Resumen

Históricamente, el tizón de fuego (causado por la bacteria Erwinia amylovora) ha sido un referente en el estudio de enfermedades de plantas. La comprensión y el estudio de esta enfermedad han beneficiado a la fitopatología, además, ha propiciado avances importantes en otras ciencias como la biotecnología y la microbiología. Hoy en día, la creciente resistencia de esta bacteria frente a los antibióticos utilizados para su control alerta sobre el uso indebido de estos fármacos en la agricultura y expone el riesgo potencial que esto significa para la salud humana.
Palabras clave: tizón de fuego, resistencia, antibióticos, fitopatología.

Erwinia amylovora: story of a superbug

Abstract

Historically, fire blight (caused by the bacterium Erwinia amylovora) has been a benchmark in the study of plant diseases. The understanding and management of this disease has benefited phytopathology but has also led to important advances in other sciences such as biotechnology and microbiology. Today, the growing resistance of this bacterium to the antibiotics used to control it warns about the improper use of these drugs in agriculture and exposes the potential risk that this means for human health.
Keywords: fire blight, resistance, antibiotics, phytopathology.

Introducción

Los recientes eventos epidemiológicos reafirman la vulnerabilidad humana frente a los microbios que —sin exagerar— gobiernan el planeta y marcan el compás de la vida. Aunque contamos con aliados fundamentales en el mundo de lo microscópico, hemos librado batallas históricas contra estos seres, incluso cuando nuestro alimento se ve amenazado.

Con el desarrollo de la agricultura hace al menos 10,000 años, comenzó también la guerra contra las enfermedades que destruían las cosechas. En un principio estos eventos eran atribuidos a castigos divinos o maleficios enemigos. Sin embargo, entre los siglos xviii y xix se descubrió que al igual que en humanos, las plantas también se enferman a causa de hongos, virus y bacterias.

Las epidemias vegetales no son cosa menor. Desde el tizón tardío de la papa, responsable de la gran hambruna irlandesa, hasta los múltiples envenenamientos por el cornezuelo del centeno, existe una larga lista de enfermedades causadas en su mayoría por hongos. Pero, ¿qué hay de las bacterias? Aunque con un protagonismo menor, las bacterias son cruciales para la fitopatología (disciplina que estudia, diagnostica y trata las enfermedades de las plantas) y esta ciencia no podría explicarse sin hablar del tizón de fuego causado por Erwinia amylovora (figura 1).

Así pues, haremos un recorrido por la historia del tizón de fuego. Profundizaremos en los hallazgos científicos alrededor de esta temible y particularmente devastadora enfermedad, y abundaremos en los aportes que su estudio ha hecho para con la fitopatología. Por último, discutiremos el uso de antibióticos para su control y los problemas en torno a estos fármacos en la agricultura.

Figura 1. Colonias bacterianas de E. amylovora sobre medio, Miller & Schroth.
Obtenido del archivo fotográfico de ciad Unidad Cuauhtémoc.

El ántrax de los árboles frutales

El reporte más antiguo del tizón de fuego existe desde la última década del siglo xviii y, al puro estilo de los clichés hollywoodenses, tuvo lugar en Nueva York. Todo el valle del río Hudson son tierras fértiles con grandes huertos frutales como perales, manzanos, membrillos y otros frutos botánicamente relacionados. Pues bien, son este grupo de plantas los principales afectados por el tizón de fuego. Los productores y comerciantes de la época hablaban de un padecimiento que se extendía rápidamente por todo el valle (Baker, 1971). Las ramas completas de árboles se marchitaban y adquirían un color café cenizo, como si las hubiese atravesado una flama, de ahí el nombre que recibió la enfermedad. Un árbol aparentemente sano mostraba síntomas en pocas horas, y al cabo de los días, brotaba savia obscura y de olor fétido. Con frecuencia el árbol moría en unos meses (figura 2).

Los científicos no tardaron en buscar respuesta a tan aterrador padecimiento y plantearon varias hipótesis: se culpó a rayos, heladas tardías, granizo, insectos e incluso hongos microscópicos (Baker, 1971) —tenemos que aceptar que se acercaron bastante. Tras décadas de suposiciones, Thomas J. Burrill, botánico estadounidense, observó numerosas bacterias en el tejido enfermo —había descubierto al culpable. Publicó sus resultados en 1882 y nombró a la bacteria Micrococcus amylovorus (van der Zwet y Keil, 1979). Fue un hallazgo trascendental ya que por primera vez se comprobó que las bacterias también podían desarrollar enfermedades en las plantas, similar a lo que ocurre en animales, incluso lo comparó con el bacilo responsable del ántrax. Este descubrimiento cimentó las bases de la fitobacteriología (Griffith et al., 2003b).

En 1890, el fitopatólogo Merton B. Waite descubrió que el principal sitio de infección son las flores. Además, comprobó que la bacteria —para entonces renombrada Bacillus amylovorus—, puede ser dispersada por las abejas durante la polinización. Por primera vez se comprobó que un insecto podía ser vehículo de transmisión de una enfermedad bacteriana (Griffith et al., 2003a). Waite recomendó retirar las ramas dañadas, como técnica de control, podando por debajo de la zona afectada y quemando el material fuera del huerto. A esto se le conoce como poda de saneamiento y es una práctica muy común hoy en día para tratar enfermedades en árboles (figura 3). Ya en el siglo xx, el fitobacteriólogo Erwin F. Smith publicó uno de los estudios más completos sobre B. amylovorus. Tiempo después, la bacteria fue nuevamente renombrada, esta vez con el nombre Erwinia amylovora, en honor al mencionado científico (Baker, 1971).

Figura 3. Daños severos y poda de saneamiento. Izquierda: cuando las condiciones ambientales son adecuadas la enfermedad progresa rápidamente. Obtenido del archivo fotográfico de CIAD Unidad Cuauhtémoc. Derecha: cuando la infección es severa, la poda de saneamiento es la única alternativa.
Adaptado de Fire blight [Fotografía], Flickr.

Una enfermedad cosmopolita

Las eficientes y modernas vías de comunicación facilitan la propagación de enfermedades —con la reciente pandemia seguro te diste cuenta— y el tizón de fuego es una de ellas. La enfermedad se extendió hasta la costa oeste de Estados Unidos y de ahí no tardó en cruzar las fronteras, llegando a Canadá, México y el continente europeo. Actualmente se encuentra en al menos cincuenta países, todos ellos, excepto Nueva Zelanda, situados en el hemisferio norte (van der Zwet et al., 2016). Existen muchas hipótesis que buscan explicar la razón por la cual la enfermedad no tiene presencia en el hemisferio sur, pero esa es “harina de otro costal”.

A lo largo de su historia, el tizón de fuego ha causado pérdidas económicas incalculables. Por ejemplo, en California, EUA, entre 1905 y 1908 la enfermedad destruyó dos tercios de los perales plantados —algo así como 250 mil árboles. Sin embargo, la fama como “la enfermedad vegetal más temida del mundo” la ganó en 1997, en la región de Emilia-Romaña, Italia, pues acabó con más de 500 mil árboles frutales (Vanneste, 2000). Actualmente, Estados Unidos reporta daños hasta por 100 millones de dólares anuales, mientras que Canadá lo hace por unos 10 millones, cifra similar a lo reportado por Nueva Zelanda (Norelli et al., 2003). En México la enfermedad tiene presencia en varios estados del país, pero es especialmente estudiada en Chihuahua, región que lidera la producción de manzana nacional. Sin embargo, las pérdidas económicas son difíciles de estimar pues las infecciones son variables e intermitentes.

