Comunicación sin barreras ni fronteras


Por Agustín González, académico de la Universidad Técnica Federico Santa María*.

El avance de la ciencia, la tecnología y sobre todo, la informática, han permitido que el intercambio de información sea cada vez más rápido e instantáneo. De esta manera, las clases en línea a través de un computador o videoconferencia están entrando con más fuerza en diversas empresas e instituciones, incluso a nivel educacional, donde ya no es necesario asistir presencialmente a un aula para recibir los contenidos que entrega el profesor.

Y muestras hay muchas. El e-learning, por ejemplo, es una vía para el aprendizaje que permite eliminar las barreras de tiempo y distancia, al aplicar integrada y conjuntamente diversos recursos tecnológicos. De esta manera, el conocimiento y la información se transmite en forma eficiente, tanto desde como hacia el receptor, contribuyendo a la eficiencia, reduciendo costos y optimizando procesos.

Esta forma de transmitir la información permite monitorear a cada uno de los participantes, requisito indispensable para asegurar la eficiencia en los procesos de capacitación y de la gestión por competencias. Por otra parte, ofrece sistemas altamente veloces para la realización de procesos de certificación, encuestas y evaluaciones en general.

Así, existen las llamadas pruebas on line, por mencionar un recurso, que permiten generar tests en línea, con el fin de evaluar en forma virtual a quien sea necesario, y otorgan la posibilidad de recibir toda la retroalimentación que el proceso de capacitación requiera para el logro de sus particulares objetivos. Frente al test tradicional, este sistema tiene numerosas ventajas, como el acceso sin restricción horaria y la obtención de resultados en forma inmediata.

En septiembre de 2001, la empresa Seaprende.com realizó la primera clase on line hecha en Latinoamérica para escolares en la asignatura de Ciencias Naturales con el tema "Contaminación". En esa ocasión, más de 50 alumnos se conectaron desde sus casas en una actividad que despertó gran interés de parte de los estudiantes. El profesor dictó su clase en tiempo real y los alumnos podían escucharlo, verlo y hacerle preguntas en el foro, lo que representó un verdadero cambio de paradigma en la forma de hacer educación escolar en Chile.

En este ámbito, existen dos líneas de enseñanza que se están aplicando, con diversas ventajas: el proceso de aprendizaje en tiempo real, que aumenta los niveles de motivación, permite un feedback inmediato y el trabajo grupal, y es de rápida implementación; y el proceso de aprendizaje en tiempo diferido, que permite que el alumno trabaje a su ritmo y a su tiempo, basado en la construcción del aprendizaje, y que se masifique el conocimiento para una gran cantidad de personas.

Por otra parte, el aumento de la capacidad de procesamiento de los computadores personales y el ancho de banda de las redes han posibilitado el uso de sistemas de colaboración multimediales e interactivas, que se caracterizan por la captura y transmisión de video, audio y datos.

Sin embargo, mientras se ha realizado bastante investigación y desarrollo de protocolos y servicios para transmitir audio y video, se ha dedicado menos trabajo a la compartición de datos entre computadoras con sistemas operativos distintos, por ejemplo entre sistemas Microsoft y Linux o Solaris. En particular, no se cuenta con sistemas capaces de compartir a un gran número de participantes y en tiempo real, datos generados por una aplicación controlada por uno de los participantes de una sesión de colaboración, en formatos tan básicos como un documento Word o una presentación en PowerPoint.

En este sentido, las aplicaciones multimediales requieren de una componente de datos que normalmente transportan o apoyan la idea principal de cualquier conferencia multimedial. Es así como en lugar de enviar copias duras del material a participantes remotos de una conferencia, hoy las aplicaciones distribuidas usan las redes de computadores para distribuir la información en línea.

Se han desarrollado varios sistemas especializados para tal propósito, como sistemas "co - browsers" y sistemas para compartir programas de computación. En los sistemas co-browsers, los integrantes de una sesión de colaboración observan en sus computadoras la misma información de navegación que es controlada por algunos de los participantes. De este modo se comparte datos y junto al audio y video el conductor de la sesión puede dar a conocer temas y contenidos. Los sistemas para compartir programas son más genéricos por cuanto permiten compartir la misma experiencia visual con cualquier programa de computación y no sólo con la navegación en Internet como en los sistemas co-browsers.

Aun cuando estos sistemas poseen múltiples características, la mayor contribución de ellos a una sesión de trabajo con participantes distantes geográficamente, es la habilidad de distribuir la información en tiempo real y emular así una pantalla virtual o múltiples documentos sobre una mesa virtual. El común denominador de las aplicaciones mencionadas es el deseo de compartir una misma visión entre todos los integrantes de una sesión distribuida.

