ESTADO DEL ARTE - Trabajos de Grado de la facultad de...

ESTADO DEL ARTE

[ZUGYM]ESTADODELARTE_v4.0

DIRIGIDO A: Ingeniera Ángela Cristina Carrillo Ramos

AUTORES: Andrea Paola Barraza Urbina Luisa Fernanda Barrera León

Saúl Fernando Martínez

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA Departamento de Ingeniería de Sistemas

BOGOTÁ, COLOMBIA MARZO 02, 2010

HISTORIAL DE CAMBIOS

VERSIÓN FECHA SECCIÓN DEL DOCUMENTO MODIFICADA

DESCRIPCIÓN DE CAMBIOS RESPONSABLE (S)

ESTADO DEL ARTE versión 1.0

13 de Febrero de 2010

Creación de una plantilla con la estructura general del documento.

Andrea



Prefacio

Andrea



Sección 1 y 3. Adaptación y Sistemas MultiAgente.

Andrea, Luisa



Seccion 2 Trabajos relacionados Andrea y Luisa


02 de Marzo de 2010

Sección 2.2 Sistemas de Uso Diario Andrea y Saul


02 de Marzo de 2010

Pre-entrega

PREFACIO

El presente estado del arte tiene como propósito ofrecer no sólo un marco teórico donde se

entienda el contexto del desarrollo, pero también los trabajos relacionados y las posibles

herramientas de tecnología en las cuales se puede basar una solución informática al Proyecto

Especial planteado, cuyo objetivo principal es: Diseñar un sistema software de apoyo a personal de

gimnasios que genere rutinas de ejercicios complementadas con una dieta, donde ambas sean

personalizadas considerando las características y necesidades individuales de los usuarios. Se

busca a partir de este documento: llevar a cabo una revisión de la literatura, orientar el estudio,

prevenir errores que se han cometido en otros estudios, ampliar el horizonte, inspirar nuevas

áreas de investigación y proveer un marco de referencia [1].

El documento se encuentra dividido en tres secciones: (i) Marco teórico: Dada la naturaleza

interdisciplinar del proyecto para el Marco teórico fue necesario indagar sobre la nutrición, la

actividad física y las herramientas de apoyo más utilizadas en la actualidad para cada una. Por otro

lado, en búsqueda de tomar en cuenta todos los elementos teóricos principales, se encontró la

necesidad de profundizar en el tema de Personalización/Adaptación; (ii) Trabajos Relacionados:

Por medio de un trabajo de investigación, se encontraron proyectos relacionados enfocados en el

desarrollo de herramientas para construir dietas, preferiblemente tomando en cuenta una rutina

de ejercicios y las preferencias del usuario, y se plasmó en esta sección ventajas y desventajas de

cada solución; (iii) Tecnología de Desarrollo: Se identificaron las posibles herramientas de

tecnología para tomar en cuenta en el momento de implementar el proyecto; ventajas y

desventajas que ofrece cada una con respecto a las características y necesidades planteadas por el

Proyecto Especial.

TABLA DE CONTENIDOS

1. MARCO TEÓRICO ............................................................................................................................. 6

1.1. NUTRICIÓN .......................................................................................................................... 7

1.2. DIETA SALUDABLE ............................................................................................................... 8

1.3. ADAPTACIÓN ..................................................................................................................... 10

1.3.1. COMPARACIÓN ......................................................................................................... 11

1.3.2. TIPOS DE ADAPTACIÓN ............................................................................................. 12

1.3.3. PERFILES .................................................................................................................... 13

1.3.3.1. PERFIL DE USUARIO ............................................................................................... 13

2. TRABAJOS RELACIONADOS ........................................................................................................ 16

2.1. GENERADORES DE DIETAS ................................................................................................. 16

2.1.1. Cuadro Comparativo ................................................................................................. 22

2.2. SISTEMAS DE USO DIARIO PARA SEGUIMIENTO DE DIETAS ............................................. 23

2.2.1. Wellness Diary [19][20][21] [22] ............................................................................ 23

2.2.2. HyperFit [23] ............................................................................................................. 25


2.3. Herramientas para Generación de Dietas en Internet ...................................................... 26

2.3.1. Vida One Diet & Fitness [24] .................................................................................... 26

2.3.2. WeightMania [25] ..................................................................................................... 27

2.3.3. ProTrack [26] ............................................................................................................ 27

2.3.4. IFitness [27] .............................................................................................................. 27

2.3.5. Tap & Track [28] ....................................................................................................... 27

2.3.6. Diet Master 2100 [29]............................................................................................... 28

2.3.7. Nutrinote [30] ........................................................................................................... 28

2.3.8. DietPower [31] .......................................................................................................... 28


3. TECNOLOGÍA DE DESARROLLO .................................................................................................. 32

3.1. SISTEMAS MULTIAGENTE .................................................................................................. 32

SINTESIS ............................................................................................................................................. 35

REFERENCIAS ..................................................................................................................................... 37

Lista de Figuras

Figura 1. Comparación software tradicional vs software adaptativo ............................................... 11

Figura 2. Arquitectura CMAI .............................................................................................................. 13

Figura 3. Concepto de Alimento (ontología) ..................................................................................... 16

Figura 4. Concepto de alimento ........................................................................................................ 17

Figura 5. T2FO y Sistema de Reglas [18] ........................................................................................... 21

Figura 6. Menu de opciones Wellness Diary [19][20] [21][22] ......................................................... 24

Figura 7. Hybrid Media [23] .............................................................................................................. 25

Lista de Tablas

Tabla 1. Comparación trabajos relacionados en nutrición ............................................................... 22

Tabla 2. Comparación trabajos relacionados de sistemas de uso diario .......................................... 26

Tabla 3. Comparación herramientas que integran rutinas y dietas .................................................. 29

Tabla 4. Comparación aplicaciones de dietas ................................................................................... 30

MARCO TEÓRICO

1. MARCO TEÓRICO

En esta sección se presentan los elementos teóricos principales del Proyecto Especial:

personalización/adaptación, nutrición y las herramientas informáticas de apoyo más utilizadas en

la actualidad para la nutrición.

1.1. NUTRICIÓN Según Lopategui [2], la nutrición es una ciencia que se encarga de estudiar los nutrientes

(sustancias nutricias/alimenticias o nutrimentos) que constituyen los alimentos, la función de

estos nutrientes, las reacciones del organismo a la ingestión de los alimentos y nutrientes, y cómo

interaccionan dichos nutrientes respecto a la salud y a la enfermedad. Además, la ciencia de la

nutrición se dedica a investigar las necesidades nutricionales del ser humano, sus hábitos y

consumo de alimentos, y la composición y valor nutricional de esos alimentos. La nutrición se

puede ver también como un conjunto de procesos [2] y se dirige hacia el estudio de la ingestión,

digestión, absorción, metabolismo y excreción de las sustancias alimenticias

(nutrientes/nutrimentos) por medio de los cuales se produce energía para que ese organismo vivo

puede sostenerse, crecer, desarrollarse y en la mayoría de los casos reproducirse.

La OMS (acrónimo de Organización Mundial de la Salud) también la define como: “la ingesta de

alimentos en relación con las necesidades dietéticas del organismo. Una buena nutrición (una dieta

suficiente y equilibrada combinada con el ejercicio físico regular) es un elemento fundamental de la

buena salud” [3].

Otro concepto importante dentro de la nutrición es la dieta. Una dieta es la alimentación habitual

de una persona y está compuesta de comidas y bebidas específicas [4], que se integran en busca

de un objetivo. Uno de los objetivos de las dietas es mejorar la salud, tomando en cuenta que cada

persona posee un metabolismo diferente y algunas no asimilan de la misma forma ciertos

alimentos que pueden llegar a causar daños en su organismo. Otro objetivo de las dietas es la

estética; actualmente se imponen implícitamente determinados estándares de belleza lo cual

conduce a que las personas se comprometan con una dieta buscando estar acorde con los

modelos pre-establecidos.

Como se puede observar en las definiciones anteriores, la nutrición, se encuentra estrechamente

relacionada con el estilo de vida de las personas y cómo éste puede afectar su salud. Por ejemplo,

si una persona no tiene un estilo de vida saludable, es decir, su alimentación no es balanceada, se

puede reducir la inmunidad, aumentar la vulnerabilidad a las enfermedades, alterar el desarrollo

físico y mental, y reducir la productividad.

Estos conceptos son únicamente para contextualizar lo que es la nutrición, pero con base en

entrevistas realizadas a nutricionistas expertos, estos conceptos son ampliados. Una de las

nociones que los nutricionistas entrevistados resaltaron fue la adaptación, cuya importancia se

refleja, al momento de crear una dieta, debido a que es uno de los factores que determina la

constancia de un paciente. En la siguiente sección se ampliara este concepto.

