Deborah Estrin Pionera en las Tecnologías

Biografía de Deborah Estrin

Deborah Estrin es una pionera en el desarrollo de una tecnología revolucionaria llamada"embedded networked sensing", o ENS.

Foto Pixabay

El ENS implica el uso de dispositivos de monitorización diminutos y de gran sensibilidad que pueden "leer" su entorno, recogiendo información extremadamente detallada.

Cuando se conectan en red, es decir, cuando los sensores pueden comunicarse entre sí, y cuando están integrados o plantados en un entorno determinado, estos sensores no sólo pueden captar información, sino que también pueden analizarla y transmitirla a los científicos.

Si se plantan en un puente o en un edificio, los sensores pueden transmitir información sobre la solidez de la estructura, señalando las áreas débiles que necesitan refuerzo.

Los sensores incrustados en un bosque pueden recolectar información sobre la cantidad de agua y nutrientes en el suelo, así como sobre los hábitos alimenticios de la vida silvestre cercana.

Nombrado como uno de los "10 Brillantes" en la lista de investigadores de élite de la revista Popular Science, Estrin es el director del Center for Embedded Networked Sensing (CENS), así como profesor de informática en la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA).

Su participación en ENS la ha puesto a la vanguardia de una tecnología en auge que podría transformar radicalmente la sociedad.

Así como Internet conecta un mundo virtual de computadoras y bases de datos, una vasta red de dispositivos de detección integrados podría servir como sistema de comunicaciones para el mundo físico, conectando flujos de información sobre las vías fluviales, el aire, la vida vegetal, el reino animal, las estructuras creadas por el hombre y mucho más. Todavía no se ha explorado completamente el potencial de la ENS.

"Estrin quiere conectarnos al mundo físico tan íntimamente como Internet nos conecta entre sí."

Laurie Goldman, Ciencia Popular, 1 de septiembre de 2003

Una vida de aprendizaje

Nacido en Los Ángeles en 1959, Estrin se crió en un hogar que daba mucha importancia al aprendizaje. Sus padres, Thelma y Gerald, eran profesores en el departamento de ciencias de la computación de la UCLA, y ambos obtuvieron un doctorado en ingeniería eléctrica.

Este fue un logro notable particularmente para la madre de Estrin, ya que relativamente pocas mujeres obtuvieron su doctorado a principios de la década de 1950, especialmente en campos científicos.

"Fui muy afortunada", relató Estrin en una entrevista con U-X-L Newsmakers,"de estar rodeada de académicos y modelos a seguir, y de tener una madre profesional y un padre feminista".

A continuación, explicó que ella y sus dos hermanas, Judy y Margo, sabían que sus padres valoraban "la educación, la profesión, el impacto en el mundo,[y] el crecimiento intelectual".

Las tres niñas se tomaron muy en serio esos valores; además de Estrin y su innovadora investigación y enseñanza universitaria, Judy es una empresaria exitosa, mientras que Margo es una consumada médica especializada en medicina interna.

La curiosidad intelectual de Estrin también ha pasado a la siguiente generación: su hijo adolescente, Joshua, está interesado en la física y la nanociencia, el estudio del mundo a escala molecular o atómica.

A partir de la escuela secundaria, Estrin se enfocó intensamente en sus estudios, concentrándose especialmente en la ciencia y la tecnología. También le encantaban las matemáticas, estudiando la asignatura a un nivel avanzado a partir del séptimo grado. Ella sabía de niña que quería inventar cosas.

Después de graduarse de la University High School en el Oeste de Los Ángeles, Estrin obtuvo una licenciatura en ciencias de la Universidad de California en Berkeley en 1980.

En 1982 obtuvo una maestría en política tecnológica en el Massachussetts Institute of Technology (MIT). Tres años después, Estrin completó el programa de doctorado en informática en el MIT.

Después de graduarse del MIT, Estrin regresó a la Costa Oeste para comenzar su carrera docente. Durante 1986 aceptó un puesto como profesora de ciencias de la computación en la Universidad del Sur de California (USC), donde enseñó y realizó investigaciones hasta el año 2000.

En 1987 ganó el Premio Presidencial de Jóvenes Investigadores de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), por su investigación sobre redes informáticas y cuestiones de seguridad.

Desde finales de la década de 1980 hasta finales de la década de 1990, Estrin centró su investigación en el diseño de protocolos de red y enrutamiento para grandes redes globales como Internet, explorando esencialmente las formas en que la información se transmite a través de una red masiva de computadoras.

