/Sistemas/temasV2/Default.aspx?s=est&c=19007. A su vez, el INEGI cita como fuente original la ANUIES.Fecha de na: no aplicable

Carreras 2000/2001 2001/2002 2002/2003 2003/2004 2004/2005 2005/2006 2006/2007 2007/2008 2008/2009

Lic. en Informática 70,589 75,328 77,895 78,129 74,243 72,507 69,279 65,440 66,464 Ing. en Informática na na 2,228 2,594 3,159 2,821 3,279 3,213 3,381 Ing. en Sistemas computacionales 54,817 62,954 68,611 74,054 75,759 76,743 77,523 76,561 78,957 Ing. en Ciencias computacionales 13,155 15,343 16,273 17,326 18,000 18,397 19,172 19,136 19,522 Lic. en Ciencias omputacionales 7,090 6,792 6,725 6,163 5,675 5,302 4,893 4,532 4,291 Lic. en Sistemas de computación administrativa

7,957 9,077 9,518 8,639 8,099 6,578 5,799 5,965 6,281

Lic. en Sistemas computacionales 8,945 9,933 9,713 9,313 8,956 8,648 7,680 7,836 8,294 Ing. Administrador de sistemas na na na na na na na na naLic. en Matemáticas aplicadas y computación

1,511 1,531 1,505 1,454 1,437 1,423 1,346 1,387 1,342

Ing. en Control y computación na na 370 431 366 379 421 425 410 Ing. en Control y automatización 1,091 1,344 1,379 1,347 1,362 na 1,407 1,367 1,508 Ing. en Sistemas de información 1,180 1,220 1,409 1,404 2,807 2,919 3,564 4,382 4,813 Ing. en Telemática na na 1,614 1,889 1,893 2,066 2,178 2,297 2,450 Ing. en Procesos discretos y automáticos: Robótica industrial na na

1,199 1,162 1,164 1,112 1,019 1,263 1,406

Ing. en Electrónica en computación na 1,639 3,764 3,719 3,162 2,534 2,782 3,912 2,956 Otras carreras informáticas 10,775 11,514 6,850 7,647 8,074 8,621 8,644 11,638 13,017 Total 177,110 196,675 209,053 215,271 214,156 210,050 208,986 209,354 215,092 Fuente: http://www.inegi.org.mx/Sistemas/temasV2/Default.aspx?s=est&c=19007. A su vez, el INEGI cita como fuente original la ANUIES.Fecha de actualización: Martes 25 de na: no aplicable

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6,280 egresados, y si se toma la participación de Jalisco del 5%, resulta que existen 314 egresados susceptibles de poder ingresar a un posgrados en sistemas embebidos.

Esto implicaría que el total de egresados de carreras afines tendrían que ingresar al posgrado que se pretende crear para satisfacer la demanda actual de la industria. Situación que se ve difícil, por lo menos en el estado de Jalisco. El perfil de ingreso a sistemas embebidos no podría cubrirse con otras carreras, salvo que el posgrado requerido fuera de software embebido o que se estableciera un programa de migración de egresados hacia esta región.

Si bien existe una oferta amplia de egresados de ingenierías relacionadas con la tecnología de información y comunicación en el país, la oferta específica regional relacionada en sistemas embebidos es insuficiente, por varias razones: no existe una carrera específica en la materia; el perfil de ingreso para un posgrado en sistemas embebidos no lo generan las carreras existentes, por ejemplo por el nivel de matemáticas, inglés, habilidades suaves, electrónica, control, entre otros; y geográficamente no es suficiente los egresados de carreras afines.

Independientemente que se pueda motivar a los egresados de las carreras estrictamente afines a seguir estudiando un posgrado y/o realizar un proceso de reconversión acelerado para atender una demanda pico y precisar de qué tamaño deber ser el flujo estable de estos especialistas, es necesario conformar no solo el posgrado específico en la materia, sino también reorientar varias carreras actuales.



9. Desarrollo y diseño curricular de sistemas embebidos Para definir y atender las necesidades de formación en sistemas embebidos se requiere realizar el desarrollo y diseño curricular. § El desarrollo curricular representa una fase de aspectos generales y particulares, que

incluye la planeación, desarrollo y evaluación. Así como las metas, objetivos, contenidos, operación, procesos y procedimientos. En esta fase se consideran la evolución y mantenimiento curricular (actualización). Incluso los aspectos de procesos técnicos que se requieren identificar a través de diversos mecanismos, como paneles de expertos.

§ El diseño curricular se refiere a la forma en que se conceptualiza el currículo y se arreglan sus principales componentes para proveer dirección y guía tan pronto como se desarrolle el currículo: modelo académico, actividades de campo, equipos y materiales didácticos, formación docente, etc.

