Planteamiento

El programa INVESTIGA I+D+i es un programa educativo que tiene como objetivo fomentar el interés por la investigación y aprender activamente mediante el trabajo en temas científico-técnicos de actualidad.

Vivir la experiencia Investiga es aprender a emocionarse con la ciencia, tener la oportunidad de desarrollar en los alumnos competencias que no se pueden adquirir solo en el aula.

 

¿A quíen se dirige?

Pueden participar en el programa estudiantes de 4º de la ESO

 

Objetivos

• Fomentar el interés por la investigación, la tecnología y la innovación.
• Favorecer el trabajo en equipo y la posibilidad de relacionarse con investigadores españoles expertos en distintas áreas.
• Potenciar el uso de las nuevas tecnologías aplicadas a los trabajos de investigación escolar.
• Desarrollar en los participantes competencias básicas para su desarrollo posterior.
• Conocer la ciencia de calidad que se lleva a cabo en las diferentes áreas del conocimiento en España.

 

Inscripción del centro docente

• El centro debe inscribirse en el programa antes del día 30 de octubre de 2022 a través de este formulario: inscripción de centros

 

El desarrollo del programa transcurre por varias fases:

Fase Escolar

Inscripción de los alumnos: todos los alumnos que deseen participar, deben inscribirse desde el 1 de octubre al 30 de noviembre de 2022, indicando el tema elegido y la dirección de correo electrónico de cada alumno en el siguiente enlace: inscripción alumnos y alumnas

Participación en el foro virtual: los alumno spodrán acceder al foro www.foroinvestiga.org y poner en común la información, debatirla, contrastar sus hipótesis y preguntar sus dudas a los expertos. Este foro es el lugar de encuentro e intercambio de información.

Presentación de introducción al trabajo: todos los participantes deberán entregar la introducción del trabajo antes del día 20 de enero 2023

¿Cómo deben realizarse los trabajos? Los alumnos pueden acceder, en la página web www.programainvestiga.org en el apartado documentación de la edición, a la guía general de desarrollo del trabajo y a una guía introductoria específica sobre cada tema, elaborado por un experto en la materia, para ayudarles a iniciar sus investigaciones y reflexiones.

Selección de los trabajos: el profesor seleccionará cinco trabajos representantes del centro, uno por cada tema.

Presentación de los trabajos: la fecha límite de recepción de trabajos, previamente seleccionados por el profesor (uno por cada tema) será el día 15 de marzo de 2023.

 

Congreso Nacional on line Investiga I+D+i

Asistencia al Congreso: participarán los cinco alumnos de cada centro (acompañados de su profesor) que hayan sido seleccionados tras la valoración global de todos los trabajos y de su actividad en el foro. A este respecto se valorarán aspectos tales como la aportación de información y/o fuentes de utilidad, orden, calidad y coherencia de los comentarios, seguimiento de normas etc. Los trabajos serán evaluados por expertos de cada tema.

Desarrollo del Congreso on line:
Los participantes trabajarán en grupos de investigación por temas para la puesta en común de los trabajos realizados, bajo la dirección de investigadores especializados en los mismos.

Asimismo, mantendrán encuentros con investigadores nacionales y personas relacionadas con el mundo de la innovación, se realizarán dinámicas de grupo y otras actividades complementarias.

 

Semana del Investigador presencial en Madrid:

Selección: la selección para esta fase se realizará individualmente y los participantes tendrán la oportunidad de colaborar, durante varios días, en un centro de investigación, donde se les asignará un tutor que les oriente en sus actividades. Este centro estará relacionado directamente con el tema sobre el que realizaron el trabajo.

Durante esta actividad se potenciarán los contactos con centros de investigación en España.

Gastos: todos los gastos de la actividad, una vez que los participantes estén en Madrid, estarán cubiertos por la organización.

Si bien la realización de esta fase está prevista de manera presencial la organización podrá decidir si las circunstancias aconsejan, su celebración on line.

 

Temas

Los cinco temas propuestos para el curso 2022-2023 son los siguientes:

Línea de Salud:

“Aplicación de la Inteligencia Artificial (aprendizaje máquina) a datos de Salud para la generación de nuevas hipótesis científicas”.El aprendizaje máquina (ML, machine learning) es una de las actividades científico técnicas más importantes en la actualidad, hasta tal punto que ya se considera que ha logrado constituir el 4º paradigma científico, hoy vigente. Y su aplicación en el campo de la Salud está contribuyendo a generar nuevas hipótesis científicas que, a partir de grandes cantidades de datos (Big Data) y empleando multitud de algoritmos, basados en diferentes familias de teorías científicas, permiten obtener nuevo conocimiento científico analizándolos.