1.2. DIETA SALUDABLE

El presente documento se ha basado en la siguiente definición de dieta saludable:

“Los principios básicos de una dieta saludable pueden resumirse en tres palabras únicamente:

moderación, variedad y balance. Teniendo en cuenta estas tres palabras podremos disfrutar

del placer de comer sin tener que preocuparnos sobre el colesterol, sal, exceso de peso, y

otros problemas que correcta o incorrectamente se relacionan con la nutrición“[5]

Es importante resaltar que la nutrición no pretende ser complicada [5], y al tomar esto en cuenta

ZuDiet busca crear una dieta saludable adaptada a las características particulares de cada cliente

que tome en cuenta la variedad, el balance y la moderación junto al perfil del usuario que incluye

sus gustos y preferencias. Es importante resaltar que se debe considerar el estado de salud

particular del individuo para definir qué es una dieta saludable para él y sus necesidades únicas,

las recomendaciones dietéticas se deben adaptar a la situación particular del cliente

especialmente si éste se encuentra enfermo, entonces la dieta se encuentra condicionada por la

patología del paciente (No existe una dieta milagro que vaya bien para la prevención de todas las

posibles enfermedades relacionadas con la dieta [5]). Entre situaciones especiales donde las dietas

obligatoriamente deben ser personalizadas, se debe tomar en cuenta:

La nutrición y el ejercicio físico (¿Cuál es la dieta más adecuada dependiendo de la

intensidad del ejercicio físico?)

Envejecimiento

Enfermedades Crónico Degenerativas

Mujeres en estado de embarazo

Trastornos de la conducta alimentaria (Ej. Anemia y Bulimia)

Masa ósea y Osteoporosis

Niños y adolescentes

entre otros

Además, se deben considerar los siguientes principios en el momento de construir una dieta:

- “El hombre para mantener la salud no necesita ningún tipo determinado de

alimento, sino solamente energía y nutrientes. (Ej. En nutrición parenteral – forma

de nutrición artificial– no se ingieren alimentos como tal. )

- Ningún alimento es completo para el hombre, es decir, ninguno aporta todos los

nutrientes necesarios.

- “Si la dieta es lo suficientemente variada, haciendo intervenir en ella alimentos de

los diferentes grupos en que estos se clasifican, ésta será satisfactoria” [6].

La variedad es una de las características más importantes de una dieta saludable y es la que

generalmente tiende a ser ignorada, pero si en una dieta se logran integrar alimentos que

corresponden a diferentes grupos de alimentos (ver Figura 1), entre ellos se complementan y

suplementan (en cuanto a su aporte nutricional de macro y micronutrientes).

“Lo que se persigue, al consumir una gran variedad de alimentos, es que un alimento con un

alto contenido en un nutriente específico equilibrará la carencia de ese nutriente en otro

alimento. Una dieta lo suficientemente variada logra cubrir todas las recomendaciones

dietéticas de energía y nutrientes [5].”

“Se puede decir que si ingerimos la cantidad de calorías necesarias de una dieta variada, éstas

aportan la totalidad de los nutrientes que precisamos.” [6]

Figura 1. Grupos de Alimentos. Tomada de [5]

Por su lado, el balance corresponde a un balance energético entre las calorías consumidas frente

al gasto energético [5]; se debe tener en cuenta en cuanto al gasto energético que:

“El organismo consume energía, unas 2.500 o 3.000 kilocalorías al día, y esta energía la

emplea en tres menesteres: la tasa metabólica (antes conocida como metabolismo basal), la

termogénesis inducida por la dieta y el ejercicio físico.

La contribución del ejercicio físico al consumo energético del organismo depende,

evidentemente, de la intensidad y duración del mismo.

En una persona sedentaria o que practique un ejercicio moderado, el constituyente más

importante de los tres es, con mucho, la tasa metabólica basal, es decir el consumo de energía

que se hace en reposo físico, térmico y psíquico. En otras palabras, el consumo de energía que

hacemos para mantenernos vivos” [5].

Se obtienen efectos desfavorables para la salud a partir de una dieta donde un individuo consume

una cantidad superior de calorías de las que necesita, o cuando la dieta contiene una cantidad

desproporcionadas de los diferentes componentes nutricionales [5]. Por ejemplo: el ejercicio físico

aumenta el consumo energético y por tanto aumenta el apetito. Aunque un individuo realice

ejercicio moderado o de alta intensidad, si por medio de su dieta sobre-compensa este gasto

energético (en otras palabras toma más calorías de las que consume con el ejercicio), podrá

observar efectos desfavorables para su salud.

Finalmente, en cuanto a la moderación, por medio de la educación nutricional es importante

demostrarle a un paciente que para mantener una dieta saludable no es necesario restringir el

tipo de alimentos que se consumen, siempre y cuando se mantenga en cuenta el concepto de

moderación y la afirmación: Se debe tener claro que no hay alimentos buenos o alimentos dañinos,

sino que todo alimento es saludable cuando se consume con moderación” [5].

Por otro lado, aunque los alimentos son el combustible fisiológico del ser humano se debe resaltar

que “No se come sólo por salud sino también por placer, de acuerdo a una riquísima herencia

sociocultural, es decir los hábitos alimentarios” [5][6]. Una dieta no sólo debe ser saludable, pero

también debe ser palatable (que se tengan en cuenta los factores que determinen la aceptación o

rechazo de un alimento o dieta por los consumidores [5]). La dieta debe ajustarse a los hábitos

alimentarios de un individuo y aspectos como la estructura social y familiar, el área geográfica, los

económicos y los de disponibilidad de alimentos; pues una dieta que no tome estos factores en

cuenta muy seguramente fracasará [5]. Por ejemplo: “En todas las sociedades, y con

independencia del área geográfica, nuestro calendario está marcado con comidas festivas: el pavo

de Navidad, los buñuelos en la Fiesta de Todos los Santos, las torrijas en Semana Santa, etc.” [5]

Tomando en cuenta cada uno de los conceptos relacionados con la nutrición, mencionados

anteriormente, y la importancia de la construcción de una dieta saludable y personalizada, se

propone el sistema ZuDiet. Para la construcción de este sistema, se han creado modelos que

serán la base para lograr la adaptación (personalización en la generación de dietas). En las

siguientes secciones se explicará en detalle cada uno de estos modelos de adaptación y la

interacción entre los mismos, empezando por una visión del mundo o entorno en el que se

encuentra ZuDiet y continuando con el detalle de cada uno de los componentes del mismo.

1.3. ADAPTACIÓN

La adaptación es un concepto que se relaciona normalmente a la idea modificar un algo en busca

de acoplarlo a un entorno diferente al habitual. Específicamente, en la Ingeniería de Software, se

relaciona con la necesidad de realizar una transformación, a los servicios o datos ofrecidos por un

dispositivo, según el entorno en el que se encuentre o las características del mismo1. La DARPA

Broad Agency Announcement on Self Adaptive Software presenta, en 1997, una definición de

Software Adaptado que indica que “es el que evalúa su comportamiento y los cambios del mismo,

cuando la evaluación indica que éste no está cumpliendo con los objetivos del sistema, o cuando

una mejor funcionalidad o desempeño es posible”[7]. Por consiguiente, el software adaptado

posee diversas formas de realizar su propósito y, además, contiene el conocimiento suficiente

1 Adaptar. Diccionario de la Lengua Española 2001.

http://buscon.rae.es/draeI/SrvltConsulta?TIPO_BUS=3&LEMA=adaptar

http://buscon.rae.es/draeI/SrvltConsulta?TIPO_BUS=3&LEMA=adaptar

para realizar cambios efectivos en tiempo de ejecución [8]. Es así como, este tipo de software,

busca suplir la necesidad de adaptación de la información, para la prestación de servicios en

entornos dinámicos como lo manipulados por dispositivos móviles (por ejemplo, Palms, IPhone,

Computadores Personales, celulares de última tecnología, etc.).

Tomando lo mencionado como base, en las siguientes secciones se tratarán en detalle los

siguientes aspectos del tema de adaptación: i) Comparación entre sistemas sin adaptación y

sistemas adaptativos; ii) Tipos de adaptación y iii) Mecanismos de adaptación.

1.3.1. COMPARACIÓN

Para empezar, es necesario mencionar que son muchas las diferencias entre el software

tradicional y el software adaptado, pero esta sección se enfocará en la diferencia más relevante: la

forma en que cada uno percibe e interactúa con su entorno.

Para ahondar en esta diferencia, es necesario conocer el concepto de complejidad del software,

que según Booch [9], proviene de cuatro componentes:

Complejidad del dominio del sistema.

Dificultad de gestionar el proceso de desarrollo.

Flexibilidad que se puede alcanzar a través del software.

Los problemas de caracterización de sistemas discretos.

En este caso, sólo se contemplará la complejidad del dominio del sistema. El software adaptado,

en comparación con el software tradicional, posee un dominio del sistema mucho más complejo.

Esto se debe a que el ambiente en el que se ejecuta este tipo de software está compuesto por N

escenarios, con M posibles soluciones; lo que conllevaría a una complejidad de software N*M o

simplemente a una complejidad alta [9]. A diferencia, el software sin adaptación posee una

complejidad 1*1, 1 escenarios con 1 posible solución (ver Figura 1).