La esperanza de mitad de siglo

Dicen que “con la enfermedad viene el remedio” y con el tizón de fuego no ha sido la excepción —o al menos hemos hecho el intento. Tras la implementación de la poda sanitaria, se adoptaron otras técnicas para reducir la enfermedad en el huerto, como evitar la humedad excesiva y propiciar el paso del aire y la luz solar: se podría decir que el sol fue el primer bactericida. A finales del siglo XIX se descubrió que el cobre funcionaba para tratar ciertas enfermedades en plantas, principalmente aquellas ocasionadas por hongos. Rápidamente fue probado contra el tizón de fuego y por casi 50 años fue el ingrediente principal de decenas de tratamientos contra la enfermedad, aunque su efectividad resulta cuestionable (Psallidas y Tsiantos, 2000). Hoy en día, la evidencia indica que el cobre puede acumularse en el suelo y agua, aumentando el riesgo de toxicidad (Lamichhane et al., 2018). Tras el desarrollo de los antibióticos en 1928, la guerra contra las bacterias tomó otro ritmo y la balanza parecía inclinarse a nuestro favor. De esta forma, en 1952 se utilizó por primera vez la estreptomicina en la agricultura —y sí, como seguramente lo sospechas fue contra el tizón de fuego. Este antibiótico fue recibido como un milagro ya que, a diferencia del cobre, era muy efectivo a dosis pequeñas y no tenía problemas de toxicidad. Hoy en día, la estreptomicina es el antibiótico de uso agrícola más utilizado en el mundo (Stockwell y Duffy, 2012).

Se derrumba el milagro

Mientras la estreptomicina mantenía los cultivos sanos, también era el fármaco de primera línea para combatir a Mycobacterium tuberculosis en humanos. El milagro duró muy poco, rápidamente se registraron mutaciones en laboratorios y hospitales y la estreptomicina perdió efectividad contra la tuberculosis (Honoré y Cole, 1994). Esto fue un mal augurio para los agricultores y solo 10 años después de autorizado su uso, el tizón de fuego mostró resistencia a la estreptomicina. Hoy en día, la resistencia es reportada en todos los países que presentan la enfermedad, lo que frecuentemente obliga a productores a aumentar la dosis de tratamiento, empeorando la situación (Jones y Schnabel, 2000).

Para atenuar este problema se exploraron otras opciones para controlar el tizón de fuego. Fue así como en los años 70s se aprobó el uso agrícola de la oxitetraciclina. Este antibiótico es utilizado en mezcla con la estreptomicina, pues así es más efectivo y retrasa la aparición de resistencia (Stockwell y Duffy, 2012). Sin embargo, se trata de un fármaco muy utilizado contra un gran número de enfermedades bacterianas en la medicina humana y veterinaria. Por ahora no se ha reportado resistencia en E. amylovora para este antibiótico, pero su uso se está extendiendo y puede ser cuestión de tiempo para que aparezca.

De igual forma, México aprueba el uso agrícola de la gentamicina. Este antibiótico es muy efectivo contra el tizón de fuego, pero también es una potente arma contra enfermedades bacterianas de importancia clínica (Norelli et al., 2003). Y aunque la resistencia a este fármaco se considera “poco probable”, el fantasma de la tuberculosis sigue presente. Actualmente se está evaluando la efectividad de otros antibióticos con potencial agrícola en México como kasugamicina y ácido oxolínico —por mencionar dos de la lista—, y tal como sucedió en los cincuentas con la estreptomicina, E. amylovora parece ser la “prueba de fuego”.

Entrenando superbacterias

El antibiótico adecuado, así como la dosis y duración del tratamiento, son establecidos con base en largas investigaciones científicas para asegurar así su efectividad. Si el tratamiento es modificado o no se usa por el tiempo adecuado, es posible que la infección no termine y las bacterias que lograron sobrevivir serán más resistentes —imagina que son sobrevivientes a un duro entrenamiento, el cual podrán superar fácilmente la próxima ocasión, entenderás entonces porque el médico insiste en la importancia de terminar el tratamiento aun cuando ya te sientas mejor, o más importante, no automedicarse.

Los huertos albergan una variedad increíble de microorganismos. Además de patógenos, encontramos bacterias benéficas para las plantas, pero también otras especies potencialmente peligrosas para animales, incluyendo el ser humano. El rociar los cultivos con antibióticos afecta la microbiota bacteriana en conjunto y de forma poco selectiva. El uso inadecuado de estos fármacos propicia la resistencia a través de mutaciones en su adn (McManus et al., 2002). Por si esto fuera poco, de la misma forma que un profesor transfiere conocimientos al alumno, la resistencia puede ser transferida a otras bacterias que interactúan en el huerto, incluso de otras especies (figura 4). Ya sea natural o adquirida, un grupo de bacterias puede desarrollar resistencia a varios antibióticos simultáneamente (Barrantes-Jiménez et al., 2022). A estos microorganismos se les conoce como superbacterias (Mejía et al., 2019) y son un “dolor de cabeza” para médicos, veterinarios y agricultores, pues combatirlas resulta cada vez más difícil y costoso.

Es claro que el uso de antibióticos en la agricultura es menor en variedad y cantidad a lo utilizado en medicina humana o veterinaria, sin embargo, esto no deja de ser preocupante. La aplicación de estos productos suele realizarse en superficies muy extensas sin confinamiento o delimitación alguna. A diferencia de los antibióticos clínicos, los de uso agrícola no requieren asesoría especializada para su prescripción, es decir, son de venta libre. Por si fuera poco, la calidad y pureza de estos fármacos es sustancialmente menor a los de uso humano y su dosificación a menudo se realiza “al tanteo”, —no es descabellado pensar en huertos y parcelas como campos de entrenamiento para superbacterias ¿verdad?

Cambio de paradigma

Pasemos del escenario apocalíptico a las propuestas y soluciones. La realidad es que los antibióticos son una herramienta muy útil para la agricultura y bajo los esquemas de producción actual son imprescindibles. Entonces ¿qué hacer? Un número considerable de científicos en el mundo desarrollan nuevas técnicas para el manejo de las enfermedades bacterianas en los huertos, una vez más, utilizando al tizón de fuego como conejillo de indias.

Algunos proyectos buscan utilizar otros microorganismos que cohabitan con E. amylovora en el huerto, compiten contra ella por nutrientes e incluso algunos producen antibióticos naturales para defenderse. La diferencia es que estos enemigos naturales no representan un riesgo para las plantas o animales. Esta estrategia se conoce como control biológico (Dagher et al., 2020). Otra estrategia utiliza extractos de plantas aromáticas o aceites esenciales capaces de inhibir al tizón de fuego sin afectar el medio ambiente (Romo-Chacón et al., 2011). Así mismo, mediante mejoramiento genético se han desarrollado árboles frutales capaces de resistir la enfermedad y actualmente se encuentran en fase experimental (Norelli y Aldwinckle, 2000).

Estas propuestas buscan que la producción de alimentos dependa cada vez menos de los antibióticos sintéticos. Pero no es suficiente, es necesario endurecer las regulaciones en torno a estos fármacos y exigir que su uso vaya de la mano con asesoría especializada. Estas acciones en conjunto contribuirán a retrasar la aparición de superbacterias.

Conclusiones

Doscientos años han transcurrido desde aquel primer avistamiento en Nueva York, y la solución —como espejismo en el desierto—, parece estar más lejos de lo advertido. Sin embargo, recordemos que lo importante de llegar a la meta es lo aprendido en el camino. Las bacterias como patógenos de plantas, los insectos como portadores de enfermedades bacterianas y el desarrollo de antibióticos agrícolas, son hallazgos obtenidos a través del extenso camino recorrido para entender y manejar el tizón de fuego. Además, las interrogantes en torno a esta enfermedad fundamentan futuras investigaciones en la fitopatología, pero también en otras áreas de la ciencia, pues como ya se ha expuesto, estos temas no son ajenos de la medicina humana y deben estudiarse de forma integral. El uso inadecuado de los antibióticos vulnera nuestra principal defensa frente a una potencial epidemia. La disponibilidad de alimentos y la salud pública dependen en buena medida de la efectividad de estos fármacos.

