Para que un mensaje pueda ser transmitido o almacenado por determinados sistemas debe "ser adaptado". Muchas veces, esta adaptación consiste en convertir el mensaje en una señal. La señal es una particular variación en el tiempo de alguna característica física de los sistemas utilizados (luz, tensión, presión, u otros) a la que se le otorgará algún sentido cuando sea recibida (por ejemplo, mediante la decodificación). Un inmenso volumen de información se transmite y se almacena en forma de señales cuyas variaciones pueden ser continuas o discretas.

El mensaje que se necesita transmitir puede también ser continuo o discreto.¹ Un ejemplo de mensaje "naturalmente" continuo es la variación de temperatura en cada instante (que podría detectar algún sensor) o la vibración experimentada durante un sismo. Un ejemplo de mensaje "naturalmente" discreto se presenta cuando es necesario numerar cosas o eventos y transmitir esta información (como en los sistemas de detección del paso de automóviles para estudios de tráfico).

La asociación del tipo de mensaje con el tipo de sistema es algo natural. De este modo resulta razonable utilizar un sistema discreto (pocos estados) para transmitir información con un mensaje discreto (pocos estados). Por otro lado, resulta comprensible utilizar un sistema analógico para trabajar con un mensaje analógico. En nuestros días, sin embargo, es muy común utilizar sistemas digitales para operar con señales que originalmente son continuas (o "analógicas"), y esto merece un análisis para que los alumnos comprendan las relaciones entre estos conceptos.²

Esto requiere que se realice con los alumnos un trabajo que llene de sentido una aparente contradicción que puede plantearse con la siguiente pregunta:

Si lo digital sólo permite transmitir unos pocos estados de los infinitos que podrían corresponder a un sistema continuo, ¿cómo es posible que la digitalización de la información suela considerarse una ventaja?

Una de las posibles respuestas a esta pregunta tiene que ver con la posibilidad de resguardar la información digital frente al deterioro natural que ella puede sufrir al transmitirla o almacenarla. Nuestra propuesta ofrece una alternativa de trabajo con los alumnos que explora estas ideas. Consideramos que se trata de una noción compleja pero accesible y a la vez importante ya que otorga sentido al uso público del término "digital" (como en grabador digital, sonido digital, transmisión digital, televisión digital y otros). Esta actividad puede servir de introducción al estudio de la digitalización de señales.

Duración estimada de la actividad: cuatro clases

Desarrollo de la propuesta

Primera parte

La copia analógica deteriora la información

Sugerimos comenzar con el problema del deterioro provocado en la información analógica cuando se hacen copias (tanto en casetes de audio como en videocasetes). En este caso la copia de un original tiene un leve deterioro que se denomina de "primera generación". Al repetir el proceso partiendo de la copia en lugar de hacerlo del original, el resultado se deteriora aún más.

La primera actividad consiste en que los alumnos diseñen una manera de poner a prueba este deterioro. Se puede comenzar preguntándoles si creen que la información se deteriora al copiar sonidos de un casete a otro (o imágenes de un videocasete a otro). De las respuestas y la discusión el docente podrá detectar las ideas previas que los alumnos tienen sobre estos temas, así como las experiencias relacionadas que pueden haber tenido. Los alumnos deben diseñar un modo de poner claramente en evidencia este deterioro. El docente podrá sugerir que se tomen unos pocos segundos de un sonido grabado en casete y se realice una copia del original, para luego seguir haciendo copia de la copia, repitiendo el proceso de deterioro hasta llegar a tener un producto claramente deteriorado.

La intención es que lleguen a un modo de presentar claramente a terceros el problema. Por ejemplo, incluyendo en un casete, que será el producto final del trabajo, una muestra breve del sonido "original", luego una copia de primera generación de la misma muestra, luego una copia de segunda generación, una copia de la copia de cuarta generación y quizás una de octava generación.

El docente puede decidir si le parece pertinente un intercambio de ideas entre los alumnos para que lleguen a una definición común del modo de presentación. A partir de allí los alumnos deben tomar una serie de decisiones para llevar a cabo esta grabación. ¿Cuántos casetes se necesitarán? ¿Cómo serán los pasos del proceso que permitirán obtener estas copias de manera eficiente en el tiempo utilizado? ¿Se puede evitar trabajar de más si se planifican las operaciones?³

Luego puede discutirse con ellos sobre los modos en que cada grupo resolvió el problema y sobre los recursos utilizados para comparar modos de realización.

El docente puede realizar un cierre aquí indicando que un tipo de deterioro similar se produce en la información cuando se transmite a distancia. El deterioro aparece debido a que la variación provocada en un extremo del sistema de transmisión provoca, en el extremo de recepción, una variación ligeramente diferente.

Segunda parte

La digitalización de la información permite disminuir el deterioro al copiar la información

Aquí proponemos involucrar a los alumnos en una actividad aparentemente diferente. Se les relatará el caso de un cerrajero y un problema de copia de llaves. Aquí se pretende indicar que puede ser una buena práctica conservar un "original" de la llave de cada cerradura del que se hagan todas las demás copias. Del mismo modo podrá verse la inconveniencia de hacer copias de copias, debido al deterioro progresivo. Si lo desea, puede pedir que realicen un dibujo o un esquema de cómo se imaginan ellos una llave original, una copia de primera generación y una de segunda generación. La estrategia que buscamos es la de asociar algo muy abstracto -la señal analógica de audio- con algo más concreto -la variación de la forma de una llave-. En ambos casos los procesos que deterioran la copia tienen bases similares.

