Evidencias M.S.I. José Hernández...

EVIDENCIAS M.S.I. JOSÉ HERNÁNDEZ SILVA

Cuerpo Académico: UV-CA-281 – DINÁMICA DE SISTEMAS

Periodo Agosto 2009 – Julio 2011

Evidencias M.S.I. José Hernández Silva

12 de agosto de 2011

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Contenido 4 Proyecto (Registro 12179201197 D.G.I.): Desarrollo de software y prototipos para el modelado, simulación y control de sistemas dinámicos aplicados a la educación. ................................................. 2

10 Proyecto (Registro D.G.I. 125952010106): Desarrollo de Software de Balanceo de Rotores Rígidos Utilizando Datos de Vibración Obtenidos Durante la Deceleración del Rotor, Montado Sobre una Máquina de B ..................................................................................................................................... 5

17 Proyecto (Registro D.G.I. 1259520109): Balanceo en un Plano de Rotores Acoplados a un Motor de Inducción Mediante el uso de Mediciones del Espectro de la Corriente Eléctrica ................................ 7

19 Artículo en Revista Internacional Arbitrado: Análisis de Desempeño de 3 Sistemas Operativos en una computadora personal con recursos de hardware limitados ......................................................... 9

21 Artículo en Revista Internacional Indexada (ISSN 1940-1115): Los laboratorios virtuales y laboratorios remotos en la enseñanza de la ingeniería ...................................................................... 22

25 Artículo en Revista Internacional Indexada (ISSN 1940-2163): Controladores PID y controladores difusos .............................................................................................................................................. 32

28 Capítulo de Libro (978-607-003442-8): Sistemas Computacionales (Virtualización y Laboratorios Virtuales) .......................................................................................................................................... 46

41 Capítulo de Libro (ISBN-978-607-7846-35-2): Paradojas del software privativo y la necesidad de usar software libre en las instituciones de educación y universidades públicas ................................. 62

50 Ponencia en Congreso Internacional (ISSN-1948-2353): Virtualización con Arranque Remoto por PXE ................................................................................................................................................... 75

52 Ponencia en Congreso Internacional (ISSN-2165-6059): Un Portal de Laboratorios Virtuales para Matemáticas e Ingeniería en la Región Veracruz de la U.V. ............................................................... 84

56 Ponencia en Congreso Internacional (ISSN-2165-6059): Una distribución Linux para Ingeniería – UVLinuX-ing. ..................................................................................................................................... 95

59 Ponencia en Congreso Internacional (ISSN-2165-6067): Virtualización con arranque remoto por PXE para una infraestructura de laboratorios del Área Académica Económico – Administrativa de la U.V. ................................................................................................................................................ 105

61 Ponencia en Congreso Internacional: SAGE: Un Portal con una aplicación especializada para matemáticas ................................................................................................................................... 115

66 Ponencia en Congreso Internacional: Software Libre y Desarrollo Sustentable ........................... 126

69 Ponencia en Congreso Nacional: Pruebas de Desempeño de 3 Sistemas Operativos en una computadora personal con recursos limitados. ............................................................................... 136

73 Re-diseño de plan de estudios de Maestría en Dinámica de Sistemas ......................................... 144



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4 Proyecto (Registro 12179201197 D.G.I.): Desarrollo de software y prototipos para el modelado, simulación y control de sistemas dinámicos aplicados a la educación. Desarrollo de investigación asociada a la (s) LGAC (s) HERNÁNDEZ SILVA JOSÉ

DATOS GENERALES

TÍTULO DEL PROYECTO:

Desarrollo de software y prototipos para el modelado, simulación y control de sistemas dinámicos aplicados a la educación.

PALABRAS CLAVES:

Prototipos, laboratorio, sistemas dinámicos, simulación, modelado, identificación, control clusters.

