Ingeniería Informática

Engineering discipline specializing in the design of computer hardware

Ingeniería Informática

Ocupación
Nombres	Ingeniero informático
Tipo de ocupación	Ingeniería
Sectores de actividad	Tecnología de la información, industria de la tecnología, industria de la ingeniería.
Especialidad	Ingeniería de hardware, ingeniería de software, programación de software, robótica, redes
Descripción
Competencias	Conocimientos técnicos, diseño de hardware, diseño de software.
Campos de empleo	Ciencia, tecnología, ingeniería, industria, informática, exploración

La ingeniería informática ( CoE o CpE ) es una rama de la ingeniería que integra varios campos de la informática y la ingeniería electrónica necesarios para desarrollar hardware y software informáticos . ^[1] Los ingenieros informáticos suelen tener formación en ingeniería electrónica (o ingeniería eléctrica ), diseño de software e integración de hardware y software en lugar de solo ingeniería de software o ingeniería electrónica. Los ingenieros informáticos están involucrados en muchos aspectos de hardware y software de la informática , desde el diseño demicrocontroladores , microprocesadores , computadoras personales y supercomputadoras , hasta el diseño de circuitos . Este campo de la ingeniería no solo se centra en cómo funcionan los propios sistemas informáticos, sino también en cómo se integran en el panorama general. ^[2]

Las tareas habituales que involucran a los ingenieros informáticos incluyen la escritura de software y firmware para microcontroladores integrados , el diseño de chips VLSI , el diseño de sensores analógicos , el diseño de placas de circuitos de señal mixta y el diseño de sistemas operativos . Los ingenieros informáticos también son adecuados 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, los estudiantes de ingeniería informática pueden elegir áreas de estudio en profundidad en su tercer y cuarto año porque la amplitud total de conocimientos utilizados en el diseño y la aplicación de computadoras está más allá del alcance de una licenciatura . Otras instituciones pueden requerir 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]}

Esta placa base de computadora utilizada en una computadora personal es el resultado de esfuerzos de ingeniería informática.

Historia

The Difference Engine , la primera computadora mecánica.

ENIAC , la primera computadora electrónica.

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 una vez profesor de física y matemáticas en la Universidad Estatal de Iowa y Clifford Berry un ex graduado en ingeniería eléctrica y física. Juntos, crearon la computadora Atanasoff-Berry , también conocida como ABC, que tardó 5 años en completarse. ^[7]Mientras que el ABC original fue desmantelado y descartado en la década de 1940, se hizo un homenaje a los inventores tardíos, en 1997 se hizo una réplica del ABC, donde un equipo de investigadores e ingenieros tardó cuatro años y 350.000 dólares en construirlo. ^[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 de pasivación de la superficie del silicio (vía oxidación térmica ) por Mohamed Atalla en Bell Labs en 1957, ^{[10] [11] [ 12]} el chip de circuito integrado monolítico de Robert Noyce en Fairchild Semiconductoren 1959, ^[13] 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, ^{[14] [15] [16]} y el microprocesador de un solo chip ( Intel 4004 ) por Federico Faggin , Marcian Hoff , Masatoshi Shima y Stanley Mazor en Intel en 1971. ^[17]

Historia de la educación en ingeniería informática

El primer programa de licenciatura en ingeniería informática en los Estados Unidos se estableció en 1971 en la Universidad Case Western Reserve en Cleveland , Ohio . ^[18] A partir de 2015 ^[update], había 250 programas de ingeniería informática acreditados por ABET en los EE ^. UU. ^[19] 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 los ingenieros que pueden 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 llamado 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 la ingeniería, los ingenieros informáticos necesitan un conocimiento sólido de las matemáticas y las ciencias.