Se les propone entonces que lean el siguiente relato (u otro que usted puede generar con ideas similares):Un cerrajero se enfrenta con un problema frecuente: vienen clientes que le traen llaves que no abren y le piden que las repare. El cerrajero les indica que, sin disponer de la llave original o de la cerradura que se quiere abrir, esa tarea es imposible. Un día, un cliente comenta al cerrajero que existe una manera de diseñar un tipo de llave y de cerradura que podría ser reparada aunque no se disponga del original. El cerrajero, sin creerle, le pregunta si esta curiosa llave podría ser copiada utilizando la misma máquina que él usa. El cliente responde que sí y que a pesar de que la máquina realice la copia con ciertas imperfecciones, el cerrajero podría saber qué hay que modificar en la llave para corregir los defectos de la copia, sin tener a la vista la llave original.

En esta instancia, el docente -que conoce al grupo- podrá elegir entre distintas estrategias. Podrá, por ejemplo, dejar el problema abierto para ver si los alumnos imaginan un tipo de llave que responda a las características que el cliente plantea, o podrá brindar una serie de ayudas para conseguir que el grupo completo -guiado por el docente- pueda construir algunas de las cualidades de este tipo especial de llave que se deteriora, pero que permite ser regenerada sin conocer el original.

Es posible plantear a los alumnos una simulación del problema en la que el docente define el tipo de error que puede esperarse en la copia. Cada grupo trabaja con tres dibujos de llaves (véanse las figuras siguientes) y con dos tipos de máquinas que tienen diferente precisión en la copia (diciendo, por ejemplo, que la copia de la primera no se apartará más de un milímetro del original en ningún punto, mientras que la otra puede apartarse hasta tres milímetros).

De esta manera se les puede pedir que, a partir de cada una de las tres llaves originales que se muestran como modelo, imaginen y dibujen seis ejemplos de copias posibles al utilizar ambas máquinas (uno para cada llave copiada en cada máquina). Los dibujos deberán ser realizados con cuidado (pueden calcar los originales y realizar las modificaciones mientras calcan la forma general). Cada dibujo deberá tener una indicación de la máquina con la que fue realizado.

Llave B (original) Llave B copiada con máquina 1 (puede regenerarse sin el original) Llave B copiada con máquina 2 (no puede regenerarse sin el original)

Luego se les pide que intercambien sus dibujos con los de otro grupo e intenten adivinar cuál era la llave original, dibujando el contorno que ellos consideran correcto (puede estar superpuesto con el que recibieron).

A continuación, deben completar una tabla como la siguiente, en la que se indica cuáles llaves pueden ser reconstruidas sin auxilio del original.

Esta actividad pone en juego variables muy similares a las que aparecen en el problema de la digitalización de información. La llave de variación continua es equivalente a la información analógica correspondiente a un sonido, y el proceso de grabación de sonido en un casete provoca el mismo tipo de deterioro que la copia de la llave.

Algunas veces se cree que la información digital está menos expuesta a los errores cuando en realidad debería decirse que la información digital está tan expuesta a los errores mientras es transportada o almacenada como la información analógica, sólo que existe la posibilidad de regenerarla.

Sugerencias

Después del trabajo realizado, el docente puede exponer el diagrama en bloques de un sistema de transmisión a distancia y explicar que, en el caso de una señal analógica, lo que se recibe es diferente de lo que se envía y no hay posibilidad de corregir estos errores sin conocer el original. Cuando la señal analógica se digitaliza, en realidad se la está deteriorando (sólo se toman como válidos algunos de los infinitos estados de la señal continua original), pero luego de este deterioro -decidido y programado por el diseñador del sistema-, la señal queda "protegida". Los deterioros que se produzcan posteriormente en la transmisión pueden ser regenerados.

Señal original transmisor

Señal con ruido

Señal original digitalizador

Señal digitalizada transmisor

Señal digitalizada con ruido regenerador

Señal digitalizada

Si bien en la actividad las llaves "digitales" fueron elegidas como un recurso didáctico, desde hace algunos años se utilizan realmente llaves digitales que poseen hendiduras en sus lados que sólo pueden tomar dos estados.

1. Debemos indicar aquí que ninguna clasificación puede escapar a cierto "contrabando" de ideas que salen de una de las tipificaciones para asemejarse o fundirse con la otra. Así existen ciertos tipos de mensaje que pueden ser continuos o discretos en función de la interpretación que hagamos de ellos.
2. Con esto ya se tiene material útil para organizar el trabajo con los alumnos a partir de propuestas que permitan que ellos detecten que existen estas dos clases generales de mensajes (continuo o discreto) y dos grandes tipos de sistemas relacionados. Sin embargo, en muchos sistemas actuales la información que corresponde a mensajes "naturalmente" continuos (o analógicos) se digitaliza.
3. Un error común en que incurren los alumnos al llevar a cabo esta tarea es el de olvidar contar algunas generaciones de copia. Así obtiene el original en el casete A y la copia de primera generación en el casete B. Al pasar ambos a un único casete para presentarlo al docente olvidan contar estas nuevas copias como un deterioro que se agrega al que ya tenían. Cada docente podrá evaluar si le interesa hacer de esto un problema relevante o no. Estimamos que si no surge de ellos, puede en principio no hacerse demasiado hincapié en él o hasta permitir que se flexibilice en parte la consigna.