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

Antecedentes:

En 1991 ante la carencia de equipo de laboratorio para la realización de prácticas en la Maestría en Ingeniería Eléctrica opción control que se impartía en el Instituto de ingeniería, se desarrolló un proyecto de investigación financiado por FOMES (FOMES 91-31-29), denominado “Construcción de Modelos a Escala de Procesos Industriales” con el objetivo de desarrollar equipo de laboratorio de bajo costo para la Universidad Veracruzana. Dicho proyecto permitió construir un par de prototipos para su uso en prácticas de laboratorio, así como la elaboración de al menos tres tesis de maestría en el área de Ingeniería Eléctrica.

Planteamiento del problema:

El equipo de laboratorio en las carreras de ingeniería siempre ha sido muy costoso, esto ha ocasionado que exista una carencia importante de equipo donde desarrollar las prácticas de laboratorio necesarias de distintas Experiencias Educativas tales como: máquinas eléctricas, teoría de control, servomecanismos, automatización, etc., limitando de cierta manera el proceso de enseñanza aprendizaje y ocasionando una preparación incompleta de nuestros egresados.

Algo que podría solucionar esa carencia de equipo, es poner en marcha una serie de proyectos tendientes al diseño y fabricación de prototipos para la instalación de laboratorios dentro de las misma universidad, para contar con espacios reales y/o virtuales, donde se puedan realizar actividades para el modelado, simulación, estudios teóricos, computacionales y experimentales sobre sistemas de control, servomecanismos, procesos industriales, etc.

Justificación:

La escasez de laboratorios bien equipados en las áreas de ingeniería eléctrica, automatización, control de procesos, etc. justifica el desarrollo de proyectos de investigación tendientes a aminorar estas deficiencias. En este proyecto se pretenden obtener productos de investigación que permitan realizar prácticas de laboratorio para el control, simulación e identificación de sistemas dinámicos de manera real y/o virtual.



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Objetivo General:

El objetivo principal de este proyecto es la construcción de un conjunto de prototipos físicos o virtuales, que permitan la realización de experimentos con fines pedagógicos o de investigación, dentro de los campos del modelado, identificación, simulación y control de sistemas dinámicos.

Objetivos particulares:

Se citan los siguientes:

1. Generar un entorno físico para la realización de experimentos de modelado, identificación, simulación y control de sistemas dinámicos de bajo y alto orden.

2. Generar un entorno virtual para la realización de experimentos de modelado, identificación, simulación y control de sistemas dinámicos.

Metas.

1. Construcción de al menos un prototipo físico para la experimentación con un sistema dinámico de cuarto y octavo orden

2. Construcción de al menos un laboratorio virtual de sistemas dinámicos, basado principalmente en una plataforma de software libre accesible desde Internet o Internet 2.

3. Desarrollo de un Cluster de Computadoras para la simulación de sistemas dinámicos. 4. Desarrollo de una distribución de Linux en forma de Live CD/DVD o Live USB con herramientas de análisis y

simulación de sistemas dinámicos. 5. Publicación de al menos dos artículos científicos. 6. Presentación de al menos una ponencia en un congreso nacional. 7. Presentación de al menos una ponencia en un congreso internacional. 8. Realización de una tesis de licenciatura 9. Realización de una tesis de maestría.

DATOS DEL PROYECTO

CUERPO(S) ACADÉMICO(S) O ACADEMIA(S) POR LÍNEA DE INVESTIGACIÓN:

Academia de dinámica de sistemas.

LÍNEA DE INVESTIGACIÓN QUE ATIENDE:

Desarrollo de Sistemas para la Educación en la Ingeniería.

DURACIÓN DEL PROYECTO:

3 Años: Inicio 11/02/2010 Término 11/02/2014



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10 Proyecto (Registro D.G.I. 125952010106): Desarrollo de Software de Balanceo de Rotores Rígidos Utilizando Datos de Vibración Obtenidos Durante la Deceleración del Rotor, Montado Sobre una Máquina de B Desarrollo de investigación asociada a la (s) LGAC (s) HERNÁNDEZ SILVA JOSÉ



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17 Proyecto (Registro D.G.I. 1259520109): Balanceo en un Plano de Rotores Acoplados a un Motor de Inducción Mediante el uso de Mediciones del Espectro de la Corriente Eléctrica Desarrollo de investigación asociada a la (s) LGAC (s) HERNÁNDEZ SILVA JOSÉ



