La ingeniería informática ( CoE o CpE ) es una rama de la informática y la ingeniería electrónica que integra varios campos de la informática y la ingeniería electrónica necesarios para desarrollar hardware y software informático . [1] La ingeniería informática se conoce como ciencias de la computación e ingeniería en algunas universidades.
Los ingenieros informáticos requieren formación en ingeniería electrónica , informática , integración de hardware y software, diseño de software e ingeniería de software . Utiliza las técnicas y principios de la ingeniería eléctrica y la informática, y puede abarcar áreas como la inteligencia artificial (IA) , la robótica , las redes informáticas , la arquitectura informática y los sistemas operativos . Los ingenieros informáticos participan en muchos aspectos de hardware y software de la informática , desde el diseño de microcontroladores , microprocesadores , computadoras personales y supercomputadoras individuales hasta el diseño de circuitos . Este campo de la ingeniería no sólo se centra en cómo funcionan los propios sistemas informáticos, sino también en cómo integrarlos en el panorama general. [2] La robótica es una de las aplicaciones de la ingeniería informática.
La ingeniería informática generalmente se ocupa de áreas que incluyen la escritura de software y firmware para microcontroladores integrados , el diseño de chips VLSI , sensores analógicos , placas de circuitos de señal mixta y sistemas operativos . Los ingenieros informáticos también son aptos para la investigación en robótica , que depende en gran medida del uso de sistemas digitales para controlar y monitorear sistemas eléctricos como motores , comunicaciones y sensores .
En muchas instituciones de educación superior, a los estudiantes de ingeniería informática se les permite elegir áreas de estudio en profundidad en su tercer y último año porque la amplitud total del conocimiento utilizado en el diseño y la aplicación de computadoras está más allá del alcance de una licenciatura . Otras instituciones pueden exigir que los estudiantes de ingeniería completen uno o dos años de ingeniería general antes de declarar la ingeniería informática como su enfoque principal. [3] [4] [5] [6]
La ingeniería informática comenzó en 1939 cuando John Vincent Atanasoff y Clifford Berry comenzaron a desarrollar la primera computadora digital electrónica del mundo a través de la física , las matemáticas y la ingeniería eléctrica . John Vincent Atanasoff fue profesor de física y matemáticas en la Universidad Estatal de Iowa y Clifford Berry se graduó en ingeniería eléctrica y física. Juntos crearon la computadora Atanasoff-Berry , también conocida como ABC, que tardó cinco años en completarse. [7] Si bien el ABC original fue desmantelado y descartado en la década de 1940, se hizo un homenaje a los inventores fallecidos, en 1997 se hizo una réplica del ABC, cuya construcción requirió de un equipo de investigadores e ingenieros cuatro años y 350.000 dólares. [8]
La computadora personal moderna surgió en la década de 1970, después de varios avances en la tecnología de semiconductores . Estos incluyen el primer transistor en funcionamiento de William Shockley , John Bardeen y Walter Brattain en Bell Labs en 1947, [9] el proceso planar de Jean Hoerni , [10] [11] el chip de circuito integrado monolítico de Robert Noyce en Fairchild Semiconductor en 1959, [12] el transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico (MOSFET o transistor MOS) de Mohamed Atalla y Dawon Kahng en Bell Labs en 1959, [13] [14] [15] y el microprocesador de un solo chip ( Intel 4004 ) por Federico Faggin , Marcian Hoff , Masatoshi Shima y Stanley Mazor en Intel en 1971. [16]
El primer programa de grado en ingeniería informática en los Estados Unidos se estableció en 1971 en la Universidad Case Western Reserve en Cleveland , Ohio . [17] En 2015 [actualizar], había 250 programas de ingeniería informática acreditados por ABET en los EE. UU. [18] En Europa, la acreditación de las escuelas de ingeniería informática la realizan una variedad de agencias que forman parte de la red EQANIE . Debido a los crecientes requisitos laborales para ingenieros que puedan diseñar simultáneamente hardware, software , firmware y administrar todas las formas de sistemas informáticos utilizados en la industria, algunas instituciones terciarias de todo el mundo ofrecen una licenciatura generalmente llamada ingeniería informática. Tanto los programas de ingeniería informática como los de ingeniería electrónica incluyen el diseño de circuitos analógicos y digitales en su plan de estudios. Como ocurre con la mayoría de las disciplinas de ingeniería, los ingenieros informáticos necesitan tener un conocimiento sólido de las matemáticas y las ciencias.
