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Cuerpo Académico Dinámica de Sistemas UV-CA-

Canihuá ahora con Python

Llevando la ingeniería a la

WEB

Cuerpo Académico Dinámica de Sistemas UV-CA- ¿Qué buscamos? WEB (Navegad or) Gráficas Simulación Cálculo numérico Matemátic as Estadística s Acceder a herramientas para ingeniería mediante un simple navegador Tener disponible en todo momento la posibilidad de graficar ecuaciones, solucionar ecuaciones, simular un sistema, hacer estadística, etc.

Antecedentes

• (^) La estructuración de información mediante

hipermedia y multimedia, han sido muy

utilizada como sistemas de apoyo al

aprendizaje (por ejemplo tutoriales, e-cursos,

etc.) en materias que no incluyan una

componente práctica importante.

• (^) De igual forma, los sistemas de enseñanza en

WEB (e-learning, aulas virtuales, etc.), han

permitido trasladar el aula a espacios virtuales

donde se puede enriquecer el proceso de

aprendizaje de muchas maneras

Sin embargo, para casos en donde son

necesarias prácticas de Laboratorios

Convencionales (LC), las universidades se

enfrentan a problemas que van desde la

carencia de personal y espacios, hasta la

adquisición del equipo mismo de laboratorio.

Una solución a los problemas anteriores puede

estar en la creación de laboratorios virtuales,

que permitan la realización de prácticas o

experiencias a un mayor número de estudiantes,

independientemente de que alumnos y

laboratorios no coincidan en espacios físicos.

Inicios del Proyecto

A partir del proyecto “Construcción de Modelos a Escala de Procesos Industriales” financiado por FOMES “91-31-29” se trató de desarrollar equipo de laboratorio a bajo costo para la Universidad Veracruzana, en la línea de investigación “Desarrollo de sistemas para la educación y la ingeniería”.

• En este proyecto se logró construir un par de prototipos didácticos para uso en prácticas de laboratorio en una Maestría en Ingeniería Eléctrica Opción Control, que sirvieron para la elaboración de al menos tres tesis de maestría en el Instituto de Ingeniería.

• Si bien ese proyecto abrió la posibilidad de desarrollar laboratorios físicos de bajo costo, también nos llevó a pensar en el desarrollo de equivalentes virtuales que mediante un navegador WEB permitieran acceder a un conjunto de aplicaciones científicas para llevar al cabo modelado, análisis, simulación y diseño de sistemas dinámicos

• Eminus por ejemplo ofrece un salón de clases y un área para compartir recursos pero sería deseable, contar con una pizarra donde se pudieran realizar anotaciones matemáticas o inclusive solucionar sistemas de ecuaciones de todo tipo y graficar funciones matemáticas, algo como lo que se puede hacer con una notebook de Python o SAGE.

Desarrollo del Proyecto

• (^) Con todo lo anterior en mente se inició el

proyecto “Desarrollo de software y prototipos

para el modelado, simulación y control de

sistemas dinámicos aplicados a la educación”,

donde integrantes de nuestro C.A., decidieron

incursionar en el desarrollo de laboratorios

virtuales y remotos, construyendo un portal al

que se le llamó Canihuá, donde se pudiera

graficar, modelar, simular y diseñar de

sistemas dinámicos usando un simple

navegador.

• El portal desarrollado fue sometido a varias pruebas con buenos resultados
• Su interface inicial fue desarrollada en PHP, java y algunos CGI.
• Al final no fue liberado públicamente porque el servidor donde estaba alojado todo el desarrollo falló y no se logró una reparación satisfactoria

• (^) Decidimos usar Python por su potencial en el terreno de la computación científica, aunado a la disponibilidad de una enorme cantidad de librerías y módulos que se han venido desarrollando.
• (^) Se pensó en explotar iPython, un shell interactivo que añade funcionalidades extra al modo interactivo incluido con Python y sus Notebooks, una interfaz web para IPython, inspirada en los notebooks de Mathematica de Wolfram y Sage un sistema algebraico computacional que ofrece mejores alternativas a lo que se había pensado y diseñado originalmente.

Paralelo a esto y en virtud de que nuestra institución usa como base Windows y el desarrollo del portal se decidió hacerlo sobre Linux, se buscó la forma de poder validar a los usuarios contra Active Directory Services que es la base del acceso a toda los servicios en red en la U.V.

• Luego de una serie de pruebas y búsqueda de herramientas libres se logró usar Centrify Express, una familia de soluciones de integración con Active Directory para UNIX, Linux, Mac y dispositivos móviles, que permitió validar a los usuarios de UV.

Recientemente en un artículo de Nature

“Interactive notebooks: Sharing the code”,

se descubrió “Jupyter Project” y JupyterHub

(un servidor multiusuario para para

notebooks Jupyter, que puede ser la

solución definitiva para Canihuá y su

integración a nuestra red institucional de

U.V.

En este momento estamos terminando de

montar la base del sistema para iniciar

pruebas.

Resultados

• (^) Hasta el momento el proyecto avanza lentamente, las pruebas consumen una buena cantidad de tiempo y hacen falta servicios sociales, algunos estudiantes de últimos semestres que puedan tomar parte del proyecto como tema de tesis y resolver la problemática de usar IPython notebooks en modo multiusuario, bajo una autenticación contra Active Directory Services, para poder pensar posteriormente en una integración con Eminus o en un portal independiente que permita usar todo el potencial de Python en la docencia.