Referencias

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Material audiovisual sugerido

• FAO. (2017). La agricultura en la prevención del desarrollo de la resistencia a los antimicrobianos. #UNFAO. Disponible en https://www.youtube.com/watch?v=SfS3HRR3G1s.

Resumen

Si está pensando en realizar un vídeo para sus clases o con algún otro propósito, tiene que leer esto. La elaboración de un vídeo no es una tarea sencilla y conlleva una gran responsabilidad y dedicación. Pero una vez que se tiene el producto final, tenga por seguro que será un material digital que puede usar y compartir las veces que sean necesarias. Esto, con el tiempo, permite reducir la carga de trabajo y contar con un acervo propio de recursos digitales. Además de tener un recurso que impacta en los diversos estilos de aprendizaje. La primera vez que hacemos un vídeo nos encontramos muchas dificultades, pero ¿qué acciones o cosas que valen la pena no cuestan trabajo en un principio? En este artículo se comparten algunas recomendaciones básicas antes de emprender la aventura en el mundo de la creación y realización de vídeos, para la finalidad que usted requiera.
Palabras clave: crear video, material digital, recomendaciones.

Create videos for students. Where do we begin?

Abstract

If you are thinking of making a video for your classes or for some other purpose, you must read this. Making a video isn’t an easy task and entails great responsibility and dedication. But once you have the final product, rest assured that it will be a digital material that you can use and share as many times as necessary. This, over time, allows you to reduce the workload and have your own collection of digital resources. In addition to having a resource that impacts the various learning styles. The first time we make a video we encounter many difficulties, but what actions or things that are worthwhile don’t cost work at first? This article shares some basic recommendations before embarking on the adventure in the world of creating and making videos, for the purpose you require.
Keywords: create video, digital material, recommendations.

Introducción

Durante los últimos dos años la docencia se ha transformado en todos los aspectos, al pasar de un escenario presencial a un escenario en línea. Esta transformación se ve reflejada en la forma de preparar la clase, enseñar los temas, calificar tareas, y un sinfín de actividades innovadoras para muchos docentes.

De acuerdo con la encuesta, realizada por el inegi (2021), con apoyo de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (sct) y el Instituto Federal de Telecomunicaciones (ift) en México, los jóvenes en una edad comprendida entre los 12 y 24 años suman 25.4 millones de usuarios de internet. En dicha encuesta también se menciona que entre los primeros usos del internet a través de los teléfonos inteligentes, y computadoras son: mensajería instantánea, redes sociales, contenidos de audio y vídeo, y las labores escolares.

Tomando en cuenta lo anterior, es necesario hacer uso de recursos que les permitan a los jóvenes involucrarse más en su aprendizaje. Y de esta forma lograr que el conocimiento se adquiera, además de despertar el interés por el autoaprendizaje. Hoy en día la utilización de dispositivos móviles y las computadoras tiene como objetivo el entretenimiento, razón por la cual la realización de un vídeo con fines educativos es una buena alternativa para apoyar la enseñanza entre los estudiantes.

El vídeo y su importancia en el ámbito educativo

Bustos (2019) define al vídeo como un recurso digital que fusiona dos herramientas: imagen y audio, con una finalidad propagativa. En el ámbito educativo, Bravo (2000) menciona que el vídeo como recurso didáctico presenta una serie de características, tales como su bajo coste o su facilidad de manejo, que le permiten estar presente en distintos momentos del proceso educativo: como medio de observación, como medio de expresión, como medio de autoaprendizaje y como medio de ayuda a la enseñanza.

En Tapia-Jara et al. (2020), se indica que es necesario conocer los estilos de aprendizaje de los estudiantes para identificar el cómo se beneficiarían con el uso de vídeos académicos y potenciar su proceso de enseñanza-aprendizaje. Zhang y Ren (2011) afirman que el micro aprendizaje tiene efectos positivos en el aprendizaje de dominio y es una parte importante del aprendizaje combinado. Por lo tanto, el usar un vídeo de corta duración podría ser un buen aliado en el aula.

La realización de un vídeo no es una tarea sencilla y si se considera que será utilizado para su manejo en el aula, se deben de tomar en cuenta más factores para que resulte atractivo al estudiante. El contenido visual y auditivo, además del tiempo de duración, serán fundamentales.

¿Qué necesito como profesor para realizar un vídeo?

De acuerdo con Cortez et al. (2020), se mencionan los siguientes puntos para realizar contenido multimedia:

• Deseos de innovar para cambiar la presentación de los contenidos
• Habilidades tecnológicas que le permitan ser autodidacta en el uso de nuevas herramientas
• Imaginación y creatividad
• Conocer sobre los aspectos básicos de edición de video

¿Por dónde empezar?

Antes de considerar elaborar un vídeo debe de preguntarse si realmente es necesario, ya que se tienen muchos otros recursos para difundir la información. Si considera pertinente efectuarlo, entonces debe identificar las características del público al cual irá dirigido, y tener en mente que una duración extensa en el vídeo puede causar desinterés o aburrimiento en el espectador. A continuación, se presentan los siguientes pasos:

Delimitar la idea. Si bien existen temas extensos, conviene identificar qué idea se desea resaltar en el vídeo. Considere que un vídeo largo en lugar de ayudar al aprendizaje del estudiante puede ocasionar la acción contraria. Otro factor que ayuda a delimitar el tema es la duración del vídeo, en ocasiones temas cortos o ideas cortas se muestran en 2 o 5 minutos como máximo. Razón por la cual acotar la idea será primordial para empezar el diseño del vídeo.

Redactar el guion. Una vez identificada la idea deberá redactar lo que el estudiante va a escuchar cuando reproduzca el vídeo. Esto ayuda mucho para evitar las muletillas que en ocasiones se tienen. Por experiencia, un guion de media página equivale aproximadamente a 2 minutos de vídeo. Considere que debe ser muy específico en lo que se dirá.

Armar la historia del vídeo (storyboard). A través de una plantilla de vídeo denominada storyboard, podrá identificar y relacionar qué quiere mostrar (imagen, diapositiva, captura de pantalla, animación) con qué idea (texto del guion). Con la práctica, de esta forma será posible ir calculando el tiempo aproximado de la duración del vídeo.

Seleccionar recursos multimedia. Con el storyboard terminado, ya puede buscar imágenes, audios o grabar pantalla para tener a la mano los recursos que aparecerán al momento de ir haciendo su vídeo. Una sugerencia es buscar estos recursos en páginas que los ofertan libres de derechos de autor. Algunos ejemplos son: pixabay, fiftysounds. La importancia de usar recursos multimedia sin copyright es para evitar que plataformas como YouTube sancionen el vídeo y lo eliminen. En caso de tener que utilizar crestomatía (fragmentos de otros videos) asegúrese de no excederse en tiempo y dar el debido crédito en el vídeo. Para conocer más sobre el uso de imágenes y derechos de autor, revise el recurso de BibliotecasUNED (2017).

Grabar el guion. Existen herramientas propias en los sistemas operativos de los teléfonos que permiten grabar audio. Puede empezar a familiarizarse con ellas para grabarse. Uno de los consejos esenciales es que mientras hable lo haga dibujando una sonrisa, esto permite dar una entonación más alegre y optimista.

