Ingeniería de sistemas

Introducción

La Ingeniería es una de las profesiones más antiguas de la humanidad, desde la edad antigua el hombre ha venido creando diferentes artefactos que facilitaran las labores del hombre tanto en su quehacer diario como en cuestiones militares.

Hoy día, La ingeniería de sistemas está involucrada en cada aspecto de la humanidad, apoyando el proceso de planteamiento a problemas que facilitan su resolución, con una promesa proactiva ante la reaparición del mismo.

Este trabajo cubre aspectos relevantes de la Ingeniería de Sistemas iniciando por su historia, cubriendo temas desde el mismo origen de los números, pasando por los inicios del computador, definición de software, sistemas operativos y teorías generales de sistemas.

Historia de la ingeniería

Desde hace algo más del año 300 a.C., hasta hoy el hombre ha encontrado a través de la Ingeniería la dinámica necesaria para el progreso y la evolución que se ha presentado en la sociedad mostrándose inicialmente en el desarrollo de técnicas para la explotación de minerales.

De la misma manera, con la construcción de carreteras y caminos se comienzan a descubrir diferentes procesos ingenieriles en lo que se conoce actualmente como Ingeniería Civil.

Los diferentes procesos en los que el hombre se ha visto en la obligación de realizar cálculos y establecer procedimientos de precisión hacen de sí mismos una historia interesante que se desarrolla a través de los tiempos.

Edad Antigua

En Egipto, Roma y Gracia surgieron las matemáticas, geometría y ciencias naturales. Se construyeron majestuosas y complicadas obras como pirámides, acueductos, templos, barcos, carreteras y diferentes tipos de armamento. En este tiempo el conocimiento era limitado a ciertas personas dentro de su estructura socio-religiosa, dejando este privilegio a sacerdotes o personas de una buena posición social.

Figure 1 – [1]Pirámide de Keops

Edad Media

En Italia hacia el año 1000 d.C., se realizó una reforma estructural en el gobierno permitiendo a la totalidad de las personas acceder a las escuelas, sin ambargo, la educación continuaba siendo controlada por el clero. Las promeras Universidades fueron creadas en Paris, Oxford y Cambridge en el siglo XII y su educación se basaba en [2]Trivium y [3]Quadrivium

Figure 2 – [4]Edad Media

Existían otras áreas del conocimiento como filosofía natural, filosofía moral, teología y metafísica, arquitectura, derecho y medicina, sin embargo las Universidades Medievales solo formaban doctores en teología, derecho y medicina.

En los años 1.500 la ingeniería se enfocaba en minería, metalurgia y la construcción de acueductos y caminos dando inicio a los primeros escritos sobre Ingeniería como son los libros:

• "De Re Mettallica" escrito por Jorge Agrícola en 1560 describiendo la geología y minería

• "Tratado" escrito por Guido Toglieta en 1587 describiendo la técnica de contrucción de caminos.

• "Carreteras del Imperio Romano" escrito en 1622 por Nicolás Bergier, describiendo la técnica romana en la contrucción de carreteras.

La primera escuela de Ingeniería registrada en la historia es la [5]Ecole des ponts et Chausées" creada en Francia en 1794, en donde sus primeros Ingenieros diseñaron y construyeron los puentes sobre el río Sena, convirtiéndose de esta manera en la primera escuela de ingeniería civil en el mundo.

Edad Moderna

La máquina de Vapor de Jame Walt en 1765 marcó el surgimiento de la Revolución Indistrial, cuano se sustituye la fuerza del hombre para mover máquinas por la fuerza de la presión del vapor. La segunda Revolución Industrial se inicia con dos hechos básicos

• 1. La creación de la primera hiladora de algodón industrial de Moses Brown y William Almy en Rhode Island en 1793.

• 2. La utilización de partes intercambiables, ya que inicialmente las máquinas eran creadas por artesanos que creaban cada pieza a la medida de cada usuario. No obstante, los ingenieros Eli Whitney y Simeon North, desarrollaron el concepto de "Sistema Uniforme de Producción" ya que el ejército de los Estados Unidos de América les encargó la fabricación de miles de pistolas y la única forma de fabricación masiva fue mediante la división de las pistola en partes estandarizadas para las cuales se definía un proceso de ensamble.