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19 Artículo en Revista Internacional Arbitrado: Análisis de Desempeño de 3 Sistemas Operativos en una computadora personal con recursos de hardware limitados Publicación de resultados de investigación de autoría conjunta HERNÁNDEZ SILVA JOSÉ



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21 Artículo en Revista Internacional Indexada (ISSN 1940-1115): Los laboratorios virtuales y laboratorios remotos en la enseñanza de la ingeniería Publicación de resultados de investigación de autoría conjunta HERNÁNDEZ SILVA JOSÉ



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25 Artículo en Revista Internacional Indexada (ISSN 1940-2163): Controladores PID y controladores difusos Publicación de resultados de investigación de autoría conjunta HERNANDEZ SILVA JOSÉ



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41 Capítulo de Libro (ISBN-978-607-7846-35-2): Paradojas del software privativo y la necesidad de usar software libre en las instituciones de educación y universidades públicas Publicación de resultados de investigación de autoría conjunta HERNÁNDEZ SILVA JOSÉ



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50 Ponencia en Congreso Internacional (ISSN-1948-2353): Virtualización con Arranque Remoto por PXE Participación como ponente en evento académico HERNANDEZ SILVA JOSÉ



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52 Ponencia en Congreso Internacional (ISSN-2165-6059): Un Portal de Laboratorios Virtuales para Matemáticas e Ingeniería en la Región Veracruz de la U.V. Participación como ponente en evento académico HERNÁNDEZ SILVA JOSÉ



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59 Ponencia en Congreso Internacional (ISSN-2165-6067): Virtualización con arranque remoto por PXE para una infraestructura de laboratorios del Área Académica Económico – Administrativa de la U.V. Participación como ponente en evento académico HERNÁNDEZ SILVA JOSÉ



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61 Ponencia en Congreso Internacional: SAGE: Un Portal con una aplicación especializada para matemáticas Participación como ponente en evento académico HERNÁNDEZ SILVA JOSÉ



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Título

SAGE: Un Portal con una aplicación especializada para matemáticas,

Autores

M.I. Alberto Pedro Lorandi Medina

[email protected]

M.C. Martha Aurora Fierro Arias

[email protected]

M.I. José Hernández Silva

[email protected]

M.I. Guillermo Hermida Saba

[email protected]

Institución educativa

Universidad Veracruzana, Veracruz, Ver., México.

Eje temático

4. Ambientes Virtuales de Aprendizaje

http://www.uv.mx/cip/temas/virtuales.htm



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Resumen

Los desafíos que la globalización le ha impuesto a las universidades han obligado a la

Universidad Veracruzana (U.V.) a transformar su forma tradicional de desarrollar sus

procesos educativos hacia un modelo que le permita ampliar su quehacer académico. Con

una propuesta de un modelo educativo integral flexible basado en competencias, que se

complementa con servicios de tecnología educativa, impulsando el desarrollo de la

virtualización y la educación a distancia, nuestra institución se ha apoyado en una instancia

especializada, cuyos objetivos son desarrollar productos y servicios relacionados con el

campo de las telecomunicaciones como base de una tecnología educativa que apoye el

fortalecimiento de todos sus procesos.

Para lograr esto se ha desarrollado un sistema de información integral universitario (S.I.I.U)

y una plataforma institucional de educación a distancia (Eminus), Sin embargo existe aún

una carencia de ambientes virtuales de aprendizaje que puedan ser usados de manera

colaborativa para que redunden en un componente adicional para el proceso de construcción

del aprendizaje de nuestros estudiantes.

Con la experiencia adquirida en la construcción de un portal experimental para el área

técnica1 se inició la puesta en operación de un portal adicional con una aplicación

especializada para matemáticas llamada SAGE, un sistema algebraico computacional que

reúne y unifica toda una colección de software matemático que suple muchas de las

carencias de funcionalidad de otras aplicaciones.

Este trabajo presenta el desarrollo de dicho portal, el cual pretende ser un componente

adicional para el proceso de construcción del aprendizaje de los estudiantes de la

Universidad Veracruzana.

