Simulación

Publicado: 29 mayo 2014 en Ciencias de la computación, Filosofía de la ciencia
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Tres métodos jerarquizados de obtención de conocimiento:

1. Observación: contemplo a un organismo, analizo su conducta en su entorno natural, lo capturo y lo disecciono, contemplo sus partes y analizo su funcionamiento.

2. Experimentación: violento su comportamiento natural. Expongo al organismo a situaciones o conductas no naturales que me lleven a la respuesta a una hipótesis previa. El experimento es una observación controlada que pretende solucionar un problema muy concreto. Me permite precisar, conducir mi investigación hacia conocimientos muy concretos.

3. Simulación: emulo en un computador el comportamiento del organismo a estudiar. Las ventajas de la simulación sobre la observación y la experimentación, son las dos siguientes:

a) Para saber simular el comportamiento del organismo eficazmente he de saber qué es lo que tengo que simular, por lo que para empezar la simulación, he de conocer los parámetros esenciales que permiten copiar su conducta. Si pretendo, por ejemplo, emular la locomoción de un perro, he de tener un conocimiento detallado de las medidas y volúmenes de sus patas y demás partes de su cuerpo. Igualmente, de sus articulaciones, sus ángulos de giro, su resistencia al peso y a la fractura. También me hará falta conocer las propiedades del entorno: gravedad, coeficiente de resistencia del terreno, condiciones ambientales, etc. Al probar la simulación y ver si se consigue con éxito o no, puedo descubrir factores que se me habían escapado. A lo mejor no tuve en cuenta los factores aerodinámicos del diseño del animal y eso provocaba que la simulación fuese muy imperfecta. El mero hecho de conseguir una simulación correcta ya es una enorme fuente de conocimiento.

b) La simulación me permite elevar a la enésima potencia el poder de la experimentación. Si tengo una buena simulación, puedo exponerla a un número indefinido de situaciones diferentes que me permitan obtener mucho más conocimiento sobre ella. Un experimento necesita del objeto real y, en muchas ocasiones, de un laborioso trabajo que exige tiempo y dinero. Incluso hay experimentos que se tardan vidas en concluir: ¿cuáles son los efectos de ciertas sustancias tóxicas en humanos a largo plazo? Ese largo plazo pueden ser treinta o cuarenta años. Sin embargo, la simulación, al “prescindir de la realidad”, es sumamente barata en tiempo y coste. Para hacer experimentos sobre la locomoción del perro (una vez concluida una buena simulación) ya no necesito perros. Con relativamente poco esfuerzo puedo simular a millones de perros moviéndose por la más diversa cantidad de entornos imaginables. Solo necesito capacidad de computación y un software adecuado. Puedo, incluso, diseñar sistemas de locomoción diferentes a los reales, probar a perros con tres o seis patas, a perros obesos, con cuellos de jirafa o aletas en vez de patas. Puedo saber qué pasaría si un perro corriera por la superficie de la luna o de Venus sin el enorme coste de llevar a un perro en un viaje espacial hasta allí. Todo esto no lo permite la mera experimentación y el abanico de posibilidades abierto es inabarcable.

La simulación computerizada es el mayor aporte que la revolución informática ha dado a la ciencia, tanto que constituye un nuevo capítulo de la metodología científica, de tal modo que parece que, a día de hoy, ninguna rama de la ciencia puede avanzar sin ella.

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comentarios
  1. Jesús dice:

    Hombre, el gran problema con la simulación es el de cómo saber si lo que ocurre en ella ocurrirá también en la naturaleza. La observación y la experimentación tienen que entrar en ALGÚN momento, para poder validar la simulación.

  2. Antonio Orbe dice:

    El mejor ejemplo de simulación está en las pruebas nucleares. Hasta 1996 se realizaron 2000 ensayos nucleares reales. Pero eso era caro, peligroso y desataba una fuerte contestación. Las potencias nucleares comenzaron a crear modelos en ordenador, simulaciones.
    Pero había que confrontar las simulaciones con la realidad. Las últimas pruebas reales fueron en 1996 un ensayo nuclear de Francia y en 1998 ensayos nucleares de India y Pakistán.
    Los modelos estaban listos y validados. A partir de entonces todos los ensayos nucleares se hacen por ordenador. De hecho, el mayor superordenador del mundo casi siempre ha estado instalado en Lawrence Livermore National Laboratory perteneciente a Department of Energy’s National Nuclear Security Administration y se ha dedicado en buena medida a simular pruebas nucleares.