Estas ideas generaron la producción en masa y al mismo tiempo acabaron con los artesanos y dieron inicio a la clase obrera surgiendo tres clases sociales: Los dueños del capital, Los técnicos o intelectuales y los obreros.

Figure 3 – [6]Revolución Industrial – Maquina Hiladora de Algodón

Edad Contemporánea

En la Edad Contemporánea surgieron algunas definiciones de Ingeniería las cuales reflejan la época en que fueron concebidas teniendo en cuenta que ni la ciencia ni la tecnología se encontraban consolidadas. La de más conocimiento fue la dada por el británico Thomas Tredgold, presidente de la Institution of Civil Engineers donde define la Ingeniería "como el arte de dirigir las grandes fuerzas de la naturaleza y usarlas para beneficio del hombre".

En 1852 se funda la primera escuela de Ingeniería Civil en Estados Unidos de América a la que se le dio por nombre Sociedad Americana de Ingenieros Civiles. En 1871 se funda El Instituto Americano de Ingenieros de Minas y en 1888 se crea la que subsiste hasta hoy Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos.

Figure 4 – [7]Edad Contemporánea

El origen de los números

El hombre en sus inicios se vio en la necesidad de usar sus dedos, piedras, palos para hacer operaciones matemáticas relacionándolos con ganado, comida o cualquiera de sus pertenencias. Estas necesidades llevaron al hombre a desarrollar otro tipo de instrumentos auxiliares pare poder realizar diferentes cálculos, siendo así inevitable la invención de los números, sistemas de numeración y algunas reglas o normatividades lógicas las cuales aplicadas correctamente les permitieran representar dichos cálculos mediante símbolos.

Cada civilización en desarrollo ocupando distintas geografías en la tierra, fueron desarrollando su propio sistema de numeración utilizando diferentes símbolos; no obstante y a pesar de sus diferencias, al estudiar cada uno de ellos se pueden observar características en común.

Figure 5 – [8]Tablilla con Inscripciones Numéricas

Los primeros vestigios de sistemas de numeración primitivos los encontramos en huesos antiguos que denotan marcas paralelas como indicando días transcurridos. Las civilizaciones han utilizado diversas formas para registrar tanto su escritura como su numeración como lo son: las tablillas sumerias, los cordones anudados Incas, la tabla aritmética China llamada [9]Swan-Pan que permitía el desarrollo de operaciones mediante palitos colocados de diferentes maneras sobre un tablero de cuadrículas semejante al tablero de ajedrez.

A continuación se presenta tabla que describe la cronología del desarrollo en cuanto a numeración de las civilizaciones.

Table 1 – Cronología del Desarrollos de las Civilizaciones

El invento catalogado como el más importante de la antigüedad es desarrollado en Oriente Medio al cual se le da el nombre de ábaco. Se considera como el primer instrumento de cálculo y está compuesto por una tablilla con varias sartas de cuentas que representan las unidades, decenas, centenas, etc., la cual permite realizar un gran número de operaciones aritméticas. Su uso fue extendido a otras culturas; los romanos lo utilizaban con cuentas de piedra caliza o mármol denominadas [10]calculi, plural de calculus, las cuales se deslizaban por una superficie completamente plana.

Figure 6 – [11]Ábaco

Sistemas de Numeración de la Antigüedad

Los sistemas numéricos con mayor importancia a lo largo del tiempo se destacan los de las culturas Sumeria, Hindú, Maya, Romana, Griega y Egipcia. No todos se basaban en el número 10, como la maya cuyo número base es el 20. A la cultura Griega se debe el mayor número de nombres que se les daba y a la Árabe la grafía actual de los mismos.

Numeración Egipcia

Utilizaban un sistema duodecimal para medición del tiempo y el decimal, basado en jeroglíficos, para las cifras del uno al diez, cien, mil, diez mil, cien mil, y un millón.

Figure 7 – [12]Símbolos Numeración Egipcia

Numeración Maya

Los Mayas utilizaron un sistema de numeración sobresaliente, debido a que además de utilizar una notación posicional descubrieron el cero mucho antes de su conocimiento en Europa. Su sistema se desarrolló en base 20, por lo que fue necesario el uso de veinte signos para las cantidades. En la siguiente gráfica se detallan los números del 0 al 20, donde se aprecia el cero.