Palabras clave:

Sistema Algebraico Computacional (C.A.S.), Aplicaciones vía WEB, Laboratorios Virtuales,

Linux, Software Libre

1 Laboratorios Virtuales para uso en Experiencias Educativas de área Técnica en la U.V., Academia Journals.



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Abstract

The challenges that globalization has imposed on universities has forced the Universidad

Veracruzana to transform their traditional way of developing their educational processes

towards a model to expand their academic work. With a proposal for a comprehensive

educational model based on flexible skills, complemented with educational technology

services, promoting the development of virtualization and distance education, our institution

has relied on a specialized, whose objectives are to develop products and services related to

the field of telecommunications as a basis for educational technology to support the

strengthening of all its processes.

To achieve this we have developed an integral university information system (SIIU) and an

institutional platform for distance education (Eminus); however there is still a lack of virtual

learning environments that can be used in a collaborative manner to result in a additional

component for the construction of the learning process of our students.

With the experience gained in the construction of an experimental site for the technical area

was put into operation an additional portal with a specialized application for mathematics

called SAGE, a computer algebra system that collects and unifies a collection of

mathematical software supplies many of the shortcomings of functionality from other

applications.

This paper presents the development of this portal, which aims to be an additional component

to the construction process of learning for students of the Universidad Veracruzana.

Key words:

Computational Algebraic System (C.A.S.), WEB Applications, Virtual Laboratories, Linux,

Open Source Software.

Objetivos

La sociedad de nuestros días gira alrededor de la tecnología, la cual enlaza a las personas

con un mundo globalizado. A su vez, la educación exige que las organizaciones educativas

giren alrededor de un desarrollo tecnológico que les permita esparcir el conocimiento y el

saber. La educación actual en esta sociedad globalizada, debe traspasar las barreras de la



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escuela, la cual, a su vez, debe estar presente en la sociedad. Parece que la educación

virtual es una respuesta a la demanda educativa actual.

La Universidad Veracruzana no ha sido ajena a este acontecer, y actualmente cuenta con

una instancia especializada, cuyos objetivos son desarrollar productos y servicios

relacionados con el campo de las telecomunicaciones como base de una tecnología

educativa. Ella ha contribuido al desarrollo del S.I.I.U y la plataforma Eminus, entre otras

cosas que fortalecen su modelo de operación y los procesos internos y externos para ofrecer

servicios innovadores y desarrollar productos y servicios educativos de alta calidad.

Sin embargo, existe aún una carencia de ambientes virtuales de aprendizaje en los cuales,

se puedan hacer prácticas de laboratorio o, por ejemplo, desarrollar cursos de matemáticas

ayudados por computadora (CAE2, CAS3, etc.), crear documentos “vivos”, por llamarles de

alguna manera, en los cuales, al escribir ecuaciones matemáticas, éstas sean solucionadas

de manera automática por aplicaciones computacionales especializadas

Con este trabajo se pretende mostrar los pasos seguidos para el desarrollo de un portal de

una aplicación especializada para matemáticas llamada SAGE, un sistema algebraico

computacional (CAS) escrito en Python4, que reúne y unifica bajo un solo entorno, lenguaje y

jerarquía de objetos, toda una colección de software matemático que suple muchas de las

carencias de funcionalidad de otras aplicaciones y que ofrece, una manera práctica de

escribir documentos con texto y ecuaciones matemáticas llamados “Notebook”, que no son

más que una interfaz gráfica, para la revisión y reutilización de entradas y salidas anteriores,

incluyendo gráficas y notas de texto disponibles para la mayoría de los navegadores web.

Sage es software libre, distribuido bajo los términos de la GNU General Public License

versión 2 ó posterior. Proporciona una interfaz Python a software libre como GAP, Pari,

Maxima, SINGULAR (todos distribuidos con SAGE). También proporciona una interfaz a

software no libre: Magma, Maple, Mathematica (no distribuidos con SAGE).

2 Computer-aided engineering 3 Computer Algebra System. 4 Lenguaje de programación multiparadigma y multiplataforma que soporta orientación a objetos, programación imperativa y, en menor medida, programación funcional.



