Minería de Datos en Bio-Ciencias

El campo de las Bio-Ciencias está en pleno desarrollo y expansión. La variedad de tecnologías disponibles y aplicaciones están generando una cantidad abrumadora de datos que necesitan de protocolos, conceptos y métodos que permitan un análisis uniforme y asequible. Otra característica distintiva de estos ámbitos es su condición multidisciplinaria, donde interactúan (y cada vez más) disciplinas como la biología, la matemática, la estadística, la informática, la inteligencia artificial, etc. por lo que cualquier esfuerzo tendiente a aumentar el nivel de comunicación y entendimiento entre las disciplinas redundará en beneficios. La Minería de Datos, concepto que aglutina una variedad de metodologías analíticas, proporciona un marco conceptual y metodológico para el abordaje del análisis de datos y señales de distintas disciplinas. Sin embargo, cada campo de aplicación presenta desafíos específicos que deben ser abordados particularmente desde la racionalización de conceptos específicos del ámbito. La multidisiplinaridad es particularmente importante en aplicaciones biomédicas y biotecnológicas, donde se modelan fenómenos biológicos y se desarrollan métodos analíticos para generar nuevas estrategias diagnósticas, predictivas a partir de los datos recogidos. En este proyecto se integrarán las experiencias y criterios de distintas disciplinas que están involucradas en el desarrollo experimental en bio-ciencias, desde la biología molecular y la bioingeniería hasta la bioinformática y la estadística. La finalidad es elaborar protocolos que permitan extraer conocimiento en problemas biotecnológicos (particularmente experimentos genómicos) que se basan en la investigación sólida de los procedimientos estadísticos / bioinformáticos relevante para el manejo de datos experimentales. EL objetivo general de este proyecto es contribuir a la instauración de un Proceso Unificado de Análisis en Biotecnología generando conocimiento que permita el desarrollo de nuevas metodologías de análisis, con especial énfasis en métodos lineales y no-lineales de clasificación / predicción. La comprensión y estandarización de los requerimientos y etapas de experimentos en bio-ciencias es imprescindible para el éxito de proyectos biotecnológicos / biomédicos.

Los efectos de la transposición didáctica en la enseñanza del lenguaje escrito

En el presente proyecto se pretende explorar si los textos que se requieren a los alumnos responden a las características y exigencias de los textos de mayor circulación social que supuestamente serán requeridos por la sociedad una vez que los niños egresan de la etapa de escolaridad obligatoria. Un primer análisis de los textos escritos por los alumnos, registrados en sus cuadernos como "tareas de composición" permitió observar transformaciones sustanciales que los distancian notablemente de las características y estructuras esenciales definidas por la lingüística textual y la pragmática discursiva. El objetivo de este estudio es analizar la distancia que separa los textos escolares de los textos sociales desde una perspectiva de los estudios actuales de transposición didáctica. Se caracteriza a la transposición didáctica como un proceso complejo de transformaciones adaptativas mediante el cual el conocimiento elaborado en el plano científico se convierte en conocimiento escolarizado. En el proyecto se propone explorar las transformaciones que se producen en la enseñanza del lenguaje escrito, focalizando el análisis en dos planos: 1. El plano textual pretende: detectar la distancia que se produce en el contexto de producción y los textos de circulación social con las condiciones de producción efectivamente por los alumnos. Además, comparar las características configuracionales y discursivas que identifican a los textos sociales y escolares. 2. Plano ortográficos tal como son descriptos por la disciplina de referencia y como son vehiculizados en el aula. Interesa elaborar categorías de transposición didáctica al lenguaje escrito, planos de análisis para describir las transformaciones que se producen durante el proceso de pedagogización del saber. Al evidenciar las transformaciones que se infringe al lenguaje escrito como consecuencia de ciertas prácticas pedagógicas, se pretende contribuir a repensar las mismas con el propósito de neutralizar los efectos distorsionantes de la transposición didáctica.

Desarrollos estadísticos para el procesamiento de información genómica masiva en agro-biotecnología. Statistical developments for processing massive genomic information in agro-biotechnology.

