El INAOE en las Fronteras de la Ciencia

Recientemente, tres proyectos del INAOE fueron aprobados en la convocatoria Fronteras de la Ciencia del Conacyt. Estas líneas innovadoras de investigación incluyen censos panorámicos del cielo, materiales nanoestructurados y la clasificación computacional de documentos.

Los proyectos aprobados son: “Censos panorámicos profundos del cielo a 1.1/1.4/2.1 milímetros con la nueva cámara polarimétrica TolTEC”, “Investigación de una plataforma de integración fotónica en silicio: materiales nanoestructurados, elementos activos y pasivos y circuitos CMOS” y “Fuerza de atracción textual: hacia un nuevo paradigma de clasificación de documentos”.

Estos proyectos recibirán financiamiento y deberán desarrollarse en el transcurso de los próximos dos años. La convocatoria Fronteras de la Ciencia fue muy competida y el hecho de tener un proyecto aprobado en el marco de la misma es una distinción para los investigadores involucrados. A continuación, describimos brevemente los objetivos de estos proyectos.

 

Censos panorámicos profundos del cielo a 1.1/1.4/2.1 milímetros

con la nueva cámara polarimétrica TolTEC

El proyecto es liderado por la doctora Itziar Aretxaga. TolTEC es la cámara de imagen panorámica con capacidad polarimétrica de segunda generación que será instalada en el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (GTM). Se trata de una colaboración entre siete instituciones de Estados Unidos, México y Gran Bretaña, cuyo investigador principal es el doctor Grant Wilson, de la Universidad de Massachusetts, y cuya directora científica es la doctora Aretxaga. TolTEC es un proyecto a largo plazo. Los recursos obtenidos permitirán preparar la ciencia que se realizará con esta cámara una vez que esté concluida e instalada en el GTM.

En este proyecto participan 25 investigadores, además de estudiantes, de tres instituciones mexicanas: el INAOE y el Instituto de Astronomía y el Instituto de Radioastronomía y Astrofísica de la UNAM. Es un grupo abierto porque lo que se busca es tener un gran impacto en la comunidad científica mexicana.

El proyecto consiste en ejecutar cuatro censos panorámicos públicos, dos galácticos y dos extragalácticos. Para lograrlo, un equipo científico ya está trabajando en el diseño de los censos y en la mejor estrategia para explotarlos científicamente. El objetivo del proyecto es articular toda la capacidad del equipo científico en México para poder hacer la explotación de estos datos que van a ser públicos; es decir, todos los interesados van a tener acceso a ellos. Este proyecto va a permitir realizar las simulaciones y los datoductos de preparación y explotación de los censos por hacer con TolTEC, necesarios para estar preparados desde el primer día que se obtengan datos, y también para realizar proyectos piloto con cámaras de menor capacidad como AzTEC.

Un censo en astronomía puede ser una lista de todas las galaxias en una región del cielo que, por ejemplo, son polvorientas y tienen emisión en estas frecuencias porque tienen grandes tasas de formación estelar, o para los censos galácticos, puede ser una lista de los núcleos de formación estelar dentro de las nubes moleculares.

 

Investigación de una plataforma de integración fotónica en silicio: materiales nanoestructurados, elementos activos y pasivos

y circuitos CMOS

La miniaturización en la Electrónica está llegando a sus límites físicos. Empero, la combinación de la Electrónica con la Óptica para desarrollar circuitos electrofotónicos permite superar dichos límites y llevar la tecnología a terrenos cercanos a la ciencia ficción, como tener un laboratorio completo en un pequeño fragmento de silicio.

De eso trata este proyecto liderado por el doctor Mariano Aceves, en colaboración con el doctor Alfredo González, quienes ya han desarrollado circuitos electrofotónicos, que podrían también llamarse optoelectrónicos. Lo que harán ahora es unir circuitos electrónicos con circuitos fotónicos en un mismo chip de silicio. Esto será el principio para el desarrollo de laboratorios completos en un pedazo de silicio. Ejemplos de la aplicación futura sería el desarrollo de chips de silicio en los cuales, al colocar una gota de sangre, detectarán la existencia de virus, o una posible contaminación si colocamos una gota de agua, también se podría determinar si en la carne hay bacterias o si su estado es el adecuado.

Este proyecto, que está a la vanguardia con respecto a muchos países, consiste en desarrollar una plataforma electrofotónica que permita unir dispositivos o etapas electrónicas con etapas fotónicas integradas y fabricadas durante el mismo proceso y utilizando las mismas instalaciones.

Los sistemas fotónicos tienen muchas ventajas ya que son mucho más rápidos y más eficientes en términos energéticos, porque disipan menos calor, a diferencia de los electrónicos. Como las demandas de volumen y de velocidad de procesamiento son mayores, se están alcanzando ya los límites físicos en la Electrónica y la Electrofotónica, y ésta es una manera de superar esos límites.

Los investigadores participantes desarrollarán, a corto plazo, un sistema funcionando en un prototipo que pueda sensar algún tipo de bacteria o algún contaminante en el agua, para mostrar su éxito.

 

Fuerza de atracción textual:

hacia un nuevo paradigma de clasificación de documentos

Una de las tareas principales en el Laboratorio de Tecnologías del Lenguaje del INAOE está relacionada con la clasificación de documentos para diversas aplicaciones como la clasificación temática, la organización de noticias o archivos de oficina y la clasificación de textos en redes sociales para saber, por ejemplo, si el usuario de una cuenta es hombre o mujer, qué edad tiene, etcétera. Todas estas tareas tienen que ver con la clasificación textual o de documentos. En los últimos 30 años ha dominado un paradigma de cómo realizar esta clasificación. Los documentos son modelados como puntos en un espacio vectorial y se miden las distancias entre ellos.

Bajo este modelo todos los documentos tienen la misma importancia, pero es claro que hay documentos más importantes que otros. Por ejemplo, cuando se coloca una opinión personal en Internet, sobre cualquier tema, es menos valiosa que si la publica una institución o una figura pública. No todos los usuarios son igualmente importantes. Lo que se propone en este proyecto, liderado por el doctor Manuel Montes y Gómez, es modelar los documentos como si fueran objetos que no sólo tienen una posición en el espacio, sino que también tienen una masa. De esta manera, ahora ya no sólo medirán distancias sino también las fuerzas de atracción, unos documentos van a atraer más a otros y los pequeños no van a tener mucha relevancia en la clasificación de nuevos textos.

Los investigadores participantes,  que aplicarán los conceptos de física asociados, se han inspirado en el modelo gravitacional Newtoniano para hacer el planteamiento del proyecto, aunque la intención, luego de esta primera etapa aprobada por dos años, será avanzar hacia conceptos e ideas de sistemas dinámicos o incluso algunos provenientes de la física cuántica, de esta manera, los documentos y/o palabras se podrán como partículas/ondas, lo cual podría ser de gran valor para varias tareas de minería de texto.

 

grivera@inaoep.mx y rmujica@inaoep.mx