Desafíos y oportunidades en la innovación de sistemas aplicados

Milthon Lujan Monja

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El libro “Challenges and Opportunities in Applied System Innovation”, editado por Christos Douligeris, reune 11 artículos publicados en la revista Applied System Innovation en donde se destaca que la innovación está ocurriendo en una variedad de industrias y que existe una fuerte interdependencia en la introducción de nuevas tecnologías y su aceptación en varias funciones sociales.

Nueva publicación describe los desafíos y oportunidades de la innovación en sistemas aplicados
Nueva publicación describe los desafíos y oportunidades de la innovación en sistemas aplicados

“Espero que esta colección de artículos proporcione una base de debates fructíferos, una plétora de intercambios de ideas y la base para futuras investigación y desarrollos. La innovación es un proceso interminable, lleno de sorpresas y nuevas ideas emocionantes”, destacó Douligeris.

Según el editor, el libro presenta y brinda soluciones a una variedad de problemas que enfrenta la sociedad, las empresas y las personas en un mundo que cambia rápidamente y depende de la tecnología.

Inteligencia artificial y tecnologías 6G

De acuerdo con Douligeris, “la amplia aceptación de la inteligencia artificial (IA), la próxima cuarta revolución industrial y las tecnologías 6G de nuevo diseño se consideran los principales habilitadores y revolucionarios en este entorno”.

El libro considera estos problemas no solo desde un punto de vista tecnológico, sino también sobre cómo se ven afectados la sociedad, el trabajo y la economía, lo que lleva a una economía circular que afecta la forma en que las personas diseñan, funcionan e implementan sistemas complejos.

El enfoque principal de los tres primeros artículos es la inteligencia artificial.

Influencia de la inteligencia artificial en las sociedades modernas

En el artículo “Chances and Risks of Artificial Intelligence—A Concept of Developing and Exploiting Machine Intelligence for Future Societies”, Reinhard Hutter y Marcus Hutter, destcan que las tecnologías y soluciones de inteligencia artificial ofrecen implicaciones negativas y positivas.

Los investigadores destacan que evitar las implicaciones negativas y fomentar las implicaciones positivas requerirá inversiones sustanciales en futuros conceptos sociales, investigación y desarrollo, y control de soluciones basadas en inteligencia artificial en seguridad para evitar el abuso.

“La preparación para el papel futuro de la inteligencia artificial en las sociedades debe apuntar hacia la implementación de métodos y herramientas relacionados para la gestión de riesgos, modelos de cooperación hombre-máquina complementarios, estrategias para la optimización de la producción y la administración, y conceptos innovadores para la distribución del valor económico creado”, indican los autores del estudio.

Inteligencia artificial en la ingeniería civil

Un equipo de investigadores liderados por Manzoor, publicó el artículo “Influence of Artificial Intelligence in Civil Engineering toward Sustainable Development—A Systematic Literature Review”.

El amplio uso de la inteligencia artificial en la ingeniería civil ha proveído a los ingenieros con varios beneficios y oportunidades, incluida una rica recolección de datos, evaluación de la sostenibilidad y productividad.

El artículo presenta una revisión sistemática de la literatura científica en donde explora la influencia de la inteligencia artificial en la ingeniería civil para promover el desarrollo sostenible.

Los investigadores concluyen que la inteligencia artificial han demostrado el potencial para acelerar el proceso de aprendizaje, así como para simplificar y aumentar el razonamiento, lo cual es útil en proyectos de construcción que difieren en sus características básicas.

Tecnologías 6G

Aunque 5G se ha convertido recientemente en parte de nuestra vida cotidiana, en los próximos dos artículos se exploran nuevas ideas de 6G para ampliar aún más el concepto de Internet de las Cosas (IoT) al paradigma del Internet de Todo (IoE, por sus siglas en inglés). Se enfatiza la necesidad de un marco teórico que permita a los investigadores y profesionales diseñar sistemas efectivos y eficientes en el sector de la salud.

Internet de Todo

Los investigadores Prafulla Kumar Padhi y Fernando Charrua publicaron el estudio “6G Enabled Industrial Internet of Everything: Towards a Theoretical Framework” en donde incorporan una síntesis de 6G, internet de las cosas, internet de todo y proyectos industriales del Internet de todo (IIoE).

Por primera vez, los investigadores desarrollan un marco teórico novedoso para el sistema de proyectos industriales del Internet de todo habilitado para 6G (6GIIoE).

“El marco teórico desarrollado reconoce las áreas prioritarias, los desafíos y las aplicaciones de 6GIIoE y brinda una guía para las iniciativas IIoE habilitadas para 6G que divulga oportunidades para futuras actividades de investigación”, concluyen los investigadores.

Internet cognitivo para la atención de la salud

Las deficiencias de la era digital tradicionalmente se presentan en las aplicaciones de atención médica debido a la distribución desequilibrada de los recursos médicos, especialmente en las áreas rurales a nivel mundial.

La inteligencia de datos cognitivos, que constituyen la integración de la computación cognitiva, el análisis masivo de datos y la inteligencia artificial, especialmente el aprendizaje automático, se puede usar para analizar el estado de salud del paciente, transformando fisiológica y psicológicamente el sistema de salud actual.

El artículo “6G Enabled Tactile Internet and Cognitive Internet of Healthcare Everything: Towards a Theoretical Framework” elaborado por Prafulla Kumar y Fernando Charrua, propone la integración del Internet táctil habilitado para 6G, inteligencia de datos cognitivos e Internet del todo para el cuidado de salud para formar el sistema 6GCIoHE.