Figura 1. Comparación software tradicional vs software adaptativo

La complejidad presentada, por un software adaptado, podría verse como una desventaja, pero si

se observa desde el punto de vista de los dispositivos móviles, es bastante útil pues gracias a ésta

se pueden prestar los mismos servicios en diferentes lugares, para diferentes tecnologías y a

diferentes tipos de usuarios. Otra ventaja del software adaptado es su manejo del concepto de

homeostasis, que es la “autorregulación de la constancia de las propiedades de otros sistemas

influidos por agentes exteriores” 2, lo que quiere decir que el software regula su manejo interno

para brindar al dispositivo una condición estable y constante, haciendo transparente el constante

cambio de fuentes de información habitual en este tipo de dispositivos.

1.3.2. TIPOS DE ADAPTACIÓN

Existen varios tipos de adaptación; para el presente estado del arte se definirán los expuestos por

et al. Zhang [10], entre los que se encuentran:

Adaptación al Contenido: adaptación en el contenido a diferentes tipos de dispositivos y

diferentes canales de comunicación, adaptación realizada teniendo en cuenta las

características (preferencias, objetivos, conocimiento, entre otras) de usuario [11].

Adaptación Function-Support: el cambio del entorno se vuelve invisible para la

colaboración entre aplicaciones y usuarios.

Adaptación del Middleware: es usada para ocultar la heterogeneidad del hardware y del

software, y/o proveer una interfaz de alto nivel para desarrolladores de aplicaciones. Esta

se basa en la capacidad de “sentir” los cambios en el ambiente para mejorar el

rendimiento de aplicaciones en ambientes dinámicos.

Adaptación a la Interface de Usuario: modificación de la interfaz para satisfacer las

necesidades del usuario, interfaz flexible y modificable.

Un ejemplo de una arquitectura (ver Figura 2), basada en los anteriores conceptos de adaptación,

es la denominada CMAI (acrónimo de Conception Model of Adaptive Infraestructure) [12]. Esta

arquitectura trabaja bajo un ambiente dinámico invisible para usuarios que provee servicios

eficientes a usuarios con más carga, mejora rendimiento de la computación pervasiva, entre otros.

Esta arquitectura brinda a dispositivos móviles la posibilidad de cambiar de entorno sin necesidad

que el usuario realice cambios en la configuración del mismo; esto lo realiza por medio de la capa

de middleware adaptativo. También se puede contemplar de la arquitectura, que no es sólo la

adaptación al entorno (contexto) sino que también se usa otra capa que es la de adaptación a la

interface de usuario; esto se debe a que cada dispositivo soporta diferentes tipos de datos para el

despliegue de la información y por lo tanto es necesario adaptar ese despliegue según las

características del dispositivo. Existe otra capa que es la de adaptación al contenido, para este tipo

de software adaptivo no se tiene en cuenta únicamente las características del dispositivo o de los

servicios, también adapta el contenido a las necesidades, preferencias y conocimiento del usuario.

Sin embargo, la implementación de este middleware es compleja debido a que son muchos los

aspectos a tener en cuenta para el funcionamiento de cada capa, además de la comunicación e

integración entre estas que se ve obstaculizada por la falta de estándares y la creciente creación

de dispositivos que utilizan formatos heterogéneos.

2 Homeostasis. Diccionario de la Lengua Española 2001.

http://buscon.rae.es/draeI/SrvltConsulta?TIPO_BUS=3&LEMA=homeostasis

http://buscon.rae.es/draeI/SrvltConsulta?TIPO_BUS=3&LEMA=homeostasis

Figura 2. Arquitectura CMAI

1.3.3. PERFILES

Los tipos de adaptación enunciados en la sección 1.3.2, para lograr sus objetivos usan dos tipos de

perfiles: de usuario y de dispositivo. Para el desarrollo del proyecto se tomará en cuenta

únicamente el perfil de usuario, pues es la base para la creación de los modelos de adaptación. Por

tal motivo, se ofrecerá a continuación una breve descripción de Perfil de Usuario.

1.3.3.1. PERFIL DE USUARIO

En un perfil de usuario se representan los gustos, necesidades y preferencias de cada uno de los

usuarios de un sistema. Los perfiles de usuario tienen dos partes: una estática, que maneja los

datos del usuarios que tienden a ser constantes en el tiempo (por ejemplo, nombre, fecha de

nacimiento, características físicas, entre otros); y una parte dinámica, que es actualizada con base

en históricos de interacción con el sistema.

En el artículo Adaptive User Profile, Michlmayr et al [13], se habla de la necesidad que los perfiles

de usuario sean implícitos, dinámicos y escrutable. El perfil Implícito se crea “mirando por encima

del hombro” al usuario, tomando datos de sus tareas habituales (correo electrónico, gestión de

documentos o la navegación web). Debido a que esta recolección de datos es fácil, este perfil

implícito, reduce “la fatiga de entrada de datos” y el profiling3 inexacto. El perfil dinámico es el que

se actualiza cuando las tareas que el usuario realiza están cambiando constantemente, es ver al

usuario a través del tiempo. Un método, para el perfil dinámico, es una organización jerárquica de

los intereses del usuario. Los perfiles escrutables son los que pueden ser examinados y

3 Profiling,Dictionary. http://dictionary.reference.com/browse/profiling

http://dictionary.reference.com/browse/profiling

comprendidos por el usuario, puede corregir errores de perfil y que partes de este puede ocultar

por seguridad, entre otros. Esta adaptación del perfil de usuario es fundamental al momento de

querer personalizar un servicio, ya que estos tipos de perfiles (implícito, dinámico y escrutable)

hacen que el sistema conozca al usuario, en busca de acoplar sus características para prestarle un

servicio óptimo. Sin embargo, la visualización, la recolección y la privacidad de los datos convierten

a la integración de datos en algo complejo, esto debido a que son muchas variables las que se

manejan y muchos puntos de conexión entre ellas.

En la siguiente sección se habla de algunos trabajos relacionados con ZuGym, en las áreas de

adaptación y personalización para la generación de dietas. Se resaltan las ventajas y desventajas

de estos, con el fin de captar algunos conceptos que serían útiles al momento de desarrollar

ZuGym.

TRABAJOS RELACIONADOS

2. TRABAJOS RELACIONADOS

En la presente sección se plasman los resultados de un trabajo de investigación enfocado en

buscar herramientas para construir dietas, preferiblemente tomando en cuenta una rutina de

ejercicios y las preferencias del usuario, resaltando ventajas y desventajas de cada solución

encontrada.

Las secciones denominadas “Cuadro Comparativo”, mostrarán tan solo un cuadro donde se

resaltan las ventajas y desventajas de los sistemas relacionados expuestos en la sección con

ZuGym. Las convenciones que se utilizan para las tabla son: el símbolo (+) indica que se tiene en

cuenta el criterio, el símbolo (-) significa que no se tiene en cuenta el criterio y el símbolo (+/-)

significa que se intenta tener en cuenta el criterio pero no se cumple satisfactoriamente.

2.1. GENERADORES DE DIETAS “ Las variaciones en los hábitos alimentarios, la reducción del gasto energético asociado a un estilo

de vida sedentario, una población que envejece -junto con el hábito de fumar y el consumo de

alcohol- son grandes factores de riesgo de padecer enfermedades no trasmisibles y representan un

desafío en aumento para la salud pública”, la OMS [19]. Según este estudio, desde el último

decenio, debido a la industrialización, la urbanización, el desarrollo económico y la globalización,

los hábitos alimenticios de las poblaciones han cambiado. Estos cambios han teniendo

repercusiones sobre la salud y el estado nutricional de la población, debido también a como se

fabrican actualmente los alimentos, por ejemplo altos en contenido energético y grasas. Este

consumo energético se une con el poco gasto que se hace del mismo (sedentarismo), creando un

desequilibrio nutricional que conlleva a enfermedades no trasmisibles como: la obesidad, la

diabetes, entre otras. Por este y otros motivos (enunciados en cada trabajo relacionado de esta

sección) se ve la necesidad de crear diferentes sistemas, que buscan promover la creación y

seguimiento de dietas, que contrarrestarían los problemas de salud por los malos hábitos

alimenticios actuales.

Para la generación de dietas actualmente se plantean varios sistemas que se basan en el manejo

de ontologías. Es por esto que se mostrará a continuación un resumen de algunos artículos

relacionados con el tema. Al final se mostrará un cuadro en el que se compara los planteamientos

de ZuGym con los demás sistemas planteados.

En el artículo FOODS: A Food-Oriented Ontology-Driven System [14] Una dieta no balanceada o

con excesos puede causar problemas de salud o enfermedades como: diabetes, obesidad o

problemas cardiovasculares. Este problema refleja la necesidad de crear un sistema que busque

alimentos, platos y menús apropiados, personalizándolos con base en los gustos, preferencias e

información médica de un usuario específico. Para darle una solución a este problema, en [14], se

propone un sistema llamado FOODS (acrónimo de Food-Oriented Ontology-Driven System) cuya

finalidad es mostrar sugerencias de platos o menús adaptando y personalizando el servicio de

comidas para usuarios con características, preferencias y gustos específicos. Para el desarrollo de

FOODS [14], se manejaron ontologías como el dominio de conocimiento, con el apoyo de las web

semánticas europeas que entre otras se especializan en realizar bases de datos con ontologías de

alimentos y que pueden ser usadas para sistemas generadores de dietas que emplean sistemas

expertos como FOODS. Para la realización de estas ontologías, en [14] se plantean diferentes

conceptos (categorías) relacionados que generan una ontología por alimento (ver Figura 4).