Educación

La ingeniería informática se conoce como ciencia e ingeniería informática en algunas universidades. La mayoría de los trabajos de ingeniería informática de nivel de entrada requieren al menos una licenciatura en ingeniería informática (o ciencias de la computación e ingeniería). Por lo general, uno debe aprender una variedad de matemáticas como cálculo , álgebra y trigonometría y algunas clases de informática . ^{[ cita requerida ]} A veces un título en ingeniería electrónicase acepta, debido a la similitud de los dos campos. Debido a que los ingenieros de hardware comúnmente trabajan con sistemas de software de computadora, es necesaria una sólida formación en programación de computadoras. Según BLS, "una carrera 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 tecnológicos. Por lo tanto, muchos continúan aprendiendo a lo largo de sus carreras. Esto puede ser útil, especialmente cuando se trata de aprender nuevas habilidades o mejorar las existentes. Por ejemplo, a medida que aumenta el costo relativo de corregir un error a medida que avanza en el ciclo de desarrollo del software, puede haber mayores ahorros de costos atribuidos al desarrollo y prueba del código de calidad tan pronto como sea posible en el proceso, y particularmente antes del lanzamiento. ^[21]

Profesión: ingeniero informático

Una persona con una profesión en ingeniería informática se llama ingeniero informático.

Título	Prefijo	Sufijo	Requisitos
Ingeniero informático	Ing.	CpE	Aprobó una licenciatura en ingeniería informática. Institución: Institución educativa (como colegio, universidad)
Ingeniero informático certificado	Ing.	CCpE	Aprobó un examen de certificación en ingeniería informática. Institución: institución privada (como organizaciones de ingeniería informática y empresas privadas)
Ingeniero informático registrado	Ing.	RCpE	Aprobó un examen de licenciatura en ingeniería informática. Institución: Institución pública (como la Junta reguladora del país)
Ingeniero informático profesional	Ing.	PCpE	Aprobó un examen profesional en ingeniería informática o experiencia laboral. Institución: Institución pública o privada
* puede variar según la región y el país.

Aplicaciones y práctica

Hay dos enfoques principales en la ingeniería informática: hardware y software.

Ingeniería de hardware informático

Según el BLS , Job Outlook Employment para ingenieros de hardware informático, el crecimiento esperado de diez años de 2019 a 2029 para la ingeniería de hardware informático fue de un 2% estimado y un total de 71,100 puestos de trabajo. ("Más lento que el promedio" en sus propias palabras en comparación con otras ocupaciones) ". ^[22] Esta es una disminución de la estimación de ingeniería de hardware de computadora BLS de 2014 a 2024 del 3% y un total de 77,700 empleos". ^[22] y ha bajado del 7% para la estimación de BLS de 2012 a 2022 ^[22] y está más abajo del 9% en la estimación de BLS de 2010 a 2020 ^[22] . "Hoy en día, el hardware informático es de alguna manera igual ^{[ aclaración necesaria ]}a ingeniería electrónica e informática (ECE) y se ha dividido en muchas subcategorías; la ^{[ cita requerida ]} más significativa es el diseño del sistema integrado. ^[20]

Ingeniería de programas informáticos

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 de crecimiento más rápido que el promedio". diecisiete por ciento y hubo un total de 1,114,000 empleos ese mismo año. ^[23] Esto es inferior a la estimación de BLS de 2012 a 2022 del 22% para los desarrolladores de software. ^{[24] [23]} Y, más abajo de la estimación BLS del 30% de 2010 a 2020. ^[25]Además, las crecientes preocupaciones sobre la ciberseguridad se suman para situar la ingeniería de programas informáticos muy por encima de la tasa promedio de aumento en todos los campos. Sin embargo, parte del trabajo se subcontratará en países extranjeros. ^[26] 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 irían en cambio a ingenieros de software en países como India. ^[27] Además, el BLS Job Outlook para programadores informáticos, 2014-24 tiene un −8% (una disminución, en sus palabras) ^[27] y un Job Outlook, 2019-29 -9% (Disminución) ^[28] para quienes programan computadoras (es decir, sistemas integrados) que no son desarrolladores de aplicaciones informáticas. ^{[29] [30]}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. ^[31]