El sistema 6GCIoHE tiene como objetivo lograr una accesibilidad ubicua global, latencia extremadamente baja, alta confiabilidad, y un rendimiento elevado en la atención médica cognitiva en tiempo real para garantizar que los pacientes reciban un tratamiento rápido.

Tecnologías de impresión tridimensional (3D)

Los avances de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) han permitido una variedad de innovaciones y han revolucionado muchos entornos industriales. Las tecnologías de impresión tridimensional (3D) y la fabricación cognitiva son dos ideas que se exploran en los siguientes dos artículos. Sin embargo esta revolución ha planteado nuevos interrogantes en cuanto a los problemas de productividad laboral y retención de empleados. Las soluciones de ciencia de datos, así como los enfoques innovadores basados en la investigación del factor humano, se exploran en los siguientes artículos.

Valor del uso del modelo de producto 3D

Las organizaciones pueden incrementar el valor de la planificación, el diseño y el ensamblaje mediante el uso del modelo de producto 3D.

En su artículo “Value of the 3D Product Model Use in Assembly Processes: Process Planning, Design, and Shop Floor Execution”, Carl Kirpes, Dave Sly y Guiping Hu, presentan el valor que las organizaciones han visto en el uso del modelo de producto 3D durante el proceso de ensamblaje.

El documento también explora el estado actual de aquellas organizaciones que aún no han implementado el uso del modelo 3D de productos en sus procesos de ensamblaje y el valor que prevén para una posible implementación futura.

Fabricación cognitiva en la industria 4.0

La fabricación cognitiva utiliza la computación cognitiva, el Internet de la cosas industrial, y la analítica avanzada para actualizar los procesos de fabricación. Esto permite mejorar en la productividad, calidad, seguridad, entre otros aspectos.

Un equipo de investigadores, liderado por Adriana Ventura, publicó el artículo “Cognitive Manufacturing in Industry 4.0 toward Cognitive Load Reduction: A Conceptual Framework” que tuvo como objetivo investigar qué causa la reducción de la carga cognitiva en entornos de fabricación, es decir las tecnologías de interacción humano-computadora, que reducen las causas identificadas y las aplicaciones de fabricación cognitiva que utilizan las tecnologías referidas.

Los investigadores desarrollaron un marco conceptual que relaciona la fabricación cognitiva con una reducción de la carga cognitiva.

Innovación en la gestión de la productividad laboral

En su artículo Ekaterina Orlova, “Innovation in Company Labor Productivity Management: Data Science Methods Application” considera el desafío del crecimiento de la productividad laboral en una empresa utilizando datos objetivos sobre factores económicos, demográficos y sociales, e información subjetiva sobre la calidad de la salud de los empleados.

“Proponemos la tecnología para la gestión de la productividad laboral basada en el procesamiento de datos por fases y el modelado de relaciones de datos cuantitativos y cualitativos, que pretendía facilitar la toma de decisiones al momento de planificar las vías para el crecimiento de la productividad laboral”, describe Orlova.

Gemelos digitales

Todas las ideas discutidas anteriormente definitivamente se beneficiarían de las nuevas estructuras de modelado que permitan las tecnologías TIC.

El concepto de gemelos digitales es una de esas estructuras, el artículo titulado “Digital Twin: Origin to Future” proporciona un camino hacia este concepto con un fuerte énfasis en resolver problemas cruciales e importantes en el área de investigación y desarrollo de fabricación.

El gemelo digital hace referencia a una copia virtual o modelo de alguna entidad física que están interconectados vía el intercambio de datos en tiempo real. La aplicación del gemelo digital incluye el monitoreo en tiempo real, diseño/planificación, optimización, mantenimiento, acceso remoto, etc.

Un equipo de investigadores liderados por Maulshree Singh, publicó el artículo “Digital Twin: Origin to Future” en donde tratan de consolidar los diferentes tipos de gemelos digitales y las diferentes definiciones de gemelos digitales a través de la literatura científica, para diferenciarlos de términos complementarios como “avatar del producto”, “modelo digital”, entre otros.

Estrategias de economías circular en construcciones

Aunque estos desarrollos son rápidos e innovadores, no se debe ignorar su efecto ambiental. Un artículo dentro de este libro, que analiza la economía circular, puede verse como una guía para todas las industrias y organizaciones, aunque solo se trate de edificios.

Kamel Mohamed Rahla, Ricardo Mateus y Luís Bragança publicaron el artículo “Implementing Circular Economy Strategies in Buildings—From Theory to Practice” que aborda una brecha de investigación que es cómo aplicar la economía circular a los activos que están destinados predominantemente a ser demolidos y sus recursos se desperdician cuando llegan al final de su vida útil.

“El documento intenta arrojar luz sobre cómo promover la economía circular en los edificios que, en última instancia, conducirá a ciudades más saludables, más eficientes y más sostenibles a una escala más amplia”, describen los autores del estudio.

El marco conceptual propuesto considera la implementación de estrategias de economía circular durante el ciclo de vida del edificio y se ocupa principalmente de tres aspectos innovadores: gestión inteligente de recursos, enfoques de diseño de edificios y digitalización de la industria de la construcción.

Referencia (acceso libre)
Christos Douligeris (Ed.). 2022. Challenges and Opportunities in Applied System Innovation. MDPI Books, 230 p. https://doi.org/10.3390/books978-3-0365-4402-1

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