  3. Antonio Orbe dice:

    Usamos modelos para
    formular hipótesis acerca del funcionamiento de un sistema
    Para ello se requiere la recolección de datos experimentales. A menudo descubrimos que carecemos de datos cruciales. En este sentido, un modelo se puede considerar como
    una herramienta para identificar lo que no sabemos
    Con frecuencia descubrimos inconsistencias y contradicciones ocultas durante la formulación del modelo. Por ello, un papel del modelo sirve para
    validar la consistencia interna de la descripción de un fenómeno o función
    Si la confianza en el modelo es grande, pero las predicciones difieren de los experimentos, el modelo puede ser usado para
    falsear hipótesis
    Si los fenómenos que ocurren en el modelo son inesperados o no han sido observados previamente, un modelo puede
    sugerir nuevos experimentos
    Finalmente un modelo se puede usar como
    plataforma de integración de conocimientos
    unificando datos experimentales de distintas fuentes de una manera consistente.

  4. Yack dice:

    La simulación es una estrategia tan potente que la utiliza el cerebro humano para predecir el futuro y hoy por hoy nuestro cerebro sigue siendo el mejor simulador de propósito general.

    Hace poco leí un articulo en Investigación y ciencia a propósito de un proyecto que ya está dando resultados, sobre la búsqueda de nuevos materiales. La idea era simular las propiedades cuánticas de los átomos para identificar, en el interior del ordenador, nuevos compuestos y materiales con propiedades predeterminadas, Está técnica permite acelerar la búsqueda de nuevos materiales con propiedades sorprendentes y abaratar extraordinariamente los costes.

    En un par de siglos, los simuladores llegarán a reproducir la propia realidad (suponiendo que no haya ocurrido ya) y todos nos tiraremos de cabeza en una simulación personalizada donde seremos eternamente felices, como dicen los curas que ocurrirá cuando muramos en gracia de dios.

    Saludos.

  5. Jesús:

    Claro, lee de nuevo el punto 3, a). La simulación necesita de la observación y de la experimentación. Pero cuando ya las tiene, puede funcionar por sí misma.

  6. Yack:

    Bueno, no es tan fácil volcar una mente en una computadora. Hoy hay mucha controversia acerca de si todos los aspectos de la mente humana son computables o susceptibles de ser almacenados en un computador. Por citarte una famosa cita de Searle acerca del asunto: tú puedes simular perfectamente el funcionamiento de una vaca en un ordenador, pero esa simulación no dará leche de verdad.

    Es decir, yo no me aventuraría tanto a pronosticar la posibilidad del mind uploading, ni en doscientos años ni en tres mil. Todavía es muy pronto y sabemos muy poco de la mente.

  7. Yack dice:

    Santiago, si admitimos que el cerebro humano es una albóndiga de átomos que se han organizado siguiendo el bien conocido proceso de la selección natural, no hay ni una sola razón para que no se puedan emular todas sus funciones desde otra estructura también constituida por átomos (los que hagan falta) y basada en principios diferentes.

    No parece creíble que la conciencia, por ejemplo, sólo pueda existir en un conglomerado de células especializadas que han evolucionado a partir de organismos unicelulares diseñados para ser autosuficientes en una charca y no para pensar.

    Y el ejemplo de la vaca no me vale porque la vaca produce leche, pero el cerebro genera y gestiona información y la información (junto con los átomos) es todo lo que necesitamos para pensar y sentir, como ocurre durante un sueño en el que estamos desconectados del mundo exterior.

    Tampoco me aventuraría a pronosticar lo que va o no va a ocurrir en 3.000 años. Se admiten apuestas de no menos de un millón de dolares.

    Saludos.

  8. Ananías de Cantimplela dice:

    La simulación es ante todo engaño.
    Nada de conocimiento ni de su obtención. Lo dice muy bien el señor maquinista cuando afirma con notable precisión y sensatez que lo primero que ha que saber para simular es lo que hay que simular.Es decir, el conocimiento es previo a cualquier simulación. No en vano simular es fingir o imitar, es decir, copiar.
    Por ejemplo, los seres humanos nos contradecimos y nos equivocamos con notoria frecuencia. Metemos la pata con profusión y en cualquier simulación del comportamiento humano que se precie habrá de contemplarse la barbarie, la guerra, el exterminio, el odio y las meteduras de pata como motores de su conducta.
    La simulación computerizada es fundamentalmente método para la agilización de cálculos sobre la previsible derivación de fenómenos. Nos da una idea de lo que podría ser pero nunca de lo que será porque en toda simulación hay elementos no contemplados e imprevisibles que son los que proporciona la realidad observable.
    Para cedirlo claramente y con rotundidad. Una bomba nuclear 1.000.000 de veces más potente que la de Hirosima simulada por un megahiperordenador no nos da ni la más ligera idea de lo que sería esa bomba lanzada en la realidad. Nos da una somera idea de algunos de sus posibles efectos calculados, pero tales previsiones no nos aclaran de si, por ejemplo y sencillamente, una bomba de tal magnitud será lanzada o no, ni de sus efectos prolongados en la escala biológica.

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