Sensores especiales

A finales de la década de 1990, Estrin dirigió su atención al campo de la detección en red integrada, y comenzó a explorar algunas de las posibilidades de tales dispositivos. En el corazón de un dispositivo ENS hay un microprocesador del tamaño de un coche de juguete fundido a presión, como los fabricados por Hot Wheels.

Un microprocesador está en el centro de cualquier número de dispositivos de alta tecnología, desde computadoras y automóviles hasta teléfonos celulares y reproductores de música digital.

Los microprocesadores ENS se combinan con colecciones de varios sensores. Estos pueden incluir un dispositivo para detectar sonido o movimiento o para determinar la composición química, o tal vez una cámara de vídeo o infrarroja que pueda capturar imágenes que estén fuera del espectro de colores visibles para el ojo humano, como el calor corporal.

El microprocesador, en efecto, traduce la información recogida por el sensor y permite a los científicos entenderla.

Estos dispositivos inalámbricos de detección, cuando se extienden por un área extensa, pueden transmitir información a los científicos que los monitorean y, lo que es quizás más importante, pueden ser instruidos para que envíen información sólo cuando ocurra un evento específico de interés.

Los sensores en red integrados pueden tener una multitud de usos. Los fabricantes de alimentos podrían utilizarlos para controlar los envíos de sus productos, determinar su ubicación y asegurarse de que se mantienen a la temperatura adecuada.

Las aplicaciones potenciales en el campo médico son numerosas, incluyendo un vendaje con sensor que podría indicar a los médicos que un paciente está desarrollando una infección.

Los sensores incrustados en un avión podrían identificar posibles problemas estructurales que podrían solucionarse antes de que el avión abandone el suelo.

En un seminario en 2002 en la Universidad de California en San Diego, Estrin sugirió algunas de las posibilidades de ENS a su audiencia.

El sitio web del Instituto de Telecomunicaciones y Tecnología de la Información de California, citado de la conferencia de Estrin: "Imagine edificios de gran altura en el centro de Los Ángeles que pudieran detectar sus fallas estructurales, y luego alertar a las autoridades sobre las medidas.... correctivas ¿Qué pasaría si las boyas a lo largo de la costa pudieran alertar a los surfistas, nadadores y pescadores sobre los niveles peligrosos de bacterias?

Inspiración en una selva tropical

Durante 1999 Estrin estuvo de vacaciones en Costa Rica, hogar de exuberantes selvas tropicales. Ella estaba asombrada por la abundante vida animal y vegetal en las selvas tropicales y por el admirable enfoque del gobierno y la gente de Costa Rica en la preservación de la biodiversidad de su país.

Estrin se dio cuenta de que los biólogos podían mejorar radicalmente su capacidad para observar fenómenos biológicos complejos utilizando sensores integrados en red.

Al regresar de Costa Rica, Estrin comenzó a enfocarse en el impacto que el ENS podría tener en el estudio de la biología, el medio ambiente y otras ciencias naturales.

Entre otros muchos usos, la ENS podría ayudar a los científicos a rastrear y monitorear el impacto del cambio climático en los ecosistemas en peligro -una comunidad de organismos y el medio ambiente circundante- y podría proporcionar información detallada sobre el tipo y nivel de contaminación en el suelo o el aire.

En el año 2000 Estrin dejó la USC para convertirse en profesor de informática en la UCLA.

Como con todos los esfuerzos científicos, la investigación de Estrin en el campo de ENS dependía de fondos para llevarla a cabo desde las etapas de planificación hasta las pruebas reales de los dispositivos de detección en el mundo real.

Poco después de unirse a la facultad de UCLA, ella y varios colegas de UCLA, USC y otras universidades comenzaron a trabajar en una propuesta de subvención masiva que les daría el financiamiento que necesitaban.

Durante agosto de 2002, Estrin y sus colegas se enteraron de la noticia que habían esperado ansiosamente durante muchos meses, la noticia de una beca con la que la mayoría de los científicos sólo pueden soñar: el Centro de Ciencia y Tecnología de la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF) les otorgó una beca de diez años y 40 millones de dólares para desarrollar tecnologías de ENS para el estudio de sistemas físicos y biológicos.

La subvención permitió el establecimiento del Center for Embedded Networked Sensing (CENS), y Estrin fue nombrado el primer director del centro.

Con sede en UCLA, el CENS fue uno de los seis centros de investigación académica que recibió la beca NSF 2002, que especifica que el trabajo debe ser colaborativo, involucrando a personas de varios campos de estudio.

