Capítulo 7 — Síntesis de la tesis y archivo de reproducibilidad | Investigación doctoral Seguridad de OT, IoT y sistemas ciberfísicos

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Mapa de la lección

Lección 07 publicada. Mapa, ejemplo, EX039.

flowchart TD
  N0["Resultados de aprendizaje y conexión"]
  N1["7.1 Mapa del argumento"]
  N2["7.2 Formato"]
  N3["7.3 Archivo por niveles"]
  N4["7.4 Documentación de datos y modelos sintéticos"]
  N5["7.5 Limitaciones con dirección"]
  N6["Síntesis del capítulo"]
  N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4 --> N5 --> N6
  N6 --> EX["Ejemplo resuelto"]
  EX --> Q["Ejercicio EX039"]

Dibujo lógico

flowchart LR
  N0["Resultados de aprendizaje y conexión"]
  N1["7.1 Mapa del argumento"]
  N2["7.2 Formato"]
  N3["7.3 Archivo por niveles"]
  N4["7.4 Documentación de datos y modelos sintéticos"]
  N5["7.5 Limitaciones con dirección"]
  N6["Síntesis del capítulo"]
  N0 --> N1 --> N2 --> N3 --> N4 --> N5 --> N6 --> Q["EX039"]

[Resultados de aprendizaje y conexión]
    |
    v
[7.1 Mapa del argumento]
    |
    v
[7.2 Formato]
    |
    v
[7.3 Archivo por niveles]
    |
    v
[7.4 Documentación de datos y modelos sintéticos]
    |
    v
[7.5 Limitaciones con dirección]
    |
    v
[Síntesis del capítulo]
    |
    v
[Ejemplo resuelto] --> [Ejercicio EX039]

Resultados de aprendizaje y conexión

Después de este capítulo usted podrá (1) trazar el argumento de la tesis desde la evidencia hasta la afirmación, (2) elegir un formato de tesis, (3) construir un archivo por niveles, verificado con hashes, que falle de forma cerrada, (4) documentar datos y modelos sintéticos y (5) escribir limitaciones que digan en qué dirección empuja cada sesgo. Reúne los capítulos 1–6 y prepara la defensa.

7.1 Mapa del argumento

Use una estructura de Toulmin: afirmación (la afirmación acotada del §6.3), datos (resultados del laboratorio 3, del laboratorio 5 y de T2), garantía (el balance de masa vincula caudal y nivel; un atacante que controla solo uno no puede mantener ambos coherentes), respaldo (pruebas de verificación, propiedades del CUSUM de Page), calificador («en dos contextos sintéticos») y refutación (clase B, rampas lentas, instrumentos con retardo). Cada elemento remite a un capítulo y a un artefacto. Dibuje el mapa en una página y compruebe cada flecha: ¿respaldan realmente los datos citados la garantía, y enumera la refutación todos los límites del capítulo de crítica? Un elemento sin ningún artefacto detrás es una laguna que debe cerrarse antes de la defensa. Mantenga el mapa actualizado a medida que cambie la redacción, porque los examinadores suelen preguntar cómo se conecta una sola frase con la evidencia.

7.2 Formato

Una monografía se adapta a un único argumento integrado; una tesis por compendio de publicaciones se adapta a artículos independientes con un capítulo de enlace. En cualquier caso, el archivo de reproducibilidad pertenece a la tesis, no a un artículo. En el Setpoint Study, una tesis por compendio de publicaciones se corresponde de forma natural con los tres artículos previstos, y el capítulo de enlace lleva la afirmación acotada y las condiciones límite. Una monografía situaría el mismo material en un argumento continuo. Elija pronto con su comité, porque la elección cambia cuánta repetición es aceptable y cómo se acredita el trabajo en coautoría.

7.3 Archivo por niveles

Los artefactos de TO conllevan riesgos distintos entre sí. El código y el simulador sintético son T0 (públicos). Las trazas sintéticas son T1. Las configuraciones del banco de pruebas son T2 (solo para investigadores verificados). Los mapas derivados de plantas son T3 y nunca se publican. Una publicación debe fallar de forma cerrada: si el hash de cualquier archivo difiere del manifiesto, no se publica nada; los archivos por encima del nivel de publicación se excluyen automáticamente. El laboratorio 7 demuestra esta lógica.

# Lab 7: fail-closed reproducibility manifest check (stdlib). Creates synthetic files in ./archive_demo.
import hashlib, json, os
os.makedirs("archive_demo", exist_ok=True)
files = {"lab3.py": "print('model')\n", "traces_T1.csv": "t,level\n0,50.0\n", "plant_map_T3.txt": "RESTRICTED\n"}
for n, c in files.items():
    open(os.path.join("archive_demo", n), "w").write(c)
manifest = [{"path": n, "tier": "T3" if n.startswith("plant_map") else "T1",
             "sha256": hashlib.sha256(c.encode()).hexdigest()} for n, c in files.items()]
manifest[1]["sha256"] = "0"*64          # simulate a stale hash after an edit
def check(release_tier_max="T1"):
    ok = True
    for e in manifest:
        h = hashlib.sha256(open(os.path.join("archive_demo", e["path"]), "rb").read()).hexdigest()
        if e["tier"] > release_tier_max:
            print("EXCLUDE (tier)", e["path"], e["tier"]); continue
        if h != e["sha256"]:
            print("FAIL (hash)   ", e["path"]); ok = False
        else:
            print("OK            ", e["path"])
    return ok
print("release allowed:", check())

Salida esperada:

OK             lab3.py
FAIL (hash)    traces_T1.csv
EXCLUDE (tier) plant_map_T3.txt T3
release allowed: False

El hash desactualizado bloquea la publicación y el archivo T3 nunca se considera. La comparación e["tier"] > release_tier_max funciona porque los nombres de nivel se ordenan lexicográficamente T0 < T1 < T2 < T3, una comodidad que dejaría de funcionar con un nivel llamado "T10", lo cual se anota en el README del archivo.