Nuevas biotecnologías, como los marcadores de la molécula de ADN, permiten caracterizar el genoma vegetal. El uso de la información genómica producida para cientos o miles de posiciones cromosómicas permite identificar genotipos superiores en menos tiempo que el requerido por la selección fenotípica tradicional. La mayoría de los caracteres de las especies vegetales cultivadas de importancia agronómica y económica, son controlados por poli-genes causantes de un fenotipo con variación continua, altamente afectados por el ambiente. Su herencia es compleja ya que resulta de la interacción entre genes, del mismo o distinto cromosoma, y de la interacción del genotipo con el ambiente, dificultando la selección. Estas biotecnologías producen bases de datos con gran cantidad de información y estructuras complejas de correlación que requieren de métodos y modelos biométricos específicos para su procesamiento. Los modelos estadísticos focalizados en explicar el fenotipo a partir de información genómica masiva requieren la estimación de un gran número de parámetros. No existen métodos, dentro de la estadística paramétrica capaces de abordar este problema eficientemente. Además los modelos deben contemplar no-aditividades (interacciones) entre efectos génicos y de éstos con el ambiente que son también dificiles de manejar desde la concepción paramétrica. Se hipotetiza que el análisis de la asociación entre caracteres fenotípicos y genotipos moleculares, caracterizados por abundante información genómica, podría realizarse eficientemente en el contexto de los modelos mixtos semiparamétricos y/o de métodos no-paramétricos basados en técnicas de aprendizaje automático. El objetivo de este proyecto es desarrollar nuevos métodos para análisis de datos que permitan el uso eficiente de información genómica masiva en evaluaciones genéticas de interés agro-biotecnológico. Los objetivos específicos incluyen la comparación, respecto a propiedades estadísticas y computacionales, de estrategias analíticas paramétricas con estrategias semiparamétricas y no-paramétricas. Se trabajará con aproximaciones por regresión del análisis de loci de caracteres cuantitativos bajo distintas estrategias y escenarios (reales y simulados) con distinto volúmenes de datos de marcadores moleculares. En el área paramétrica se pondrá especial énfasis en modelos mixtos, mientras que en el área no paramétrica se evaluarán algoritmos de redes neuronales, máquinas de soporte vectorial, filtros multivariados, suavizados del tipo LOESS y métodos basados en núcleos de reciente aparición. La propuesta semiparamétrica se basará en una estrategia de análisis en dos etapas orientadas a: 1) reducir la dimensionalidad de los datos genómicos y 2) modelar el fenotipo introduciendo sólo las señales moleculares más significativas. Con este trabajo se espera poner a disposición de investigadores de nuestro medio, nuevas herramientas y procedimientos de análisis que permitan maximizar la eficiencia en el uso de los recursos asignados a la masiva captura de datos genómicos y su aplicación en desarrollos agro-biotecnológicos.

Impacto de las prácticas agrícolas en los recursos hídricos de la provincia de Córdoba: aislamiento y caracterización de bacterias degradadoras de pesticidas para su utilización en procesos de biorremediación. Impact of agricultural activities on aquatic environments of Córdoba: isolation and characterization of bacteria with pesticide removal capacities for bioremediation treatments.

Los sistemas de agua dulce constituyen fuentes vitales para el desarrollo de la vida. Entre otras causas, el excesivo y poco controlado uso de pesticidas por las prácticas agrícolas modernas ha contribuido con la degradación de estos ecosistemas en la provincia de Córdoba (Secretaría de Ambiente, 2008). Los pesticidas son compuestos tóxicos y químicamente estables en el ambiente. Diversas especies microbianas presentan la capacidad para mineralizar dichos compuestos, siendo uno de los mecanismos de descomposición más importante. En el presente trabajo se pretende (1) Detectar y cuantificar principios activos de pesticidas en diferentes aguas ambientales de la región centro-sur de la provincia de Córdoba; (2) Aislar y caracterizar especies bacterianas a partir de muestras de aguas superficiales y subterráneas de la región que demuestren ser eficientes en la biodegradación de diferentes pesticidas. Para ello, se estudiará la presencia de 10 pesticidas organoclorados y organofosforados (lindano, 2,4D, DDT, p,p-DDE, �-endosulfán, �-endosulfán, clorpirifós, dimetoato) y herbicidas (atrazina) en muestras de agua superficiales y subterráneas (8 - 12m de profundidad) de la región agrícola centro-sur de Córdoba. Se establecerán diferentes puntos de muestreo en las principales cuencas hidrográficas: Río Tercero y Embalse de Río Tercero, Canal Desviador de Bell Ville, Laguna La Salada, Río Saladillo, Río Carcarañá y Río Cuarto. La determinación de pesticidas se realizará mediante Cromatografía de Gases (GC). Conjuntamente, se realizará el aislamiento de microorganismos a partir de las muestras de agua suplementadas con diferentes concentraciones de pesticidas (López et al., 2005) y se procederá a la caracterización morfológica y bioquímica (Lechevalier, 1989). Se realizarán curvas de crecimiento (DO600) y se determinará la viabilidad celular mediante el método de recuento en placa. El potencial catabólico de cada aislamiento se determinará analizando la concentración residual de pesticidas en el sobrenadante de los cultivos (Benimeli et al, 2003) y mediante ensayos de resting-cell (Hernández et al, 2008). Finalmente se realizará la caracterización genética (Weisburg, 1991) de los aislamientos que demuestren una mayor eficiencia en la biodegradación de pesticidas. El presente estudio pretende abordar una temática prioritaria como es la contaminación ambiental de ecosistemas acuáticos de la provincia de Córdoba. la detección de principios activos de pesticidas sería, por lo tanto, un indicador de contaminación de origen antropológica y brindaría información respecto al deterioro de la calidad del agua. Por otra parte, el aislamiento de bacterias adaptadas a las condiciones ecológicas de la región y capaces de metabolizar eficientemente diferentes pesticidas como fuentes de carbono y energía sería beneficioso para su utilización en futuros ensayos de biorremediación.