Algunos ejemplos son: ingredientes, nutrientes, métodos de preparación, precio, entre otros. Otro

factor importante de este sistema es la adaptabilidad de la interfaz gráfica, esto debido a que en

[14] identificaron tres tipos de usuarios: clientes (por ejemplo, un chef en un restaurante),

pacientes (por ejemplo una persona con diabetes en un hospital) y un “guest”, quien da al sistema

la información de sus preferencias y gustos, (por ejemplo, sabores preferidos). Algunas ventajas de

este sistema, es la adaptación para distintos tipos de clientes (por ejemplo, restaurante, clínicas,

nutricionistas, etc.), además de la amplia base de conocimiento que usan (web semántica). La

desventaja de éste sistema, es que no existe una integración con el ejercicio como apoyo a la dieta

y no se tiene en cuenta el entorno del usuario.

Figura 4. Concepto de alimento

En el artículo Design of Diet Recommendation System for Healthcare Service Based on User

Information [15], muestra que debido a que gran parte de los problemas que se dan en servicios

de la salud son causados por la falta de personalización y buscan crear un servicio para la

recomendación de dietas cuyo objetivo es prevenir y controlar las enfermedades coronarias por

medio de la sugerencia de alimentos específicos a partir de un análisis basado en la condición

nutricional de cada paciente. Para esto, construyen un modelo para la extracción de nutrientes

denominado Nutrient Extraction Model que toma en cuenta una serie de datos del paciente (tales

como cantidad de actividad física, historia de enfermedades familiares y del paciente, preferencias

alimenticias según época del año y consumo alimenticio diario, entre otros) para calcular el

impacto de la recomendación de una dieta al calcular los nutrientes que el paciente debe ingerir.

Es importante resaltar, que el modelo incluye un módulo de Signos Vitales del Usuario que recibe

información en formato XML de una serie de sensores. Además, el modelo permite predecir una

estimación de la condición de salud de un paciente a futuro y puede ofrecer una dieta

dependiendo de los objetivos del paciente (como por ejemplo, mantenerse saludable, fortalecer

fuerza física y comida por épocas del año). El modelo se implementa basándose en una

arquitectura de Sistemas MultiAgente, que incluye agentes que controlan el módulo de Signos

vitales del Usuario, administran y mantienen la información médica del paciente y gestionan su

dieta. Como trabajo futuro, se proyecta la introducción de un middleware que permita reconocer

el contexto del paciente para obtener información sobre sus actividades, patrones y hábitos

alimenticios (tiempos en el que come, número de comidas y cantidad de comidas). Una de las

ventajas que [15] resalta es el tomar en cuenta las preferencias del usuario, pero tal vez la

desventaja más visible es la falta de una herramienta tecnológica que realmente modele el

contexto del usuario y los tipos de alimentos y platos que se pueden incluir en la dieta, tomando

en cuenta la información de nutrientes que resulta del modelo para la extracción de nutrientes.

En el artículo Intelligent Healthcare Agent for Food Recommendation at Tainan City [16], basan su

propuesta en que algunas veces las personas consumen más calorías que las que queman, lo cual

conlleva al aumento de peso; por tal motivo es importante crear mecanismos que gestionen

registros del conteo de calorías consumidas por una persona. En [16], se propone un agente

inteligente para el cuidado de la salud en la ciudad de Tainan4, que incluye un mecanismo para la

construcción de una ontología de alimentos que se basa en un motor de inferencia difusa y un

mecanismo inteligente para la búsqueda y recomendación personalizada de rutas alimenticias

(rutas donde se muestran restaurantes o lugares donde se pueden conseguir los platos sugeridos).

El agente inteligente, basándose en la ontología de comidas de la ciudad de Tainan y los

requerimientos únicos de cada usuario (Por ejemplo, el usuario solicita las comidas más populares

de una zona específica de la ciudad), construye una ontología personalizada de alimentos la cual

tiene una estructura de tres capas: capa de conceptos (por ejemplo, comida más popular,

merienda, plato principal), capa de relaciones (por ejemplo, localizado, parte de, pertenece a) y

capa de instancias (por ejemplo, Dumplings de carne Fuji). A continuación el agente, basándose en

el mecanismo inteligente de búsqueda que utiliza un algoritmo de optimización de la colonia de

4 Tainan está situado en el suroeste de Taiwán, China. http://www.tncg.gov.tw/default_e.asp

http://www.tncg.gov.tw/default_e.asp

hormigas (ant colony optimization), busca una ruta personalizada de alimentos cuyos resultados

son desplegados en Google Maps. Entre los trabajos futuros, en [16] se espera aplicar aprendizaje

por medio de algoritmos genéticos o redes neuronales que se adicionen al motor de inferencia

difusa para optimizar el método que proponen. Una ventaja de la solución propuesta con respecto

a trabajos relacionados, es la propuesta de recomendar una ruta personalizada alimenticia. No

obstante, como desventaja se resalta la falta de consideración de la información médica del

usuario y su estado de salud, lo cual significa que esta aproximación no es realmente

personalizada. Por otro lado, el sistema sólo suministra información sobre las calorías que se

encuentran en la dieta propuesta y la solución da por hecho que el usuario conoce la cantidad de

actividad física que debe hacer para compensar por las calorías consumidas. Otra desventaja

provista es la construcción manual de la ontología de alimentos, la cual depende de un conjunto

de expertos que se valen de información encontrada en Internet.

En Intelligent Ontological Multi-Agent for Healthy Diet Planning [17] y en A Novel Type-2 Fuzzy

Ontology and Its Application to Diet Assessmen [18] se plantea que los buenos hábitos alimenticios

conllevan a un estilo de vida saludable, minimizando el riesgo de contraer enfermedades. En [17],

se propone Intelligent Healthy Diet Planning Multi-Agent (IHDPMA), el cual se construye alrededor

de en un Sistema MultiAgente que se fundamenta en una ontología de comidas, una base de

conocimiento y un repositorio de reglas. El sistema tiene un agente de perfil de usuario, un agente

de análisis de hechos nutricionales responsable de analizar los nutrientes y calorías obtenidas de

una porción de alimento, un agente de análisis de conocimiento que refina la información

suministrada por el agente de análisis de hechos nutricionales transformándola en forma de

porcentajes, un agente de descubrimiento que a partir de los porcentajes obtenidos por el agente

de análisis de conocimiento obtiene la diferencia entre las calorías actuales y las calorías deseadas,

un agente de inferencia difusa que infiere el estado de la dieta (¿qué tan saludable es una dieta?) y

un agente generador de semántica que transforma el conocimiento obtenido en frases que un

experto en el dominio pueda entender; los cuales ayudan a las personas a hacer frente al

problema de planificar una dieta saludable manteniendo registro del estado de salud que se

obtiene al seguir una dieta determinada. Un trabajo que surge a partir de [17], es [18], donde se

profundiza y refina la base de conocimiento y el repositorio de reglas propuesto (ver Figura 5).

En[18], un agente toma en cuenta conjuntos difusos de tipo-2 (Type-2 Fuzzy Sets –T2FS)

construidos a partir de un motor de inferencia que se basa en un modelo tipo-2 de ontologías

(Type-2 Fuzzy Ontology –T2FO) representada en Fuzzy Markup Languange (FML), para la

evaluación de una dieta. La T2FO define conceptos y relaciones construyéndose bajo una

estructura de seis capas: capa del dominio (Type-2 Fuzzy Food), capa de categorías (Ej. Bebidas),

capa de conceptos difusos (Ej. agua mineral), capa de variables difusas (Ej. BMI, Edad), capa de

conjuntos difusos (Ej. el conjunto -bajo, balanceado, alto- o el conjunto -joven, mitad, viejo-), y la

capa T2FS (define el estado de salud en cuanto a la dieta con el conjunto: muy poco saludable,

poco saludable, medio saludable, saludable, muy saludable). El agente inteligente, valiéndose de

su base de conocimiento (la T2FO) y un conjunto de reglas difusas (con 729 reglas con una

estructura de IF X is Y THEN Z), recibe como entrada registros acerca del consumo alimenticio

diario del paciente e infiere la evaluación de la dieta. Finalmente, un motor de análisis semántico

muestra frases semánticas que son almacenadas en un repositorio y enviadas a un experto en el

dominio para solicitar confirmación y validación de los resultados. Como ventaja del modelo

propuesto por [18], se encuentra la definición de una ontología que permite una representación

más exacta del dominio por medio del uso de variables difusas de tipo-2. Como desventaja de [17]

y [18], se resalta que expertos en el dominio deben construir de forma manual la T2FO basándose

en datos de nutrición reunidos de Internet y de tiendas en Taiwan, y de datos del perfil personal

de los voluntarios involucrados en las pruebas experimentales. Por otro lado, el trabajo no toma

en cuenta la actividad física del paciente ni sus gustos/preferencias, sólo las calorías que éste

consume diariamente. Para la muestra experimental se tomaron en cuenta pacientes con un nivel

promedio de actividad física. Por último, se resalta que el sistema IHDPMA no sugiere alimentos ni

construye una dieta, tan sólo ofrece una evaluación de la última.