Licencias y práctica de ingeniería informática

La ingeniería informática se practica generalmente en empresas de desarrollo de productos más grandes, y tal práctica puede no estar sujeta a licencias. ^{[32] [33]} Sin embargo, los consultores independientes que publicitan la ingeniería informática, al igual que cualquier forma de ingeniería, pueden estar sujetos a las leyes estatales que restringen la práctica de los ingenieros profesionales solo a aquellos que han recibido la licencia correspondiente. ^{[34] [35]} El Consejo Nacional de Examinadores de Ingeniería y Topografía (NCEES) ofreció por primera vez un examen de Principios y Práctica de Ingeniería para ingeniería informática ^[36] en 2003.

Áreas de especialidad

Hay muchas áreas de especialidad en el campo de la ingeniería informática.

Diseño de procesador

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 , circuitería de transceptor de almohadilla, biblioteca de celdas de puerta lógica que se utiliza para implementar la lógica.

Codificación, criptografía y protección de la información

Código fuente escrito en lenguaje de programación C.

Los ingenieros informáticos trabajan en codificación, criptografía y protección de la información para desarrollar nuevos métodos para proteger información diversa, como imágenes digitales y música, fragmentación, infracción de derechos de autor y otras formas de manipulación. Los ejemplos incluyen el trabajo en comunicaciones inalámbricas, sistemas de múltiples antenas, transmisión óptica y marcas de agua digitales . ^[37]

Comunicaciones y redes inalámbricas

Aquellos que se enfocan en comunicaciones y redes inalámbricas, avances de trabajo 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. ^[37]

Compiladores y sistemas operativos

Windows 10, un ejemplo de sistema operativo .

Esta especialidad se centra en el diseño y desarrollo de compiladores y sistemas operativos . Los ingenieros en este campo desarrollan una nueva arquitectura de sistema operativo, técnicas de análisis de programas y nuevas técnicas para asegurar la calidad. Entre los ejemplos de trabajo en este campo se incluyen el desarrollo de algoritmos de transformación de código en tiempo de enlace posterior y el desarrollo de nuevos sistemas operativos. ^[37]

Ciencias e ingeniería computacionales

La ciencia y la ingeniería computacionales es una disciplina relativamente nueva. Según el Sloan Career Cornerstone Center, las personas que trabajan en esta área, "se aplican métodos computacionales para formular y resolver problemas matemáticos complejos en ingeniería y ciencias físicas y sociales. Algunos ejemplos incluyen el diseño de aeronaves, el procesamiento con plasma de características nanométricas en obleas semiconductoras , Diseño de circuitos VLSI , sistemas de detección de radares, transporte de iones a través de canales biológicos, y mucho más ". ^[37]

Redes informáticas, informática móvil y sistemas distribuidos

En esta especialidad, los ingenieros crean entornos integrados para la informática, las comunicaciones y el acceso a la información . Los ejemplos incluyen redes inalámbricas de canal compartido, 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 red inalámbrica y sistemas cableados de clúster Ethernet rápido. ^[37]

Sistemas informáticos: arquitectura, procesamiento paralelo y confiabilidad

Un ejemplo de CPU de una computadora.

Los ingenieros que trabajan en sistemas informáticos trabajan en proyectos de investigación que permiten sistemas informáticos fiables, seguros y de alto rendimiento. En este campo se incluyen proyectos como el diseño de procesadores para múltiples subprocesos y procesamiento en 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. ^[37]

La arquitectura de la computadora incluye el diseño de la CPU , el diseño de la jerarquía de la caché , la organización de la memoria y el equilibrio de carga .

Visión por computadora y robótica

Un ejemplo de robot humanoide .

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 se implementa luego para realizar una variedad de tareas. Estos incluyen modelos humanos mejorados, comunicación de imágenes e interfaces persona-computadora, así como dispositivos como cámaras para propósitos especiales con sensores de visión versátiles. ^[37]

Sistemas integrados

Ejemplos de dispositivos que utilizan sistemas integrados.

