Ingeniería Informática

Ingeniería informática (CoE o CpE) es una rama de la ingeniería eléctrica y la informática que integra varios campos de la informática y la ingeniería electrónica. necesario para desarrollar hardware y software de computadora. Los ingenieros informáticos no solo requieren capacitación en ingeniería electrónica, diseño de software e integración de hardware y software, sino también en ingeniería de software. Utiliza las técnicas y los principios de la ingeniería eléctrica y la informática, pero también cubre áreas como la inteligencia artificial (IA), la robótica, las redes informáticas, la arquitectura informática y los sistemas operativos. Los ingenieros informáticos están involucrados 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 solo se enfoca en cómo funcionan los sistemas informáticos, sino que también exige que se integren en el panorama general. Los robots son 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, el diseño de sensores analógicos, el diseño de placas de circuito de señal mixta y el diseño de sistemas operativos. Los ingenieros informáticos también son adecuados para la investigación en robótica, que se basa en gran medida en el 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 un estudiante universitario. grado. 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.

Esta placa base de computadora utilizada en un ordenador personal es el resultado de los esfuerzos de ingeniería informática.

Historia

El motor de diferencia, el primer ordenador mecánico.

ENIAC, el primer ordenador electrónico.

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. Si bien el ABC original se desmanteló y se desechó en la década de 1940, se hizo un homenaje a los últimos inventores, se hizo una réplica del ABC en 1997, donde un equipo de investigadores e ingenieros tomó cuatro años y $ 350,000 para construir.

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, el proceso planar de Jean Hoerni, el chip de circuito integrado monolítico de Robert Noyce en Fairchild Semiconductor en 1959, el efecto de campo de semiconductor de óxido de metal transistor (MOSFET o transistor MOS) por Mohamed Atalla y Dawon Kahng en Bell Labs en 1959, y el microprocesador de un solo chip (Intel 4004) por Federico Faggin, Marcian Hoff, Masatoshi Shima y Stanley Mazor en Intel en 1971.

Historia de la educación en ingeniería informática

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. A partir de 2015, había 250 programas de ingeniería informática acreditados por ABET en los EE. UU. En Europa, la acreditación de las escuelas de ingeniería informática la realiza 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 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. Al igual que con la mayoría de las disciplinas de ingeniería, es necesario tener un conocimiento sólido de matemáticas y ciencias para los ingenieros informáticos.

Educación

La ingeniería informática se denomina 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 e ingeniería informática). Por lo general, uno debe aprender una variedad de matemáticas, como cálculo, álgebra y trigonometría, y algunas clases de informática. 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 comúnmente trabajan con sistemas de software de computadora, se necesita una sólida formación en programación de computadoras. Según BLS, "una especialización en ingeniería informática es similar a la ingeniería eléctrica pero con algunos cursos de informática agregados al plan de estudios". Algunas empresas grandes 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, dado que el costo relativo de corregir un error aumenta a medida que avanza en 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.

Profesión: Ingeniero informático

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

Aplicaciones y práctica

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

Ingeniería de hardware informático

Según el BLS, el empleo de Job Outlook 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)". Esta es una disminución de la estimación de ingeniería de hardware informático BLS de 2014 a 2024 del 3% y un total de 77,700 puestos de trabajo. " y está por debajo del 7 % para la estimación de BLS de 2012 a 2022 y está más abajo del 9 % en la estimación de BLS de 2010 a 2020." Hoy en día, el hardware de la computadora es de alguna manera igual a la ingeniería electrónica e informática (ECE) y se ha dividido en muchas subcategorías; el más importante es el diseño de sistemas integrados.