Figura 5. T2FO y Sistema de Reglas [18]

2.1.1. Cuadro Comparativo

CRITERIOS SNAE C

[14] KIM J [15]

LEE CS [16]

LEE CS [18] Y WANG MH

[17] ZUGYM

Generación de dietas +/- + - - +

Estilo de vida del usuario (sedentario, inactivo, etc.)

- + + - +

Hábitos nutricionales (ej. comidas diarias)

+ - - - +

Adaptación según estado de salud (diabetes, obesidad, etc.)

+ + - - +

Personalización gustos y/o preferencias del usuario (sabores, preparación de alimentos, etc.)

+ + + - +

Apoyo en bases de conocimiento (características de los alimentos)

+ - + + +*

Soporte de diferentes tipos de clientes (clínicas, gimnasios, restaurantes, etc.)

+ - - - -

Integración con otros servicios (ej. rutinas de ejercicio)

- - - - +**

Uso de sistemas MultiAgentes

- + + + +

Modelación del contexto del usuario

- - +/- + +

Validación de resultados (dietas, comidas, especificación de alimentos, etc.)

- - - + -

Tabla 1. Comparación trabajos relacionados en nutrición

* La base de conocimiento, es sólo una base de datos, no son ontologías u otras formas de representación.

** Aunque en el proyecto especial no se va a tener en cuenta esta integración, eso hace parte del modelo del dominio

de ZuGym.

2.2. SISTEMAS DE USO DIARIO PARA SEGUIMIENTO DE DIETAS

Pobres estilos de vida, sobrepeso, inactividad física, privación del sueño y estrés son factores de

riesgo causantes de enfermedades crónicas. Es importante que cada persona tenga el poder para

asumir la responsabilidad sobre su propia salud y bienestar, y por tanto nuevas soluciones para

modelar el control de dichas enfermedades deben desarrollarse. Un diario alimenticio es útil para

mantener registro regular de las calorías consumidas por un usuario, permitiendo entender dónde

o por qué una dieta falla, ayudando a revelar los insumos calóricos del usuario; de esta manera,

éste podrá entender si consume demasiadas o muy pocas calorías. Este tipo de herramientas

tienden a ser pervasivas, demandantes y requieren de costumbre y disciplina para llevar a cabo un

uso correcto de la herramienta. De esta manera, los incentivos ofrecidos por los diarios

alimenticios y sistemas personales para la salud, deben compensar el esfuerzo y el tiempo que el

usuario invierte en el ingreso de datos. A continuación, se describen a profundidad dos ejemplos

de este tipo de herramientas, HyperFit y Wellness Diary, y se desarrolla un cuadro comparativo de

éstas con la solución propuesta por ZuGym.

Finalmente, se exponen brevemente herramientas relacionadas que se encuentran en Internet y

su respectiva comparación con ZuGym. A continuación se describirán algunos de ellos,

describiendo su funcionamiento y cuáles son las ventajas y desventajas del mismo.

2.2.1. Wellness Diary [19][20][21] [22]

Como solución a lo planteado al inicio de la sección, el proyecto Nuadu [19] propone la integración

de sistemas de salud personales (acrónimo de Personal Health Systems-PHS), los cuales

representan un conjunto de herramientas que buscan apoyar un cambio en el estilo de vida de sus

clientes promoviendo comportamientos que conducen a una vida saludable. Entre los tipos de PHS

se encuentran: dispositivos de control diseñados para el uso diario y personal, aplicaciones de

salud que se ejecutan en una plataforma móvil diseñadas para el uso personal en un contexto

diario a largo plazo, aplicaciones web diseñadas para el uso diario y a largo plazo y, sistemas de

sensores y dispositivos que proporcionan datos precisos relacionados con la salud pero son

inconvenientes, poco prácticos y costosos para el uso constante. Una de las herramientas

propuestas por el proyecto Nuadu es el Wellness Diary (WD) [19][20], una aplicación móvil cuyo

propósito es dar soporte a la auto-observación del comportamiento regular (generalmente diario)

relacionado con la salud y ofrecer retroalimentación. Los usuarios de WD podrán aprender sobre

su estilo de vida y recibir apoyo en el momento de llevar a cabo y mantener cambios en sus

comportamientos regulares. WD proporciona información gráfica de corto y largo plazo

(tendencias) para los datos registrados y permite la personalización de sus modelos de datos al

establecer mecanismos para adicionar nuevos parámetros a los ya establecidos (ver Figura 6). Al

mismo tiempo, la herramienta permite añadir soporte en la entrada de datos por medio de

dispositivos embebidos.

Figura 6. Menu de opciones Wellness Diary [19][20] [21][22]

Por medio de estudios orientados al análisis del uso de la aplicación WD [21][22], se han

identificado las áreas donde se necesitan llevar a cabo mejoras, que son: personalización de la

aplicación a las necesidades individuales de los usuarios, aumento de la motivación durante las

primeras etapas del uso, mantener la motivación y ofrecer apoyo en la recuperación de la recaída

en el uso a largo plazo. Además, se encontró que WD es intuitivo y fácil de usar, ayudó a los

participantes del estudio a controlar su peso, ser más activos, y observar sus comportamientos

alimenticios. La capacidad de WD de ofrecer retroalimentación acerca del progreso a largo plazo

fue un fuerte factor motivacional. Sin embargo, inicialmente la falta de motivación y de

compromiso son un obstáculo importante para el uso del WD, más adelante, la vida cotidiana, la

falta de tiempo, el olvido y las vacaciones causan rupturas en el uso de la aplicación. Otras

barreras de uso son entradas monótonas de datos y la falta de soporte al uso cíclico, este último

se refiere a suplir las rupturas en el uso del sistema (desuso por periodos de tiempo), y soportar

una forma fácil para reiniciar el uso después de una ruptura). Se concluye, que la clave para el

éxito de WD es su simplicidad y movilidad, permitiendo el acceso rápido y el fácil uso

independiente de la localización y el tiempo. Una de las ventajas de WD, es el permitirle al usuario

llevar un control sobre los datos que conciernen a su estilo de vida. WD, es una herramienta para

apoyar la decisión de cada usuario de cambiar sus malos hábitos, permitiéndole aprender y recibir

retroalimentación sobre sus comportamientos actuales e incentivando comportamientos que

conduzcan al bienestar del usuario. No obstante, como desventaja, es claro que es difícil esperar

que todo tipo de persona se encuentre dispuesta a utilizar de manera constante y de forma

disciplinada herramientas pervasivas como lo son el WD, sin ofrecer los incentivos adecuados para

que el uso de la herramienta sea parte de la rutina diaria del cliente.

2.2.2. HyperFit [23]

HyperFit [23] es un servicio en Internet, que puede ser accedido por medio de un dispositivo móvil

o un computador personal, para el manejo de dietas y rutinas. Su objetivo principal es incentivar la

alimentación sana al imitar el proceso de orientación que ofrecen los servicios de nutrición

personalizada. HyperFit incluye herramientas para auto-evaluación de hábitos alimenticios, para la

especificación de metas, diarios de ejercicios y comida, herramientas de análisis y seguimiento, y

módulos que ofrecen retroalimentación y motivación proporcionada por un entrenador virtual. Un

factor diferenciador de HyperFit con trabajos relacionados es el uso de hybrid media

(www.hybridmedia.org), la cual permite combinar datos impresos (ver Figura 7-en el caso de

HyperFit, es la lectura por medio de la cámara de un dispositivo móvil, de un código de barras para

agregar datos a las entradas de un alimento o ejercicio) con tecnología móvil para mejorar la

usabilidad y despertar interés hacia el uso de la herramienta. El objetivo principal de HyperFit es

combinar Internet, hybrid media y tecnología móvil con conocimiento nutricional profesional.

Figura 7. Hybrid Media [23]

Al llevar a cabo estudios orientados al uso de la herramienta se encontró que el servicio fue útil

para compartir datos entre usuarios y profesionales médicos. No obstante, se encontró que la

herramienta demandaba esfuerzo y compromiso por parte del usuario para proveer la gran

cantidad de información que se requiere con el fin de mantener los diarios. Entonces, la limitación

principal de éste tipo de herramienta es que muchas personas no se encuentran dispuestas a

hacer el esfuerzo dada la falta de motivación con el fin de monitorear su propio comportamiento.

En trabajos futuros, el reto es que la retroalimentación ofrecida por el usuario al sistema requiera

menos esfuerzo y se lleve a cabo de una manera más natural (usuarios especificaron que un uso

más natural era utilizar el servicio por una a dos semanas por ciertos intervalos de tiempo).