En algunas universidades, la ingeniería informática se conoce como ciencias de la computación e ingeniería . La mayoría de los trabajos de ingeniería informática de nivel inicial requieren al menos una licenciatura en ingeniería informática, ingeniería eléctrica o ciencias de la computación. Normalmente uno debe aprender una variedad de matemáticas como cálculo , álgebra lineal y ecuaciones diferenciales , además de informática . [19] Los títulos en ingeniería electrónica o eléctrica también son suficientes debido a la similitud de los dos campos. Debido a que los ingenieros de hardware generalmente trabajan con sistemas de software, es necesaria una sólida experiencia en programación de computadoras. Según BLS, "una especialización en ingeniería informática es similar a la ingeniería eléctrica, pero con algunos cursos de informática añadidos al plan de estudios". [20] Algunas grandes empresas o trabajos especializados requieren una maestría.
También es importante que los ingenieros informáticos se mantengan al día con los rápidos avances de la tecnología. Por lo tanto, muchos continúan aprendiendo a lo largo de sus carreras. Esto puede resultar útil, especialmente cuando se trata de aprender nuevas habilidades o mejorar las existentes. Por ejemplo, a medida que el costo relativo de corregir un error aumenta a medida que avanza el ciclo de desarrollo de software, puede haber mayores ahorros de costos atribuidos al desarrollo y prueba de código de calidad lo antes posible en el proceso, particularmente antes del lanzamiento. [21]
La ingeniería informática tiene un impacto en el rendimiento académico de los estudiantes al desarrollar sistemas de hardware y software más eficientes, confiables y seguros. Los avances recientes en ingeniería informática, como el aprendizaje en línea y la realidad virtual (VR), han cambiado la educación, brindando a los estudiantes oportunidades de aprendizaje flexibles y experiencias inmersivas. La ingeniería informática abarca varios aspectos, incluido el diseño de hardware y software, los principios de la ingeniería eléctrica y la colaboración con ingenieros de software, lo que la convierte en un campo en evolución con el potencial de cambiar aún más la educación. [ cita necesaria ] El estudio de Muya y Medallon evaluó las necesidades de las industrias manufactureras en CALABARZON para los graduados de Ingeniería Informática, involucrando una muestra de 147 empresas manufactureras y recopilando datos de gerentes/supervisores de recursos humanos e ingenieros informáticos. Los resultados indicaron una demanda de titulados que exhiban competencias específicas como seguridad de redes, ética profesional, resolución de problemas y resolución de problemas, junto con valores como confidencialidad y comportamiento profesional. Además, el estudio destacó la importancia de los cursos generales y profesionales en la preparación de los estudiantes para el mundo laboral. [22]
Ejemplos de habilidades valoradas en el campo de la ingeniería informática incluyen: conocimientos técnicos actualizados, habilidades de comunicación, habilidades de liderazgo, habilidades interpersonales y habilidades de pensamiento crítico. Además, ser creativo, innovador, entusiasta y resiliente. [23]
Una persona con profesión en ingeniería informática se llama ingeniero informático.
Hay dos enfoques principales en la ingeniería informática: hardware y software.
Según BLS , Job Outlook Empleo para ingenieros de hardware informático, el crecimiento esperado en diez años de 2019 a 2029 para la ingeniería de hardware informático fue aproximadamente del 2% y un total de 71,100 puestos de trabajo. ("Más lento que el promedio" en sus propias palabras en comparación con otras ocupaciones)". [24] Esto es una disminución con respecto a la estimación de ingeniería de hardware informático de BLS de 2014 a 2024 del 3% y un total de 77,700 puestos de trabajo. " [24] y es inferior al 7% para la estimación BLS de 2012 a 2022 [24] y es aún más inferior al 9% en la estimación BLS de 2010 a 2020. [24] "Hoy en día, el hardware informático es de alguna manera igual [ se necesita aclaración ] a la ingeniería electrónica e informática (ECE) y se ha dividido en muchas subcategorías; la más importante [ cita necesaria ] es el diseño de sistemas integrados. [20]
Según la Oficina de Estadísticas Laborales de EE. UU . (BLS), "se prevé que los ingenieros de software de aplicaciones informáticas y los ingenieros de software de sistemas informáticos se encuentren entre las ocupaciones que crecen más rápido que el promedio". Se estimó el crecimiento esperado en diez años a partir de 2014 [update]para la ingeniería de software informático. diecisiete por ciento y hubo un total de 1.114.000 puestos de trabajo ese mismo año. [25] Esto es inferior a la estimación BLS de 2012 a 2022 del 22% para los desarrolladores de software. [26] [25] Y, más abajo de la estimación BLS del 30% de 2010 a 2020. [27] Además, las crecientes preocupaciones sobre la ciberseguridad se suman para colocar la ingeniería de software muy por encima de la tasa promedio de aumento para todos los campos. Sin embargo, parte del trabajo