Mientras el desarrollo curricular tiende a ser técnico y científico, el qué enseñar, el diseño curricular es más flexible, porque se basa en los valores sobre la educación de quienes lo conceptualizan, sus prioridades y opiniones acerca de cómo los estudiantes aprenden. El diseño curricular proporciona la visión del proceso de formación y la manera que se realizarán los procesos de enseñanza y aprendizaje. Responde a los procesos de cómo llevar el proceso de formación en la práctica.

Un campo de estudio básico involucra conocimiento teórico y práctico. Por teoría se entiende los conocimientos más avanzados disponibles, que pueden ser generalizados y aplicados a muchas situaciones. En el caso de la teoría curricular, el tema involucra decisiones acerca del uso del currículo, su desarrollo, su diseño y evaluación.

Un currículum teórico-práctico debe seleccionar y organizar: metas y objetivos; temas; métodos, materiales y recursos; experiencias de aprendizaje; actividades de aprendizaje; y asesoramiento en el proceso

Una buena práctica está basada en la teoría; por práctica se entiende los procedimientos, métodos y habilidades que se emplean en el mundo del trabajo. La práctica involucra la selección de estrategias y reglas que aplican a varias situaciones.

Es importante recordar que existen diferencias para el desarrollo de sistemas. Los métodos, técnicas y herramientas para desarrollar sistemas embebido son heterogéneos y aquellos aplicados en computadoras convencionales no son fácilmente aplicables en dispositivos embebidos. La ingeniería en sistemas embebidos es diferente de las ingenierías en software, entre otros aspectos por:24 § Metodologías de co-diseño de software y hardware. § Métodos especiales de diseño: (ej. estrictos requerimientos para tiempo real y

concurrencia), integración, depuración, pruebas y mantenimiento junto con métodos formales en ingeniería en software.

24A Graduate Programm on Embedded Software Enginnering in China

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§ Algoritmos de control, procesamiento de señal, comunicación, optimización para implementarlos en ambientes con recursos limitados.

§ Descripción, diseño y construcción de las principales aplicaciones de negocio (ej. comportamientos complejos, caracterizados por numerosos escenarios intrínsecos en un robot artificial).

§ Diferencia en procesos de desarrollo, métodos, técnicas y herramientas con respecto a las áreas de aplicación.

§ Diseño e implementación de programas controladores de tableros. § Lenguajes de programación, desarrollo de herramientas y ambientes especializados

para diferentes plataformas de desarrollo. Es conveniente destacar la importancia que tiene en la formación de alta tecnológica

con alto contenido teórico-práctico, la vinculación de la industria y la academia. Sin ella, difícilmente se puede desarrollar y diseñar el currículo más apropiado para la formación en sistemas embebidos, dado el avance tecnológico y la creciente demanda de especialistas en la materia. Se requiere de la participación de los distintos actores: empresas fabricantes de componentes, empresas desarrolladoras de sistemas, instructores que quieran y puedan formarse como docentes, académicos que puedan participar en el proceso educativo, investigadores que aporten nuevos conocimientos de frontera, e instituciones dispuestas a coinvertir con las empresas en espacios educativos acordes a la práctica del mundo laboral y de acuerdo a la demanda laboral de especialistas, la colaboración entre instituciones educativas.

9.1 Registro del programa de posgrado en el Programa Nacional de Posgrados de Calidad.

El Programa Nacional de Posgrados de Calidad (PNPC) tiene como propósitos reconocer los programas de especialidad, maestría y doctorado en las diferentes áreas del conocimiento. Los programas se distinguen por que cuentan con núcleos académicos básicos, altas tasas de graduación, infraestructura necesaria y alta productividad científica o tecnológica.

El PNPC se basa en un modelo que integra varios elementos que se interrelacionan entre sí y que prevé el Marco de referencia para la Evaluación y Seguimiento de Programas de Posgrado (el Marco de referencia): la planeación institucional del posgrado, las categorías y criterios del modelo, así como el plan de mejora del programa. El ingreso de los programas de posgrado en el PNPC, representa un reconocimiento público a su calidad, con base en procesos de evaluación y seguimiento realizados por el comité de pares, que basan su recomendación para el dictamen en: § La autoevaluación del programa. § El cumplimiento de los criterios y lineamientos de evaluación contenidos en el

Marco de referencia. § El expediente del programa y las observaciones que haya recibido, en su caso, en

evaluaciones anteriores.