Es importante resaltar que un problema que enfrentó el equipo de trabajo de HyperFit, es la falta

de información nutricional. La información existe pero por razones políticas y comerciales se

prohíbe su uso.

Una ventaja de HyperFit frente a WD y trabajos relacionados, es el uso de hybrid media que

optimizan el ingreso de datos al sistema. Una ventaja de HyperFit junto con WD, es la movilidad

provista por la naturaleza de las herramientas. Por otro lado, HyperFit adapta sus resultados en

cuanto a los objetivos establecidos por los usuarios más no en cuanto a sus gustos y preferencias.

Las desventajas de HyperFit, WD y otras herramientas pervasivas relacionadas con la manutención

de diarios de actividad física y alimentos, es la demanda que imponen sobre el usuario, al

encontrarse éste obligado a ingresar datos diarios lo cual exige disciplina, persistencia y esfuerzo.

No obstante, el usuario debe evaluar si los resultados del uso de la herramienta compensan el

esfuerzo agregado en su uso.


CRITERIOS WELLNESS DIARY [19][20] [21][22]

HYPERFIT [23] ZUGYM

DIARIO ALIMENTICIO + + -

DIARIO DE RUTINAS + + -

PERSONALIZACIÓN - - +

ADAPTACIÓN + - +

HYBRID MEDIA - + - REQUIERE DE USO DIARIO

+ + -

CREACIÓN DE DIETA - - + Tabla 2. Comparación trabajos relacionados de sistemas de uso diario

2.3. Herramientas para Generación de Dietas en Internet

En esta sección se mostrará una pequeña descripción de algunas herramientas de software, que se

encuentran en internet, para el manejo de dietas y rutinas. Al final de la sección se presentan

cuadros comparativos en los cuales se muestra las características más relevantes al momento de

generar y llevar a cabo un control de dietas y rutinas de ejercicio.

2.3.1. Vida One Diet & Fitness [24]

Vida One Diet & Fitness [24], combina dos populares programas (MySportTraining y MyPersonal

Diet). Presenta un apoyo a la hora de llevar una rutina de ejercicios así como para llevar un control

de la dieta de cada persona; todos estos datos es posible mostrarlos en distintos formatos como

gráficos o tablas de resultados. Si se dispone de un dispositivo móvil compatible con Windows es

posible llevar la información de un lugar a otro en su dispositivo con el nuevo sistema de

sincronización.

Una de las grandes ventajas de Vida one Diet & Fitness es la gran compatibilidad que tiene con

otros dispositivos como palm os y windows móviles para el almacenamiento de la información.

También es importante resaltar que posee una base de datos muy completa con gran cantidad de

información acerca de alimentos y rutinas.

En cuanto a sus desventajas lo que más se puede resaltar es que a pesar de que su información es

puede estar en varios dispositivos es imposible accederla desde un servicio web, esto significa que

solo es posible acceder a la información si se tiene la aplicación instalada y la información de

manera local.

2.3.2. WeightMania [25]

WeightMania es un software en el cual es posible conocer detalles acerca de los entrenamientos y

el consumo de alimentos. Sin embargo, el programa no brinda listas predeterminadas de ejercicio,

ni gráficos que muestren el progreso. Una ventaja de este sistema, es que puede medir el progreso

mediante un enfoque matemático, haciendo uso de la estadística y el cálculo WeigthMania. Este

método brinda un seguimiento muy exacto de la actividad física y la dieta.

En las ventajas de este software frente a otros se encuentra la posibilidad de acceder mediante

servicios web a algunas de las funcionalidades del software así como a la información de dietas y

ejercicio. Sin embargo la falta de una biblioteca de alimentos hace que la parte de dietas sea muy

restringida y de difícil uso para el usuario.

2.3.3. ProTrack [26]

Protrack es un software que brinda un seguimiento de la dieta muy detallado a partir gráficos, y

herramientas para planificar y controlar la misma. Se enfoca en el uso en gimnasios en los cuales

es capaz de llevar a cabo un manejo de rutinas según el tipo de actividad (“Fuerza y Cardio”) y la

elaboración de un programa de actividades que conlleven al usuario a lograr los resultados

buscados.

ProTrack es un software cuya característica más destacada es facilidad de uso y resultados muy

detallados y de distintos tipos, que a pesar de brindar una gran cantidad de información al usuario,

también da una gran cantidad de ayuda para que sean fáciles de comprender y manipular. Su gran

desventaja es que a pesar de los resultados detallados y facilidad de uso la información que posee

para realizar análisis nutricionales es muy limitada, otra característica en su contra es que no

permite llevar un control de dietas ni tampoco de rutinas de ejercicio.

2.3.4. IFitness [27]

iFitness proporciona imágenes reales de los diferentes tipo de ejercicios que podemos realizar. En

total, esta aplicación incluye 100 tipos de ejercicios distintos, dependiendo de la parte del cuerpo

que se quiera mejorar o si se desea mantener en forma.

Software desarrollado para iPhone cuya mayor ventaja es la movilidad y la guía que presenta al

usuario de cómo desarrollar distintos ejercicios que trabajan distintos lugares del cuerpo. Su

mayor desventaja es que no incorpora un manejo nutricional relacionado con la actividad física.

2.3.5. Tap & Track [28]

El Tap & Track permite llevar del usuario un control sobre su consumo de calorías por el cálculo de

su tarifa metabólica básica (BMR) y encontrar las necesidades diarias de calorías de su cuerpo,

tomando como base su sexo, edad, peso y altura. La aplicación también considera el tipo de

trabajo del usuario y aplica la conocida ecuación de Harris Benedict para realizar los cálculos.

La gran ventaja de este software es que integra los servicios de manejo de dietas y rutinas.

También es importante que posee características como el acceso desde dispositivos móviles y un

portal web de tal forma que la información sea accesible desde cualquier lugar. Su desventaja es la

falta de asesoría y ayuda por parte de la aplicación la cual no brinda una guía con la cual pueda

mejorar la experiencia del usuario al momento de usar la aplicación.

2.3.6. Diet Master 2100 [29]

Software de nutrición que aconseja sobre cómo llevar una dieta con una interfaz simple. Ofrece

además herramientas para diseñar y mantener una dieta sana que se ajuste a las necesidades del

usuario.

Su mayor ventaja es la integración de elementos relevantes a la hora de llevar control nutricional.

También es importante mencionar que funciona sobre una gran variedad de plataformas, su

mayor desventaja es su manejo ya que no es del todo intuitivo.

2.3.7. Nutrinote [30]

Nutrinote es una herramienta para planear, registrar y controlar la dieta diaria de un usuario.

Posee funcionalidades como ayudar a trazar y evaluar los progresos hacia los objetivos de la dieta

o características para ayudar a atender necesidades dietéticas especiales, como la diabetes entre

otros.

Su mayor ventaja es que toma en cuenta patologías como la diabetes y otras enfermedades que

pueden afectar los hábitos alimenticios de la persona. Su mayor debilidad es que a pesar de que

toma en cuenta el manejo de la dieta no posee un control sobre alimentos específicos como tal

sino solo de platos de comida ya predefinidos.

2.3.8. DietPower [31]

Diet Power es un programa que proporciona una retroalimentación y la función de seguimiento

para ayudar a mantenerse dentro de su objetivo de pérdida de peso. El programa también genera

recomendaciones en cada sesión para hacer que la experiencia del usuario sea más agradable.

Su principal ventaja es la integración de todos los servicios de dietas como seguimiento,

recomendaciones, etc. apoyado sobre una base de conocimiento muy amplia con lo cual se logra

un servicio excelente al usuario. Sin embargo una de las mayores críticas por parte de los usuarios

es que no es fácil de usar por lo que a pesar de la gran cantidad de servicios que presta los

usuarios tienden a usar otras aplicaciones que sea más simple y fácil de entender


APLICACIONES RUTINAS Y DIETAS

Vida one Diet & Fitness

[24]

Weight Mania[25]

ProTrack [26]

IFitness[27] Tap & TracK [28]

ZuGym

CA

RA

CTE

RIS

TIC

AS

GEN

ERA

LES

Calendario + + + - + +

Movilidad +/- + - + +/- +/-

Servicios Web - + - - + +

Personalización (“Aprendizaje por parte del sistema”)

- - - - + +

DIE

TAS

Consejos de Nutrición + + + - + +

Manejo de Dieta - - - - + +

Agregar/Borrar Dietas - - - - + +

Calculador de RDA Diarios (“Alimentos a Consumir”)

+ + + - + +

Personalización (“manual”) de número de comidas

- + - - + +

Biblioteca de Alimentos + - - - + +

Generación de Dietas - - - - + +

RU

TIN

AS

Generación de Rutinas - - - - + +

Manejo De Rutinas + + + + + +

Adición/Borrado de Rutinas

+ + + + + +

Control de Progreso + + + + + +

Adicionamiento/Borrado de Ejercicios

+ + + + + +

Análisis de Rendimiento + + + + + +

Manejo de Rutinas Fuera del Gimnasio

+ + + + + +

Tabla 3. Comparación herramientas que integran rutinas y dietas

*Es posible transportar datos mas no usar los servicios.