se subcontratará en países extranjeros. [28] Debido a esto, el crecimiento del empleo no será tan rápido como durante la última década, ya que los trabajos que habrían ido a parar a ingenieros de software en los Estados Unidos se destinarían en cambio a ingenieros de software en países como la India. [29] Además, las perspectivas laborales de BLS para programadores informáticos, 2014-24 tienen un −8 % (una disminución, en sus palabras), [29] una perspectiva laboral, 2019-29 un -9 % (disminución), [ 30] y una disminución del 10% para 2021-2031 [30] para quienes programan computadoras (es decir, sistemas integrados) que no son desarrolladores de aplicaciones informáticas. [31] [32] Además, el número de mujeres en los campos del software ha ido disminuyendo a lo largo de los años incluso más rápido que en otros campos de la ingeniería. [33]
La ingeniería informática generalmente se practica en empresas de desarrollo de productos más grandes y dicha práctica puede no estar sujeta a licencia. [34] [35] Sin embargo, los consultores independientes que anuncian ingeniería informática, como cualquier forma de ingeniería, pueden estar sujetos a leyes estatales que restringen la práctica profesional de ingeniería solo a aquellos que han recibido la licencia adecuada. [36] [37] El Consejo Nacional de Examinadores de Ingeniería y Topografía (NCEES) ofreció por primera vez un examen de Principios y Prácticas de Ingeniería para ingeniería informática [38] en 2003.
Hay muchas áreas de especialidad en el campo de la ingeniería informática.
El proceso de diseño del procesador implica elegir un conjunto de instrucciones y un determinado paradigma de ejecución (por ejemplo, VLIW o RISC) y da como resultado una microarquitectura, que podría describirse, por ejemplo, en VHDL o Verilog. El diseño de la CPU se divide en el diseño de los siguientes componentes: rutas de datos (como ALU y tuberías), unidad de control: lógica que controla las rutas de datos, componentes de memoria como archivos de registro, cachés, circuitos de reloj como controladores de reloj, PLL, redes de distribución de reloj. , circuito transceptor de pad, biblioteca de celdas de puerta lógica que se utiliza para implementar la lógica.
Los ingenieros informáticos trabajan en codificación, criptografía y protección de la información para desarrollar nuevos métodos para proteger información diversa, como imágenes y música digitales, fragmentación, infracción de derechos de autor y otras formas de manipulación. Los ejemplos incluyen trabajos en comunicaciones inalámbricas, sistemas de múltiples antenas, transmisión óptica y marcas de agua digitales . [39]
Aquellos que se centran en comunicaciones y redes inalámbricas, avances laborales en sistemas y redes de telecomunicaciones (especialmente redes inalámbricas), codificación de modulación y control de errores y teoría de la información. El diseño de redes de alta velocidad , la supresión y modulación de interferencias, el diseño y análisis de sistemas tolerantes a fallas y los esquemas de almacenamiento y transmisión son parte de esta especialidad. [39]
Esta especialidad se centra en el diseño y desarrollo de compiladores y sistemas operativos . Los ingenieros en este campo desarrollan nuevas arquitecturas de sistemas operativos, técnicas de análisis de programas y nuevas técnicas para garantizar la calidad. Ejemplos de trabajo en este campo incluyen el desarrollo de algoritmos de transformación de código posterior al tiempo de enlace y el desarrollo de nuevos sistemas operativos. [39]
La ciencia y la ingeniería computacionales son una disciplina relativamente nueva. Según el Sloan Career Cornerstone Center, las personas que trabajan en esta área, "los métodos computacionales se aplican para formular y resolver problemas matemáticos complejos en ingeniería y ciencias físicas y sociales. Los ejemplos incluyen el diseño de aviones, el procesamiento con plasma de características nanométricas en obleas semiconductoras , diseño de circuitos VLSI , sistemas de detección por radar, transporte de iones a través de canales biológicos y mucho más". [39]
En esta especialidad, los ingenieros construyen entornos integrados para informática, comunicaciones y acceso a la información . Los ejemplos incluyen redes inalámbricas de canales compartidos, gestión adaptativa de recursos en varios sistemas y mejora de la calidad del servicio en entornos móviles y ATM. Algunos otros ejemplos incluyen el trabajo en sistemas de redes inalámbricas y sistemas cableados de clúster Fast Ethernet. [39]
Los ingenieros que trabajan en sistemas informáticos trabajan en proyectos de investigación que permiten sistemas informáticos confiables, seguros y de alto rendimiento. En este campo se incluyen proyectos como el diseño de procesadores para procesamiento multihilo y paralelo. Otros ejemplos de trabajo en este campo incluyen el desarrollo de nuevas teorías, algoritmos y otras herramientas que agregan rendimiento a los sistemas informáticos. [39]
La arquitectura informática incluye el diseño de la CPU , el diseño de la jerarquía de la caché , la organización de la memoria y el equilibrio de carga .