Ingeniería informática

Según la Oficina de Estadísticas Laborales (BLS) de EE. UU., "los ingenieros de software de aplicaciones informáticas y los ingenieros de software de sistemas informáticos están proyectados para estar entre las ocupaciones de crecimiento más rápido que el promedio" El crecimiento esperado de diez años a partir de 2014 para la ingeniería de software informático fue de un diecisiete por ciento estimado y hubo un total de 1.114.000 puestos de trabajo ese mismo año. Esto está por debajo de la estimación BLS de 2012 a 2022 del 22% para los desarrolladores de software. Y, más abajo de la estimación BLS del 30% de 2010 a 2020. Además, las crecientes preocupaciones sobre la seguridad cibernética se suman para colocar a la ingeniería de software informático muy por encima de la tasa de aumento promedio para todos los campos. Sin embargo, parte del trabajo se subcontratará en países extranjeros. Debido a esto, el crecimiento del empleo no será tan rápido como durante la última década, ya que los trabajos que habrían ido a los ingenieros de software informático en los Estados Unidos irán a los ingenieros de software informático en países como la India. Además, la Perspectiva laboral de BLS para programadores informáticos, 2014–24 tiene un −8% (una disminución, en sus palabras), una Perspectiva laboral, 2019-29 un -9% (Disminución) y una disminución del 10% para 2021 -2031 para quienes programan computadoras (es decir, sistemas integrados) que no son desarrolladores de aplicaciones informáticas. Además, el número de mujeres en los campos del software ha disminuido a lo largo de los años incluso más rápido que en otros campos de la ingeniería.

Licencia y práctica de ingeniería informática

La ingeniería informática generalmente se practica dentro de empresas de desarrollo de productos más grandes y dicha práctica puede no estar sujeta a licencia. Sin embargo, los consultores independientes que promocionan la ingeniería informática, al igual que cualquier otra forma de ingeniería, pueden estar sujetos a las leyes estatales que restringen la práctica de ingeniería profesional solo a aquellos que hayan recibido la Licencia correspondiente. 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 en 2003.

Áreas de especialidad

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

Diseño del procesador

El proceso de diseño del procesador implica elegir un conjunto de instrucciones y un determinado paradigma de ejecución (p. ej., VLIW o RISC) y da como resultado una microarquitectura, que podría describirse en, p. 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 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 el lenguaje de programación C.

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

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), modulación y codificación de 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.

Compiladores y sistemas operativos

Windows 10, un ejemplo de un 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. Ejemplos de trabajo en este campo incluyen el desarrollo de algoritmos de transformación de código post-link-time y el desarrollo de nuevos sistemas operativos.

Ciencias e ingeniería computacional

La ingeniería y la ciencia informática es 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 aeronaves, el procesamiento de plasma de características nanométricas en obleas de semiconductores, el diseño de circuitos VLSI, los sistemas de detección de radar, el transporte de iones a través de canales biológicos y mucho más.

Redes informáticas, informática móvil y sistemas distribuidos

En esta especialidad, los ingenieros construyen entornos integrados para computación, comunicaciones y acceso a la información. Los ejemplos incluyen redes inalámbricas de canal compartido, gestión de recursos adaptativa 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 de Ethernet rápido.

Sistemas informáticos: arquitectura, procesamiento paralelo y confiabilidad

Un ejemplo de un ordenador CPU.

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 multihilo y procesamiento 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.

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

Visión artificial y robótica

Un ejemplo de un robot humanoide.

En esta especialidad, los ingenieros informáticos se centran en el desarrollo de tecnología de detección visual para detectar un entorno, la representación de un entorno y la manipulación del entorno. La información tridimensional recopilada luego se implementa para realizar una variedad de tareas. Estos incluyen modelado humano mejorado, comunicación de imágenes e interfaces humano-computadora, así como dispositivos como cámaras para propósitos especiales con sensores de visión versátiles.

Sistemas integrados

Ejemplos de dispositivos que utilizan sistemas integrados.

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 continuos en sistemas integrados incluyen "vehículos y equipos automatizados para realizar búsquedas y rescates, sistemas de transporte automatizados y coordinación humano-robot para reparar equipos en el espacio". A partir de 2018, las especializaciones en sistemas integrados de computadora incluyen diseño de sistema en chip, arquitectura de computación perimetral e Internet de las cosas.

Circuitos integrados, diseño 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.

Procesamiento de señales, imágenes y voz

Los ingenieros informáticos en esta área desarrollan mejoras en la interacción humano-computadora, incluidos 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.

Computación cuántica