Se considera conveniente que la conformación del posgrado en sistemas embebidos atienda desde el principio las seis categorías y 19 criterios delineados en el PNPC, los cuales se precisan en una matriz del Anexo 8. Para fines prácticos, se pueden reagrupar en



tres etapas (Diseño, Desarrollo y Evaluación). Además se sugiere considerar cuatro etapas adicionales, una inicial de Planeación institucional, la de Análisis, la de Implementación, y el Plan de mejora del programa

Es importante destacar que independientemente de las etapas, es conveniente desarrollar la planeación institucional del posgrado, en el cual se debe precisar el objetivo del proyecto (remedial-corto plazo; creación de posgrado; crear flujo previo, y precisar si es software embebido y/o sistemas embebidos), y definir la estrategia del proyecto. Si bien es cierto que esta planeación servirá de guía para la operación y evaluación del posgrado, se puede incluir en la misma la duración de cada una las etapas para la planeación del desarrollo del proyecto. También se sugiere realizar un análisis de sensibilidad logística y de costo del proyecto para establecer el posgrado.

A grandes rasgos las etapas deben considerar los siguientes aspectos. § Planeación institucional del programa y del desarrollo del proyecto. Describe la

intención de la institución con respecto a la garantía de la calidad en la formación de recursos humanos de alto nivel.

§ Análisis: Incluye el diagnóstico del estado del arte, las tendencias de la profesión, las cuales han sido revisadas en este trabajo.

§ Diseño: Comprende básicamente el desarrollo del plan de estudios del posgrado acorde al perfil de egreso, así como el diseño de la infraestructura física y de recursos que garanticen el desarrollo adecuado, conforme al diseño de formación previsto.

§ Desarrollo: Descripción, entre otras, de las características y requisitos que deben cumplir los estudiantes para su ingreso, permanencia y egreso del posgrado; así como de las características del personal académico que constituirá el núcleo académico básico.

§ Evaluación. Comprende el reporte de evaluación curricular (Plan de evaluación institucional) y el diagnóstico del programa en relación con las categorías y criterios del modelo del PNCP, que da como resultado el Plan de mejora del programa.

§ Implementación: i) Elaboración de documentos soportes para el registro del posgrado en sistemas embebidos ante la Secretaría de Educación Pública (SEP) y ante el PNPC, ii) realizar los trámites para la implementación del posgrado, como la autorización del órgano de gobierno, y el reconocimiento y registro de planes de estudio ante la SEP, iii) crear la infraestructura educativa, iv) formación docente/ Núcleo básico (planta docente o personal académico), v) promoción del posgrado.

§ Plan de mejora del posgrado en sistemas embebidos. Integra decisiones estratégicas que deben incorporarse a las categorías evaluadas, de acuerdo a los criterios de PNPC.

Cabe aclarar que en el Anexo 8, se precisan las tres etapas correspondientes al Marco de referencia.

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10. Reflexiones finales. A manera de reflexiones finales de este trabajo, se puede destacar:

§ Aunque se sabe que existe una ausencia de una formación de especialistas en software embebido y/o hardware embebido en la región de Jalisco y en el país, no se encontraba precisada ni formalizada.

§ El software embebido y el hardware embebido, presentan complejidades distintas y, por sí mismas pueden dar lugar a especializaciones, carreras y/o posgrados diferentes. Aunque se relacionan, comprenden áreas de conocimiento humano distintas.

§ El conocimiento de las necesidades específicas y la tendencia de la industria permitirá orientar el enfoque del posgrado en sistemas embebidos que se pretende realizar.

§ A corto plazo existe una demanda de la industria del estado de Jalisco de recursos humanos especializados en aspectos embebidos, que se requiere satisfacer y precisar, independiente de la solución estructural. Sería conveniente tener una sola ruta para satisfacer ambas.

§ A manera de hipótesis se plantea que el enfoque del proceso formativo del posgrado debe reunir tres grandes núcleos: remedial, tronco común, especialidad por aplicación. Se sugiere que el posgrado tenga un carácter flexible con múltiples entradas y salidas, y al mismo tiempo con posibilidades de ser actualizado,

Además de las actividades planteadas anteriormente en este documento, se requiere de trabajo adicional o complementario para conformar un posgrado con los requisitos del PNPC, por lo que se proponen las tareas que se exponen en los apartados siguientes.

10.1. Pasos concretos a seguir

Formalizar el interés de participación del Cinvestav en el proyecto, y revisar sus avances y áreas de oportunidad. Es este sentido es pertinente aclarar que el interés de colaborar de dicha institución ha sido muy clara. Del mismo modo, el CIC ha mostrado interés en colaborar en un esfuerzo multiinstitucional por el tamaño de la demanda de especialistas. La ESIME por su parte manifestó que de alguno de sus programas de maestría podrían participar sus alumnos en uno o dos semestres en el posgrado en sistemas embebidos.

Se identifican también los siguientes pasos a seguir, independientemente que se requiere una estrategia para solucionar la demanda a corto plazo y otra para resolver de manera estructural el flujo estable de especialistas. § Conocer las características de la industria regional y las distintas necesidades de

formación. § Identificar las áreas de especialidad regional. § Identificar el grupo de expertos de la industria. § Hacer una revisión detallada de los programas de formación para identificar las

áreas de conocimiento comunes de los distintos programas de formación.



