ƑSimulaciones numéricas o experimentos?
Miguel Angel Barrón Meza
ƑSon las simulaciones numéricas en computadora simples ejercicios matemáticos, como algunos las llaman o, por el contrario, constituyen una herramienta con la cual es posible aumentar nuestro conocimiento de un sistema? En diversos lugares y situaciones he tenido oportunidad de escuchar y leer opiniones a favor y en contra de las simulaciones numéricas, ya se trate de participantes en congresos locales e internacionales, de editores de revistas y hasta de colegas de la misma universidad donde trabajo o del extranjero.
Por ejemplo, hace dos años envié un trabajo
de simulación de un proceso metalúrgico a una revista
canadiense de orientación eminentemente experimental, y la
respuesta del editor fue más o menos la siguiente: "Su trabajo
es un amasijo de ecuaciones sin significado físico que no
satisface los requisitos mínimos de calidad de nuestra revista,
además (no podía faltar) de que su inglés es
desastroso".
Corregí lo mejor que pude el asunto del idioma y mandé de nueva cuenta el manuscrito a una revista inglesa con una cobertura más amplia de técnicas de solución; esta vez la respuesta del editor fue: "Los árbitros opinaron que su modo de atacar el problema es muy novedoso, y en consecuencia recomiendan de manera entusiasta que el trabajo sea aceptado". Me saqué la espina, pero la disparidad en los dictámenes me dejó muy sorprendido.
En otra ocasión, durante un congreso latinoamericano de metalurgia en Santiago (Chile), presenté un trabajo en el que proponía un sencillo algoritmo de control para estabilizar automáticamente el nivel de acero líquido en el molde de una máquina de colada continua de acero; al terminar, uno de los participantes comentó: "Para qué necesita tantas ecuaciones si basta con poner a un operador a que abra y cierre la válvula".
Hace unos meses, en una universidad española, me presentaron a una profesora venezolana; el amigo común le dijo algo así: "Te presento a fulano, que hace los mismos experimentos que tú, pero en la computadora". La profesora me miró de arriba abajo, guardó prudente distancia y sin tenderme la mano respondió: "Ah, otro que vive de ilusiones".
Comento lo anterior porque forma parte de la vieja polémica entre investigadores experimentales e investigadores teóricos, en la que cada bando cree que su modo de atacar un problema es el único válido; generalmente, los primeros consideran que una simulación matemática, si no es contrastada con experimentos, es simplemente una especie de masturbación mental sin ningún valor, lo cual puede ser en parte cierto, en especial cuando el simulador tiene poca experiencia y no está muy enterado de las limitaciones del método numérico que está empleando ni de la física del problema.
Quienes nos dedicamos a las simulaciones en computadora hemos contribuido con nuestra arrogancia y desdén manifiesto contra quien se ensucia las manos a que los investigadores experimentales adopten una actitud defensiva y burlona, y en ocasiones de franco rechazo, hacia nuestro trabajo.
No hace mucho tiempo yo mismo consideraba que, dada la validez universal de las leyes de la física y la química, cualquier sistema ųse tratara de un proceso industrial, de un organismo vivo o del universo enteroų era en principio susceptible de ser modelado matemáticamente y su comportamiento predicho con exactitud bajo cualquier circunstancia, sin necesidad de recurrir a largos, aburridos y costosos experimentos. El estudio del comportamiento aparentemente caótico de ciertos sistemas deterministas me parecía simplemente una moda, producto del desconocimiento y la falta de información sobre tales sistemas. Me imaginaba desarrollando el modelo matemático de Juan Pérez, con el cual yo podría predecir cuándo se casaría, qué libros leería, a qué horas iría al baño, etcétera.
No sé si para bien o para mal, pero actualmente reconozco que las simulaciones y los experimentos, más que competir entre sí, se complementan; que hay ciertos parámetros del sistema que uno analiza que no es posible conocer a priori, y algo importante, que no debo confiar en exceso de mi sentido común (si es que tengo) ya que puedo estar equivocado, por lo que debo verificar, en la medida de lo posible, los resultados de las simulaciones o al menos compararlos con datos de publicaciones.
Las bondades de las simulaciones numéricas en todas las ramas de la ciencia y la ingeniería son muchas y están hoy ampliamente reconocidas: permiten predecir con un alto grado de fiabilidad el comportamiento de un sistema bajo condiciones difíciles (cuando no imposibles) de reproducir en un laboratorio; probar el comportamiento de nuevos materiales bajo diversas condiciones de trabajo; reducir el número de costosos experimentos y pruebas en planta; probar nuevos esquemas y estrategias de control de procesos industriales, etcétera.
Sin embargo, nadie debería olvidar, especialmente
los que trabajamos en simulación, una regla de oro de la
computación, que por ser tan obvia es continuamente pasada por
alto: si a una computadora se le alimenta con basura, lo único
que se obtiene es basura.
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