APLICACIONES DE DIETAS

DIET MASTER 2100[29] NUTRINOTE[30] DIETPOWER[31]

Establecimiento de Metas

+ + +

Control de avances + + +

Control del factor médico

+ + +

Historial de peso + + +

Historial nutricional + + +

Control de Alimentos + - +

Información de Calorías

- + +

Agregar/Borrar Alimentos

+ + +

Tabla 4. Comparación aplicaciones de dietas

TECNOLOGÍA DE DESARROLLO

3. TECNOLOGÍA DE DESARROLLO

En esta sección se identifican las posibles herramientas de tecnología para tomar en cuenta en el

momento de implementar el proyecto; ventajas y desventajas que ofrece cada una con respecto a

las características y necesidades planteadas por el Proyecto Especial. Específicamente se habla de

los Sistemas Multiagente, que plantean una solución aproximada para el desarrollo de ZuGym,

debido a algunas de sus características, las cuales serán expuestas en la sección 3.1

3.1. SISTEMAS MULTIAGENTE

El campo de la Inteligencia Artificial (IA) no sólo pretende entender sino también construir

entidades inteligentes, sistemas que piensen o actúen racionalmente; entendiéndose como un

sistema racional aquel que hace “lo correcto” en función de su conocimiento [32]. Los

fundamentos de la IA provienen de un conjunto de campos de las ciencias como lo son la filosofía,

matemáticas, economía, neurociencias, psicología, cibernética, entre otros [32]. A través de su

evolución, en el campo de la IA se han abordado estudios acerca del comportamiento humano,

trabajos donde se busca imitar sistemas complejos de la naturaleza por medio de técnicas bio-

inspiradas (como lo son los algoritmos genéticos y aprendizaje por medio de redes neuronales),

entre muchas otras investigaciones; pero tal vez uno de los logros más interesantes fue la creación

de los agentes, herramientas que proponen un marco integrador de los elementos en la IA [33].

Un agente es cualquier entidad que percibe su entorno a través de sensores y actúa sobre el mismo

mediante efectores [32]. Un agente es una entidad física (robot) o virtual (software) [32][34] [33],

que:

Reside en un ambiente dinámico y complejo [33].

Cuenta con un conjunto de objetivos [34], representados por situaciones que desea alcanzar

[33].

Es capaz de controlar su proceso de toma de decisiones optando por las acciones correctas, en

persecución de uno o varios objetivos, basándose en la percepción de su ambiente y tomando

en cuenta sus recursos, conocimientos y habilidades [35][32].

Un agente debe poseer las siguientes características o propiedades [35]:

Autonomía: los agentes son autónomos en la medida en que toman decisiones de manera no-

determinista, sin intervención directa de humanos u otros, tomando el control sobre sus

acciones y su estado interno. Esta característica permite la delegación de tareas donde se

necesita supervisión e intervención mínima para que el agente lleve a cabo sus tareas.

Sociable: los agentes pueden interactuar con otros agentes (posiblemente humanos) por medio

de algún tipo de lenguaje de comunicación de agentes predefinido. La comunicación permite

que los agentes cooperen para llevar a cabo tareas complejas.

Reactivo: los agentes perciben y responden a los cambios u eventos que ocurren en su

ambiente.

Pro-activo[35]: los agentes no simplemente actúan en respuesta a su ambiente, ellos son

capaces de exhibir comportamientos orientados a objetivos al tomar la iniciativa sobre sus

acciones.

Además, un agente puede poseer las siguientes características o propiedades [35]:

Benevolente: es dado que los agentes no tienen objetivos contradictorios, y que por tanto cada

agente siempre intentará cumplir con lo que es solicitado de él.

Racional: un agente actuará a favor de cumplir con sus objetivos.

Móvil: la habilidad de un agente de migrar por una red. Para un agente móvil se deben tomar

algunas consideraciones especiales por ejemplo, seguridad.

Adaptativo: un agente puede tener la habilidad de adaptarse a su contexto para que pueda

llevar a cabo correctamente sus tareas.

Perseverante: un agente puede llevar a cabo tareas que tomen largos periodos de tiempo.

Cuando un ambiente es muy complejo para ser observado por un agente surge la necesidad de

crear Sistemas MultiAgente (sociedad de agentes o inteligencia artificial distribuida); pues un

agente, por sí solo, se encuentra en capacidad de realizar únicamente tareas simples [33]. Un

Sistema MultiAgente es aquel que:

Contiene un conjunto de agentes que comparten un entorno, donde cada agente posee

información incompleta, habilidades restringidas y persiguen un conjunto de objetivos

(individuales o colectivos) que sobrepasan sus capacidades individuales [36][37].

Posee agentes que interactúan por medio de un lenguaje de comunicación de agentes

predefinido, típicamente por medio del intercambio de mensajes a través de una

infraestructura de red computacional; con el fin de cooperar, colaborar, coordinar y negociar

para cumplir sus objetivos [37].

El control del sistema es distribuido, los datos descentralizados y la computación es asincrónica

[36].

Posee agentes que se encuentran unidos por medio de relaciones (Ej. Organizacionales)[37].

Los Sistemas MultiAgente representan un nuevo paradigma para entender y construir sistemas

distribuidos, donde es dado por hecho que los componentes computacionales son autónomos:

capaces de controlar sus comportamientos para impulsar sus propios objetivos [37].

SINTESIS Y REFERENCIAS

SINTESIS

Las conclusiones obtenidas a partir de la investigación que se llevó a cabo para desarrollar el

presente documento de estado del arte, son:

- Se encontró un gran número de trabajos que buscan resolver el mismo problema, la falta

de herramientas de software que apoyen la generación de dietas y el seguimiento de la

mismas, pero ninguno es completo ni toma en cuenta conceptos básicos de la

personalización (especialmente en cuanto a gustos y preferencias) ni de la adaptación.

- Existen teorías y estudios que se aplican a nuestro problema de investigación; las

contribuciones de dichos estudios se tomarán en cuenta en el momento de crear nuevos

estudios y soluciones para el proyecto ZuGym.

- Existen herramientas y soluciones relacionadas a la propuesta de ZuGym, como la creación

de ontologías para el manejo del concepto alimento o el uso de Sistemas MultiAgentes

como herramienta para el desarrollo de sistemas que generan dietas. Las técnicas y

aproximaciones actuales, sus ventajas y desventajas, serán tomadas en cuenta en el

momento de refinar la propuesta de solución del proyecto ZuGym.

En adición a esto, y con base en las ventajas y desventajas encontradas definidas en el presente

documento, a continuación se puntualizará en algunas que serán tenidas en cuenta para el

desarrollo de ZuGym:

- Debido a que uno de los factores, más significativos y que dará un valor agregado a

ZuGym, es la adaptación. Dentro del desarrollo de los modelos de adaptación de ZuGym,

se tendrán en cuenta dos tipos de adaptación [10]: adaptación al contenido y adaptación a

la interface de usuario. En adición a esto, también se podrá tener en cuenta la adaptación

para distintos tipos de clientes, por ejemplo: restaurante, clínicas, nutricionistas, etc.

- Con respecto a los perfiles de usuario [13], se tendrán en cuenta dos aspectos: el perfil

implícito, el dinámico y el escrutable. Esto con el fin de mejorar la interacción del usuario

con el sistema y no sobrecargarlo al momento de entrar los datos, ya que por la naturaleza

del servicio, es bastante la información que se necesita. Además, se tendrá en cuenta dar

el apoyo al usuario, dándole retroalimentación sobre sus comportamientos [19] e

incentivándolo y educándolo, estos con respecto a los conceptos importantes en una

dieta.

- El uso de ontologías para la representación de los alimentos y de los diferentes conceptos

relacionados con la dieta, es un común en la mayoría de los trabajos relacionados. Estas

representaciones, se tomarán en cuenta para modelar los conceptos relacionados con la

generación de dietas. Los conceptos se tomarán de los resultados de la entrevistas y se

encuentran especificados en el Documento de Resultados de Entrevistas.

- Una de las falencias que fue iterativa, en la mayoría de trabajos y sistemas relacionados,

es que no se tiene presente la necesidad de unir las dietas con la actividad física. Como se

planteó en la sección 2, no se pueden tomar como conceptos separados, ambos (dietas y

actividad física), hacen parte fundamental para un estilo de vida saludable. Siendo esto

último el problema que el proyecto busca solucionar.

