La dinámica de fluidos computacional y sus aplicaciones

Por Guillermo Mattei

Este año, la tradicional Escuela Giambiagi del DF Exactas UBA celebró su XIX edición, bajo el título Computational fluid dynamics and applications, entre el 31 de julio al 4 de agosto en la sala de conferencias principal del Pabellón de Industrias de Ciudad Universitaria. 

El encuentro versó sobre las aplicaciones prácticas de la dinámica de fluidos computacionales, con especial énfasis en aplicaciones industriales, ciencias atmosféricas y biología. El crecimiento de los supercomputadores y el desarrollo de poderosos métodos numéricos paralelos en las últimas décadas condujeron a novedosos cambios en estas áreas. Los flujos laminares y turbulentos, que son omnipresentes en la naturaleza y en los problemas industriales, ahora pueden ser modelados y estudiados en amplias escalas. Sin embargo, siguen existiendo grandes desafíos, como el modelado de la turbulencia a pequeña escala, de dominios con geometrías complejas y de flujos multi-escala y multifísica. A pesar de que surgen problemas similares en diferentes áreas de investigación, en muchos casos las soluciones se desarrollan de forma independiente con poco cruzamiento entre estas áreas.

Las y los profesores a cargo de los cursos fueron MarianoVázquez (Barcelona Supercomputing Center, Spain), Celeste Saulo (Servicio Meteorológico Nacional, Argentina), Oscar Bruno (Caltech, USA), Mariano Cantero (Instituto Balseiro, Argentina) y Albert Farrés Coma (Barcelona Supercomputing Center, Spain).

La escuela tuvo tres componentes: cursos introductorios que brindaron herramientas necesarias para el modelado computacional de fluidos, cursos sobre aplicaciones de dinámica de fluidos computacional, y posters presentados por los participantes. Los cursos introductorios incluyeron un curso sobre métodos de programación en paralelo dictado por Albert Farrés Coma, y un curso de métodos numéricos dictado por Oscar Bruno. Los cursos de aplicaciones cubrieron el uso de modelado computacional para estudiar flujos biológicos (Mariano Vázquez), el estudio de flujos atmosféricos y como se realiza el pronostico numérico (Celeste Saulo), y la simulación de diversos flujos geofísicos e industriales con modelos de turbulencia (Mariano Cantero).

El evento logró crear un ambiente fundamentalmente interdisciplinario y propició intercambios libres y promisorios de nuevas ideas entre estudiantes, postdocs e investigadores de una amplia variedad de campos. Asistieron gratuitamente más de cuarenta estudiantes provenientes de la región, incluyendo estudiantes e investigadores de Córdoba, el Litoral y de Uruguay. Se financiaron seis becas de apoyo económico para estudiantes.

Uno de los organizadores, el profesor del DF e investigador del iFIBA, Pablo Mininni, sostuvo: "En Física y sus interdisciplinas, esta escuela, junto con la que organiza el Instituto Balseiro son únicas en la región" mientras que otro de los organizadores, Pablo Cobelli, profesor del DF e investigador del IFIBA, remarcó el carácter diverso de los aportes temáticos y de las y los estudiantes asistentes.

La carrera del momento

• Novedades del DF

Por Martín De Ambrosio para La Nación

-No sé qué estudiar, papá –le dijo Manuela Gabriel a su padre cuando tenía 17 años y ya había fatigado de arriba abajo la Guía del Estudiante, una publicación que ayudaba a los desorientados que terminaban el secundario.

-Pensá al revés: qué es lo que querés entender.

-Quiero saber cómo funciona todo.

-Entonces estudiá física –cerró su padre un diálogo que Manuela aún recuerda. Porque en definitiva le hizo caso: se metió en la carrera que se cursa en Ciudad Universitaria, incluso sin idea de qué tipo de salida laboral podía tener. Hoy, unos años después y ya doctorada, trabaja como científica de datos en Globant, uno de los unicornios argentinos (esas empresas que valen más de mil millones de dólares), dedicada al software.

“La carrera te da herramientas casi sin que te des cuenta; no son solo datos sobre el campo eléctrico, sobre partículas o sobre el origen del universo, sino sobre cómo razonar, cómo aprender a resolver un problema, aprender a aprender”, dice a LA NACION. Antes de Globant, trabajó unos meses en una empresa de finanzas, donde hizo análisis cuantitativos y automatización de análisis. Ahora trabaja en las áreas de salud, farmacología, genómica, agro y sustentabilidad de la compañía.

Manuela Gabriel no es una excepción sino más bien una tendencia que hace que los departamentos de los llamados “recursos humanos” busquen cada vez más licenciados y doctores de una carrera que en el imaginario está más relacionada con la docencia y la investigación académica; o, en todo caso, con industrias con alto grado de tecnicidad (como el uso de láseres, por ejemplo).