§ Revisar los avances y aportaciones en materia de sistemas embebidos en la curricula CS2013 de Estados Unidos.25

§ Desarrollar paneles de expertos de la industria para precisar las necesidades de formación.

§ Integrar un equipo de trabajo que elabore el desarrollo y diseño curricular, retomando los avances alcanzados, y que participe en la conformación y desarrollo de los paneles de expertos.

§ Evaluar la posibilidad de instalar diferentes tipos de laboratorios de acuerdo a las tecnologías propietarias.

§ Identificar los principales estándares utilizados en la industria. § Resolver algunos cuestionamientos iniciales para el desarrollo y el diseño curricular,

y de carácter logístico para desarrollar de manera conjunta la nueva oferta de especialistas.

§ Definir las estratégicas de corto plazo y estructural para generar la nueva oferta, que incluya entre otros aspectos un esfuerzo de formación de multiplicadores.

10.2 Cuestionamientos iniciales para el desarrollo y diseño curricular Asimismo, con la idea de desarrollar y diseñar la currícula de sistemas embebidos se considera importante plantear una serie de cuestionamientos básicos que permitan orientar de mejor manera el trabajo futuro y la magnitud del proyecto de manera inicial. Estas se pueden dividir en aspectos técnicos de sistemas embebidos, revisión de la experiencia reciente y del futuro proceso de formación.

a. Técnicos § ¿En qué parte del proceso diseño-implementación de los sistemas embebidos

participan los especialistas demandados? § ¿Cuáles son las tendencias comerciales y el grado de estandarización en la

industria? § ¿Qué tipo de perfil requiere la industria de fabricación y diseño de procesadores? § ¿Cuál es la magnitud de la demanda? § ¿Qué relación tienen los usuarios de los componentes con los proveedores de los

componentes (microprocesadores, microcontroladores, software, sistemas operativos, etc.)?

§ ¿Quién es quién en la industria del software embebido?26 § ¿Están atados los distintos tipos herramientas y software de diseño de sistemas

embebidos a determinadas tecnologías de microprocesadores? § Cuál es la tendencia en el uso de los distintos microprocesadores,

minicontroladores, DSP y FPGA para el diseño de los sistemas embebidos. 25 http://www.sigart.org/CS2013-EAAI2011panel-RequestForFeedback.pdf 26Se ha logrado identificar algunas empresas líderes en Jalisco: Continental, Intel, Freescale

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b. Revisión de la experiencia

§ ¿Por qué no se ha logrado generar los recursos humanos suficientes en la región? § ¿Cuál es la experiencia del Cinvestav? Y ¿qué ventajas y áreas de oportunidad

representa su programa de formación? § ¿Qué grado de estabilidad han tenido los cursos proporcionados por el Programa

Avanzado de Diseño de Tecnología de Semiconductores (PADTS)? § ¿Cuál es el grado de obsolescencia de la formación específica?

c. Desarrollo de la formación § ¿Qué tipo de programas se tiene pensado? § ¿Qué tipo de formación se requiere, únicamente el saber usar las herramientas del

software de diseño? § ¿Cuál es la estructura curricular ideal para la industria de los procesadores? § ¿Cuál es la estructura curricular ideal para las personas que logren desarrollar las

competencias? § ¿Es importante construir una formación que permita la actualización de los

egresados? § ¿Cuáles son las áreas de oportunidad en materia de investigación de sistemas

embebidos en México? § ¿Las empresas pueden destinar recursos para investigación? ¿Qué tipo de apoyos o

vinculación se puede obtener? § ¿Cuáles son los requerimientos logísticos para la operación de los programas de

formación: taller de computadoras en red, laboratorios, simuladores? § ¿Quién conformaría la planta de profesores e instructores?

Es toral integrar los esfuerzos de la industria con la academia y la investigación, para conformar el desarrollo y diseño curricular y la participación en el proceso de formación de alta tecnología (en constantes sinergias evolutivas y disrupciones creativas), y para atender las necesidades de formación a lo largo de la cadena del ecosistema de la industria de sistemas embebidos. Un buen ejemplo se encuentra en una de las conferencias que se ha identificado como una de las más grandes y serias: Embedded System Conference con diferentes sedes y la Embedded World, que se realiza en Nuremberg, Alemania. También es el caso de las distintas conferencias que desarrollan las distintas empresas de componentes. Por ejemplo, el Intel Embedded Research & Education Summit, celebrado del 22 al 24 de febrero del 201227 y el World Comp 2012, realizado del 16 al 19 de julio.

