Autor: Víctor Sánchez
En esta parte del blog me centraré en hablar sobre informática y como ha ido evolucionando a lo largo de los años, así como cuál es su aplicación en mecatrónica.
¿Qué es la informática? "Es la
disciplina que estudia el tratamiento automático de la información mediante el
uso de sistemas computacionales. Involucra el diseño, desarrollo y aplicación
de software y hardware para procesar datos de manera eficiente y resolver
problemas complejos en diversas áreas del conocimiento" (Rojas, 2020).
UN POCO DE HISTORIA
La evolución de la informática
se dio en cinco faces o periodos de tiempo, cada uno separado por una invención
o genialidad relacionada con los ordenadores, ya sea por el hardware o por el
software
Primera generación (1940-1956)
El resumen de la historia y
evolución de la computadora comienza en el siglo XVII.
La primera en llegar fue la
Harvard Mark I. Una super calculadora destinada a resolver problemas balísticos.
Antes de lo que conocemos como
la primera generación de los ordenadores ya se habían dejado ver marcas en la
historia de "máquinas analíticas", que poco se diferenciaban de calculadoras
mecánicas muy difíciles de usar.
Siguiendo las aportaciones de intelectos adelantados a su época como Blaise Pascal, Gottfried Wilhelm Leibniz y Lady Augusta Ada King (la máquina de Charles Babbage), nace la primera computadora.
Características de la primera generación
Los ordenadores de primera
generación llegaron a tener hasta 15 metros de altura y a pesar varias decenas
de toneladas de puro acero, cable y tubos de vacío (o válvulas de presión).
Estos equipos no solo eran
enormes, sino que resultaban sumamente costosos de fabricar, consumían
cantidades masivas de electricidad y generaban un calor abrumador.
Segunda generación (1956-1964)
La segunda generación fue uno de los saltos más grandes, siendo conocida como la época de la evolución de la arquitectura del hardware.
Aquí se descubre cómo se originó la informática. El protagonista indiscutible fueron los transistores y los núcleos de memoria. Esto no solo hizo a los ordenadores mucho más económicos, sino más eficiente energéticamente hablando y los dotó de una mayor potencia, inaugurando así el mercado de la informática.
Características de la segunda generación
A finales de los 50 se
comenzaron a incorporar los primeros circuitos integrados, marcando el paso de
lo que sería la tecnología del ordenador moderno.
A este punto se comenzaban a
desarrollar nuevas formas de programar aplicaciones para el ordenador, las
universidades promovían el desarrollo informático y la tecnología se encaminaba
rápidamente hacia los ordenadores de escritorio.
¿Cómo evolucionó la
computadora en esta generación?
Los desarrolladores Jack Kilby
y Robert Noyce quienes, por separado, desarrollaron las primeras versiones de
los circuitos integrados.
Todo gracias a la aplicación
de la teoría de los semiconductores. Materiales capaces de actuar en ciertas
condiciones como conductor y en otras como aislantes.
Esto permitió emular el
comportamiento de una unidad lógica (Conducción = 1, aislante = 0).
Los circuitos integrados eran
placas diminutas (en escala de la época) con decenas de transistores. Esto
permitió simplificar enormemente el proceso de instalación, construcción y
mantenimiento de los ordenadores.
En la actualidad los chips
pueden tener varios miles de millones de transistores minúsculos en el tamaño
de un pulgar.
Tercera generación (1964-1971)
Siguiendo con la línea del
tiempo de la historia de la informática, los circuitos integrados evolucionaron
a versiones mucho más compactas, llamados circuitos integrados de silicio.
La consolidación de "Silicon Valley" y la lucha por el poder de marcas como Intel e IBM aceleraron el paso la evolución de los ordenadores. Estos se hicieron cada vez más rápido y eficientes.
Características de la tercera generación
Los microcircuitos integrados
comenzaron a sustituir todos los demás tipos de componentes. Inclusos los
núcleos de memoria poco a poco se comenzaron a transferir a esta nueva
tecnología, por lo que los ordenadores comerciales no estaban tan lejos de materializarse.
La posibilidad de una
programación un poco más compleja permitió el desarrollo de los algoritmos de
multiprocesamiento, sistemas multiusuario y equipos con más de un procesador.
¿Cómo fue evolucionando la
computadora en esta generación?
A finales de esta generación
nació UNIX, la base con la que se construyeron la mayoría de los sistemas
operativos. Incluso en la actualidad.
En este periodo la mayoría de
los pasos grandes se dieron en función del software y la programación. La
capacidad de multitarea y el procesamiento de datos a gran escala, combinado
con su reducido tamaño, hicieron a los ordenadores útiles en muchos contextos.
Aquí la informática tubo un
rol más polivalente, consiguiendo méritos tanto en el desarrollo digital como
en el físico.
Cuarta generación (1971-1981)
El siguiente escalón en la línea del tiempo de informática inicia el 15 de septiembre de 1971 con la salida comercial de chip Intel 4004 junto a su familia de componentes.