Si es la primera vez grabando su voz, se dará cuenta de que no le gustará para nada y es normal. Con la práctica aprenderá a mejorar la entonación. En algunas ocasiones este punto es el principal para desistir en grabar un vídeo, ¡No lo haga! Y con el tiempo mejorará su entonación.

Editar el proyecto de vídeo. Existen diversos programas para la edición de vídeos, muy intuitivos para el usuario, de tal forma que con colocar las imágenes y audios podrá ir estableciendo la secuencia cronológica del contenido del vídeo. Como ejemplo se tienen: Windows Movie Maker, iMovie, Filmora, por mencionar algunos. Actualmente, esos programas cuentan con tutoriales para facilitar su aprendizaje.

Video 1. Imagen de un ejemplo de videotutorial para la instalación de un software (Cortez, 2021).

Siguiendo estos pasos ya tendrá un video, el cual podrá publicar en algunas plataformas como YouTube o Vimeo, y podrá compartir entre sus estudiantes o insertar en sus plataformas educativas.

A continuación, le muestro algunos ejemplos de vídeos realizados con los recursos previamente mencionados:

El primer ejemplo corresponde a un tutorial para la instalación de un programa entre estudiantes de Ingeniería en Mecatrónica.

En el segundo ejemplo se hace uso de un programa en línea en su modalidad gratuita llamado Powtoon. Una de las ventajas de este programa es que se cuentan con escenarios y tiene animaciones sencillas, como usuario solo necesita seleccionarlos. La finalidad del vídeo es mostrar las ideas más importantes del tema Arreglos (en el área de la programación), para estudiantes de primer semestre de Ingeniería en Telemática.

Algunas recomendaciones para las primeras veces que realice un vídeo:

• Diseñe una presentación o video presentación para mostrar el guion
• Use imágenes representativas al contenido del vídeo
• Disponga de tiempo y paciencia (las primeras 3 o 5 veces que hace un vídeo son necesarias). Con el tiempo podrá realizarlos en 30 minutos. Todo consistirá en la habilidad para usar el software de edición de vídeo
• No desanimarse, recuerde que las primeras veces se cometerán errores y es normal
• Grábese las veces que sean necesarias hasta que este conforme con el resultado

Video 2. Ejemplo del vídeo que muestra las ideas más relevantes del tema Arreglos en C (Cortez, 2020).

Conclusiones

Hoy en día los recursos digitales son necesarios para compartir la información entre los estudiantes. Entre esta variedad de recursos se cuenta con: infografías; vídeos, presentaciones interactivas o animadas. El vídeo al ser un recurso audiovisual impacta en diversos estilos de aprendizaje. El realizar un vídeo no es una tarea sencilla o simple, debido a que requiere una inversión de tiempo en aprender a manejar el programa de edición y encontrar los recursos multimedia que lo integrarán. Este artículo ha tenido como finalidad orientar al lector interesado en incursionar en este ámbito, que es apasionante e interesante.

Así que: 1, 2, 3 cámara y ¡acción!

Referencias

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• Bravo, J. L. (2000, enero). El vídeo educativo. https://www.ice.upm.es/wps/jlbr/documentacion/libros/videdu.pdf.
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• Cortez, P. (2020, 11 de julio). Arreglos en C [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=BLRyrgSMqeM.
• Cortez, P. (2021, 16 de febrero). Instalar MATLAB [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=Mrgr23aUIo8&t=2s.
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• Zhang, X. y Ren, L. (2011). Design for application of micro learning to informal training in enterprise. Proceedings 2nd International Conference on Artificial Intelligence, Management Science and Electronic Commerce (AIMSEC). 2011, 2024-2027. https://doi.org/10.1109/aimsec.2011.6011235.

Resumen

Retomar las percepciones estudiantiles, sobre la práctica docente universitaria, contribuye al estudio de la función y formación de los profesores, y al desarrollo de intervenciones de profesionalización de la enseñanza con una mayor pertinencia. En este texto se presentan los resultados parciales del segundo momento de una investigación educativa mixta, son los resultados de la suma del puntaje por reactivo de un cuestionario de percepción estudiantil sobre prácticas docentes. El cuestionario se aplicó de forma digital a estudiantes universitarios de pregrado con un total de 256 cuestionarios completos. De forma previa, y mediante Redes Semánticas, se seleccionó una serie de diferenciadoras que fueron utilizadas como referencia. La sumatoria que se presenta asigna un peso de significancia a cada característica, según el peso por reactivo; esto concede mayor o menor relevancia a cada una. Los datos permiten reflexionar en torno al valor que los estudiantes conceden a determinadas formas en la enseñanza universitaria.
Palabras clave: evaluaciones a gran escala, evaluaciones estandarizadas, logro académico, aprendizaje, México.

Practices of the good university professor from the perspective of the students

Abstract

Returning to student perceptions of university teaching practice contributes to the study of the role and training of teachers and the development of interventions for the professionalization of teaching with greater relevance. In this paper, the partial results of the second moment of a mixed educational research are presented, they are the results of the sum of the score per reagent of a student perception questionnaire on teaching practices. The questionnaire was applied digitally to undergraduate university students with a total of 256 completed questionnaires. Previously and through Semantic Networks, a series of differentiators were selected that were used as a reference for the questionnaire. The sum presented assigns a significance weight to each characteristic, according to the weight per item; this grant greater or lesser relevance to each one. The data allow us to reflect on the value that students give to certain forms of university education.
Keywords: higher education, university teacher, student perception, docents practices.

Introducción

La docencia universitaria es objeto de estudio de la investigación educativa. Este texto presenta un avance de investigación que pretende conocer “qué”, de la acción docente universitaria, se considera significativamente formativo desde la percepción de los estudiantes, para reflexionar sobre la mejora de la práctica docente y su profesionalización. El punto de partida es la percepción o aprenciación estudiantil sobre la docencia universitaria y su mirada desde la interacción que establecen con las prácticas del docente.

La pregunta de investigación es: “¿Cuáles características en docentes universitarios son percibidas como significativamente formativas por parte de los estudiantes?” Para resolverla, se indagaron las opiniones de alumnos acerca de las prácticas de sus profesores. La percepción se elabora mientras los estudiantes interactúan con los docentes y las acciones que realizan durante la enseñanza.

La apreciación de los estudiantes sintetiza su experiencia con el profesor. En estudios recientes se rescata esta mirada reconociendo su relevancia (Martín-Palacio, et al., 2020). Se considera que investigar, lo que se aprecia significativamente formativo del docente universitario, desde la percepción de los estudiantes, es vital para pensar y proponer mejoras prácticas en la educación superior. Omitir al estudiantado en investigaciones educativas resulta un sesgo para el entendimiento de los problemas que se plantean.

Desarrollo

En el proceso de responder la pregunta de investigación, se diseñó una metodología de tres momentos en la obtención de los datos. El primero consistió en seleccionar, mediante Redes Semánticas, las definidoras de mayor frecuencia dentro de un universo de palabras, construido por los participantes. Una vez hecha la selección, se realizó una revisión sistemática de literatura, para obtener ejemplos que tradujeran operativamente las características; con estos ejemplos se construyeron reactivos para un cuestionario de percepción, que se aplicó en el segundo momento del estudio. Los resultados que se presentan forman parte de este momento.

Después de diseñar el instrumento, se aplicó con la intención de explorar el peso de relevancia que dan estudiantes, desde su perspectiva, a las características de la práctica docente seleccionadas. En dicho instrumento se preguntó si se estaba o no de acuerdo con prácticas presentadas en los reactivos, estas acciones son ejemplos de las características que explora el cuestionario.

