Universidad Nacional Autónoma de México
Dirección General de Servicios de Cómputo Académico
Año 7 Núm. 74, Publicación Mensual, 27 de Noviembre de 2008

ARTÍCULOS

 

Año 1, Número 6, Marzo de 2002
CÓMPUTO APLICADO
A LA MODELACIÓN CIENTÍFICA

Entrevista al Dr. Ismael Herrera Revilla

 

 

Es mucho lo que se puede destacar de la labor científica del Dr. Herrera, por ejemplo, que ha obtenido los tres premios más importantes que se otorgan a investigadores en nuestro país: el Nacional de Ciencias, el de la Academia Mexicana de Ciencia y el "Luis Elizondo". Es el matemático mexicano más citado internacionalmente y sus contribuciones en el campo de la física, hidrología, sismología y otras áreas son numerosas. Sin embargo, no se puede dejar de mencionar una de sus empresas más exitosas: el vincular la actividad científica con el progreso del país.

DOCTOR HERRERA ¿CÓMO INTERACCIONA EL CÓMPUTO CON LAS MATEMÁTICAS?

Uno de los grandes anhelos del ser humano, desde la prehistoria, ha sido el predecir el comportamiento de la naturaleza. De hecho, no tan sólo es un anhelo es verdaderamente una necesidad, porque cuando nos sentimos completamente incapaces de predecir la naturaleza nos asustamos al no saber qué puede acontecer. Los primeros intentos que hizo el hombre para predecir la naturaleza fueron a través de las ideas religiosas, de la superstición; llevó mucho tiempo el llegar a hacer la predicción científica y ésta se ha podido lograr en nuestros días gracias al cómputo; sin la computación, no sería posible. La base de la predicción científica es matemática y computacional, las ideas que la integran son ideas matemáticas y se implementan por medio del cómputo. Inclusive, ahí realmente se funden estas disciplinas, están completamente integradas y es muy difícil distinguir qué es cómputo y qué son matemáticas.

Esto ha sido un gran cambio, en realidad la capacidad de predecir ha sido un proceso que se inició hace muchos años, los propios números son modelos de la naturaleza, también la geometría; luego vinieron ya los grandes avances de la mecánica con Newton, la capacidad para predecir el movimiento de los planetas, etc., hasta que llegamos a la época contemporánea y al gran salto que se da con la computación y el establecimiento de modelos de predicción que permiten explicar sistemas muy diversos, pasando por la atmósfera, los océanos y toda clase de sistemas vitales para el hombre. Nosotros tenemos
la necesidad de predecir cómo se comportan para poder aprovecharlos de manera eficiente y esto se hace con modelos computacionales. Las puras ecuaciones diferenciales no sirven para gran cosa, los modelos, que son los que nos dan la capacidad para predecir el comportamiento de la naturaleza, están constituidos por las soluciones de esas ecuaciones.

ES BIEN CONOCIDO SU GRAN DESEMPEÑO EN EL DESARROLLO Y DIFUSIÓN DEL CÓMPUTO EN LA CIENCIA ¿NOS PODRÍA COMENTAR CÓMO INICIÓ ESTA LABOR?

La primera computadora llegó a la Universidad en 1958, a mí me tocó ver ese proceso, Sergio Beltrán que estuvo a cargo del proyecto era buen amigo mío. Cuando regresé doctorado en 1962, intentamos hacer algunas cosas todavía por medios analíticos, pero realmente era muy poco lo que se podía hacer. Yo fui organizador de CONACYT, de hecho planteé el proyecto que condujo a la creación del Consejo. En aquel tiempo era presidente de la Academia Mexicana de Ciencias y vocal del Instituto Nacional de Investigación Científica -este instituto fue el predecesor del CONACYT-. A través de eso tuve oportunidad de promover algunas ideas e inquietudes, en particular, la importancia de vincular la actividad científica con el progreso del país. Eso lo plasmamos y establecimos en el proyecto que condujo a la creación del Consejo. Dejé la Universidad por algún tiempo y cuando regresé revisé cuál era la situación de los proyectos que yo había llevado y en cuál dirección era conveniente avanzar para el futuro y me di cuenta, desde luego, que un tema sumamente importante era el desarrollo de la capacidad de modelar utilizando la computadora; por lo tanto, que los métodos para entrar en esto estaban relacionados con los métodos numéricos de las ecuaciones diferenciales parciales. Estos métodos son indispensables para poder aprovechar la gran capacidad de las computadoras electrónicas que son las que nos permiten desarrollar los modelos.

Por cierto, hace unas semanas tuvimos la 2a Reunión Internacional de Métodos Numéricos, en Guanajuato, y fui nombrado presidente de esa sociedad que tiene la intención de promover estos campos que son muy importantes y cuyo desarrollo ha sido claramente insuficiente para las necesidades de nuestro país. En el  ámbito internacional, es uno de los temas más dinámicos, precisamente porque de ahí depende el avance en muchos otros, tanto de la ciencia aplicada, la ingeniería y la tecnología como de la ciencia pura. Una ciencia como esta es transversal, incide en muchas otras ciencias y el progreso y avance de muchas de ellas depende de esto. Para dise¤ar y operar los sistemas de ingeniería y tecnología avanzada tenemos que predecir el comportamiento de esos sistemas y esa predicción se realiza por medios computacionales. También nos interesa hacer previsión de los comportamientos de los sistemas naturales, desde luego poder prever los cambios climáticos, por ejemplo. Los sistemas de interés para el hombre son extraordinariamente diversos, podríamos mencionar ríos, acuíferos, yacimientos petroleros, lagos, sistemas ecológicos, barcos, océanos y climas.