Figure 8 – [13]Numeración Maya

Numeración Romana

El sistema de numeración Romana se basó en siete letras del alfabeto latino: I=uno, V= cinco, X = diez, L = cincuenta, C = cien, D = quinientos y M = mil. El valor de las letras está perfectamente determinado y no depende de su posición, solo se deben tener en cuenta las siguientes reglas para su correcta escritura e interpretación:

• "Nunca se anteponen ni pueden repetirse las letras V, L o D.

• Los valores de las letras iguales se suman, pero no pueden emplearse más de 3 veces seguidas.

• Si se coloca una letra de menor valor a la derecha de otra, se suman los dos valores.

• Si se coloca una letra de menor valor a la izquierda de otra, resta de ella su valor.

• Una letra colocada entre dos del mismo valor, resta su valor de la última.

• Si se pone una línea horizontal encima de una cantidad, ésta se hace mil veces mayor; con otra, se incrementa nuevamente en mil el valor, y así sucesivamente".

Table 2 – [14]Números Romanos

Ingeniería de sistemas

La Ingeniería de Sistema de acuerdo a su definición según la IEEE [15]Es la aplicación de las ciencias de la matemática y la física en pro del desarrollo de sistemas que utilicen económicamente la materia y fuerza de la naturaleza para el beneficio de la humanidad."

En 1950 Mellvin J Kelly publica el procedimiento de Ingeniería de Sistemas, describiéndose este como uno de los primeros escritos de la profesión. Los siguientes son los factores que ayudaron a su nacimiento en AT&T [16]y, específicamente en su subsidiaria, Lab. Bell Telephone:

• Complejidad planteada por el desarrollo de redes telefónicas

• Tradición liberal para inversión en investigación

• Músculo financiero robusto

De esta manera, en 1943 se fusionaron los departamentos de Ingeniería de Conmutación e Ingeniería de Transmisión bajo la denominación de Ingeniería de Sistemas. De acuerdo a Arthur D. Hall, la función de Ingeniería de Sistemas ya se había venido practicando durante años, pero su reconocimiento como ente organizativo generó amplio interés y recursos dentro de la organización.

En 1950 se creó en el Massachussets Institute of Technology, el primer post grado sobre el tema, siendo Hall el primer autor de un tratado sobre el tema en 1962.

Papara Hall, la Ingeniería de Sistemas es una tecnología a través de la cual el conocimiento de investigación se traslada a aplicaciones que satisfacen necesidades humanas, mediante la secuencia de planes, proyectos y programas de proyectos.

Athur Hall define a través de una matriz tres ejes centrales que permiten el desarrollo de esta tecnología como se muestra en la figura 9.

Figure 9 – [17]Ingeniería de Sistemas definida por Hall

Áreas de aplicación, especialización e investigación

Construcción de Software

Estudia la creación de soluciones [18]efectivas y [19]eficientes a un problema planteado mediante el uso del conocimiento científico en pro del desarrollo de productos en beneficio de la humanidad.

Generalmente se evalúan y establecen los procedimientos a seguir, optimizando la utilización de recursos y herramientas para la generación del producto o servicio final. Adicionalmente, involucra todo lo relacionado a procesos paralelos de construcción de [20]Software como son los procesos administrativos, de soporte y trabajo en equipo.

Ciclos de Vida

En un esquema tradicional de Desarrollo de software, se genera una breve descripción del problema a tratar mientras el desarrollador codifica el sistema. Mediante esta estrategia el proceso consiste en ir adaptando el software a la medida del descubrimiento de requerimientos reales, con lo cual se decide si se continua o se cancela el proyecto. La posibilidad de éxito con un esquema como el planteado anteriormente es bastante bajo y se reduce aún más cada vez que se presenten cambios en la especificación del problema inicial o simplemente si aumenta en complejidad.

Por esta razón, el Ciclo de Vida define claramente las actividades que son desarrolladas desde la descripción del problemas hasta el momento en que el sistema deja de ser utilizados por el usuario final. En este esquema se define un modelo de las actividades que se desarrollarán a cabo en la construcción de un software y se establece el orden de ejecución.

El objeto de utilizar un Ciclo de Vida para el desarrollo de un proyecto es el de plantear claramente el desarrollo, ejecución y seguimiento del mismo, facilitando la negociación con el cliente y asegura la calidad del producto.