Las personas que trabajan en esta área diseñan tecnología para mejorar la velocidad, confiabilidad y 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 los 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". ^[37] A partir de 2018 ^[update], las especializaciones en ingeniería informática integradas incluyen diseño de sistema en chip , arquitectura de computación perimetral e Internet de las cosas .

Circuitos integrados, diseño de VLSI, pruebas y CAD

Esta especialidad de la ingeniería informática requiere un conocimiento adecuado de la electrónica y los 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 los algoritmos y la arquitectura VLSI. ^[37]

Procesamiento de señales, imágenes y voz

Los ingenieros informáticos en esta área desarrollan mejoras en la interacción humano-computadora, incluido el reconocimiento y la síntesis de voz , las imágenes médicas y científicas o los sistemas de comunicaciones. Otro trabajo en esta área incluye el desarrollo de la visión por computadora, como el reconocimiento de rasgos faciales humanos . ^[37]

Computación cuántica

Ver también

Campos relacionados

• Ingenieria Eléctrica
• Ingeniería Electrónica
• Ciencias de la Computación
• Programación de computadoras
• Desarrollo de software
• Red de computadoras

Asociaciones

• Asociación de Ingenieros y Técnicos en Computación
• Sociedad de Informática IEEE
• Asociación para Maquinaria de Computación

Referencias

1. Sociedad de Informática IEEE ; ACM (12 de diciembre de 2004). Ingeniería informática 2004: Directrices curriculares para programas de grado en Ingeniería informática (PDF) . pag. iii . Consultado el 17 de diciembre de 2012 . La ingeniería de sistemas informáticos se ha considerado tradicionalmente como una combinación de ingeniería electrónica (EE) y ciencias de la computación (CS).
2. Trinity College de Dublín. "Qué es la Ingeniería de Sistemas Computacionales" . Consultado el 21 de abril de 2006 ., "Los ingenieros informáticos no solo necesitan comprender cómo funcionan los sistemas informáticos, sino también cómo se integran en el panorama general. Considere el automóvil. Un automóvil moderno contiene muchos sistemas informáticos separados para controlar cosas como la sincronización del motor, los frenos y la airbags Para poder diseñar e implementar un automóvil de este tipo, el ingeniero informático necesita una comprensión teórica amplia de todos estos subsistemas y cómo interactúan.
3. "Cambio de especialidades @ Clemson" . Universidad de Clemson . Consultado el 20 de septiembre de 2011 .
4. "Declarar una especialización en la Facultad de Ingeniería" . Universidad de Arkansas. Archivado desde el original el 12 de octubre de 2014 . Consultado el 20 de septiembre de 2011 .
5. "Requisitos de grado" . Universidad Carnegie Mellon . Consultado el 20 de septiembre de 2011 .
6. "Programas de Materias" (en español). Universidad Católica Argentina.
7. "John Vincent Atanasoff - el padre de la computadora" . www.columbia.edu . Consultado el 5 de diciembre de 2017 .
8. "Réplica del estado de Iowa de la primera computadora digital electrónica que va al Museo de Historia de la Computación - Servicio de Noticias - Universidad Estatal de Iowa" . www.news.iastate.edu . Consultado el 5 de diciembre de 2017 .
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10. Lojek, Bo (2007). Historia de la Ingeniería de Semiconductores . Springer Science & Business Media . págs. 120 y 321–323. ISBN 9783540342588.
11. Bassett, Ross Knox (2007). Hacia la era digital: laboratorios de investigación, empresas emergentes y el auge de la tecnología MOS . Prensa de la Universidad Johns Hopkins . pag. 46. ISBN 9780801886393.
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13. Saxena, Arjun N. (2009). Invención de circuitos integrados: hechos importantes no contados . World Scientific . pag. 140. ISBN 9789812814456.
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Enlaces externos

• Medios relacionados con la ingeniería informática en Wikimedia Commons