Son esas cualidades mencionadas por Manuela las que provocan el interés de empresas bursátiles, bancos, compañías de análisis de riesgos, medios de comunicación, tarjetas de créditos, de videojuegos, de venta de viajes y turismo, de criptomonedas, de imágenes satelitales, de música, medicina, seguridad, y hasta de empresas que generan bots de Whatsapp. Todas ellas, en Argentina y el mundo, emplean físicos.

El reino de las opciones
“En los últimos diez años, en Silicon Valley (cuna de la innovación tecnológica californiana) contratan más físicos que programadores”, dice Pablo Mininni, ex director del departamento de física de la Universidad de Buenos Aires, al enmarcar un fenómeno que se repite en la Argentina. “Fue algo que cambió con la explosión de datos disponibles que usan las empresas en general y las fintech (finanzas y tecnología) en particular; sobre todo, aquellas nacidas por el uso casi universal de los teléfonos inteligentes”, define el también investigador principal del Conicet y coordinador del grupo y laboratorio FLIP de fluidos y plasmas.

Las empresas, entonces, tienen problemas para manejar y generar conclusiones de semejante magnitud de datos. Es ahí que entra el conocimiento dado por la carrera de física y donde aparecen paralelos, por ejemplo, entre la manera en que fluctúan las acciones en las bolsas de comercio y los gases en un sistema determinado.

Por eso, además de los empleos fijos para desarrollos y análisis, los físicos colaboran en asesorías concretas sobre riesgos, estimaciones de los precios de las acciones en el futuro; también en lo que se conoce como deep learning (aprendizaje profundo), una de las ramas de la inteligencia artificial que se usa profusamente para diversos desarrollos.

En términos relativos, las empresas deben disputarse camadas exiguas de físicos, dados los números de egresados en el país. En la UBA, que genera la mitad de ellos, son entre 30 y 50 los licenciados por año y alrededor de 20 los doctorados (con un 30% de mujeres, por sobre el promedio internacional).

“Necesitamos más físicos y más doctores en varios campos, generar más puentes entre la industria y la academia, además de terminar de cambiar ciertas malas lecturas en algunos departamentos de recursos humanos. Saltar el prejuicio de que somos los raritos de los números. En ese sentido, los físicos que ya trabajan con éxito en la industria funcionan como embajadores”, dice Mininni.

“Hay que tenerle menos miedo a los de Exactas”, dice Manuela Gabriel. “Yo también tenía prejuicios con los físicos, porque te imaginás a un Einstein despeinado que camina de modo singular, un bicho raro. Y ni hablar si sos mujer. Creo que de a poco eso está cambiando y la facultad se abre más a la sociedad”, dice. Entre los desafíos está aprender a llevar el lenguaje matemático a los no-matemáticos y hacerse entender por compañeros de trabajo con otro tipo de formación.

Ir y volver
El caso de Sofía del Pozo es similar al de su colega Gabriel, con un poco más de vaivén, si se quiere. Al terminar la secundaria dudaba entre filosofía o física, pero le interesaba más cómo la matemática podía explicar los fenómenos físicos. Su mejor amigo quería estudiar cosmología y hoy prepara su doctorado sobre el sol. “Es un físico estándar, de libro”, define del Pozo.

“En los últimos diez años, en Silicon Valley (cuna de la innovación tecnológica californiana) contratan más físicos que programadores”, dice Pablo Mininni.

Ella, en cambio, mientras esperaba una beca de doctorado, buscó trabajo en la esfera privada. Así fue como entró en un banco, para hacer análisis de datos. “Me encontré con bases de datos desorganizadas. Tenían una estructura que funcionaba, pero sabían de las transformaciones tecnológicas que se venían y del mayor uso de aplicaciones, la digitalización de muchos procesos, y querían mejorarla. Había nuevas necesidades para innovar dentro de ese marco, digitalizar todo el banco”, cuenta a LA NACION. Pero, ¿por qué un banco elige físicos para estas tareas y no, por ejemplo, programadores o ingenieros? “Los físicos están en vínculo con los datos, tienen una sensibilidad en combinación con una base matemática muy fuerte. Se trata de pensar los modelos en abstracto, combinar una cierta intuición con una lógica matemática de fondo”, señala.

Un año después, apareció finalmente la beca de doctorado del Conicet (sobre análisis de redes complejas aplicadas a redes sociales) y del Pozo volvió a la academia, pero no descarta una nueva experiencia en el ámbito privado, donde los salarios pueden hasta triplicar al ingreso de una beca (hoy una beca doctoral ronda los $80.000). “Fue interesante aplicar la formación de la carrera en áreas que no te imaginás; con gente que hace veinte años trabaja en análisis de riesgos. Mi participación fue dentro de ese grupo. Pensar modelos, usar datos de transacciones bancarias, detectar fraudes, ver de dónde salió la primera transacción fraudulenta”, cierra del Pozo.