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La primera versión de SAGE se publicó con el objetivo inicial de recrear un pequeño

subconjunto del sistema algebraico computacional Magma, y reducir así la dependencia del

software matemático propietario y cerrado.

Desarrollo

De la experiencia adquirida en la puesta en operación de un portal donde acceder software

científico5, mediante una interfaz web, se encontró un proyecto desarrollado por la

Universidad de Washington llamado SAGE y liberado con licencia GPL6, desarrollado en

Python que unifica bajo un solo entorno, lenguaje y jerarquía de objetos, una colección de

software matemático tratando de llenar los huecos de funcionalidad dejados por otras

aplicaciones.

Este software ofrece un acceso público a una serie de servidores distribuidos en la Unión

Americana y algunos países, en los que no está México (como se muestra en la figura 1).

Esto llamó la atención y se pensó en instalar un portal institucional con un espejo de SAGE

en la Universidad Veracruzana.

Figura 1 Mapa de “espejos” de SAGE

5 Scilab, Maxima, Octave y GNUPlot. 6 GNU Public Licence.



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La idea de tener este portal en la U.V., también se vio reforzada porque al estar probando

estos accesos públicos, en varias ocasiones se perdió la conexión, no se pudo acceder al

sitio base y se presentaron algunos otros pequeños problemas como pérdida de trabajo

hecho en sus notebooks7, lo que se solventaría teniendo un servidor propio.

Con lo anterior en mente se procedió a revisar toda la documentación existente y sitios en

donde se describiera el proceso de instalación de un espejo de SAGE, lo que tomó cerca de

mes y medio.

Ya con las ideas claras, se procedió a instalar tres servidores8 y descargar el código fuente

para compilarlo, proceso que tomó cerca de 6 horas en cada PC Pentium 4, instaladas en la

Unidad de Servicios Bibliotecarios y de Informática (U.S.B.I.) Veracruz. El motivo de instalar

tres servidores fue para intentar balancear la carga de trabajo y llevar estadísticas del

consumo de recursos (principalmente RAM) para, posteriormente, instalar un solo servidor.

Lo anterior requirió cerca de otro mes y medio de trabajo porque hubo que instalar una

buena cantidad de software libre que estuviera disponible mediante SAGE. Se instaló Scilab,

maxima, pari, R, octave, GNUPlot, una distribución completa de LaTeX-Live, etc. y ya con

todo el software necesario instalado, probado y en perfecta operación, se procedió a

compilar el código fuente de SAGE.

El proceso final fue poner en operación el acceso a notebooks vía WEB a las que se accede

por el puerto 8000 que, posteriormente, se cambiará al puerto 80, tanto para uso como para

administración. En las pruebas iniciales se dejó la creación de usuarios de manera libre, para

permitir que varios académicos pudieran hacer uso del sistema y crearan algunos

documentos. Al tener ya en operación la versión beta, se tratará de que los usuarios estén

habilitados por nuestro Active Directory.

7 Una interfaz gráfica para la revisión y reutilización de entradas y salidas anteriores, incluyendo gráficas y notas de texto disponibles en la mayoría de los navegadores web incluyendo Firefox, Opera, Konqueror, y Safari. 8 PCs Compaq con 2 GB de RAM y Ubuntu Hardy.



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Figura 2 Interfaz a SAGE

EL proceso anterior incluyó la creación de algunos scripts para que esta parte de SAGE

quedara habilitada en el arranque de los tres servidores instalados, presentándose algunos

problemas con el arranque limpio de la aplicación, lo que nos obligó a hacer un buen número

de depuraciones en el mes siguiente de la puesta en operación del portal.

En esta etapa no se modificó el diseño de la interfaz de acceso para ahorrar tiempo pero, al

tener la versión Beta en operación, será modificado para cumplir con nuestros estándares

institucionales dando el respectivo crédito a la Universidad de Washington.

También se tiene planeado integrar este portal al que se está desarrollando de acceso WEB

a aplicaciones científicas para ingeniería, para incrementar la oferta de aplicaciones virtuales

de laboratorio en la Universidad Veracruzana.