La escalabilidad de los sistemas, o capacidad para abarcar un gran número de usuarios sin una degradación significativa del sistema, es una de las limitaciones de los sistemas de colaboración interactiva hasta ahora propuestos. Las dificultades surgen en la necesidad de transmisión confiable de datos y a muchos participantes (decenas o centenas). Esto no es simple cuando el usuario transmisor de contenidos puede ser cualquier participante y se deben hacer múltiples envíos de los datos a cada uno de los usuarios o alternativamente usar protocolos especiales de comunicaciones entre computadoras para que la infraestructura de la red genere las copias en la medida que se llega a usuarios remotos. Otro desafío es la coordinación adecuada entre los participantes para evitar inconsistencias, por ejemplo, la coordinación necesaria para permitir sólo a un participante a la vez el control de la aplicación compartida.

En este sentido, el proyecto "Ejecución de programas de computación en modo compartido en ambientes heterogéneos", propone el desarrollo de un sistema que permite trabajar simultáneamente sobre una aplicación a varios participantes de una multiconferencia compartida en Internet o Intranet, contemplándose cubrir los sistemas operativos Linux, versiones de Microsoft Windows y Solaris.

La técnica usada se basa en el muestreo periódico de la componente visual en pantalla de una aplicación en ejecución. La secuencia de cuadros generados es tratada como video sintético, el cual es codificado usando formatos estándares de compresión de video y luego es difundido a todos los participantes de la sesión distribuida. El protocolo de transporte permite a los usuarios retirarse de la sesión y a nuevos miembros incorporarse a ella en cualquier momento y lugar.

Para la interacción con la aplicación, se propone capturar los eventos de entrada -teclado y mouse- generados por el usuario remoto, transmitirlos al computador donde corre la aplicación compartida, e inyectarlos a la aplicación como si éstos hubieran sido generados localmente, permitiendo mostrar a cada uno de los usuarios el efecto de los cambios o modificaciones generados en el documento en uso, con lo cual se logra un sistema para compartir una aplicación cualquiera y, por ende, compartir todo tipo de datos.

El mecanismo propuesto para transmitir los datos hace uso del transporte multicast y TCP (Transmission Control Protocol), dos protocolos de comunicación entre computadoras. Aun cuando la transmisión multicast no es confiable -es decir, que no garantiza que todos los datos llegarán a todos los destinos-, sí permite una transmisión única, la cual es "clonada" en la red de computadoras para hacerla llegar a muchos usuarios. Por ello se dice que multicast es un protocolo de transporte multipunto no confiable. Por otra parte, TCP es un protocolo confiable pero sólo permite la transferencia de datos entre dos computadoras. Este protocolo es usado en este caso para hacer llegar los eventos de teclado y mouse desde el participante que controla la aplicación, siendo compartida hacia ésta. Adicionalmente, TCP es usado en el mecanismos de coordinación de control exclusivo sobre la aplicación siendo compartida.

Para conseguir cubrir múltiples tipos de computadoras y sistemas operativos -trabaja en plataformas heterogéneas-, el sistema propuesto hace uso del lenguaje de programación de computadoras Java.

Los aspectos novedosos se resumen en el uso de estándares de codificación de video para la compresión de los datos por compartir, el uso de protocolos de transporte multipunto no confiables para la compartición de datos, y el desarrollo de un protocolo de exclusión mutua que permita incorporar políticas de acceso que reflejen la jerarquía, por ejemplo, profesor o alumno, de los miembros de una sesión.

Otra meta es entregar una calidad de servicio de acuerdo a la capacidad de conexión de cada participante con el resto de los integrantes de la sesión. Para ello se investigan los procedimientos ya desarrollados para la difusión de video, como codificación por capas ("layering"), para ser aplicados al caso de distribución de la imagen generada por la ventana de un programa en ejecución.

Si bien todos los integrantes de la sesión multimedial recibirán la componente visual de la aplicación, sólo uno tendrá acceso a interactuar remotamente con ésta. Se propone esta opción por cuanto las aplicaciones por compartir, en general, trabajan en modo mono-usuario. En la práctica, el número de usuarios que solicitan acceso a un recurso exclusivo no aumenta proporcionalmente con el número de miembros de una sesión. Basado en esta hipótesis se propuso usar conexiones TCP para requerir y conceder acceso al recurso exclusivo. La identidad del poseedor del recurso exclusivo es difundida vía notificaciones periódicas usando multicast.

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*Agustín González Valenzuela, académico del Departamento de Electrónica de la Universidad Técnica Federico Santa María, es ingeniero civil electrónico y magíster en Ingeniería Electrónica de este plantel, y magíster en Ciencias de la Computación de la Old Dominion University, Estados Unidos. Sus áreas de interés son: Sistemas de Colaboración Multimediales, Soporte Internet para Educación, Diseño y Programación de Sistemas y Aplicaciones, Redes de Computadores y Sistemas Embebidos.