Este es el primer microprocesador conocido a nivel comercial y el primero de la famosa empresa dedicada a la producción de semiconductores y procesadores. Este chip tenía integrado dentro de un espacio micrométrico una gran cantidad de componentes de control.
Características de la cuarta generación
Con sistemas operativos
ligeramente más avanzados, los ordenadores domésticos se hicieron finalmente
viables.
Eran mucho más fáciles y
económicos de producir. Al mismo tiempo eran más eficientes que cualquier otra
alternativa traída anteriormente, con menor consumo energético y de fácil
mantenimiento.
Las piezas ya no estaban tan
integradas a una placa principal, sino que se migró a un estándar más de cambio
y actualización. Esto permitió a los usuarios hacer ajustes por su cuenta.
Quinta generación (desde 1981)
La quinta generación de la
informática es la que está transcurriendo actualmente y se considera la
generación de la inteligencia artificial.
Todo inicia con el desarrollo
del sistema operativo MS-DOS de Windows, el cual permitió una gran capacidad de
gestión y una facilidad sobresaliente para incorporar nuevo contenido
Programables. Los equipos se fueron haciendo cada vez más indispensables para el
trabajo y la vida cotidiana.
Características de la quinta generación
En esta generación cada pocos
años los sistemas operativos daban saltos enormes. Los microprocesadores de
Intel eran realmente poderosos, lo suficiente para soportar tareas de
multiprocesamiento reales.
Los dispositivos se fueron
haciendo cada vez más pequeños y nacen los ordenadores modernos, distribuidos a
nivel comercial.
La historia y evolución de las
redes informáticas se mezclaron de manera íntima con los ordenadores.
Nuevos lenguajes de
programación permitieron desarrollar industrias completas basadas en el
software, dando soluciones informáticas a todo tipo de áreas estratégicas.
¿Cómo
se aplica la informática en mecatrónica?
Este es un campo fundamental
para esta disciplina, en esta área se integran más conocimientos de la
mecatrónica, el control y la electrónica para poder crear mejores sistemas
automatizados y que sean eficientes. Algunas de las aplicaciones son las siguientes:
* Control y automatización: los sistemas
informáticos son aquellos que permiten programar y controlar máquinas y robots,
es decir que en la programación está la automatización de los procesos
industriales y que estos sean eficientes.
El control
mecatrónico es una rama de la ingeniería que se dedica al estudio y aplicación
de sistemas de control integrados, en los que se combinan elementos de la
mecánica, la electrónica y la informática
La automatización se refiere
al uso de tecnologías avanzadas para realizar tareas sin interferencia humana.
En mecatrónica, la automatización abarca el diseño y la utilización de máquinas
que pueden llevar a cabo por sí mismas tareas repetitivas o complejas. Algunos
ejemplos frecuentes incluyen líneas de ensamblaje automatizadas en fábricas,
sistemas de robótica utilizados para manipular objetos, soldadura, o montaje, y
sistemas automatizados de control de procesos empleados en la industria
petroquímica o farmacéutica, entre otros.
* Diseño y Simulación: en este punto se pueden todas las herramientas software como CAD Diseño Asistido por Computadora y CAE Ingeniería Asistida por Computadora, ya que antes de fabricar algún componente o sistema se simula
El diseño mecatrónico es un
campo multidisciplinario que combina ingeniería mecánica, ingeniería
electrónica y programación para crear productos o sistemas que tienen tanto
componentes mecánicos como electrónicos. Se enfoca en el diseño, análisis y
optimización de sistemas de control integrados, lo que permite la creación de
productos sofisticados y altamente funcionales.
* Programación: Un punto también muy importante son los lenguajes de programación que usan los ingenieros en mecatrónica, lenguajes universales como C/C++, Python y MATLAB o programas específicos como Ladder Diagram, microcontroladores y sistemas embebidos que controlan lo mecánico y eléctrico.
La definición de programación
es el proceso de establecer instrucciones a una computadora para decirle qué
hacer o resolver un problema en particular. Este proceso implica describir el
problema en forma de un código o algoritmo especial para que las computadoras
resuelvan el problema
Resumiendo, la informática en mecatrónica ha sido el motor detrás de los sistemas avanzados nacidos de la sinergia de la mecánica, la eléctronica y el Software. Ha revolucionado la manufactura, automoción y robótica para nombrar algunas. La informática comenzó con controladores simples y lenguajes de programación para maquinas. Desde entonces, ha evolucionado hacia una disciplina enfocada en fusionar sistemas complejos con inteligencia artificial, redes de comunicación y sensores inteligentes. Cabe acotar que los distintos elementos han permitido que los sistemas mecatrónicos sean más eficaces, precisos, y adaptables a ambientes cambiantes. La informática en mecatrónica es todavía una fuerza fundamental para la automatización e innovación de los sistemas que potenciaran un futuro industrial cada vez más interconectado y autónomo.
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