Modelado y Simulación: prever para tomar decisiones efectivas

El Modelado y la Simulación van mucho más allá de complejas formulas matemáticas y variables estadísticas. Su aplicación es tan diversa que va desde las ciencias básicas, pasando por la biología, hasta llegar a las ciencias sociales y políticas. Por ejemplo, ¿sabía usted que a través del simulado podrían preverse desastres naturales como los ocurridos recientemente en Mocoa o Manizales, e incluso saber con precisión cuál será el desgaste de una estructura o aparato electrónico?

En el marco de la trigésima versión de la Feria Internacional del Libro de Bogotá, los profesores Diana Díaz, Gabriel Villalobos y Javier Riascos, co-autores del libro "Modelado y Simulación en sistemas naturales", dialogaron en torno a los resultados de sus investigaciones aplicadas al clima, la probabilidad de crecimiento de una especie y la posibilidad de fractura de una cadena, respectivamente, desarrollados en el Grupo de Modelado y Simulación de Sistemas, del Departamento de Ciencias Básicas de Utadeo, del que también son autores Carlos Bojacá, Favio Cala, Francisco Gutiérrez, Juanita Burgos y Rodrigo Gil.

Más que predecir el clima, se trata de salvar vidas

Al día de hoy, las cifra de muertes en Colombia a causa de la ola invernal asciende a 320 personas, mientras que el Fenómeno del Niño en 2016 le costó al país más de un billón de pesos. Para Díaz es claro que no se trata de fenómenos al azar sino de sucesos que pueden ser anticipados a través del simulado: “tres meses antes de la tragedia en Mocoa, un servicio meteorológico en Estados Unidos alertó lo que iba a pasar en el sur de Colombia, Ecuador y Brasil”, advirtió la autora, quien añadió que estas dinámicas climáticas se detectaron a través de modelos climáticos, a partir del calentamiento anómalo que se dio en las aguas del Pacífico, lo cual generó una masa de aire que produjo gran nubosidad, y que finalmente fue transportada por los vientos al sur de Colombia y Perú, ocasionando la tragedia en la capital del Putumayo.

Es por ello que la docente tadeísta hizo un llamado a continuar generando modelos propios y simular nuestro condiciones climáticas, actividades que se vienen adelantando en Utadeo. Así mismo recordó que el simulado de las condiciones meteorológicas puede ser contrastado con registros del pasado, y así generar mayor confianza en el modelo. Actualmente, la investigadora se encuentra trabajando en los procesos planetarios que influyen en las temporadas de lluvia en Colombia: “¿Qué tan cierto es que nos afecta solamente el Fenómeno del Niño o existen otros procesos climáticos?”, finaliza Díaz acerca de esta investigación que contará con el apoyo del IDEAM.

Predecir para evitar la extinción de especies

Nos encontramos en la quinta extinción masiva en la historia del planeta. La última ocurrió con los dinosaurios hace 65 millones de años. Sin embargo, esta vez la causa no es un meteorito sino el impacto negativo del hombre. Es por ello que el profesor Javier Riascos ha trabajado en un modelo estocástico o de probabilidad aplicado en dinámicas de poblaciones, con el fin de predecir el número de individuos de una especie en el tiempo, así como la forma en que interactúan, crecen, decrecen y se reproducen.

De esta manera, el modelo permite conocer el riesgo de extinción temprana que una especie puede experimentar, debido a que no tiene una interacción constante, sus ejemplares se encuentran dispersos espacialmente o no hay muchos de ellos. El investigador resalta que este tipo de dinámicas pueden comprobarse a través del muestro de algunas poblaciones estudiadas.

Actualmente, Riascos trabaja en un modelo que determina el deterioro en infraestructuras, y así mirar su confiabilidad o probabilidad que funcione para lo que fue diseñado, con el ánimo de tomar decisiones en torno a su costo y beneficio, así como el tipo de mantenimiento requerido. La propuesta podría aplicarse a cualquier tipo de elemento, pasando por los edificios hasta llegar a los artefactos electrónicos, al tiempo que permite evaluar el proceso de fatiga, ruptura o daño producido por un terremoto.

¿Cuál es la probabilidad que se rompa un cable de acero?

Esta misma pregunta se la hizo Leonardo Da Vinci en el renacimiento. Para ese entonces, el multifacético artista y científico italiano aseguró que a mayor longitud del cable más probabilidades existen para que se rompa. Sin embargo, investigadores que posteriormente analizaron las fracturas en estos elementos destacaron que este efecto no depende de la longitud sino del grosor. Para el profesor Gabriel Villalobos, en su investigación sobre los modelos de ruptura de sistemas de cadenas, estableció que el promedio de resistencia no es el problema, sino más bien lo es la distribución de sus posibles fallas.

El profesor Villalobos indaga actualmente sobre la aplicación de este modelo a las fibras naturales, en la medida que se presume que hay cierta influencia del secado en la fractura.

El modelado y la simulación, la disciplina del futuro

Así como en la arquitectura se modela a través de maquetas o en el diseño se realizan bocetos, disciplinas como la ingeniería implementan el modelado a través del análisis de datos: “el 65% de los niños que hoy se encuentran estudiando grado cero, trabajarán en temas relacionados con el modelado y la simulación”.