Estrategias estadísticas y de aprendizaje automático en genómica y proteómica funcional.

El objetivo de este proyecto, enmarcado en el área de metodología de análisis en bioingeniería-biotecnología aplicadas al estudio del cáncer, es el análisis y caracterización a través de perfiles de expresión de proteínas y genes de las vías metabólicas asociadas a progresión tumoral. Dicho estudio se llevará a cabo mediante la utilización de tecnologías de alto rendimiento. Las mismas permiten evaluar miles de genes/proteínas en forma simultánea, generando así una gran cantidad de datos de expresión. Se hipotetiza que para un análisis e interpretación de la información subyacente, caracterizada por su abundancia y complejidad, podría realizarse mediante técnicas estadístico-computacionales eficientes en el contexto de modelos mixtos y técnicas de aprendizaje automático. Para que el análisis sea efectivo es necesario contemplar los efectos ocasionados por los diferentes factores experimentales ajenos al fenómeno biológico bajo estudio. Estos efectos pueden enmascarar la información subyacente y así perder informacion relevante en el contexto de progresión tumoral. La identificación de estos efectos permitirá obtener, eficientemente, los perfiles de expresión molecular que podrían permitir el desarrollo de métodos de diagnóstico basados en ellos. Con este trabajo se espera poner a disposición de investigadores de nuestro medio, herramientas y procedimientos de análisis que maximicen la eficiencia en el uso de los recursos asignados a la masiva captura de datos genómicos/proteómicos que permitan extraer información biológica relevante pertinente al análisis, clasificación o predicción de cáncer, el diseño de tratamientos y terapias específicos y el mejoramiento de los métodos de detección como así tambien aportar al entendimiento de la progresión tumoral mediante análisis computacional intensivo.