27El evento estuvo orientado principalmente a universidades para promover la transferencia de conocimientos y su nuevo procesador Intel Atom, como componente fundamental para el desarrollo de sistemas embebidos. Se destaca la nueva tendencia de la evolución de los sistemas embebidos a sistemas inteligentes basados en la comunicación entre dispositivos. También se realizó también una presentación relacionada con el software Simics, que es un simulador tanto de software como de hardware de sistemas electrónicos específicos.



Anexos



Anexo 1

Circuitos integrados y semiconductores Un microprocesador es un circuito integrado, el cual procesa información. En sí, el circuito integrado es un circuito eléctrico conformado por diferentes componentes que desempeñan distintas funciones o comportamientos: transistores, que son los interruptores de encendido y apagado o de amplificación de corriente, y en las computadoras se utilizan para almacenar información; resistencias, que controlan la cantidad de corriente eléctrica que pasa; condensadores; permiten acumular y liberar rápidamente la energía; y diodos, que ayudan a pasar la electricidad bajo ciertas condiciones. Las diferentes formas de construir los bloques de estos componentes en el circuito eléctrico, generan diferentes efectos.

El transistor es el componente más importante para el desarrollo de las computadoras. Cuando fue inventado en 1947 fue un avance revolucionario para sustituir a los bulbos, permitiendo construir circuitos complejos. Al principio los circuitos se construían a mano, conectando con soldadura los diferentes cables metálicos, pero las señales eléctricas no podían viajar con rapidez a través de tantos componentes del circuito, eran demasiado lentas y en ocasiones presentaban fallas de conducción eléctrica.

El problema de los circuitos complejos que contenían múltiples componentes e interconexiones se denominó la tiranía de los números y fue resuelto por Jack Kilby en 1958, en los laboratorios de Texas Instruments. La construcción del primer circuito integrado logró resolver la miniaturización de los circuitos y evitar su montado manual, a través de la utilización de material semiconductor, bajo un bloque monolítico para conectar todos los componentes individuales con una capa adicional. La interconexión de los componentes en el chip se perfeccionó por Robert Noyce, uno de los creadores de Intel, mediante la adición de metal en una capa final.

Un circuito integrado proporciona múltiples funciones, memoria, entrada y salida. La memoria almacena las instrucciones que controla el sistema. Su fabricación en serie facilita la reducción de costos. La comunicación es por medio de una interfaz. Actualmente existen múltiples microprocesadores comerciales.

Los primeros semiconductores se construyeron con material de germanio que fue el más común. Actualmente se utiliza preponderantemente el silicio que ha demostrado ser más eficaz en el proceso de conductividad tanto como conductor y aislante. Los semiconductores pueden estar construidos de un material o combinar diferentes materiales. La conductividad es la capacidad de un material para transportar energía eléctrica. Los metales son buenos conductores, en contraste el vidrio y el plástico no conducen electricidad, por lo que también se les llama aislantes.

Los semiconductores son tan especiales porque se puede controlar fácilmente la corriente que pasa a través de ellos, y son ideales para la construcción de componentes eléctricos, tales como transistores.

La electricidad puede ser vista como una corriente de flujo de electrones. Los electrones tienen una carga negativa, y se esfuerzan por mantener su energía y su velocidad tan baja

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como sea posible para mejorar su eficiencia. Gracias al desarrollo de la física cuántica, se sentaron las bases para la física del estado sólido, la cual estudia la estructura interna atómica y las propiedades electrónicas de los materiales.

Según la Organización del Premio Nobel, la clave de la revolución tecnológica se encuentra en los semiconductores. La capacidad de conducción puede ser administrada a través de la adición de pequeñas cantidades de ciertos materiales. Este proceso es conocido como "dopaje", cambia la capacidad de conducir electricidad. El flujo de corriente se puede guiar por diferentes partes. También se puede controlar externamente la corriente con el uso de diferentes voltajes a través de un transistor.

Los microprocesadores contienen transistores, desde unos cuantos hasta millones. Hoy en día un transistor puede ser de diámetros menores al grosor de un cabello humano. Por esta razón, se puede construir microprocesadores complejos y avanzados, en pequeños trozos de material semiconductor.

Existe una carrera por desarrollar micro circuitos integrados de mayor velocidad y al mismo tiempo alcanzar una mayor miniaturización de los componentes. ¿Cuáles serán los límites? Los científicos siguen trabajando para encontrar mejores materiales y mejorar los materiales tradicionales. El campo de la electrónica molecular permitirá avanzar en esta materia para desarrollar dispositivos que funcionen en un solo electrón y que una molécula de gran tamaño pueda hacer el trabajo de un transistor de hoy en día. Con ello los dispositivos electrónicos con sistemas embebidos y las computadoras seguirán avanzando.



Anexo 2

Producción de los circuitos integrados (chips)

La construcción de un circuito integrado como un chip de computadora es un proceso muy complejo que se divide en dos partes principales, frontales y posterior. En el extremo delantero, de realizar los componentes del circuito. A continuación se muestra una descripción simplificada de los pasos de producción.