El centro de Estrin incluye profesores de diferentes departamentos de UCLA y de otras universidades, incluyendo ciencias de la computación, ingeniería eléctrica, biología y educación.

A cambio del dinero de la beca, los centros de investigación deben comprometerse a llevar a cabo su investigación primaria, y a promover las oportunidades educativas en las escuelas y universidades locales y aumentar el número de minorías que participan en la investigación.

También deben conectarse con otras instituciones de investigación, así como con el mundo empresarial y la comunidad circundante.

CENS estaba listo para cumplir con los muchos requisitos, y pronto se comenzó a trabajar en el desarrollo de los programas iniciales para probar la tecnología ENS.

Ecosistemas y más allá

Un año después, en agosto de 2003, Estrin y el CENS iniciaron su primer estudio a gran escala de un ecosistema en la Reserva James, un área protegida en las Montañas San Jacinto del sur de California.

El estudio finalmente desplegará aproximadamente cien dispositivos de detección incrustados en un área boscosa de treinta acres. Como Laurie Goldman resumió en Popular Science, "las cámaras de video observarán los nidos de pájaros azules, los detectores de movimiento detectarán a los depredadores y las sondas de CO 2 enterradas monitorearán la química del suelo".

El estudio se centrará en el impacto de los cambios a corto plazo en el microclima -el clima de un área pequeña- sobre las plantas y los animales.

Los sensores se ajustarán para detectar cosas tales como el movimiento del agua a través del suelo y los patrones de crecimiento de varios tipos de plantas y árboles.

Los dispositivos ENS también están siendo utilizados para rastrear los hábitos de alimentación y reproducción de varias especies de aves en el área.

De acuerdo con su compromiso de hacer que los datos que recopilan sean accesibles al público, los científicos del CENS dispusieron que los resultados del estudio estuvieran disponibles en Internet en www.jamesreserve.edu.

Estrin y sus colegas también han experimentado con la incorporación de sensores en edificios y otras estructuras hechas por el hombre para reunir información sobre terremotos.

Estos sensores pueden detectar actividad sísmica o relacionada con terremotos, y pueden medir el impacto de dicha actividad en un edificio, indicando fortalezas y debilidades.

Los científicos esperan que en el futuro estos sensores puedan ayudar a prevenir el derrumbe de un edificio durante un desastre.

Los sismólogos, científicos que estudian los terremotos y actividades relacionadas, saben que durante un fuerte terremoto en la Ciudad de México en 1985, un número de rascacielos se derrumbaron porque estaban vibrando exactamente en sintonía con el terremoto.

A largo plazo, los sensores en red integrados tienen el potencial de alterar estructuralmente un edificio, esencialmente "desintonizándolo", dándole una mejor oportunidad de sobrevivir a un desastre que sacude la tierra.

Otro de los primeros proyectos encabezados por Estrin ha consistido en el uso de dispositivos de detección para el muestreo del suelo con el fin de medir los niveles de contaminantes.

Los sensores también podrían utilizarse para medir la contaminación del agua procedente de residuos industriales u otras fuentes, centrándose en el origen del problema para resolverlo de forma eficaz.

En los océanos y las aguas costeras del mundo, los sensores podrían detectar la presencia de microorganismos nocivos, como ciertos tipos de algas o bacterias, antes de que el daño causado por esos organismos sea demasiado grande.

Finalmente, como Estrin describió a Newsfactor Innovation, ella imagina a ENS como una tecnología siempre presente: "A largo plazo, es probable que los sistemas de detección en red integrados se encuentren en el coche que conduce para ir al trabajo; en las carreteras, los terraplenes y los semáforos por los que circula; en las estructuras de estacionamiento; en entornos complejos como las habitaciones de los hospitales; así como en las instalaciones de monitorización de pacientes externos en el hogar".

Establecer y mantener tantas redes sensoriales requerirá la cooperación de expertos en una serie de campos, desde la informática y la ingeniería hasta los matemáticos, biólogos y científicos de la información.

Estrin ha reconocido la importancia de involucrar a científicos sociales, expertos legales y otros que pueden explorar el impacto potencial en la sociedad de tal monitoreo en profundidad.

El uso generalizado de sensores en el futuro podría plantear importantes problemas de privacidad, como los sensores que podrían permitir a los gobiernos u otras instituciones recopilar información detallada sobre la vida de los ciudadanos.

Mientras que una gran cantidad de investigación y pruebas deben tener lugar antes de que el potencial completo de ENS pueda ser explorado, Estrin tiene una noción de las posibilidades casi ilimitadas de la tecnología, y su papel en la realización de esas posibilidades es crítico.

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