ESTIMACIÓN DE LA VALORACIÓN SOCIAL DE LAS POLÍTICAS PÚBLICAS DIRIGIDAS A NIÑEZ Y ADOLESCENCIA

En el año 2002 el Comité de las Naciones Unidas recomendó al Estado Argentino que, entre otras cuestiones, revise las medidas presupuestarias para garantizar que los recursos disponibles se utilicen de la mejor manera posible para promover y proteger los derechos de los niños a nivel federal, regional y local. La hipótesis de trabajo de esta investigación postula que las investigaciones económicas realizadas hasta el momento sobre el gasto público dirigido a niñez y adolescencia en la provincia de Córdoba y en Argentina no permiten realizar una evaluación social de sus efectos en el bienestar social. Resulta necesario, por lo tanto, obtener indicadores de la valoración social subjetiva de determinadas políticas dirigidas a mejorar el bienestar de niños y adolescentes y a garantizar sus derechos, lo que permitirá completar el enfoque metodológico relacionado al análisis del gasto público como una inversión social que realiza el Estado. Se plantea como objetivo realizar una medición de la valoración social subjetiva de políticas dirigidas a mejorar la situación de vulnerabilidad de derechos de niños y adolescentes en las áreas de: salud, educación, nutrición y condiciones materiales de vida, en la Provincia de Córdoba. La metodología de investigación a utilizar involucra: a) Un estudio exploratorio bibliográfico sobre: metodologías de valuación contingente y diseño de experimentos basados en la teoría de la elección del consumidor, análisis del presupuesto público de la provincia de Córdoba y el sistema de contabilidad pública provincial, derechos de los niños y vulnerabilidad de esos derechos, modelos de elección discreta para estimar la disposición a pagar de los consumidores, el análisis conceptual del problema de asignación del gasto público provincial dirigido a niñez y adolescencia, principalmente en las áreas de salud, educación, nutrición y condiciones materiales de vida. b) El análisis de indicadores de bienestar de niños y adolescentes utilizados en estudios anteriores como el de “Fundación Arcor y Universidad Católica Argentina (2009). Barómetro de la deuda social de la infancia. Argentina 2004-2008: Condiciones de vida de la niñez y la adolescencia” y en la consulta y análisis de expertos, permitirá diseñar encuestas de preferencias declaradas basadas en el diseño de experimentos con alternativa base fija o de “statu quo”, que serán implementadas en formato web a una muestra representativa de jefes de hogar del aglomerado urbano “Gran Córdoba”, complementadas por encuestas personales asistidas por computadora. Se estimarán econométricamente modelos de elección discreta de Valor Extremo Generalizado, que permitirán estimar la valoración social de políticas que mejoren los indicadores de vulnerabilidad de derechos en niños (en las áreas de salud, educación, nutrición y condiciones materiales de vida) y se propondrán medidas de políticas de recaudación y asignación del gasto público provincial destinadas a mejorar la situación de vulnerabilidad de los derechos de los niños y adolescentes. c) Aplicación de la encuesta en los principales aglomerados urbanos del interior de la provincia de Córdoba. d) Análisis de los resultados obtenidos en el Gran Córdoba y en el interior provincial. Se espera realizar publicaciones en revistas científicas y la edición de un libro como producto de la investigación y que complementará el análisis del gasto público dirigido a niñez como inversión pública aportando a la disciplina de la evaluación social de proyectos de inversión. El proyecto resulta de gran importancia tanto a nivel provincial, nacional como internacional, dado hasta el momento no existen a nivel intenacional aplicaciones de métodos de preferencias declaradas para estimar la valoración social subjetiva que la población le atribuye a las políticas destinadas a mejorar el bienestar de los ñiños y promover y proteger sus derechos.

Verificación Formal de Sistemas basada Formal Software Verification based on Automated Analysisen Análisis Automático.

Identificación y caracterización del problema. Uno de los problemas más importantes asociados con la construcción de software es la corrección del mismo. En busca de proveer garantías del correcto funcionamiento del software, han surgido una variedad de técnicas de desarrollo con sólidas bases matemáticas y lógicas conocidas como métodos formales. Debido a su naturaleza, la aplicación de métodos formales requiere gran experiencia y conocimientos, sobre todo en lo concerniente a matemáticas y lógica, por lo cual su aplicación resulta costosa en la práctica. Esto ha provocado que su principal aplicación se limite a sistemas críticos, es decir, sistemas cuyo mal funcionamiento puede causar daños de magnitud, aunque los beneficios que sus técnicas proveen son relevantes a todo tipo de software. Poder trasladar los beneficios de los métodos formales a contextos de desarrollo de software más amplios que los sistemas críticos tendría un alto impacto en la productividad en tales contextos. Hipótesis. Contar con herramientas de análisis automático es un elemento de gran importancia. Ejemplos de esto son varias herramientas potentes de análisis basadas en métodos formales, cuya aplicación apunta directamente a código fuente. En la amplia mayoría de estas herramientas, la brecha entre las nociones a las cuales están acostumbrados los desarrolladores y aquellas necesarias para la aplicación de estas herramientas de análisis formal sigue siendo demasiado amplia. Muchas herramientas utilizan lenguajes de aserciones que escapan a los conocimientos y las costumbres usuales de los desarrolladores. Además, en muchos casos la salida brindada por la herramienta de análisis requiere cierto manejo del método formal subyacente. Este problema puede aliviarse mediante la producción de herramientas adecuadas. Otro problema intrínseco a las técnicas automáticas de análisis es cómo se comportan las mismas a medida que el tamaño y complejidad de los elementos a analizar crece (escalabilidad). Esta limitación es ampliamente conocida y es considerada crítica en la aplicabilidad de métodos formales de análisis en la práctica. Una forma de atacar este problema es el aprovechamiento de información y características de dominios específicos de aplicación. Planteo de objetivos. Este proyecto apunta a la construcción de herramientas de análisis formal para contribuir a la calidad, en cuanto a su corrección funcional, de especificaciones, modelos o código, en el contexto del desarrollo de software. Más precisamente, se busca, por un lado, identificar ambientes específicos en los cuales ciertas técnicas de análisis automático, como el análisis basado en SMT o SAT solving, o el model checking, puedan llevarse a niveles de escalabilidad superiores a los conocidos para estas técnicas en ámbitos generales. Se intentará implementar las adaptaciones a las técnicas elegidas en herramientas que permitan su uso a desarrolladores familiarizados con el contexto de aplicación, pero no necesariamente conocedores de los métodos o técnicas subyacentes. Materiales y métodos a utilizar. Los materiales a emplear serán bibliografía relevante al área y equipamiento informático. Métodos. Se emplearán los métodos propios de la matemática discreta, la lógica y la ingeniería de software. Resultados esperados. Uno de los resultados esperados del proyecto es la individualización de ámbitos específicos de aplicación de métodos formales de análisis. Se espera que como resultado del desarrollo del proyecto surjan herramientas de análisis cuyo nivel de usabilidad sea adecuado para su aplicación por parte de desarrolladores sin formación específica en los métodos formales utilizados. Importancia del proyecto. El principal impacto de este proyecto será la contribución a la aplicación práctica de técnicas formales de análisis en diferentes etapas del desarrollo de software, con la finalidad de incrementar su calidad y confiabilidad. A crucial factor for software quality is correcteness. Traditionally, formal approaches to software development concentrate on functional correctness, and tackle this problem basically by being based on well defined notations founded on solid mathematical grounds. This makes formal methods better suited for analysis, due to their precise semantics, but they are usually more complex, and require familiarity and experience with the manipulation of mathematical definitions. So, their acceptance by software engineers is rather restricted, and formal methods applications have been confined to critical systems. Nevertheless, it is obvious that the advantages that formal methods provide apply to any kind of software system. It is accepted that appropriate software tool support for formal analysis is essential, if one seeks providing support for software development based on formal methods. Indeed, some of the relatively recent sucesses of formal methods are accompanied by good quality tools that automate powerful analysis mechanisms, and are even integrated in widely used development environments. Still, most of these tools either concentrate on code analysis, and in many cases are still far from being simple enough to be employed by software engineers without experience in formal methods. Another important problem for the adoption of tool support for formal methods is scalability. Automated software analysis is intrinsically complex, and thus techniques do not scale well in the general case. In this project, we will attempt to identify particular modelling, design, specification or coding activities in software development processes where to apply automated formal analysis techniques. By focusing in very specific application domains, we expect to find characteristics that might be exploited to increase the scalability of the corresponding analyses, compared to the general case.