Sobre la importancia de la percepción estudiantil, es amplia la literatura que reconoce el poder y el valor de la interacción social y la cooperación entre alumnos y profesores. Estas líneas de análisis no omiten que la docencia universitaria se da desde las interacciones: con la gente que trata, con las cosas que hace, con los medios con los que cuenta, consigo mismo (Walker, 2016). Son este conjunto de relaciones las que dan forma y configuran las características de la práctica docente. Además, esa interacción, es imprescindible (Martín-Palacio, et al., 2020).

El reconocimiento sobre la interrelación de la práctica docente en el ámbito universitario, va más allá de la intervención del instructor en cuanto aplicación, control y evaluación de estrategias de enseñanza o aprendizaje, se revela como un mundo de encuentros de subjetividades y crecimientos compartidos entre alumnos y catedráticos. Las percepciones, como dice Tejeda (2008) “constituyen un patrón de relación donde se establece una vinculación estrecha entre dos o más personas que se hayan en un proceso de interacción permanente”, y es a partir de esta experiencia que determinadas particularidades resaltan con más fuerza que otras, la interacción es el fondo de la figura que denominamos percepción.

El estudio de estas relaciones (Gomes, 2016) puede ayudar a comprender y mejorar situaciones académicas de encuentro entre maestros y alumnos, asimismo, contribuye en la reflexión crítica de prácticas docentes y sobre líneas de profesionalización. Con esa intención se construyó el cuestionario.

Los reactivos se seleccionaron con respuesta dicotómica, para evitar el error de la tendencia central, que no permitirá el posicionamiento de los respondientes. Una vez que se discriminaron las definidoras mediante Redes Semánticas, se filtraron por frecuencia cinco características: empatía, respeto, compromiso, responsabilidad y dedicación. De cada una de ellas, mediante una revisión sistematizada de literatura, se elaboraron ocho preguntas, que presentan prácticas docentes asociadas a las características. Una vez elaborados los reactivos, el cuestionario se cargó en la plataforma de Google Forms.

Este instrumento se piloteó en un grupo de cinco profesores y cinco estudiantes de nivel licenciatura ajustando claridad, agrupamiento, redacción y tendencia. Se comentó el riesgo de la influencia por idealización. Al día 18 de marzo de 2021, en la descarga de Google Forms se tenía un total de 273 respuestas, algunos de los cuestionarios tenían respuestas incompletas, se hizo la limpieza de la base y se tuvo al final la cantidad de 256 cuestionarios resueltos completamente.

Los participantes fueron: mujeres (51%) y hombres (48%); del total tres seleccionaron la opción “prefiero no responder”. Todos eran estudiantes de licenciatura de diversas disciplinas universitarias (figura 1) de las cuatro áreas del conocimiento y de instituciones públicas (51%) y privadas (49%).

Los percentiles se calcularon con la información dada, en el caso del área deconocimiento se respetó la relación otorgada por cada participante a su disciplina de estudio, aun cuando no corresponda. El área de mayor participación fue Humanidades y Artes con 37.6%, y la de menor participación fue Físico-Matemáticas con 9.5%. Sin embargo, no existe riesgo de sesgo, ya que se contó con representación de 38 carreras de los cuatro campos. Del total de carreras, el 23.68% corresponde al campo de Físico-Matemáticas, el 21.07% al de Biológicas y Salud, el 23.68% al de Sociales y el 31.57% al de Humanidades. Se tuvieron participantes de 36 carreras (tabla 1).

Tabla 1. Carreras de estudiantes que participaron en el cuestionario del estudio

La muestra es equilibrada tanto género cómo en carreras y área de conocimiento, por ello las inferencias pueden considerarse genéricas para los docentes universitarios (Hernández, 2003). El cuestionario da información de qué consideran positivo en los docentes los propios alumnos; conocimiento destacable para el estudio de la docencia universitaria, ya que la opinión de los estudiantes es fuente primaria de datos sobre los profesores. Entre dicha información se encuentran las características de las prácticas de enseñanza.

La característica es una particularidad de algo o alguien que determina, junto con otros componentes, la figura del objeto o sujeto con quien se interactúa. Estas particularidades son percibidas por la interacción y colaboración, como lo dice Sañudo (2021) “el significado compartido constituye una red simbólica de sentidos comunes, significados construidos socialmente que posibilitan la interacción donde el contacto modifica la subjetividad de cada uno”. La idea que se tiene sobre ese algo o alguien es resultado de estar en cercanía con las propiedades experimentadas. Se genera la experiencia con las particularidades y al mismo tiempo se perciben.

No todas las características resultan de la misma intensidad para quien las experimenta, algunas son de mayor fuerza o significancia. Esto tiene que ver con aquello que resalta más a la percepción de quien interactúa con el objeto o sujeto, por los intereses o referentes del receptor, otorgando más importancia a determinados aspectos. Ese cúmulo de percepciones es de utilidad para conocer la figura que se observa del objeto o sujeto con el que se interactúa, ya que, si bien, pueden no ser propiedades del mismo, es un conjunto de ideas acerca de su figura, lo que permite revelar el fondo detrás de la figura (mundo de subjetividades en las que se da la interacción), así como las “particularidades de mayor potencia” para quien o quienes interactúan con lo que se aprecia (Sañudo, 2021). Mismas que podemos denominar características significativas, o particularidades de mayor relevancia en la percepción sobre un objeto o sujeto resultado de la interacción con él.

En el estudio para obtener el resultado cuantitativo, por reactivo e identificar las prácticas docentes, que son apreciadas con una mayor significancia formativa, se codificaron las respuestas de la siguiente forma: a la respuesta “de acuerdo” se le asignó el valor uno (1) y a la respuesta “en desacuerdo” el valor cero (0). Cada reactivo obtuvo un puntaje total, que sumados en conjunto permite dar un total por reactivo (tabla 2), estos totales se agrupan por característica y a partir del segundo total se puede conceder un peso estadístico a las características identificadas.

Los cruces e inferencias que se proponen en el presente trabajo son acerca de los reactivos de mayor y menor valor del cuestionario, corresponden al primer puntaje del análisis de los datos y a la identificación de prácticas con significancia formativa, por ello no se analiza la relevancia de las características, sino de las prácticas que resultaron de su traducción operativa.

La que obtuvo el puntaje mayor fue la que corresponde al reactivo 38 y dice: “Es deseable que el docente se prepare para dar su clase”, el 100% de los respondientes estuvo de acuerdo con esta premisa (254 en total). Partiendo del valor que el cuestionario da a esta respuesta, podríamos preguntarnos: ¿en cuál o cuáles elementos perciben los estudiantes universitarios que una clase se ha preparado? Por otro lado, también nos indica que las prácticas contrarias a la afirmación del reactivo sobre la “preparación de clase”, tales como la improvisación, una baja articulación temática entre sesiones y una baja correlación con el programa de estudios, incluso un distanciamiento del programa, pueden influir en una percepción negativa hacia la práctica docente. Esto se confirma con el puntaje dado a los reactivos 7 y 9 en el cuestionario (figura 2), que indagan en prácticas semejante a las mencionadas.

Otras prácticas bien valoradas, según el valor de los reactivos en el cuestionario, son: “Es relevante que el profesor preste atención al estudiante cuando participa”, “El docente debe de actualizarse permanentemente para su autoformación y el fortalecimiento de su enseñanza” y “Es deseable que el docente se prepare con esfuerzo para fortalecer sus diversas funciones como profesional de la enseñanza”. Los tres anteriores tuvieron el mismo puntaje alto de 252 (figura 2). En el caso del tercero, se refuerza la percepción de la dedicación que los estudiantes valoran por parte de sus docentes en la impartición de clases. Podemos inferir que el uso diversificado de recursos, asistir a las sesiones, demostrar actualización en contenidos que comuniquen formación continua, retroalimentaciones y revisión de actividades, así como la preparación de materiales, pueden ser prácticas que impacten el sentido de compromiso y dedicación docentes.