En esta edición del programa proponemos usar conjuntos de datos públicos (datasets), reconocidos por su calidad, para abordar el importante problema de la Selección de Características (Feature Selection en inglés), cuyo objetivo es identificar las características del mismo que son relevantes o significativas con respecto a una hipótesis objetivo (o outcome) de la predicción del sistema; tanto para obtener una eficacia óptima del aprendizaje como para generar nuevo conocimiento científico a partir de los datos. Para ello emplearemos y aprenderemos a utilizar herramientas disponibles como Google Colab y lenguajes de programación como Python.

Línea de Energía y medioambiente:

"El futuro mix energético sin emisiones".Cada día vemos con mayor rotundidad los efectos que el cambio climático está produciendo en múltiples aspectos que afectan a nuestra sociedad. (subida de la temperatura ambiente a nivel global, deshielo de los glaciares, falta de precipitaciones, períodos prolongados de sequía, fenómenos climáticos extremos, aumento del nivel del agua del mar, etc.). Entre estos efectos debemos resaltar los relativos a la economía como son la reducción de las cosechas, de la pesca, etc.

La energía es un componente muy importante de nuestra economía. Todos tenemos claro que el uso masivo de las energías fósiles (carbón, petróleo, gas natural) tanto en la producción de energía eléctrica y térmica para uso residencial y/o industrial y sobre todo su uso masivo en la movilidad tanto en vehículos privados como en el transporte pesado ha incidido claramente en el proceso de cambio climático, pero también sabemos que las constantes fluctuaciones del precio de la energía tienen un gran impacto en la economía y en los mercados financieros. En este sentido la energía como hoy está establecida trasciende de la esfera económica y es muy dependiente de la situación geopolítica global como desafortunadamente estamos experimentando con los diferentes conflictos actuales. Además, el continuo aumento de la demanda de energía a nivel global hace que se produzcan mayores tensiones si cabe.

Por ello, Europa a la cabeza y el resto de los países del mundo también lleva años desarrollando un ambicioso plan de descarbonización de la sociedad que está progresivamente modificando el mix energético tanto para producción de electricidad y calor como para la movilidad desde las energías fósiles a las energías renovables principalmente.

A pesar de los esfuerzos realizados el mix energético de España y de Europa sigue dependiendo excesivamente de los combustibles fósiles. Las emisiones de gases de efecto invernadero en 2021 en España han superado los 36 millones de toneladas de CO2 equivalentes. El uso del costoso gas natural importado como energía de respaldo en situaciones de falta de energías renovables variables, normalmente eólica y fotovoltaica y el uso esporádico de carbón debido a su coste más competitivo mantiene el nivel de emisiones. El objetivo es en primer lugar aplicar técnicas de eficiencia energética a todos los niveles que nos permita reducir la intensidad energética sin perder calidad de vida es crucial. Además hay que desarrollar un proceso de electrificación, especialmente en la climatización de las viviendas y en movilidad privada, pero también en los procesos industriales en los que sea posible. A partir de ahí, tenemos que expandir lo más posible la capacidad de generación a partir de energías renovables. La competitividad alcanzada en la tecnología, hidráulica, eólica y solar fotovoltaica principalmente nos va a facilitar dicho progreso, pero hay que desarrollar más tecnologías que nos permita enriquecer dicho mix para hacerlo más robusto. (tecnologías termosolares, oceánicas, geotermia, etc.) pero no debemos olvidar que hay que gestionar estas energías dependientes de las condiciones meteorológicas por lo que un nuevo elemento en el mix serán las centrales de almacenamiento de energía que conjuntamente con la integración con un nuevo vector energético como es el hidrógeno se espera que se logra el ansiado objetivo de cero emisiones en 2050.

En este curso intentaremos analizar las sendas previstas en la descarbonización de España desde la actualidad hasta 2050 previendo la evolución del mix energético e intentando identificar los problemas que pueden surgir en dicha transición y pensar entre todos cómo se pueden mitigar o superar dichas problemáticas. El ejercicio es muy interesante ya que sois vosotros los que vais a disfrutar de dicho mix energético que espero que sea libre de emisiones.