¿CÓMO SE APLICAN LOS MODELOS EN EL CAMPO GEOFÍSICO, POR EJEMPLO EN EL CASO DEL PETRÓLEO?

Primero se descubre el yacimiento y para esto se requiere de uno de los métodos más eficaces para su localización que son los medios sísmicos, los cuales consisten en mandar ondas elásticas que se producen por medio de explosiones, en la actualidad, inclusive, se puede realizar por otros medios, y se tiene que predecir cómo se reflejan en diferentes estructuras y dependiendo de esto podemos determinar cuál es la forma en que se encuentran en el subsuelo, así como reconocer aquéllas con contenido petrolero. Una vez ya localizado el yacimiento, para explotarlo, se requiere saber cuáles son las condiciones del petróleo en su interior, lo cual se hace a base de modelar. Debo decir que esto tiene una gran importancia porque si se explota un yacimiento sin recurrir a estos medios, la cantidad que se puede recuperar de lo que existe en el subsuelo, representa tal vez el 10 o 12 por ciento de lo que hay en el mismo, pero si se modela la forma en que se está comportando el yacimiento, entonces se puede seguir una estrategia que permite obtener mayor cantidad, y de un 10 o 12 por ciento puede pasar a un 20 o 30 por ciento, lo que quiere decir duplicar o triplicar la cantidad por extraer. Desde un punto de vista práctico, lo anterior significa duplicar o triplicar las reservas aprovechables del yacimiento. Todo esto nos ha permitido progresar en forma muy significativa y aumentar los recursos naturales disponibles.

En el caso del agua es algo similar, desde luego hemos estudiado bastante los acuíferos de diferentes partes de la república, pero en particular uno que ha recibido especial atención es el de la ciudad de México, ya que más del 70% del agua que consumimos es de origen subterráneo, y también para explotar los acuíferos de manera eficiente necesitamos predecir cómo se comportan. Asimismo, están los problemas de la contaminación: por un lado guiar la explotación para disminuir en la medida de lo posible la contaminación y por otro predecir cómo va a evolucionar el acuífero una vez ya contaminado, así como también las medidas que se pueden tomar para mejorar y recuperar los que se han contaminado.

¿EN QUÉ ÁREAS SE HAN ONTENIDO GRANDES BENEFICIOS CON LA APLICACIÓN DE LOS MODELOS DE PREDICCIÓN?

Se pueden mencionar muchas otras como la atmósfera, los vehículos, aviones y naves espaciales, la biología, la medicina, la energía geotérmica, que es un problema bastante interesante. La planta geotérmica más grande que hay en México es la que está  en Cerro Prieto y nosotros realizamos el modelo para la ampliación de la central, pero para poder hacerlo se necesitaba predecir la forma en que se iba a comportar el yacimiento ya en la explotación y desde luego se hizo con modelos computacionales. En los yacimientos geotérmicos hay varias fases; en el caso de Cerro Prieto existía solamente agua a muy alta temperatura y muy alta presión cuando se inició la explotaci¢n, pero unos años después se produjo lo que le llaman el "flasheo", que consiste simplemente en que en el propio yacimiento se presentan zonas con vapor y entonces hay que predecir el comportamiento de una mezcla de vapor y agua, esto lo hace más complicado, pero también más interesante el problema.

DR. HERRERA REVILLA ¿CÓMO HACEMOS PARA ESTUDIAR ESTO, CÓMO SE FORMA LA GENTE QUE PUEDE HACER PREDICCIÓN CIENTÍFICA?

Esa predicción científica se hace por medio de la computación y las matemáticas, así que la combinación de matemáticas aplicadas, ciencias de la computación, ingeniería y ciencias da lugar a lo que llamamos la "ingeniería matemática y computacional" ¿Qué conocimientos de licenciatura se requieren para esta especialidad?

Bueno, cálculo, matemáticas aplicadas, análisis real, estructuras de datos, algoritmos, pero es muy importante que en la formación se estudie también alguna área de aplicación, porque sin la experiencia de la aplicación realmente no se adquiere un dominio suficiente de este campo. Es al entrar en contacto con los problemas concretos que realmente se pueda hacer esto. Para ilustrar este concepto puedo citarle algo: yo publiqué un libro en Inglaterra que se llama Boundary methods. An
algebraic theory y lo dediqué a tres personas: a Roberto Vázquez, director del Instituto de Matemáticas, maestro mío en la Facultad de Ciencias, de quien adquirí el conocimiento de matemáticas profundas; a Richard E. Mayer, mi director de tesis de doctorado, de quien aprendí matemáticas aplicadas; y en ingeniería a Emilio Rosenblueth de quien aprendí a aplicar matemáticas.


Esto viene al cuento porque por eso es tan importante tener la experiencia en alguna área de aplicación en la formación en este campo. Cuando volví de mi doctorado, me incorporé al Instituto de Ingeniería porque tenía interés de entrar en contacto con problemas reales de interés para nuestro país. Desde el punto de vista humano, esta actividad es muy atractiva ya que requiere de la interacción de diversos grupos, y le permite relacionarse y conocer gente de muy diversa formación. Es muy importante formar gente en este campo, que adquiera esta capacidad de modelar, la cual es fundamental en el mundo contemporáneo y es uno de los pilares del progreso de los países en la actualidad.


   

Inicio | Contacto |