Resulta valioso el peso que se da a la atención que los estudiantes esperan por parte de sus profesores, cuando hacen alguna participación. Se infiere que la atención visual se suma con la atención psicológica debida, y una retroalimentación pertinente con detalle, por tanto, la percepción de los estudiantes sobre su trabajo y la práctica docente sería significativamente formativa. Por el contrario, el desinterés se aprecia con un alto nivel de “desacuerdo”.

Cabe señalar que, el reactivo de menor peso (solo 10 “de acuerdo”) dice: “Que un docente reconozca un error propio es una falta de respeto” (figura 2). Esto permite inferir que los estudiantes valoran un posicionamiento de un docente en formación, más que actitudes o acciones del tipo de “conocerlo y poderlo” todo. Dar poco peso a esta práctica revela que cuando un docente reconoce que no sabe, que no puede o que ha cometido un error, es valorado significativamente formativo por parte de los estudiantes. Esta afirmación puede quitar mucho peso de expectativas y creencias falsas a los docentes a cerca del tener que saber, poder y no equivocarse.

La imagen del docente en formación se ratifica con el segundo reactivo del bloque mencionado, ya que a la vista de los estudiantes la actualización, el estudio y la educación continua en los profesores, son valoradas y son aspectos con lo que están de acuerdo. Surge nuevamente la pregunta ¿cómo pueden los estudiantes percibir esta práctica de formación continua en los catedráticos universitarios?

Conclusiones

El estudio indagó sobre la percepción de estudiantes universitarios acerca de prácticas docentes. Pretende identificar la importancia de características significativamente formativas, sus aportaciones pueden ser empleadas como espacio e insumo para la formación y profesionalización docente, así como la intervención y reflexión pedagógicas.

Los cruces hechos con los pesos de los reactivos del instrumento son breves, pero consistentes en cuanto al valor otorgado a determinadas prácticas de profesores universitarios. Puede señalarse falta de rigor del cuestionario, pues se generó para el estudio con la intención de otorgar valor taxonómico. Se reconoce que la aplicación del instrumento permite su validación interna, ello sería pertinente para generalizar su uso.

Se propone que los profesores que realizan su enseñanza, con más cercanía a las prácticas con mayor valor, se perciben con mayor significancia formativa, y que los resultados del cuestionario permiten ver la relevancia concedida a las prácticas que explora.

Se considera que la forma en que los profesores llevan a cabo ciertos actos mientras enseñan, determina la apreciación que se tenga sobre ellos, y que las acciones que se observan significativamente formativas contribuyen en la percepción de un “buen profesor”. Queda pendiente discutir sobre la manera en que los profesores pueden apropiarse de estas estructuras de trabajo y proponer espacios de formación-profesionalización que retomen los aportes obtenidos, en vía de contribuir con una mejor docencia universitaria.

Tabla 2.Puntaje total por reactivo

Referencias

• Gomes, M. (2016). La interacción en el aula y la emergencia de “estilos” docentes. Entrelinhas,10(1), 157-168. https://doi.org/10.4013/11712.
• Hernández, M. (2003). Metodología de la Investigación. Mc Graw Hill.
• Martín-Palacio, M., Giusto, C., Avilés-Dávila, A., y Peraza, A. (2020). Percepción comparada de profesores y alumnos universitarios de la actividad docente y su incidencia en el rendimiento académico. Formación Universitaria, 13(6), 155-1688 http://dx.doi.org/10.4067/S0718-50062020000600155.
• Sañudo, L. (2021). Una mirada crítica a los conceptos de interacción, significación y acción en la investigación de la práctica educativa. En Fourtoul, B. y Fierro C. (Coords.), Analizar las prácticas docentes. Aproximaciones desde el interaccionismo (pp. 51-82). IberoLeon.
• Tejeda, M. (2008) La escuela desde una perspectiva ecológica. Entretemas, 5(9), 55-72.
• Walker, V. (2016). El trabajo docente en la universidad: condiciones, dimensiones y tensiones. Perfiles Educativos, 28(153), 105-119. https://doi.org/10.22201/iisue.24486167e.2016.153.57638.

Resumen

Esta infografía busca extender la información sobre las nuevas estrategias para prevenir la infección por el Virus de la Inmunodeficiencia Humana (vih), y así reducir el número de nuevas infecciones a nivel mundial. Se habla del tratamiento PreExposición o Profilaxis PreExposición (prep): qué es, a quién está dirigido y se proporcionan enlaces para obtener datos adicionales.
Palabras clave: vih, prevención, prep, Infecciones de Transmisión Sexual.

PrEPventing HIV infection

Abstract

This infographic seeks to expand the information on new strategies to prevent infection by the Human Immunodeficiency Virus (hiv), and thus reduce the number of new infections worldwide. It discusses Pre-Exposure Treatment or Pre-Exposure Prophylaxis (prep): what it is, who it is for, and gives links to additional information.
Keywords: hiv, Prevention, prep, Sexually Transmitted Infections.

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Esta infografía nace de la necesidad de extender la información sobre las nuevas estrategias para prevenir la infección por el Virus de la Inmunodeficiencia Humana (vih), y así reducir el número de nuevas infecciones a nivel mundial.

Consideramos que los temas básicos sobre vih aún están poco distribuidos y que existe mucha desinformación al respecto. La discriminación que genera la infección por el vih también impide que el conocimiento llegue a todos los sectores y a todas las edades, por lo que la divulgación sobre salud ayuda a concientizar a las personas y quizá permita la prevención, no sólo de la infección por vih, sino también de otras enfermedades que pueden ser un problema de salud pública.

El tratamiento PreExposición o Profilaxis PreExposición (prep), de acuerdo con la Guía de Atención para Otorgar Profilaxis Preexposición, es una estrategia implementada de manera reciente para disminuir las infecciones nuevas por el vih a nivel mundial. Consiste en tratamiento antirretroviral —antivirales específicos contra retrovirus, del tipo al que pertenece el vih—, sin tener la infección por vih, pero estar en alto riesgo de adquirirla.

prep está dirigido a personas que pertenecen a los grupos con más riesgo de adquirir vih. Entre ellas están los hombres que tienen sexo con hombres (hsh), parejas de personas que viven con vih y que a pesar de toma tratamiento antirretroviral aún tienen cargas virales detectables 1, consumidores de drogas durante el sexo, trabajadores sexuales, entre otros (Centro Nacional para la Prevención y Control del vih y el sida [censida], pp. 22-25).

Asimismo, la Guía de la Secretaría de Salud, en concordancia con las recomendaciones de las guías de la Organización Mundial de la Salud, enfatiza que los posibles candidatos deben cumplir algunos lineamientos para poder ser incluidos en el programa de prep. Estos son: responder un cuestionario que ayude a determinar su riesgo de contraer el vih y tomar consejerías, para determinar el estado mental de los candidatos, identificar y cambiar conductas sexuales de riesgo, y, sobre todo, conocer el funcionamiento de la prep (censida, 2022; who, 2017a).