Front End - Construcción de los componentes

1. Al igual que en la construcción de una casa, se necesita un plan para la construcción de un chip. Los planes de construcción se hacen y se prueban en computadoras.

2. A partir de los planos de construcción, se elaboran las máscaras con los patrones de los circuitos que se formarán.

3. Bajo condiciones controladas, se cultiva un cristal de silicio puro. La fabricación de circuitos exige el uso de cristales con un grado extremadamente alto de perfección.28

4. El silicio se corta en láminas delgadas con una sierra de diamante. Las obleas son pulidas en una serie de pasos hasta que su superficie tiene un perfecto acabado de espejo.

28El silicio es un material abundante y muy fácil de encontrar en la naturaleza (playa o en el desierto). El silicio debe ser purificado en un proceso cuidadosamente controlado para ser utilizado en la producción de circuitos integrados. El silicio es muy estable y se puede calentar a grados más alto sin perder sus características.

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5. La oblea de silicio se cubre con una capa de aislante de óxido de silicio.

6. Además se agrega una película de recubrimiento de material de protección, que se coloca en la parte superior del óxido de silicio aislante. Este material es sensible a la luz, como las películas de rollo fotográfico.

7. Se proyecta una luz UV a través de una máscara y en el chip. En las partes que se ven afectados por la luz, el material protector se rompe.

8. La oblea desarrollada se enjuaga y se cuece. El proceso elimina las partes del material protector expuesto a la luz.

9. La oblea se trata con productos químicos en un proceso llamado "grabado". Esto elimina el material sin protección aislante, creando un patrón de las partes no protegidas en las obleas de silicio rodeado de zonas protegidas por el óxido de silicio.

10. En la oblea se ejecuta un proceso que altera las propiedades eléctricas de las áreas no protegidas de la oblea. Este proceso se denomina "dopaje". Pasos 5-10 se repiten para construir nuevas capas del circuito integrado.



Back End - Adición de los cables de conexión

11. Finalmente, cuando todos los componentes del chip están listas, se añade el metal para conectar los componentes entre sí en un proceso llamado metalización. Esto se hace de una manera similar a la fabricación de los componentes. En primer lugar un metal conductor como el cobre se deposita sobre el chip.

12. En la parte superior del metal se agrega una capa UV-fotosensible.

13. A continuación, se agrega una máscara que describe la disposición deseada de los alambres metálicos que conectan los componentes del chip. Se proyecta una luz UV a través de la máscara. La luz llega a la capa fotosensible que no está protegida por la máscara.

14. En el siguiente paso, se utilizan los productos químicos para eliminar residuos de la capa fotosensible impactados por la luz UV.

15. Otro paso adicional es agregar un químico que elimina el metal no protegido. ()

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16. Esto deja un patrón de metal descrito por la máscara. Ahora, el chip tiene una capa de hilos que conectan sus diferentes componentes.

17. Hoy en día, la mayoría de los circuitos integrados necesita más de una capa de hilos. Los circuitos avanzados pueden necesitar hasta cinco diferentes capas de metal para formar todas las conexiones necesarias. Por ejemplo, se añade una nueva capa de metal y una capa de material aislante, que se coloca entre las dos capas de metal, para evitar que los cables de conexión en los lugares equivocados.

18. Cuando la última capa de conexión de cables de metal se han añadido, los chips en la oblea de silicio se ponen a prueba para verificar lo previsto.

19. Los chips en la oblea se separan con una sierra de diamante para formar circuitos integrados individuales.

20. Finalmente, cada chip se embala en la carcasa protectora y se somete a otra serie de pruebas. El chip ya está terminado y listo para ser enviado a los fabricantes de dispositivos digitales.



Anexo 3

Mapa conceptual de un sistema embebido

Fuente: Universidad Católica de Oriente de Antioquía, Colombia



Anexo 4

Características técnicas y componentes de un sistema embebido.



Anexo 5

Áreas de aplicación

Medios de transporte

Sector Aeroespacial

§ Existirán redes de comunicación avanzadas que permitirán la comunicación: entre vehículos (p.ej. coche-coche; avión-avión, etc.), entre componentes del mismo vehículo, usuario-vehículo y vehículo-infraestructura.

§ Se conseguirán niveles de confiabilidad muy elevados (fiabilidad, robustez, calidad de servicio y disponibilidad) a costos de automoción.

§ Se generalizará la utilización de HW y SW abierto de uso comercial para sistemas embebidos que ejecutan funciones con implicaciones en la seguridad de vuelo y certificables.

§ Se implantarán sistemas globales de tráfico aéreo interactivos que permitirán un incremento sustancial de la densidad del tráfico y su seguridad.

