En general, los ordenadores son útiles en aquellas tareas en las que intervienen una serie de características, lo cual no implica que no puedan ser utilizados aún cuando dichas características no se encuentren presentes. Los ordenadores son especialmente útiles allí donde sea necesario tratar con:
- Grandes volúmenes de datos
- Datos comunes
- Repetitividad
- Distribución de la información
- Cálculos complejos
- Gran velocidad de cálculo
Comentemos brevemente algunos de estos puntos.
Existen tareas donde la cantidad de datos que es preciso procesar hace prácticamente inviable su tratamiento directamente por una o varias personas. Pensemos por ejemplo en la cantidad de información que se genera en los modernos aceleradores de partículas cuando tiene lugar una colisión. Los sistemas empleados para la captura de información deben ser muy rápidos y potentes para poder almacenar tantos datos como sea posible. Posteriormente es preciso realizar múltiples tratamientos y análisis sobre esos datos que se encontrarán almacenados en algún tipo de memoria masiva. Este tratamiento debe hacerlo un ordenador, ya que una persona dedicada a tiempo completo no sería capaz de acabar la tarea en cientos de años, aún suponiendo que dispusiera de calculadora. En este caso podríamos considerar a la calculadora como un ordenador altamente simplificado (en el siguiente capítulo daremos una definición precisa de ordenador y calculadora). Otro ejemplo del ámbito científico, donde el volumen de datos es enorme, lo podemos encontrar en el proyecto SETI@home1 donde el enorme caudal de datos suministrado por los modernos telescopios es distribuido entre miles de ordenadores distribuidos por todo el mundo que los analizan y devuelven los resultados a un ordenador
central.
En otros casos nos encontramos con que existen datos comunes que son utilizados por multitud de personas como pueden ser constantes de reacciones químicas, datos astronómicos, atmosféricos, etc. Ante esta situación es conveniente tener servidores centralizados que aglutinen estos datos, y que a medida que los investigadores de los diferentes campos necesiten acceder a ellos, recurran a estos servidores. De esta manera, se evita que la información esté duplicada y además se asegura que ésta sea coherente.
Un área donde los ordenadores son realmente útiles y que evitan un trabajo pesado al ser humano es en las tareas repetitivas. Se trata de tareas donde una misma acción se debe repetir miles o millones de veces. Pensemos por ejemplo en muchos de los métodos de optimización que se basan en un proceso iterativo el cual se debe repetir innumerables veces antes de llegar a la solución del algoritmo. La programación y su resolución por medio del ordenador en estos casos reduce el tiempo de resolución cientos e incluso miles de veces. Además, una vez escrito el programa será posible aplicarlo a datos diferentes.
Se dice que estamos en la sociedad de la información, esto supone que se generan muchos datos, tanto científicos como de cualquier otro tipo. Para almacenar toda esta información sería preciso contar con un espacio de almacenamiento que pocas personas o empresas pueden costear. Teniendo en cuenta, además, que esta información cambia constantemente, su constante actualización requeriría amplios recursos. Para solucionar este problema y poder acceder a información actualizada y proveniente de múltiples fuentes, se recurre a redes de ordenadores interconectados donde un ordenador cualquiera de la red puede acceder a información almacenada en cualquier otro ordenador accesible a través de esa red. Es lo que denominamos distribución de la información.
Uno de los factores principales en el gran desarrollo de la ciencia tal y como la entendemos hoy día ha sido la capacidad de realizar cálculos complejos mediante los ordenadores. Muchas de las teorías físicas, químicas, etc. propuestas en décadas pasadas no ha sido posible corroborarlas hasta recientemente, debido a que entonces no existía potencia computacional para validarlas. En campos como la medicina, gracias a la capacidad de los ordenadores de realizar cálculos complejos, ha sido posible desarrollar nuevos métodos de diagnóstico como la tomografía computerizada. Podemos poner como ejemplo de la física el problema de las simulaciones multipartícula, donde para realizar una simulación realista de decenas de miles de partículas interactuando es preciso realizar del orden de 1014 cálculos en punto flotante.
Finalmente, un factor importante que hace a los ordenadores realmente útiles es la velocidad a la que son capaces de procesar los datos. La velocidad de proceso ha aumentado a medida que se desarrollaban nuevos microprocesadores; y la ciencia se ha podido enfrentar a nuevos retos como el control de procesos en tiempo real, la realidad virtual, las videoconferencias, etc.
En este apartado hemos visto las características que hacen al ordenador una herramienta fundamental en la ciencia moderna. Dentro de las diversas ciencias que existen, podríamos enumerar miles de aplicaciones en las que el ordenador se hace indispensable; como muestra enumeremos algunas:
- Ciencias físicas e ingeniería: resolución de ecuaciones diferenciales, integración numérica, simulación de sistemas, optimización, control, …
- Ciencias de la vida y médicas: diagnóstico médico, desarrollo de nuevos medicamentos, …
- Ciencias sociales y del comportamiento: evaluación de encuestas, análisis estadísticos de población, estudios de mercado, extrapolación de resultados, …
- Ingeniería con ayuda del computador: CAD (Computed Aided Design = Diseño asistido por ordenador), CAM (Computer Aided Manufacturing = Fabricación asistida por ordenador), DCS (Distributed Control System = Sistema de control distribuido), …
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