La prep tiene varios tipos —Truvada, Descovy y Apretude— y esquemas de tratamiento. Los candidatos junto con su consejero deben elegir el más adecuado para ellos. Asimismo, es muy importante dejar claro al candidato que el éxito de esta estrategia está asociado a la adherencia al tratamiento, es decir, a tomar el medicamento siguiendo las indicaciones de frecuencia y número de tabletas que el médico haya prescrito, Tomarlo de manera inadecuada (baja adherencia) puede incluso aumentar la probabilidad de adquirir vih debido a que se tiene un falso sentido de protección contra la infección. Además, el uso de prep debe implementarse como una estrategia extra de prevención para la infección por vih, sin dejar a un lado el uso del condón para protegerse también de otras infecciones de transmisión sexual.

prep es una estrategia prometedora si se logra tener adherencia en los participantes, ya que puede reducir en más del 90% el riesgo de adquirir vih. Creemos que esta infografía podría invitar al lector a saber un poco más sobre el tema, así como acercarse a centros de salud donde le puedan orientar acerca del programa prep, de ser el caso.

El cartel fue creado en BioRender.com

Referencias

• Centro Nacional para la Prevención y Control del vih y el sida (censida). (2022, 23 de febrero). Guía de Atención para Otorgar Profilaxis Preexposición. https://cutt.ly/I3fPyeB.
• World Health Organization (who) (2017a). who implementation tool for pre-exposure prophylaxis (PrEP) of HIV infection: module 3: counsellors. https://apps.who.int/iris/handle/10665/258517.
• World Health Organization (who). (2017b). who implementation tool for pre-exposure prophylaxis (PrEP) of HIV infection: module 11: PrEP users. World Health Organization. https://apps.who.int/iris/handle/10665/258510.

Sitios de interés

• Centro de Investigación en Enfermedades Infeccionas (cieni).
• Centro Nacional para la Prevención y Control del vih y el sida.
• Detengamos juntos el vih (cdc).
• Pre-exposure prophylaxis, oms (en inglés).

Resumen

La inteligencia artificial (ia) ha dejado de ser ciencia ficción, y ya es algo común en nuestra vida. Las distintas áreas de la ia imitan lo que ocurre en la naturaleza, un ejemplo es el comportamiento de diferentes animales gregarios, como las abejas o los lobos. El comportamiento de estas estructuras sociales se emplea para buscar soluciones a diferentes problemas. En este artículo se presentan algunos ejemplos de algoritmos que imitan el comportamiento de distintos animales y su aplicación en la vida diaria, en el marco de una disciplina que se conoce como inteligencia de enjambre.
Palabras clave: inteligencia artificial, inteligencia de enjambre, optimización, animales gregarios, algoritmos.

Swarm intelligence: from natural to artificial systems

Abstract

Artificial intelligence (ai) is no longer science fiction and is already commonplace in our lives. The different areas of the aiimitate what happens in nature, an example is the behavior of different gregarious animals, such as bees or wolves. The behavior of these social structures is used to find solutions to different problems. This article presents some examples of algorithms that imitate the behavior of different animals and their application in daily life, within the framework of a discipline known as swarm intelligence.
Keywords: artificial intelligence, swarm intelligence, optimization, gregarious animals, algorithms.

Introducción

Podemos definir a la inteligencia artificial (ia) como una metáfora del mundo natural. Existen deferentes situaciones en la naturaleza que son copiadas dentro de un algoritmo para resolver diferentes problemas de la vida diaria. A estos algoritmos que imitan alguna cosa del mundo natural se les conoce como algoritmos bio-inspirados. Por ejemplo, se puede imitar la manera en que un águila mueve las piernas y garras para tomar una presa, y plasmar esos movimientos en un brazo robótico que es llevado por un dron, con el fin de recoger alguna carga (Han et al., 2009). Otro ejemplo son las redes neuronales que imitan la conexión entre neuronas de un cerebro, con esto se pueden reconocer objetos en imágenes o palabras dentro de audios (Kim et al., 2018).

Vamos a definir como algoritmos bio-miméticos a aquellos que resuelven problemas basándose en la imitación de algo en la naturaleza, pero de una forma más abstracta, no una copia fiel de algún comportamiento o movimiento. En este caso podemos hablar de los sistemas inmunes artificiales, que hacen una analogía entre los anticuerpos que combaten alguna infección, para luego llevar esa idea a la detección de fallas en algún proceso industrial. Así, una señal de falla, será algo similar a una enfermedad, y ahora, viendo la analogía descrita, se puede ver qué anticuerpos combaten la enfermedad, lo que nos llevaría a saber qué tipo de falla hubo en la industria y hasta su causa (Bayar et al., 2015). Un método reciente es el de autómatas celulares, los cuales emplean operaciones matemáticas para imitar un órgano biológico, y la información que entra es tratada como si fueran nutrientes, toxinas y hasta bacterias, al ir pasando a través de diferentes operadores matemáticos es como si el nutriente entrara al órgano (Delvalle-Arroyo et al., 2015).

Hay otro algoritmo bio-mimético llamado algoritmo genético (Yang, 2021), el cual forma parte de los algoritmos evolutivos. Estos algoritmos son una metáfora de la evolución de las especies. Permíteme explicarte este caso para que entiendas mejor qué es la inteligencia de enjambre. Algunas cosas sonarán extrañas, pero espero que me tengas paciencia, te explicaré: tienes algún problema a resolver, por ejemplo, qué pasos seguir para elaborar algún producto, o quizá con qué clientes comenzar a tratar para hacer crecer un negocio. También podría ser que buscas la mejor combinación de materiales para reducir gastos y mejorar la calidad. Todos estos problemas tienen diferentes condiciones o variables que debemos evaluar, y cada posible solución nos dará un diferente resultado, pero ¿Cuál será la mejor opción?

Ahora, piensa en las diferentes posibles soluciones, cada una es una combinación de circunstancias o materiales, a estas soluciones les llamaremos individuos. Al evaluar cada solución propuesta —a cada individuo— seleccionamos las que mejor resultado nos dieron y nos olvidamos de las que no cumplen nuestras expectativas, es decir, los individuos mejor capacitados sobreviven y los de más se extinguen. Continuemos, de entre las mejores soluciones hacemos una mezcla, sería como el tener una descendencia de los individuos mejor capacitados, a estas nuevas soluciones se les hacen algunos cambios fortuitos, lo podemos ver como algunas mutaciones en los genes de la siguiente generación. Volvemos a evaluar a esta nueva generación, descartamos los individuos más débiles y llegamos a otra generación, y luego a otra, hasta que alguno de los descendientes cumple con nuestro objetivo, esta será la mejor solución encontrada.

Figura 1. Estorninos en Gretna.
Crédito: fotografía tomada por Walter Baxter. Licencia Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Gereric.

¿Te sonó extravagante? Pues no es todo, déjame comentarte que a veces se ejecuta el algoritmo genético en diferentes computadoras, y después de varias generaciones, se intercambian individuos entre ellas, para simular la migración de especies, esto para enriquecer la población y evitar que el algoritmo se estanque en una solución que puede no ser la mejor.

Pero entonces, ¿qué es la inteligencia de enjambre? Te adelanto que este tipo de algoritmos son similares a los algoritmos genéticos descritos, y cada vez hay nuevas propuestas y combinaciones entre ellos. A través de este texto te presentaré algunas técnicas de optimización para que puedas comprender cómo las soluciones de la naturaleza son usadas para resolver varios de nuestros problemas como sociedad. Eso sí, esto es a penas es un vistazo de las cosas que hace la gente de computación en el área de la inteligencia artificial.

Los primeros pasos

Uno de los primeros algoritmos que imitaron el comportamiento gregario de los animales es el que se conoce como optimización por enjambre de partículas. Su objetivo es imitar cómo una parvada de aves buscan alimento (Figura 1). La ubicación espacial de cada ave es una posible solución a algún problema y la cantidad de comida que encuentra cada una es la evaluación de la posible solución propuesta (Obando-Paredes, 2017). Generalmente, se utiliza una función que mide la diferencia entre lo que buscamos y lo que aporta la solución, a esta diferencia la llamaremos error. La función que evalúa el error suele ser llamada función de costo o función objetivo, de este modo, si buscamos el mayor valor (maximización) o el más pequeño en el caso de medir el error (minimización), estamos hablando de optimización, te prometo que ya no usaré más tecnicismos oscuros.