7.4 Documentación de datos y modelos sintéticos

Indique para cada conjunto de datos sintético si es inventado (parámetros elegidos para la enseñanza) o calibrado (ajustado a las estadísticas de un sistema real). El tanque del Setpoint Study es inventado. Registre los parámetros, las semillas, la versión del código generador y el uso previsto; advierta contra su uso para hacer afirmaciones sobre plantas reales. Escriba esta documentación como una ficha de datos breve almacenada con el código generador, e incluya el equilibrio, el coeficiente del orificio de 0,02, los niveles de ruido y las ganancias del ataque. Nombre los laboratorios que usaron cada configuración. Cualquiera que reutilice las trazas debería ver de inmediato que describen un modelo didáctico, no mediciones de Kestrel ni de ninguna otra planta.

7.5 Limitaciones con dirección

Una tabla de limitaciones útil indica la dirección de cada sesgo: caudalímetro sin ruido en la simulación (sobrestima la exhaustividad, confirmado por T2), modelo de un solo lazo (dirección desconocida para plantas de varios lazos), operadores sintéticos (desconocida), escala del banco de pruebas (probablemente sobrestima la relación señal/ruido), censura en 400 pasos (subestima el coste en retardo de la planta B). La dirección importa porque indica al lector cómo ajustar su confianza. Si un sesgo sobrestima la exhaustividad, la cifra del mundo real probablemente es menor; si es desconocida, el lector no debe suponer nada en ningún sentido. Mantenga la tabla junto a los resultados y no al final, y actualícela cuando una nueva evidencia, como la menor exhaustividad de T2, determine una dirección.

7.6 Errores comunes y límites

Archivos que publican todo o nada; manifiestos sin comprobar; llamar «realistas» a datos inventados; limitaciones sin dirección. Un archivo que publica todo filtra detalles de nivel de planta; uno que no publica nada no puede comprobarse. Un manifiesto que nunca se verifica da una falsa tranquilidad, y por eso el laboratorio 7 falla de forma cerrada. Los datos sintéticos deben llamarse inventados o calibrados, nunca realistas. Y cada limitación debe decir si empuja los resultados hacia arriba, hacia abajo o en una dirección desconocida. Ejecute la comprobación del manifiesto sobre la copia de publicación, nunca solo sobre el directorio de trabajo.

Ejercicios — capítulo 7

EX039 — Mapa de Toulmin de la afirmación acotada. Dibuje (como tabla) el mapa de Toulmin de la afirmación acotada con referencias a los capítulos.
Mostrar criterios de evaluación
Rúbrica: 3 = afirmación/datos/garantía/respaldo/calificador/refutación con referencias a capítulos; 2 = falta un elemento en el mapa; 1 = solo la afirmación; 0 = nada.
EX040 — Corrija la comparación de niveles del laboratorio 7. Corrija el laboratorio 7 para que los niveles se comparen numéricamente y añada un caso de prueba T10.
Mostrar criterios de evaluación
Rúbrica: 3 = comparación con int(tier[1:]) + T10 frente a T1 se excluye; 2 = corrección con int sin T10; 1 = nota sobre la ordenación de cadenas; 0 = nada.
EX041 — Niveles de ocho artefactos del Setpoint Study. Asigne niveles a ocho artefactos del Setpoint Study y justifique dos elecciones dudosas.
Mostrar criterios de evaluación
Rúbrica: 3 = ocho artefactos con niveles + dos justificaciones de casos dudosos; 2 = niveles sin casos dudosos; 1 = cuatro artefactos; 0 = nada.
EX042 — Ficha del conjunto de datos del simulador del laboratorio 3. Escriba una ficha del conjunto de datos para el simulador del laboratorio 3 (propósito, parámetros, inventado/calibrado, usos prohibidos).
Mostrar criterios de evaluación
Rúbrica: 3 = propósito, parámetros, condición de inventado, usos prohibidos; 2 = falta un campo; 1 = solo el propósito; 0 = nada.
EX043 — Dos limitaciones con dirección más. Añada dos filas a la tabla de limitaciones con dirección.
Mostrar criterios de evaluación
Rúbrica: 3 = dos filas con dirección (desconocida/sobrestima, etc.); 2 = una fila; 1 = sin dirección; 0 = nada.
EX044 — Monografía frente a compendio de publicaciones. Argumente a favor del formato de monografía o de compendio de publicaciones para el Setpoint Study.
Mostrar criterios de evaluación
Rúbrica: 3 = elige formato con la razón de la correspondencia con tres artículos o del argumento integrado; 2 = elección sin razón; 1 = vago; 0 = nada.

Síntesis del capítulo

La tesis es un argumento en el que cada elemento remite a evidencia; el archivo publica solo lo que es seguro y está verificado, fallando de forma cerrada; los datos sintéticos se etiquetan como inventados o calibrados; y las limitaciones dicen en qué sentido sesgan el resultado.

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