El microscopio y su aplicación en procesos de investigación científica a través de la Inteligencia Artificial

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  • 21 Septiembre, 2023

La importancia de la Inteligencia Artificial (IA) en la educación radica en su capacidad para mejorar la calidad del aprendizaje y enseñanza, permitiendo a los y las estudiantes, desarrollar una asimilación efectiva y personalizada del conocimiento con retroalimentación en tiempo real. 

Y qué duda cabe sobre la aplicación, importancia y usos que la IA nos ofrece para mejorar la calidad de vida, ayudando a superar retos globales tales como el cambio climático, crisis sanitarias, enfermedades y actividades financieras, por citar algunas. Cualidades ampliamente reconocibles, donde la economía mundial tiene su principal foco de atención, comprendiendo la magnitud de una inversión con enorme potencial de crecimiento.  

El término creado en 1950 por John McCarthy y Alan Turing (www.bbc.com), a lo largo de su evolución ha potenciado la reducción del error humano, creatividad, precisión y agilidad en la toma de decisiones. Sus primeras aplicaciones ligadas al campo de las Ciencias, se asoció con la seguridad nuclear, tecnológica y física, incorporando datos provenientes de los sistemas de detección de radiaciones. Una acción que permitió mejorar el hallazgo y caracterización de materiales nucleares junto a otros materiales radiactivos.

Hoy, su utilidad y radio de impacto ha experimentado una importante evolución. Un escenario que le ha permitido expandir sus beneficios al aula escolar. De esta manera, el Colegio Ozanam ubicado en la comuna de Santiago, ha desplegado sus esfuerzos en la identificación de objetos al microscopio, presentando las muestras con la aplicación de IA. 

Francisco Pinto, profesor y encargado del área de Ciencias Naturales del establecimiento, manifestó su satisfacción por el desarrollo de la iniciativa: “Estas experiencias son esenciales para el aprendizaje en Ciencias, ya que los estudiantes desarrollan habilidades científicas de todo tipo. Asimismo, ofrece la posibilidad de trabajar en equipo y desarrollar un proyecto de investigación e innovación tecnológica que, normalmente, no puede realizarse de manera seria en el colegio. De igual modo, se puede exponer, socializar y recibir opiniones de lo que se está ejecutando. El conjunto de estas acciones, generan un vínculo excepcional entre el Colegio y la Educación Superior”, explicó el docente. 

Actualmente, el Club Científico del establecimiento obedece a un perfil de conocimiento interdisciplinario, con estudiantes que gustan de las matemáticas, biología, física y humanidades. Según Pinto, “estas instancias, no sólo sirven para aprender de Ciencias, sino que también para aprender a socializar un proyecto, escribirlo, verbalizarlo, proyectar un formato de innovación e investigación científica escolar, implementando una recopilación bibliográfica de las actividades y el desarrollo de habilidades en distintas áreas”. 

Para el docente, “Explora RM Sur Poniente fortalece un vínculo muy importante entre colegio y universidad. El sólo hecho de visitar un laboratorio perteneciente a una casa de estudios superiores, modifica la percepción de los estudiantes. A muchos, les gustaría desarrollar estudios en el área de las ciencias, ser académico, hacer un magíster, proseguir un doctorado, generar investigación, viajar y hacer un montón de cosas que están ligadas al conocimiento científico”. 

De igual modo, la experiencia en el Colegio Ozanam, ha significado que los estudiantes se hagan preguntas sobre su futuro y cómo poder mejorar la cotidianeidad en términos de nuevas tecnologías, formas de aprender y reconocer la naturaleza. 

“Los colegios necesitamos vincularnos con el medio, no solamente a través de salidas pedagógicas, sino que también en torno a un área de gestión cultural y vinculación con el medio, para que los estudiantes tengan mayores posibilidades de aprender Ciencia en laboratorios de universidades, farmacéuticos y en medio de la naturaleza”, explicó Pinto. 

Las células llevadas al microscopio

El proceso ejecutado por los estudiantes, se inicia con el fotografiado de las muestras disponibles. De esta manera, se desarrolla el proceso de etiquetado, marcando las células para generar el traspaso de información a la IA y obtener el reconocimiento de datos. 

Luis Ataulluco, alumno de 3° Medio, indicó que “trabajamos en el desarrollo de una aplicación basada en IA, con reconocimiento de imagen a través del microscopio, identificando la estructura y tipo de célula. El proyecto se comenzó a trabajar con el desarrollo de la idea. Posteriormente, nos abocamos a la revisión bibliográfica, ya que debemos informarnos sobre el tema de estudio y, tras cumplir con estos pasos, iniciamos el proceso metodológico de esta aplicación”. 

Cabe destacar que se debieron encontrar muestras ideales para un prototipo. Para este caso particular, células fácilmente identificables para iniciar el proyecto. Posteriormente, se fueron incorporando otros tipos de muestras, que la IA es capaz de detectar. 

“Para comenzar elegimos cinco, siendo una de ellas la mitosis celular. Ésta se colocó sobre el microscopio, siendo enfocada para obtener la mayor cantidad de fotos posibles, en todos los ángulos y con diferentes escalas de aumento”, señaló Ataulluco. 

Millaray Norambuena, alumna de 4° Medio, profundizó sobre las complejidades que trae consigo este proceso: “Podemos ir moviendo y fotografiando la muestra. Una vez que tenemos una cantidad aceptable de imágenes (150), nos dirigimos a un computador donde fueron subidas las fotos a un Drive. Ahí proseguimos con el etiquetado, buscando que la IA sea capaz de identificar lo que estamos viendo en cada imagen”. 

Dennise Salazar, Directora del Colegio Ozanam, destacó la importancia que tiene para los y las estudiantes del establecimiento, participar de las iniciativas desarrolladas por Explora: “El investigar, tener vinculación con el medio e implementar proyectos desde el principio hasta el final, representa una experiencia muy significativa para todos los estudiantes. En un momento pensamos en qué hacer, no solamente para los niños que venían precedidos de la pandemia, sino que también con los destacados. Y en ese sentido, Explora representa un gran aporte y fuente de innovación, asociado al desarrollo del área científica de nuestro colegio”.  

 

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