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.

Descubrimiento de información y minería de datos para la toma de decisiones en Biotecnología

En la actualidad la información es uno de los elementos de mayor valor agregado, más cuando es expresión novedosa y útil que permite acelerar el proceso de toma de decisiones o aumentar el conocimiento sobre determinados elementos. Los volúmenes de información que se generan en forma permanente (por ej. en el ámbito hospitalario, experimento genómicos, epidimeológicos, etc.) están creciendo considerablemente. El análisis y procesos diagnósticos exitosos implican la utilización de un número cada vez mayor de variables a asociar. Por otra parte, el formato digital está reemplazando cada vez más el papel en todos los ambientes, desde el empresarial hasta el de salud, pasando indudablemente por el de los experimentos científicos, particularmente los experimentos genéticos. Estos procesos de recolección o generación de información producen volúmenes tales que superan las capacidades humanas para analizarlas. Esta limitación se debe a varios factores, entre los que podemos mencionar, la disponibilidad en tiempo y la incapacidad de relacionar grandes volúmenes con eventos y una gran cantidad de variables. Entonces ¿Qué hacer con toda la información disponible? ¿Cómo extraer conocimiento de dicha información? El Descubrimiento de Información en Bases de Datos (DIBD) y las técnicas de Minería de Datos (MD) (entre las que podemos mencionar aquellas provenientes del campo de la Inteligencia Artificial, tales como los modelos Neuronales Artificiales) son metodologías asociadas, tendientes a resolver los problemas de la extracción de información novel y útil sobre un conjunto de datos y/o señales biomédicas. Este proyecto trata sobre el desarrollo y aplicación de metodologías de análisis de datos para el descubrimiento de información en bases de datos biológicas y biomédicas, tendientes a mejorar y/o desarrollar nuevas técnicas de diagnóstico, como también para el análisis de señales e información biomédica.

La teoría de la mente desde una perspectiva interdisciplinaria: el problema de la conciencia

Diversas disciplinas científicas tales como la Psicología, las neurociencias, la psicología evolutiva, la inteligencia artificial, la lingüística, etc., abordan el estudio de los fenómenos mentales desde diferentes ángulos y con presupuestos y metodologías particulares. Por otra parte, en el marco disciplinario de la filosofía de la mente, especialmente en los últimos años, se han encarado investigaciones en torno a distintos tópicos especiales (representación, causación mental, intencionalidad, procesamiento de información, fenómenos cualitativos, subjetividad, auto-conocimiento, etc.) que han sido discutidos en diferentes niveles de análisis: ontológico, epistemológico, metodológico, semántico. Esta situación trae como consecuencia el desarrollo de investigaciones paralelas cuyas vinculaciones sólo excepcionalmente son advertidas, e incluso en el caso de algunas disciplinas aplicadas, ni siquiera se consideran los resultados de las indagaciones teóricas, lo que las lleva a incurrir tanto en errores conceptuales como la interpretación. (...) En la anterior etapa de investigación hemos logrado realizar un relevamiento general, en algunas de las disciplinas mencionadas, de los distintos marcos conceptuales y explicativos empleados en teorías de la intencionalidad. En esta nueva etapa nos proponemos analizar y evaluar las principales dificultades y discusiones epistemológicas implicadas en el intento de construir una única teoría global acerca de lo mental, vinculando diferentes disciplinas. (...) En esta primera etapa prevemos abordar el problema planteado abocándonos al estudio de una temática especial, presente en los desarrollos teóricos de las distintas disciplinas e ineludible para la construcción de una teoría transdisciplinaria acerca de los fenómenos mentales: el problema de la conciencia. (...) Objetivos específicos: 1. Examinar las teorías alternativas de la conciencia (empíricas y filosóficas) discriminando en especial sus presupuestos epistemológicos. 2. Comparar los marcos teóricos globales que se desprenden de las teorías de la conciencia con las interpretaciones que de ella se postulan en los distintos contextos disciplinarios (psicología, lingüística, etc.). 3. Evaluar la viabilidad de una teoría unitaria de la conciencia, atendiendo a las condiciones de adecuación epistemológica de acuerdo con un enfoque interdisciplinario.