Existen diferentes modelos de Ciclo de Vida dentro de los cuales podemos referenciar: Ciclo de Vida por Prototipos, en cascada, requisitos incrementales, espiral y ciclo en V. En la siguiente figura se puede detallar un esquema general de Ciclo de Vida en donde se muestra claramente cada una de sus etapas generales acompañados por procesos paralelos de administración y de soporte

• Análisis de Requerimientos

• Arquitectura de Software

• Diseño de Software

• Programación

• Evolución

• Puesta en Producción

Figure 10 – [21]Esquema General de un Ciclo de Vida

Actualmente existe una gran iniciativa a nivel mundial en actualizar y evolucionar los procesos de ciclo de vida en desarrollo de software ya que conllevan a crear software de calidad mediante proyectos efectivos y exitosos.

Comunicaciones Redes e Internet

El desarrollo de aplicaciones involucra la comunicación entre diversos sistemas de información, lo cual hace imperativa la necesidad del uso de redes para lograr una interacción rápida y efectiva. Las aplicaciones que se desarrollan en la actualidad van desde sistemas de distribución de información, hasta los sistemas de trabajo colaborativos como lo son: video conferencia, tele-medicina, Seminarios, Programas de estudio, Universidad Virtual y en general, todos los sistemas y servicios que pueden ofrecerse como servicio y que hoy en día están colgados de lo que denomina [22]La Nube

En los últimos 25 años, las redes han tenido una evolución dramática resultado de la necesidad de compartir grandes cantidades de información optimizando los tiempos necesarios para acceder a ella.

Entre las redes que muestran más desarrollo y evolución tenemos las redes LAN (Local área Network) en la que se encuentran medios de transporte de datos como [23]Wired y [24]Wireless Networks.

Tenemos las Redes WAN (Wide Area Network) las cuales se expande e interconectan en geografías diferentes.

Redes SAN (Storage Area Networks) las cuales se especializan en consolidación de almacenamiento de datos en Bloque para sistemas de alto rendimiento.

Redes MAN (Metropolitan Area Network) especializadas en unir geográficamente redes de almacenamiento de área local.

Redes NAS (Network attached Storage) las cuales se especializan en consolidación de almacenamiento de datos de tipo File, para sistemas de [25]File Services de desempeño medio y bajo.

Redes Hibridas CAN (Convergent Area Network) conformando una simbiosis entre redes LAN-WAN y redes de almacenamiento de alto desempeño.

Sistemas Operativos

Esta área de la Ingeniería de Sistemas estudia lo que tenga que ver con el desarrollo y evolución de los Sistemas Operativos, los cuales son grupos de programas que controlan y comandan un computador.

Los computadores se clasifican en grandes computadores, Super Computadores, minicomputadores y microcomputadores, todos ellos diseñados con distintas arquitecturas para diferentes usos, permitiendo la existencia de complejos sistemas operativos los cuales cubre día a día las necesidades de procesamiento y herramientas de administración alineada con el tipo de negocio.

El Computador

Los Grandes Computadores son sistemas diseñados para sobrellevar la carga de procesamiento de la información de grandes compañías. Sus características se miden principalmente por su capacidad de procesamiento, alta capacidad de memoria, conectividad y crecimiento vertical, con lo cual está en la capacidad de soportar el acceso simultáneo de miles de usuarios concurrentes. Adicionalmente cuentan con gran número de bahías de expansión para adicionas varios TeraBytes de capacidad en disco.

Los Supercomputadores son sistemas diseñados para lograr un alto procesamiento con gran capacidad de memoria [26]RAM para soportar las aplicaciones más exigentes respecto a procesamiento de datos tales como la predicción del clima, modelación tridimensional y animación por computador, entre otros.

Los Minicomputadores son sistemas que se diseñaron en su momento para permitir realizar tareas puntuales que solo se podían desarrollar los Grandes Computadores los cuales inicialmente se utilizaron en universidades con sistemas operativos cerrados, pero hoy día son muy comunes y son los denominados servidores que encontramos en cualquier establecimiento comercial con sistemas operativos abiertos corriendo sobre ellos.

Microcomputadores son los siempre llamados computadores personales, siendo los menos costosos y accequibles al público en general. A pesar de no tener una gran capacidad computacional y de almacenamiento y memoria, pueden llegar a tener varios Cores de procesador, varios Giga Bytes en Memoria RAM y varios discos duros de varios TeraBytes de capacidad. Son utilizados para tareas de oficina, multimedia y almacenamiento mediano de datos.

