Los estudiantes de secundaria en Kansas, Florida y Texas aprenderán a diseñar aplicaciones de IA y construir microelectrónica, con el objetivo de reforzar la experiencia tecnológica de EE. UU.
Los estudiantes de escuelas secundarias públicas de Kansas y otros dos estados pronto tendrán la oportunidad de adentrarse en el campo de la inteligencia artificial, que evoluciona rápidamente. Un nuevo programa, posible gracias a una subvención de 1.4 millones de dólares de la Fundación Nacional de la Ciencia, está destinado a capacitar a los estudiantes en la codificación y el desarrollo de la microelectrónica esencial para la IA. Esta iniciativa forma parte de un esfuerzo más amplio para mantener la ventaja competitiva de los Estados Unidos en la fabricación de microchips y el desarrollo de software de IA.
Investigadores de la Universidad de Kansas, la Universidad de Florida y la Universidad del Norte de Texas colaborarán con escuelas secundarias locales para involucrar a aproximadamente 500 estudiantes y 25 profesores en proyectos prácticos. Estos proyectos están diseñados para despertar el interés en las carreras tecnológicas.
Tamzidul Hoque, profesor adjunto de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación en la KU, dirige la investigación en la KU. Su equipo en Lawrence se asociará con la escuela secundaria Shawnee Mission West en Overland Park, donde el profesor de ciencias de la computación Mark Lange implementará el plan de estudios de vanguardia.
Un componente clave de la capacitación implica que los estudiantes ejecuten su código en dispositivos Tiny Machine Learning (TinyML): hardware de bajo consumo que permite el procesamiento de IA directamente en el dispositivo en lugar de depender de servidores en la nube.
“Será un pequeño dispositivo que realizará tareas de IA en el extremo del usuario sin conectarse a la nube”, afirmó Hoque en un comunicado de prensa. “TinyML es una aplicación que permite convertir un modelo de IA de gran tamaño en uno más pequeño que pueda ejecutarse en un dispositivo pequeño”.
Estas aplicaciones de IA en los llamados “dispositivos de borde” son innovadoras porque no dependen de centros de datos centralizados.
“Queremos demostrarles a los estudiantes la amplia gama de aplicaciones de inteligencia artificial de vanguardia disponibles”, agregó Hoque. “Al trabajar con inteligencia artificial de vanguardia, no solo aprenderán sobre inteligencia artificial, sino que también adquirirán conocimientos sobre microelectrónica porque involucra hardware de bajo nivel. Nuestro plan de estudios aborda estas dos áreas importantes: microelectrónica e inteligencia artificial”.
El atractivo del proyecto se suma a su enfoque en soluciones rentables, en particular para escuelas con presupuestos limitados. Los investigadores están diseñando una plataforma de hardware que incluye microprocesadores, diversos sensores y componentes de comunicación para garantizar la asequibilidad.
“Colaboraremos con la Universidad de Florida para desarrollar la plataforma, siendo uno de los principales retos la rentabilidad”, añadió Hoque. “Nuestro objetivo es crear un dispositivo que cueste menos de 45 dólares, equipado con al menos 10 sensores diferentes, lo que lo hace accesible incluso para escuelas secundarias con recursos limitados”.
Otro elemento crucial es el enfoque altruista de los proyectos. Los estudiantes trabajarán en aplicaciones centradas en la comunidad, como soluciones de inteligencia artificial para la detección de incendios y el apoyo agrícola. Este enfoque tiene como objetivo mostrar cómo la ingeniería puede beneficiar a la sociedad y motivar a los estudiantes más allá de la promesa de salarios lucrativos.
“Cuando tratamos de motivar a los estudiantes sobre ingeniería, a menudo destacamos los salarios altos o los aspectos lucrativos de los trabajos, pero la ingeniería no se trata solo de esas cosas, y muchos estudiantes pueden no sentirse motivados únicamente por ellas”, agregó Hoque. “Integrar el concepto de altruismo (cómo la ingeniería puede ayudar a su comunidad) puede ser un motivador más fuerte”.
A pesar de los proyectos orientados a la comunidad, el programa tiene como objetivo preparar a los estudiantes para trabajos bien remunerados en IA y microelectrónica. Las colaboraciones con socios de la industria de IA garantizan que el plan de estudios se adapte a las necesidades de la fuerza laboral, mejorando las perspectivas laborales de los estudiantes.
“Nuestro objetivo es garantizar que el plan de estudios que desarrollamos esté bien alineado con la industria”, agregó Hoque. “Contamos con un consejo asesor formado por miembros de la industria que brindan comentarios sobre si los temas que hemos elegido son adecuados para el campo y si el aprendizaje de estas habilidades técnicas ayudará a los estudiantes a conseguir empleos a largo plazo”.
Para facilitar esta capacitación alineada con la industria, los investigadores organizarán conferencias donde los profesores de secundaria y los socios de la industria podrán intercambiar ideas sobre el desarrollo curricular y los métodos de enseñanza.
Esta iniciativa cuenta con el apoyo de la Ley CHIPS y Ciencia, aprobada por el Congreso en 2022, que tiene como objetivo impulsar la producción nacional de semiconductores y mejorar la seguridad nacional. La ley aborda las vulnerabilidades expuestas durante la pandemia de COVID-19 al promover la fabricación nacional de microelectrónica de misión crítica.
“Después de la COVID, nos dimos cuenta de lo dependientes que somos de las cadenas de suministro externas, lo que llevó al gobierno a ofrecer incentivos importantes para el desarrollo de instalaciones de fabricación nacionales”, añadió Hoque. “Este problema no solo afecta a los consumidores, sino también a la seguridad nacional, ya que la microelectrónica utilizada en sistemas de misión crítica debe desarrollarse en instalaciones seguras sin posibilidad de alteraciones maliciosas o amenazas a la seguridad. Por razones de seguridad nacional, es esencial tener capacidades nacionales para diseñar y fabricar nuestros propios microchips. Pero no basta con desarrollar estas instalaciones: también necesitamos personas que trabajen en ellas. Programas como este motivarán a los estudiantes a explorar el hardware y seguir carreras en microelectrónica”.
Fuente: La Universidad de Kansas