Con respecto a las tecnologías de desarrollo, una aproximación basada en Sistemas MultiAgente es

favorable para la implementación de un proyecto con las características del presente Proyecto

Especial. En primera instancia, la herramienta de apoyo es inherentemente distribuida, pues debe

manejar módulos de trabajo para el nutricionista y sus clientes en diferentes computadores a

través de una red. Por otro lado, asignar las diferentes tareas que debe desarrollar la herramienta

a un número de agentes permite que estos continúen ejecutándose cuando el usuario no se

encuentre conectado al sistema, de esta manera, el agente representará al usuario buscando de

manera proactiva servicios de tipo push (no solicitados explícitamente por el usuario) y

recomendaciones para éste. Un agente posee habilidades favorables para ofrecer servicios

inteligentes, entre esos puede observar su ambiente y aprender de éste (Ej. Aprender a partir de

las interacciones con los usuarios). Por último, los agentes pueden actuar en representación de un

cliente o del nutricionista de manera autónoma. Al poder actuar en representación del

nutricionista, un agente podrá proveer servicios a los clientes cuando el nutricionista no se

encuentre conectado al sistema, y de esta manera, el servicio que le es prestado al cliente será

más eficiente.

En conclusión, con base en los conocimientos adquiridos en el presente trabajo, se dará inicio a la

creación de los modelos de adaptación. Estos modelos, serán la base para el desarrollo de la capa

de adaptación de ZuGym y representarán todos los conceptos necesarios para que el sistema logre

el objetivo de la generación personalizada de dietas.

REFERENCIAS

[1] R. Hernandez Sampieri, C. Fernández, y P. Baptista, Metodología de la Investigación, Iztapalapa, México: Mc Graw Hill, 1997.

[2] E. Lopategui, «Conceptos Básicos de Nutrición», Saludmed Available: http://www.saludmed.com/CtrlPeso/CptosBas/CptosBasN.html.

[3] «OMS | Nutrición», Organización Mundial de la Salud Available: http://www.who.int/topics/nutrition/es/.

[4] Real Academia Eapañola (RAE), «Dieta | Defición», DICCIONARIO DE LA LENGUA ESPAÑOLA - Vigésima segunda edición Available: http://buscon.rae.es/draeI/SrvltConsulta?TIPO_BUS=3&LEMA=dieta.

[5] G. Varela, M. Henández, y A. Sastre, «Importancia de la Dieta en Relación con la Salud», Tratado de nutrición, Madrid, España: Ediciones Díaz de Santos, 1999, pág. Cap 4.

[6] M. Hernandez y A. Sastre, Tratado de nutrición, Madrid, España: Ediciones Díaz de Santos, 1999.

[7] DARPA BAA 98-12, «Self adaptive software», Dic. 1997. [8] R. Laddaga, «Self Adaptive Software Problems and Projects», Software Evolvability, 2006.

(SE ’06). Second International IEEE Workshop on, Philadelphia, PA: 2006, págs. 3-10. [9] G. Booch, Object-oriented analysis and design with applications (2nd ed.), Redwood City, CA,

USA: Benjamin-Cummings Publishing Co., Inc., 1994. [10] X. Zhang, Z. Li, y J. Liu, «An Adaptive Infrastructure Concept Model based on CORBA in

Pervasive Computing», 2007 2nd International Conference on Pervasive Computing and Applications, Birmingham, UK: 2007, págs. 490-495.

[11] N. Henze y W. Nejdl, «Knowledge Modeling for Open Adaptive Hypermedia», Adaptive Hypermedia and Adaptive Web-Based Systems: Second International Conference, (AH 2002 ) Proceedings, P. Debra, P. Brusilovsky, y R. Conejo, eds., Berlin Heidelberg: Springer Verlag, 2002, págs. 174-183.

[12] Chanwoo Yoo, Woosung Jung, Donghun Park, Byungjeong Lee, Heechern Kim, y Chisu Wu, «An Adaptive Software Framework based on Service Composition», Software Engineering Research, Management & Applications, 2007. SERA 2007. 5th ACIS International Conference on, Busan: 2007, págs. 476-484.

[13] S. Cayzer y E. Michlmayr, «Adaptive user Profiles», Collaborative and Social Information Retrieval and Access, M. Chevalier, C. Julien, y C. Soule-Dupuy, eds., IGI Global, 2008, pág. Cap 4.

[14] C. Snae y M. Bruckner, «FOODS: A Food-Oriented Ontology-Driven System», 2008 2nd IEEE International Conference on Digital Ecosystems and Technologies, Phitsanuloke, Thailand: IEEE, 2008, págs. 168-176.

[15] Jong-Hun Kim, Jung-Hyun Lee, Jee-Song Park, Young-Ho Lee, y Kee-Wook Rim, «Design of Diet Recommendation System for Healthcare Service Based on User Information», Computer Sciences and Convergence Information Technology, 2009. (ICCIT ’09). Fourth International Conference on, Seoul, Korea: 2009, págs. 516-518.

[16] M.-H. Wang y C.-S. Lee, «Intelligent healthcare agent for food recommendation at Tainan City», IEEE International Conference on Systems Man and Cybernetics, Singapore: 2008, págs. 1465-1470.

[17] M.-H. Wang, C.-S. Lee, K.-L. Hsieh, C.-Y. Hsu, y C.-C. Chang, «Intelligent ontological multi-agent for healthy diet planning», Proceedings of the 18th international conference on Fuzzy Systems, Piscataway, NJ, USA: IEEE Press, 2009, pág. 751–756.

[18] C.-S. Lee, M.-H. Wang, C.-Y. Hsu, y H. Hagras, «A Novel Type-2 Fuzzy Ontology and Its Application to Diet Assessment», Proceedings of the 2009 IEEE/WIC/ACM International Joint Conference on Web Intelligence and Intelligent Agent Technology - Volume 03, Washington, DC, USA: IEEE Computer Society, 2009, pág. 417–420.

[19] I. Korhonen, E. Mattila, A. Ahtinen, J. Salminen, L. Hopsu, R. Lappalainen, y T. Leino, «Personal health promotion through personalized health technologies - Nuadu experience», Conference Proceedings: ... Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Conference, vol. 2009, 2009, págs. 316-319.

[20] E. Koskinen y J. Salminen, «A customizable mobile tool for supporting health behavior interventions», Conference Proceedings: ... Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Conference, vol. 2007, 2007, págs. 5908-5911.

[21] E. Mattila, I. Korhonen, J.H. Salminen, A. Ahtinen, E. Koskinen, A. Särelä, J. Pärkkä, y R. Lappalainen, «Empowering citizens for well-being and chronic disease management with wellness diary», IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine: A Publication of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, vol. 14, Mar. 2010, págs. 456-463.

[22] A. Ahtinen, E. Mattila, A. Vaatanen, L. Hynninen, J. Salminen, E. Koskinen, y K. Laine, «User experiences of mobile wellness applications in health promotion: User study of Wellness Diary, Mobile Coach and SelfRelax», Pervasive Computing Technologies for Healthcare, 2009. PervasiveHealth 2009. 3rd International Conference on, 2009, pág. 1 –8.

[23] P. Jarvinen, T.H. Jarvinen, L. Lahteenmaki, y C. Sodergard, «HyperFit: Hybrid media in personal nutrition and exercise management», Pervasive Computing Technologies for Healthcare, 2008. (PervasiveHealth 2008). Second International Conference on, Feb. 2008, págs. 222-226.

[24] VidaOne, «VidaOne Diet & Fitness 3» Available: http://www.vidaone.com/vodf_win.htm#whats_new.

[25] Edward A. Greenwood, Inc., «Weightmania-Pro», Fitness & Wellness Software Available: http://www.weightmania.com/.

[26] DakotaFit Software, «ProTrack Fitness Tracking Software» Available: http://www.dakotafit.com/.

[27] Apple, «IFitness» Available: http://itunes.apple.com/us/app/ifitness/id290451423?mt=8. [28] iTunes App Store, «Tap & Track-Calorie Tracker, Healthcare & Fitness», itunes.apple.com

Available: http://itunes.apple.com/us/app/tap-track-calorie-tracker/id307749752?mt=8. [29] Lifestyles Technologies, «DietMaster 2100 Nutrition Software» Available:

http://www.dietmastersoftware.com/dietmaster_2100_nutrition-software.html. [30] Nutrition Software, «Nutrinote» Available: http://www.nutrinote.com/. [31] DietPower, Inc., «DietPower» Available: http://www.dietpower.com/. [32] S. Russell y P. Norvig, Artificial Intelligence: A Modern Approach, Upper Saddle River, New

Jersey: Prentice Hall, 2003. [33] E. Gonzalez y C. Bustacara, Desarrollo de aplicaciones basadas en sistemas multiagentes,

Bogotá, Colombia: Pontificia Universidad Javeriana, 2007. [34] J. Ferber, Multi-Agent Systems: An Introduction to Distributed Artificial Intelligence, Boston,

MA, USA: Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc., 1999. [35] N.R. Jennings y M.J. Wooldridge, «Intelligent Agents: Theory and Practice», Knowledge

Engineering Review, vol. 10, págs. 115-152. [36] G. Weiss, Multiagent systems: a modern approach to distributed artificial intelligence,

Cambridge, USA: MIT Press, 1999.

[37] M. Wooldridge, An Introduction to Multiagent Systems, Chichester, UK: Wiley, 2009.

ESTADO DEL ARTE - Trabajos de Grado de la facultad de...

Documents

Transcript of ESTADO DEL ARTE - Trabajos de Grado de la facultad de...