Línea de Ciencias del Espacio:

“La radiación espacial y su interacción con la materia”. El entorno espacial, en el que se desenvuelven nuestras misiones espaciales, es muy distinto al que observamos en la Tierra. La presión, la temperatura, y otros factores que cambian al ascender sobre la superficie deben ser tenidos en cuenta en el diseño de nuestros satélites y naves espaciales. Uno de esos factores es la radiación espacial, que llena el Espacio y lo convierte en un lugar no tan “vacío” como se supone. De especial interés es la radiación espacial de alta energía, consistente en radiación electromagnética de alta frecuencia y, sobre todo, en partículas subatómicas con elevada energía cinética. Esta radiación de alta energía procede del Sol y también del exterior del Sistema Solar (en este caso la denominamos “Rayos Cósmicos”) y, además, se concentra en ciertas zonas del Espacio donde podemos encontrar una mayor densidad. La radiación de alta energía interacciona con la materia produciendo en ella ciertos efectos que pueden llegar a ser muy perjudiciales para el funcionamiento de las tecnologías que embarcamos en las misiones espaciales y, en el caso de las tripuladas, para la vida. Todo ello hace que, cuando se diseña un satélite o vehículo espacial de cualquier tipo, sea crítico el estudio del entorno en el que va a operar y el análisis de los efectos adversos que sufrirá debido a este, lo que determinará el diseño del mismo. De esta forma y, a modo de ejemplo, el desarrollo de blindajes adecuados que protejan a los astronautas de la radiación espacial es uno de los principales retos tecnológicos a superar para garantizar la seguridad de los primeros humanos que viajarán a Marte.

Línea de Nanotecnología y nuevos materiales:

"Nanotecnologías y nanomateriales para un planeta sediento: aplicación a los recursos hídricos" Disponer de un grifo o de unas instalaciones por las que brota un buen caudal de agua potable es un lujo al que únicamente está al alcance de una tercera parte de la Humanidad, aunque los habitantes de los países más desarrollados por lo general no damos importancia a la facilidad con la que accedemos al agua, recurso fundamental para la vida tal y como la conocemos. El exponencial aumento de población, deseosa de mejorar sus niveles de higiene, alimentarse mejor, consumir productos industriales más elaborados o acceder a usos lúdicos del agua (piscinas, parques acuáticos) ha disparado el consumo de agua en los países más avanzados.

A su vez, el aumento de temperaturas debido al cambio climático anuncia devastadoras sequías, la pérdida de cubierta vegetal, la desertización de amplias zonas del pla

neta o la desaparición de las reservas de agua dulce almacenadas en glaciares y capas polares de hielo. Por otro lado, ese recurso finito cada vez acumula más contaminantes fruto de la actividad humana: sustancias químicas de diverso tipo, macro, micro y nanoplásticos, etc.. Como resultado de todos estos factores, el agua para beber, cocinar o ser usada en agricultura y ganadería será cada vez más escasa, más cara, menos accesible a los países más pobres, provocando complejos problemas sociales.

Ante este problema, la Organización de las Naciones Unidas - ONU planteó hace unos años el Objetivo de Desarrollo Sostenible número 6 (ODS 6) dentro de la Agenda 2030 acordada entre la mayor parte de los países. Este ODS 6 pretende garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible así como el saneamiento para todos.

Para superar este reto tendremos que actuar poniendo en marcha iniciativas políticas y socioeconómicas y por otro echar mano de todas las soluciones que las diferentes ramas del saber han ido acumulando en las últimas décadas, entre las que destacan especialmente las que han surgido en el ámbito de la nanotecnología.

En esta edición del Programa Investiga I+D+i, los participantes deberán indagar sobre estas "nanosoluciones", mostrando como el control de la materia a pequeña escala (nanoescala) nos puede ayudar a mantener esperanzas sobre el futuro del planeta Tierra y el de todas las especies que lo habitamos.

Línea de Tecnologías de la información y las Comunicaciones:

“Sombra Digital”. Los participantes en esta actividad realizarán su estudio de investigación que concluirá con una visualización de la forma y extensión de su sombra y huella digital, y un estudio comparativo de las herramientas utilizadas y el análisis de las mismas.