Educación lingüística y comprensión lectora adolescente

Este proyecto de investigación pretende ser un paso más en complejidad y profundidad dentro del plan de trabajo sobre comprensión lectora en sujetos escolarizados del nivel medio en Córdoba, capital. En esta etapa se estima conveniente: a) avanzar sobre los libros en los cuales los adolescentes se nutren de "lectura" escolar a fin de estipular qué "textos" tiene internalizado el alumno y cómo opera esa internalización en el proceso de comprensión lectora, b) trabajar con los docentes que, a cargo de cursos y/o áreas, necesitan una conducción para reciclar su operación pedagógico-didáctica en comprensión lectora, así como los fundamentos teóricos y, con esos docentes, ir corroborando los intentos investigativos del proyecto, c) todo ello acompañado de una línea sostenida de estudio teórico -atento a la abundante bibliografía que esta apareciendo en todo el mundo occidental- en particular a la luz de lo que evidencie el estudio estadístico que se haga al corpus de pruebas de lectura comprensiva aplicadas durante 1993/94, en 448 sujetos escolarizados de Córdoba (ver anexo), d) continuar con el trabajo compartido, vía convenio de Universidad a Universidad, con el prestigioso Instituto de Literatura y Ciencias del Lenguaje de Valparaíso, Chile, intentando acercarse a realidades similares en ambos países. El proyecto cobra importancia en tanto y en cuanto: a) los problemas de comprensión y de producción lingüística están siendo atentamente mirados por la interdisciplina actual (psicolingüística, neurolingüística, ciencias de la educación, inteligencia artificial), b) los nuevos contenidos curriculares para el área de lengua que se implementarán próximamente, centran la atención en la aptitud comprensivo-productiva del alumno, lo que requiere, por una parte, estar informado de cómo "ocurre" la comprensión para saber dónde y cómo habría que ratificar caminos y la otra, preparar al docente para una nueva manera de encarar el trabajo áulico que, en lo que atañe a comprensión o a producción, requieren hoy vías específicas (hay sostenida bibliografía ad-hoc). Si el mundo está reclamando excelencia en educación y si a las universidades se les pide salir a la realidad de los hechos para aportar su ciencia, se estima que este proyecto, concatenando preocupación por el proceso de enseñanza aprendizaje de la lengua y preparación teórica, pueda ser una humilde contribución a esas aspiraciones.

Sistemas de diálogo con aplicaciones en Educación

En este proyecto se investigan 3 subáreas de Inteligencia Artificial y sus aplicaciones en contextos educativos. Las 3 áreas son 1) agentes conversacionales automatizados que actúan como instructores virtuales o sistemas de tutoring automatizado, 2) asistentes virtuales que llevan a cabo una tarea dada bajo la instrucción de un aprendiz avanzado, y 3) plataformas de programación de chatbots como una herramienta educativa para enseñar conceptos básicos de ciencias de la computación. La hipótesis de este proyecto es que tanto los tutores como los asistentes conversacionales automatizados deben incluir una representación contextual rica que identifique lo entendido por el aprendiz hasta el momento y ser capaces de realizar inferencias sobre ella para poder guiar mejor su aprendizaje. Los objetivos de este proyecto incluyen el desarrollo de algoritmos de inferencia contextuales apropiados para instructores y asistentes virtuales, el desarrollo de algoritmos para la programación simplificada de chatbots, la evaluación de estos algoritmos en pruebas piloto en escuelas y la realización de un curso online abierto masivo para estudiantes de secundario del programa Conectar Igualdad que quieran aprender sobre Inteligencia Artificial y Ciencias de la Computación. El método a utilizar será la realización de recolección de corpus (interacciones humano-humano de las interacciones tutor-aprendiz), la aplicación de técnicas de procesamiento de lenguaje natural como la generación por selección y la interpretación por clustering y maximum entropy models usando características sintácticas, semánticas y pragmáticas. Se desarrollarán los algoritmos siguiendo una metodología estándar de Ingeniería de Software y se evaluarán en experiencias piloto en escuelas secundarias así como en un curso online abierto y masivo. Además se dictará un curso de capacitación docente para la incorporación de las tecnologías producidas a sus cursos. Como resultado se espera la contribución al área de Inteligencia Artificial con aplicaciones en Educación de algoritmos evaluados empíricamente en entornos educativos reales del nivel medio. Además, se espera contribuir a las metodologías de enseñanza de Ciencias de la Computación en el nivel medio. Este proyecto es relevante a la realidad nacional y mundial de falta de recursos humanos formados en las Ciencias de la Computación y al crecimiento mundial que el área de Inteligencia Artificial en general y de Sistemas de diálogo (o interfaces conversacionales) en particular ha tenido en los últimos años con el crecimiento exponencial de la tecnología en la vida diaria.

Evaluación del cepillado como método de enjambrazón artificial en el control de la Loque Americana en colmenas enfermas

La Loque Americana es la enfermedad de origen bacteriano más grave de la etapa larval de la abeja (Apis melífera). Desde su detección en el país en 1989 ya se ha establecido en 11 provincias incluida Córdoba. Su agente causal es Paenibacillus larvae White y su efecto final, la muerte de todo cría en su estadio de propupa. Es muy contagiosa, puede eliminar a toda la colmena y una vez establecida en una región difícilmente pueda ser erradicada por tratarse de una bacteria formadora de esporas que se diseminan: a través de determinados comportamientos de las abejas, con el polen o la miel y por la actividad del apicultor. Siendo Córdoba una provincia con posibilidades para incrementar esta actividad productiva donde ya la enfermedad está establecida, debe tenerse en cuenta que el manejo intensivo de las colmenas es factor desencadenante de diseminación. Se requiere, por lo tanto, contar con técnicas de control de probada efectividad, factibles de ser utilizadas por los productores en sus apiarios. Una manera de disminuir el grado de difusión es mantener lo más bajo posible los niveles de infección. (...) En Argentina, hasta el presente ninguna técnica por sí sola ha resultado eficaz. Este trabajo tiene como hipótesis demostrar que el enjambrado artificial, con la aplicación de un antibiótico durante el desarrollo inmediato posterior al trasvase de las colonias, puede resultar un método efectivo para el control de la enfermedad y la recuperación de los apiarios afectados de Loque Americana. El Objetivo del proyecto es determinar la eficiencia del Cepillado como método alternativo factible de ser usado para controlar la enfermedad y recuperar las colonias infectadas.