Procesos de subjetivación en adolescentes que habitan contextos de violencia.

La investigación propone abordar los procesos de subjetivación en adolescentes que habitan contextos de violencia. Se intenta correr la mirada desde la cual se ubica a la violencia como intrínseca y propia de la población juvenil a posicionar nuestro eje de análisis en la forma en cómo los conflictos son producidos y regulados por el entorno socio- cultural y el efecto que ello tiene en la conformación de las subjetividades de los jóvenes al decir de Wacquant (2007) y Winnicott (1989) al establecer la relación entre la deprivación – concepto que alude al déficit de un sostén ambiental lo suficientemente bueno - y los actos delictivos, considerando estos últimos a nivel colectivo en términos de vulnerabilidad subjetiva y de exclusión social. Su objetivo es abordar la complejidad de la violencia y las particularidades que presentan los procesos de subjetivación en los jóvenes escolarizados que habitan contextos de vulnerabilidad psicosocial como los del Barrio Villa Barranca Yaco, de la Ciudad de Córdoba. Para ello se propone, explorar las representaciones y prácticas subjetivantes de los adolescentes que habitan en estos contextos; estudiar las “subjetividades en situación” como modalidades subjetivas de habitar en ese contexto, entre ellas las prácticas de desubjetivación, de resistencia y de invención; así como indagar las representaciones que tienen las familias, la comunidad educativa y los referentes comunitarios, en relación a los adolescentes y la violencia. El trabajo se enmarca en una metodología de investigación acción participativa, la cual concibe la investigación y la participación, como momentos dentro de un mismo proceso de producción de conocimientos. La complejidad de la realidad a abordar requiere metodologías que permitan identificar y describir los diferentes niveles y perspectivas implícitas en su entramado a través de formas dinámicas de producir y desarrollar conocimientos y cambios, promoviendo espacios que faciliten el debate, la formación de consensos y la explicitación de disensos y perspectivas (Minayo, 2004). Se busca integrar estrategias cuali y cuantitativas triangulando: fuentes de datos (adolescentes, familias, docentes); instrumentos (encuestas, observaciones, entrevistas semiestructuradas, talleres grupales). Los datos recolectados a través de las diferentes instancias y herramientas se analizarán cualitativamente identificando emergentes y categorías, tanto en sus concepciones presentes como futuras.