_ITB_2017.JPG/1280px-Humanoid_Robot_(1)_ITB_2017.JPG)
En esta especialidad, los ingenieros informáticos se centran en desarrollar tecnología de detección visual para detectar un entorno, representar un entorno y manipular el entorno. La información tridimensional recopilada luego se implementa para realizar una variedad de tareas. Estos incluyen modelos humanos mejorados, comunicación de imágenes e interfaces hombre-computadora, así como dispositivos como cámaras especiales con sensores de visión versátiles. [39]
Las personas que trabajan en esta área diseñan tecnología para mejorar la velocidad, la confiabilidad y el rendimiento de los sistemas. Los sistemas integrados se encuentran en muchos dispositivos, desde una pequeña radio FM hasta el transbordador espacial. Según el Sloan Cornerstone Career Center, los desarrollos en curso en sistemas integrados incluyen "vehículos y equipos automatizados para realizar búsquedas y rescates, sistemas de transporte automatizados y coordinación entre humanos y robots para reparar equipos en el espacio". [39] A partir de 2018 [update], las especializaciones en sistemas integrados de computadora incluyen el diseño de sistema en chip , la arquitectura de computación de borde e Internet de las cosas .
Esta especialidad de ingeniería informática requiere conocimientos adecuados de electrónica y sistemas eléctricos. Los ingenieros que trabajan en esta área trabajan para mejorar la velocidad, la confiabilidad y la eficiencia energética de los circuitos y microsistemas integrados a muy gran escala ( VLSI ) de próxima generación. Un ejemplo de esta especialidad es el trabajo realizado para reducir el consumo de energía de la arquitectura y los algoritmos VLSI. [39]
Los ingenieros informáticos en esta área desarrollan mejoras en la interacción persona-computadora, incluido el reconocimiento y síntesis de voz, imágenes médicas y científicas o sistemas de comunicaciones. Otros trabajos en esta área incluyen el desarrollo de la visión por computadora, como el reconocimiento de rasgos faciales humanos . [39]
Esta área integra el comportamiento cuántico de partículas pequeñas como la superposición , la interferencia y el entrelazamiento , con las computadoras clásicas para resolver problemas complejos y formular algoritmos de manera mucho más eficiente. Los individuos se centran en campos como la criptografía cuántica , las simulaciones físicas y los algoritmos cuánticos .
Una vía accesible para obtener información y oportunidades en tecnología, especialmente para estudiantes jóvenes, es a través de plataformas digitales, que permiten el aprendizaje, la exploración y la posible generación de ingresos a un costo mínimo y en idiomas regionales, y nada de esto sería posible sin ingenieros. [40] La ingeniería informática es muy importante en los cambios que implica la industria 4.0, con ingenieros responsables de diseñar y optimizar la tecnología que rodea nuestras vidas, desde big data hasta IA. Su trabajo no solo facilita las conexiones globales y el acceso al conocimiento, sino que también juega un papel fundamental en la configuración de nuestro futuro a medida que la tecnología continúa evolucionando rápidamente, lo que genera una demanda creciente de ingenieros informáticos capacitados. [41] La ingeniería contribuye a mejorar la sociedad mediante la creación de dispositivos y estructuras, impactando varios aspectos de nuestras vidas, desde la tecnología hasta la infraestructura. Los ingenieros también abordan desafíos, como la protección del medio ambiente y el desarrollo sostenible, mientras desarrollan tratamientos médicos. [42] A partir de 2016, el salario medio anual en todas las categorías de ingeniería de BLS era de más de $ 91,000. Algunos eran mucho más altos, con ingenieros que trabajaban para compañías petroleras en la parte superior (más de 128.000 dólares). Otros trabajos importantes incluyen: ingeniero de hardware informático: $ 115 080, ingeniero aeroespacial: $ 109 650, ingeniero nuclear: $ 102 220. [43]
La ingeniería de sistemas informáticos se ha visto tradicionalmente como una combinación de ingeniería electrónica (EE) e informática (CS).
{{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda ){{cite web}}: Faltante o vacío |title=( ayuda ) ; Falta o está vacío |url=( ayuda )
Medios relacionados con la ingeniería informática en Wikimedia Commons