Conclusión

La Ingeniería de Sistemas es una ciencia que nació con el hombre, siempre se ha presentado en todo proceso que involucra el planteamiento y resolución de un problema. El Ingeniero es alguien que contruye y crea algo con el noble objeto de hacer la vida más fácil a la humanidad.

El crecimiento y expansión de los diferentes niveles de la tecnología, generan continuamente una gama cada vez más amplia en áreas de investigación de la ingeniería, lo cual implica variedad de especialistas trabajando de manera colaborativa en equipos interdisciplinarios que logren una evolución coherente y balanceada en beneficio de la humanidad.

Son tantas las áreas de aplicación, que sobrepasan los límites de las comunicaciones, redes, computación gráfica, multimedia, construcción de software, administración de la información, desarrollo de hardware, sistemas operativos, bases de datos y cientos de aplicaciones más ocupando algún lugar en cada ámbito de desarrollo del ser humano.

Bibliografía

• BARROS BARRIOS, Rafael. Universidad de los Andes, 1998.

• http://www.historiacultural.com/2010/11/primera-revolucion-industrial.html, consultado el 06 de Octubre de 2014

• DUFFY, Tim. Introducción a la Informática. México D.F., Iberoamericana, 1993

• http://www.monografias.com/trabajos81/evolucion-historica-ingenieria/evolucion-historica-ingenieria2, consultado el 06 de Octubre de 2014

• http://www.monografias.com/trabajos38/origen-numeros/origen-numeros, Consulta realizada el 06 de Octubre de 2014.

• http://reportedigital.com/cloud/que-es-cuales-retos-nube-privada/, consultado el 06 de Octubre de 2014

Autor:

Angel Alberto Echeverry Castano

NOMBRE DEL CURSO: SYSTEMS ENGIINEERING

FECHA: Octubre 06 de 2014LUGAR: Bogotá D.C., Colombia

ATLANTIC INTERNATIONAL UNIVERSITY

[1] Imagen tomada de: http://lahoradelosfantasmas.tripod.com/imagenes/keops.gif

[2] Trivium: Gramática, retórica y lógica

[3] Quadrivium: Aritmética, geometría, música y astronomía

[4] Edad Media – Imagen Tomada de www.definicionabc.com/historia/edad-media

[5] Ecole des ponts et Chausées: Escuela de Puentes y Pavimentos

[6] Maquina Hiladora – Tomado de http://www.historiacultural.com/2010/11/primera-revolucion-industrial.html

[7] Edad Contemporánea – Tomado de /trabajos81/evolucion-historica-ingenieria/evolucion-historica-ingenieria2

[8] Tablilla con Inscripciones que data del 418 d.C., en Atenas. Pieza del Museo Británico

[9] Swan-Pan: Primera tabla aritmética China

[10] Calculi: Plural de Calculus, de donde proviene el término cálculo.

[11] Ábaco Tomado de http://sociedadytecnologiaculng3.wordpress.com/inventos-en-la-civilizaciones/china/

[12] Numeración Egipcia, algunos símbolos de la antigüedad

[13] Numeración Maya – Símbolos del 0 al 20

[14] Numeración Romana – El Origen de los Números

[15] Tabla de Equivalencia Números Romanos – Decimal

[16] Ingeniería de Sistemas: Definición según la IEEE

[17] AT&T – AmericanTelephone and Telegraph – compañía Estadounidense de Telecomunicaciones

[18] Matriz Ingeniería de Sistemas definida por Arthur Hall

[19] Efectiva: se enfoca en los medios buscando el correcto funcionamiento

[20] Eficientes: se enfoca en los resultados anticipándose en lugar de reaccionar

[21] Software: Parte lógica que se procesa en un computador, información procesada en sistemas de información

[22] Esquema General de Ciclo de Vida en el Desarrollo de Software

[23] La Nube: Sitio Virtual que permite compartir el acceso via Internet de información y/o servicios

[24] Wired Network: Red de datos cuyo medio de transporte es físico (Cooper – FC)

[25] Wireless Network: Red de datos cuyo medio de transporte no es físico y se propaga mediante ondas electromagnéticas

[26] File Services: Sistemas de archivos planos no estructurados