§ Aparecerán sistemas embebidos en los aviones de transporte de viajeros que permitirán ofrecer nuevos servicios a los viajeros (conexión a internet, telefonía, etc.).

Sector Ferroviario

§ Se implantará el sistema europeo ERTMS que controlara la seguridad en la conducción de forma dinámica, así como compartir infraestructuras entre los diversos países con independencia de los operadores ferroviarios.

§ Los sistemas de control ferroviario serán muy seguros, incluyendo comunicaciones tren-tierra, control de velocidad, distancia entre vehículos y gestión de flotas.

§ Se implantarán sistemas de conducción automática en el transporte público ferroviario (tren y metro), gracias a que los sistemas expertos serán cada vez más inteligentes y fiables. Esto permitirá aumentar la seguridad (evitando los fallos humanos).

Sector Automoción

§ Los componentes tradicionales de los sistemas de freno, dirección, etc. serán eliminados por completo gracias al uso de sistemas X-by-Wire, que permiten la sustitución de los tradicionales enlaces mecánicos e

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hidráulicos por sofisticados sistemas eléctricos.

§ La conducción autónoma se convertirá en una realidad para reducir el número de accidentes, gracias a que los sistemas embebidos serán cada vez más inteligentes y fiables.

§ La electrónica de potencia entrará de forma definitiva con la llegada masiva de la tecnología de propulsión híbrida.

§ Algunos aspectos clave: tecnología insulated-gate bipolar transistors (IGBTs), fuentes de tensión de 200 a 800V, etc.

§ AUTOSAR se impondrá como estándar, de momento en procesadores 32 bits. Se creará una red de proveedores de módulos y fabricantes de herramientas AUTOSAR, que hoy es incipiente.

§ OSGi y tecnologías java serán usadas en entornos automoción para implementar algunos servicios multimedia, de comunicaciones para la eficiencia vial (información del tráfico, etc.).

§

Salud

§

§ Las redes inalámbricas de trasmisión de datos sanitarios serán seguras, con garantía de funcionamiento, tendrán un acceso restringido y asegurarán la privacidad de los datos.

§ § Los sistemas sensoriales embebidos funcionarán como sistemas de autodiagnóstico permitiendo su uso en cualquier entorno (hogar, trabajo, ambulatorios, hospitales,..) sin necesidad de asistencia por parte de personal clínico especializado.

§ § Los sistemas multisensoriales permitirán mejorar el diagnóstico, el tratamiento y el post-seguimiento de las enfermedades incorporando en el mismo dispositivo la detección y el tratamiento.

§ § Los sensores de señales vitales unidos a la localización permitirán una atención mucho más rápida y efectiva en situaciones de emergencia.

§ § Las prótesis humanas estarán dotadas de inteligencia, de forma que mejorarán su funcionalidad y, por tanto, la calidad de vida de los pacientes.

§

Automatiza-ción industrial

§ Las partes o componentes de sistemas incorporarán sistemas embebidos dotados de sensores para conocer su comportamiento, realizar autodiagnósticos, almacenar su historial de fabricación y mantenimiento, facilitando la construcción de grandes sistemas y el control de su



§ funcionamiento.

§ § La gestión de almacenes y de logística de la empresa se hará mediante sistemas embebidos en los productos y en los sistemas de transporte internos para permitir seguir las existencias y hacer la gestión de pedidos de forma automática.

§ § Los sistemas de control industrial podrán ser controlados en tiempo real, incluso a kilómetros de distancia, gracias al uso de servicios Web en tiempo real.

§ Los sistemas de fabricación serán flexibles y autoconfigurables.

Infraestructura pública y Servicios

Será obligatorio que los contadores de la luz, agua y gas tengan capacidad de ser leídos de forma remota y automática, evitándose la lectura manual y supervisión (por ejemplo para detección temprana de averías) de los mismos.

Se implantarán masivamente los dispositivos embebidos en las infraestructuras de iluminación pública para el control óptimo de éstas.

Las señales de tráfico y las infraestructuras se comunicarán directamente con los vehículos para transmitirles información, así como con los sistemas de gestión de tráfico para informar en tiempo real sobre el estado del tráfico y las incidencias.

Se integrarán mecanismos de seguridad biométrica en los procesos de negocio, personalizando la información al usuario final y adaptándose al dispositivo.

Energía

Los sistemas embebidos permitirán la integración y gestión de la generación distribuida presentando un alto grado de confiabilidad y contribuyendo a los aspectos de mantenimiento y calidad de servicio de la red energética.

Se generalizará el uso de tecnologías inalámbricas para el control de infraestructuras energéticas, superando los actuales problemas de seguridad.

56

En las redes de energía se implantarán dispositivos electrónicos como interfaz de medios de almacenamiento energético.