Existen diversos métodos de optimización basados en la inteligencia de enjambres, uno muy usado es el algoritmo de murciélagos, donde la frecuencia del sonar que usa cada individuo le ayuda a buscar su comida, así los murciélagos que emplean la mejor frecuencia son los que se alimentan (Chaudhary y Banati, 2019), un método muy parecido es el algoritmo de delfines (Wu et al., 2016). Otro caso es el de un cardumen de peces, en este método, cada posible solución es un pez, su tamaño depende de lo bien que se haya evaluado la solución que representa cada uno, después los peces grandes se comen a los pequeños —las peores soluciones. Pero ocurre un problema, si la población de peces se reduce, las posibilidades de encontrar la mejor solución también baja, por lo que los peces sobrevivientes se reproducen dando lugar a nuevas soluciones a nuestro problema (Lobato y Steffen, 2014).

En la Tabla 1 mostrada por Valdez et al. (2014) se señalan los algoritmos bio-inspirados usados en optimización desde 1965 hasta el año 2012, y explica que la adaptación de los parámetros usados en los algoritmos es importante para mejorar su desempeño y agilizar la obtención de la solución.

Modificaciones en los algoritmos de enjambre

Espero esté quedando claro cómo funcionan estos algoritmos. A veces muchas soluciones parecen ser buenas, pero no es suficiente, la idea es buscar la mejor, la óptima. Al efecto de estancamiento con una solución que quizá no sea la mejor, se le conoce como quedar atrapados en un mínimo local, algo que también ocurre con algoritmos de optimización que emplean matemáticas para buscar una solución, estos métodos emplean el gradiente descendente, como si uno intentara bajar por una colina. Esta es una razón del porqué se busca alguna alteración en la población para evitar quedarnos en un mínimo local, como por ejemplo la mutación en los algoritmos genéticos o que los peces grandes tengan hijos (Figura 2).

Figura 2. Siganus lineatus, cardumen en la isla Lizard, Australia.
Crédito: Fotografía tomada por Andy A. Lewis. Licencia Creative Commons Atribución 3.0.

En Turquía se han logrado grandes avances en el área de la inteligencia de enjambre, una de estas propuestas es la Colonia Artificial de Abejas (abc, por sus siglas en inglés) (Kumar et al., 2016). Este proyecto funciona de la siguiente manera:

1. Hay una población inicial de abejas, donde la ubicación de cada una es una posible solución.
2. Se evalúa cada solución, la cual representa la cantidad de néctar en esa localidad.
3. Las abejas regresan a la colmena, y en una danza indican a la colonia lo que encontraron.
4. La colmena se desplaza a donde se encontró más alimento, y de manera aleatoria, algunas abejas investigan en las cercanías de la nueva ubicación de la colonia.
5. Algunas abejas exploradoras salen a buscar nuevas fuentes de alimento lejos de la colmena, y su vuelo en forma de ocho, indica lo que han encontrado (Ver Figura 3).
6. Esta acción se realiza varias veces, desplazando a toda la colonia cada vez que una mejor ubicación es obtenida, si después de cierto número de iteraciones no se encuentra una mejor solución, el algoritmo se detiene.

Figura 3. Ejemplo de la colonia artificial de abejas.
Crédito: fotografía de Emmanuel Boutet.

Pero el truco no termina ahí, a los algoritmos existentes se les han efectuado modificaciones, por ejemplo, a la colonia artificial se le agregó la condición de que a las abejas les fuera más fácil desplazarse a terrenos más bajos —donde el error es menor— que hacia arriba.

Otro algoritmo interesante, y que suele dar mejores resultados que la colonia artificial de abejas, es el algoritmo de luciérnagas (Yang, 2021), esto si la población de luciérnagas es adecuada, de lo contrario se cae en mínimos locales. Este algoritmo ubica de manera aleatoria a las luciérnagas, las cuales son atraídas por el brillo de las demás, este brillo depende de que tan buena sea la solución donde se encuentra la luciérnaga, y además, mientras más lejana está una luciérnaga, las demás la verán menos brillante. Como te has dado cuenta, se imita alguna característica del comportamiento de animales sociales.

Una crítica interesante es la que detonó el mal llamado algoritmo del ave del paraíso1 (Moosavi y Bardsiri, 2017). La crítica comienza diciendo que alguien ve algo en el mundo natural y de la nada, se inventa un método de optimización basado en enjambres, como en el método de caza de una manada de lobos grises (Ileri et al., 2020). Ante esta situación, proponen un nuevo algoritmo que resolverá más rápido y de mejor modo algunos casos de estudio, por ejemplo la función Rastrigin, la cual asemeja a los cartones donde se vende el huevo.

Figura 4. Función Rastrigin usada para evaluar los algoritmos de optimización, creada por el autor usando el software libre Octave.

En el trabajo de Moosavi y Bardsiri (2017) se describe el comportamiento de las aves macho que hacen nidos para atraer a las hembras. En esta conducta, la ubicación del nido es importante, y es que mientras el macho va por material para su nido, otra ave, que resulta ser su vecino, daña el nidal. El método que mencionan es llamado satin bowerbird optimization y resulta mejor para los ejemplos que muestran que otros algoritmos usan la inteligencia de enjambre.

Figura 5. Satin bowerbird en Lamington National Park, Queensland, Australia.
Crédito: fotografía tomada por Joseph C. Boone.

Actualmente, hay nuevas técnicas de inteligencia de enjambres, es fácil ubicarlas, ya que la mayoría se titulan “Un nuevo método de optimización basado en tal o cual especie animal…”. También han surgido algoritmos como el del pez eléctrico (Yilmaz y Sen, 2020) o el cardumen de atunes (Xie et al., 2021).

Pero existe otro algoritmo de inteligencia de enjambres que suele usarse en el problema del agente de ventas. La cuestión a resolver es el de un vendedor que debe visitar diferentes ciudades, donde el peaje para ir de una ciudad en particular a otra es distinto, así como los tiempos de transporte, y lo que venderá en cada ciudad. El vendedor debe elegir en qué orden visitará las ciudades para gastar lo menos, vender lo más, y emplear el menor tiempo posible.

Para resolver este problema se tiene la optimización por colonia de hormigas, en la analogía, las hormigas avanzan por los mejores trayectos, y van dejando feromonas tras de sí, mientras que por los caminos menos transitados las feromonas se van volatilizando hasta desaparecer, finalmente las hormigas muestran el mejor trayecto para el vendedor (Mandloi y Bhatia, 2017).

Conclusión

La inteligencia artificial imita lo que ocurre en el mundo natural, en el caso de la inteligencia de enjambres, se programa el comportamiento de animales gregarios para así resolver algún problema, generalmente son casos de optimización, donde se busca reducir algún criterio empleado para describir lo malo que es una solución. En la práctica, al comparar estos diferentes algoritmos se cuentan las iteraciones necesarias para llegar a una solución, el tiempo que tarda en obtenerse, la respuesta deseada y la variación entre los resultados, ya que al comenzar con una ubicación aleatoria de los individuos, los resultados obtenidos y las iteraciones necesarias no son siempre iguales usando un mismo algoritmo. También es importante el hacer modificaciones cuando el algoritmo muestra pocas variaciones alrededor de alguna posible solución para así evitar caer en un mínimo local. Incluso tú puedes notar algún comportamiento característico de alguna especie y proponer tu propio algoritmo con inteligencia de enjambres.

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