Bio-medi-finanzas
Gastón Maffei, que también entró a la carrera de física sin saber qué iba a hacer cuando egresara, trabaja en un fondo de inversión de capital de riesgo (los llamados venture capital), que invierte en compañías de tecnología que recién comienzan, pero pueden tener crecimiento exponencial. “Mi trabajo es de analista: llegan las posibilidades de inversión y me ocupo de analizarlas y estudiar cuáles son buenas y cuáles no. Lo discutimos en equipo; una actividad súper interdisciplinaria”, dice y reconoce: “Como físico no hago cosas de físico. Estudiar física te da un marco, una estructura lógica para analizar situaciones sin conocimiento específico, encontrar lo esencial dentro de cierto marco de datos”, coincide con sus colegas.

Manuela Gabriel, por su parte, define a su trabajo como híbrido entre el análisis de datos con modelos matemáticos y la investigación en sí. Por ejemplo, analiza los datos generados de una app que motiva a los usuarios a hacer ejercicio, y hace inferencias “para optimizar los parámetros de probabilidad de que ese ejercicio suceda, maximizar el rendimiento y formar hábitos saludables”. Es más: también participa en el área de investigación en diagnóstico por imágenes a través de la inteligencia artificial para proveer mejores opciones de tratamiento y reducir el tiempo que lleva el diagnóstico y tratamiento de varias enfermedades.

Otro físico en la rama quizá insospechada de la medicina es Matías Ison, un argentino que actualmente es profesor de psicología en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Nottingham (Inglaterra). “Sí, porque la psicología es una ciencia”, sonríe Ison desde el otro lado del océano.

“Todo tiene que ver con la interdisciplina; hay que desarmar el prejuicio fuerte en Argentina de que las disciplinas tradicionales no se pueden hacer ciertas preguntas de otras áreas”, explica. A él siempre lo fascinó la física como disciplina, pero también le da importancia a las herramientas que se utilizan en la física. “Un momento súper importante para mí fue cuando descubrí (gracias a Gabriel Mindlin) que construir un modelo que explicara un fenómeno físico podía también resultar útil en la biología y otros campos. Así fue como después de un doctorado en mecánica estadística me volqué a las neurociencias”, cuenta.

Parte importante del trabajo de Ison es interactuar con pacientes para investigar la formación de memorias. “Para eso, aprovechamos una oportunidad que se presenta en algunos pacientes epilépticos, a los que se les implantan electrodos cerebrales para ubicar en forma precisa dónde se originan las crisis epilépticas. Muchas veces (dependiendo exclusivamente de un criterio clínico) estos electrodos se ubican en áreas del cerebro que son fundamentales para la formación de memorias, lo que da una oportunidad increíble de atestiguar qué cambios ocurren en el cerebro cuando, por ejemplo, por casualidad nos encontramos con aquel viejo compañero de escuela en la estación de tren”, detalla Ison. La interdisciplina, por supuesto, es más que clave. “No quiere decir que necesariamente un físico haga modelos, que un ingeniero o ingeniera construya equipos. En general hay mucha más idas y vueltas, lo que hace que todo sea mucho fluido”, agrega.

En síntesis, las opciones de los físicos para salir de la carrera clásica son muchas y, en general, divertidas, según ellos mismos lo describen. “No son problemas repetitivos, todo el tiempo hay un desafío distintos”, dice Mininni. En eso están estos científicos que buscan saber cómo funciona todo, para, además de describir y entender el mundo, también modificarlo.

Fuente: https://www.lanacion.com.ar/sociedad/la-carrera-del-momento-sus-egresados-tienen-fama-de-nerds-pero-las-empresas-los-aman-nid20112021/

Presencialidad

• Novedades del DF

Durante el ciclo lectivo 2021 estudiantes de todas las etapas de la carrera tuvieron la oportunidad de volver a la facultad, más de veinte materias téorico-prácticas regresaron a las aulas así como los laboratorios de enseñanza. para que esto fuera posible, en  el Departamento de Física acondicionamos aulas para poder dictar materias de forma presencial y virtual en simultáneo; así como reacondicionamos la totalidad de los laboratorios de enseñanza. Por otro lado, se están llevando a cabo las instancias de evaluación en parciales y finales de modo presencial.

Enzo Tagliazucchi, Premio Gaviola 2020

• Novedades del DF

El profesor e investigador Enzo Tagliazucchi ha ganado el premio Enrique Gaviola 2020 de la Academia Nacional de Ciencias por sus excepcionales antecedentes científicos en el área de Física, Matemáticas y Astronomía.

Noticia

Dr. Enzo Tagliazucchi