En los hogares, edificios y distritos, mediante el uso de sistemas embebidos, se realizará una selección del momento de consumo más conveniente evaluando la necesidad y la oportunidad para el estado de la red. Asimismo se podrá seleccionar el origen de la energía, evaluando la ventaja económica y de calidad.

Bienes de consumo

Se generalizará el uso de identificación RFID (Radio frequency identification technology) para gestión de logística, adaptación de funcionalidad y oferta de servicios.

Existirá una trazabilidad completa de bienes de consumo en base a tecnologías de identificación.

Los sistemas de información y entretenimiento (infotainment) serán generalizados, ubicuos y permitirán modelos de negocio tipo productor/consumidor (prosumer).

Medio ambiente

Los sistemas sensoriales embebidos estarán emplazados físicamente en el medioambiente y llevarán a cabo una medida on-line del grado de contaminación (en aguas, suelos, etc.), la medición de variables meteorológicas y previsión del fenómeno de inversión térmica.

Se diseñarán e implantarán sistemas embebidos que alerten de un alto riesgo medioambiental en el mismo instante en que empiece a producirse y también permitirán monitorizarlo (por ejemplo en caso de un incendio o un vertido tóxico).

Fuerzas de seguridad

Se generalizará el uso de aviones/helicópteros sin piloto (UAV) para misiones de seguridad, con funciones de reconocimiento, identificación e inteligencia.

Se desarrollará un sistema de comunicaciones celular de banda ancha, que sustituya al actual TETRA, y que permita la implementación de nuevos servicios para las Fuerzas de Seguridad (y otros servicios profesionales).



El equipamiento del miembro de las fuerzas de seguridad integrará sensores, proceso y presentación gráfica, de forma que le ayude en sus misiones de patrulla. Estos sistemas del tipo `soldado del futuro”, estarán enlazados con el vehículo de patrulla, que servirá de enlace de comunicaciones entre el agente (y sus sensores) y la central.

El desarrollo de una nueva generación de sensores permitirá crear sistemas de detección automática de explosivos que se instalarán en estaciones y aeropuertos, controlándose el movimiento de este tipo de materiales de forma generalizada y automatizada.



Anexo 6

Conocimientos de física en carreras afines

LicenciaturasCarrera Institución Conocimientos en física

EstáticaCinemática y dinámicaElectricidad y magnetismoElectrónica digitalHidráulicaNeumática DinámicaElectricidad y magnetismoElectrónica analógicaElectrónica de potenciaEstáticaÓptica, fluidos y ondas Fundamentos de semiconductoresTermodinámicaFísica generalFundamentos de electromagnetismoTeoría electromagnética Dispositivos electrónicos analógicosCircuitos electrónicos analógicosSistemas electrónicos analógicosMecánicaElementos de electricidad y magnetismo

Licenciatura en ciencias computacionales

Universidad de Guanajuato Electrónica analógica


Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL)

Licenciatura de ingeniería electrónica Universidad Jesuita de Guadalajara (ITESO)


Universidad Juárez Autónoma de Tabasco

Licenciatura en mecatrónica Universidad Anáhuac del Sur

Ingeniería en sistemas digitales y robótica

Universidad Tecnológica de México (UNITEC)



Anexo 7

413 Ingeniería en Computación e Informática4131 Cibernética4131 Cibernética Electrónica4131 Cibernética y Ciencias de la Computación4131 Cibernética y Sistemas Computacionales4131 Ciencias Computacionales4131 Ciencias Computacionales y Telecomunicaciones4131 Ciencias de la Computación4131 Ciencias de la Informática4131 Ciencias de la Informática en Ciencias de la Computación4131 Ciencias de la Informática en Ciencias de la Información4131 Computación4131 Computación Administrativa4131 Computación Administrativa y de Producción4131 Computación Electrónica4131 Computación y Sistemas4131 Computación y Sistemas Digitales4131 Desarrollo Computacional4131 Informática4131 Informática Administrativa4131 Informática Corporativa4131 Informática en Computación Administrativa4131 Informática en Redes4131 Informática Gerencial4131 Ingeniería en Administración de Sistemas4131 Sistemas4131 Sistemas de Computo Administrativo4131 Sistemas Computacionales4131 Sistemas Computacionales Administrativos y Contables4131 Sistemas Computacionales en Hardware4131 Sistemas Computacionales en Programación4131 Sistemas Computacionales en Redes4131 Sistemas Computacionales en Software4131 Sistemas Computarizados4131 Sistemas Computarizados e Informática4131 Sistemas de Información4131 Sistemas de Informática y Auditoria4131 Sistemas Estratégicos de Información4131 Sistemas Operacionales4131 Teleinformática4131 Telemática

Catálogo de codificación de carreras, según el Instituto Nacional de Estadísiticas, Geografía e Informática

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Fondo de Información y Docum

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Cuaderno de trabajo. Núm

ero 01 / Julio de 2012 53

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