Resultados y/o conclusiones

Hasta el momento se ha encontrado que los requerimientos de RAM de los tres servidores

instalados han sido superiores a lo que se pensó. Por estimaciones empíricas se ha

detectado que los 2 GB de RAM soportan muy bien entre 5 y 15 usuarios concurrentes, con

sus respectivos tiempos de respuesta en lo que son solucionadas las ecuaciones pero, en

los casos en que se hace uso de graficación intensiva, reducen el desempeño de los

servidores a 5 ó 10 usuarios concurrentes.



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El uso de las “netbooks” y, sobre todo, las opciones de colaboración en ellas, han resultado

útiles y ofrecen una interesante alternativa para la creación de notas técnicas, apuntes de

clase, tutoriales para nuestros estudiantes, etc., que pueden ser desarrollados entre dos o

más investigadores o profesores de la U.V., inclusive hasta por los integrantes de un cuerpo

académico.

Ante la carencia de estudiantes de servicios social en informática o sistemas

computacionales, el desarrollo de las pruebas y adecuación de esta aplicación en los tres

servidores ha sido lenta. Todavía no se tiene desarrollado trabajo en la parte de

institucionalizar la interfaz de acceso; también se ha dejado sin probar de manera extensiva

el acceso a otra aplicaciones como Scilab, Octave y Maxima.

Por los resultados obtenidos hasta ahora, SAGE presenta una importante alternativa al uso

de herramientas virtuales colaborativas vía WEB, en el área de matemáticas, para nuestra

universidad. Por lo visto hasta ahora, resulta extraño que no se haya pensado en desarrollar

herramientas similares en la U.V. o, inclusive, reutilizar las existentes como este importante

desarrollo de la Universidad de Washington que está disponible como Software GPL.

Los trabajos futuros son muy amplios. Van desde integrar en un solo servidor el acceso a

este software, hasta integrar, con Active Directory, a los usuarios de la U.V. pasando,

lógicamente, con diseño de imagen, desarrollo de manuales de uso y prácticas a desarrollar

y la posible integración con Eminus, lo que depende, lógicamente, de lo que decida la

D.G.T.I.9, que lo desarrolló y lo administra.

Bibliografía

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Citado 23 Sep 2010]. Disponible en:

http://en.wikipedia.org/wiki/Computer-aided_engineering

Computer_algebra_system CAS – Wikipedia, the free encyclopedia. [Recuperado 20 Sep

2010; Citado 23 Sep 2010]. Disponible en:

http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_algebra_system

9 Dirección General de Tecnología e Informática, U.V.



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Espinosa Vallarta. Influencia de la globalización en las organizaciones educativas: la

educación virtual [Internet]. [Recuperado 20 Sep 2010; Citado 23 Sep 2010]. Disponible en:

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investigaciones/ponencia_espinoza_vallarta.doc.

Lorandi Medina A.P. Laboratorios Virtuales para uso en Experiencias Educativas de área

Técnica en la U.V., Academia Journals. 2010.

Pyton – Wikipedia, la enciclopedia libre. [Recuperado 20 Sep 2010; Citado 23 Sep 2010].

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http://es.wikipedia.org/wiki/Python

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Disponible en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Sage

Sage: open source mathematics software. [Recuperado 25 Jun 2010; Citado 23 Sep 2010].

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http://www.sagemath.org/

http://ares.unimet.edu.ve/academic/investigaciones/informes-investigaciones/ponencia_espinoza_vallarta.doc

http://ares.unimet.edu.ve/academic/investigaciones/informes-investigaciones/ponencia_espinoza_vallarta.doc

http://es.wikipedia.org/wiki/Sage

http://hg.sagemath.org/

http://www.sagemath.org/



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66 Ponencia en Congreso Internacional: Software Libre y Desarrollo Sustentable Participación como ponente en evento académico HERNÁNDEZ SILVA JOSÉ



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73 Re-diseño de plan de estudios de Maestría en Dinámica de Sistemas Participación en el rediseño del Plan de Estudios HERNÁNDEZ SILVA JOSÉ

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