la ingeniería, la medicina y los sistemas dinámicos · 2011-10-02 · en venezuela. muere en...

La Ingeniería, la Medicina ... y los Sistemas Dinámicos

Prof. Dr. Jesús Rodríguez-MillánUniversidad de Los Andes, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería de SistemasDepartamento de Sistemas de Control, Grupo de Sistemas Dinámicos, Ala Sur, Oficina 2S O6Email: [email protected]

1. Dedicatoria: A la Memoria del Dr. Edmundo Vallecalle Suegart

Figura 1. El Dr. Edmundo Vallecalle Suegart, 1923-1984 .

Nació el 19 de octubre de 1923 en Tumeremo, Estado Bolívar, de padres franceses y alemanes. Realiza susestudios en Francia, donde se gradua de Médico en 1948. En 1952 regresa a Venezuela impulsado por "la nostal-gia por el sabor de la lechoza" de su Tumeremo natal. En 1953 se incorpora a la Cátedra de Fisiología, de laEscuela de Medicina. Allí permanece hasta 1961. En 1958 es Profesor de la Cátedra de Neurofisiología y Psicofisi-ología de la Escuela de Psicología de la Facultad de Humanidades de la UCV. En 1961 funda, junto a otro par deeminentes médicos de la Facultad, la Cátedra de Fisiología de la Escuela de Medicina José María Vargas y en1963 el Departamento de Ciencias Fisiológicas (Bioquímica, Fisiología, Farmacología y Fisiopatología) de lamisma Escuela. Es el primero en incorporar biólogos, bioanalistas e ingenieros a una cátedra de fisiología médicaen Venezuela. Muere en Caracas el 20 de junio de 1984. El Dr. Vallecalle fue uno de los pioneros y promotores dela idea de la bioingeniería en la UCV, desde mediados de los años 70, como programa conjunto de las Facultadesde Medicina e Ingeniería.

Nació el 19 de octubre de 1923 en Tumeremo, Estado Bolívar, de padres franceses y alemanes. Realiza susestudios en Francia, donde se gradua de Médico en 1948. En 1952 regresa a Venezuela impulsado por "la nostal-gia por el sabor de la lechoza" de su Tumeremo natal. En 1953 se incorpora a la Cátedra de Fisiología, de laEscuela de Medicina. Allí permanece hasta 1961. En 1958 es Profesor de la Cátedra de Neurofisiología y Psicofisi-ología de la Escuela de Psicología de la Facultad de Humanidades de la UCV. En 1961 funda, junto a otro par deeminentes médicos de la Facultad, la Cátedra de Fisiología de la Escuela de Medicina José María Vargas y en1963 el Departamento de Ciencias Fisiológicas (Bioquímica, Fisiología, Farmacología y Fisiopatología) de lamisma Escuela. Es el primero en incorporar biólogos, bioanalistas e ingenieros a una cátedra de fisiología médicaen Venezuela. Muere en Caracas el 20 de junio de 1984. El Dr. Vallecalle fue uno de los pioneros y promotores dela idea de la bioingeniería en la UCV, desde mediados de los años 70, como programa conjunto de las Facultadesde Medicina e Ingeniería.

Si algo caracterizaba intelectualmente al Dr. Vallecalle era su capacidad para formular su pensamiento de maneraprofunda, sintética y sencilla. Más que un profesor era un maestro brillante, siempre apuntando y enfatizando losconceptos, y no la técnica. Sus aforismos, como él los llamaba, reflejaban esto claramente. Todavía, y quizá ahoramás que nunca, muchos de ellos vienen a mi mente constantemente. Les ruego me permitan compartir algunos deellos con Uds, a lo largo de esta charla.

Un Pensamiento. Dr Vallecalle, qué debe hacer uno para llegar a ser un buen profesor? "Eso es muy sencillo.Para llegar a ser un buen profesor hay que cultivar la generosidad. Un profesor debe ser generoso con sus alum-nos: No debe escatimar tiempo y esfuerzo en preparar sus clases, que deben llegar a ser conceptualmente claras ytransparentes. No se desanime si tiene la sensación de que sus alumnos no aprecian su esfuerzo. De ese grantrabajo de estudio, preparación y síntesis siempre se beneficiará al menos una persona: el profesor".

Un Consejo. "Jesús, ¡no tenga miedo!. Está muy bien que respete y venere a sus maestros y a los maestros, perono tema a pensar independientemente. No tenga miendo a cuestionar, no tenga miedo a conjeturar, no tenga miedoa soñar, no tenga miedo a ser intelectualmente irreverente. No hable paja, pero tampoco tema a formular y expre-sar un pensamiento bien fundado".

Una Anécdota. Un día llegué a su casa y lo encontré en el saloncito de la entrada escuchando el disco SargentoPimienta de los Beattles. Sorprendido le pregunté: ¿Dr Vallecalle, a Ud le gustan los Beattles?. "No, no me gustan,pero tampoco sé si me disgustan. En todo caso ellos son el presente y un puente hacia el futuro. Sé que Ud estáenamorado de los músicos del barroco, pero ellos son el pasado. Uno debe conocer bien el pasado, pero hay queasumir el riesgo de vivir el presente. La vida es riesgoza, vivir el presente es riesgozo, pero también hace la vidainteresante y apasionante".

El Papel de la Pasión. Dr Vallecalle, por qué le gusta tanto la Fisiología, por qué esa pasión por la Fisiología? LaFisiología me ha enseñado a vivir, como podría enseñarlo a Ud. a vivir la Matemática. Para ser feliz uno debehacer lo que le gusta, conseguir que le paguen por eso ... y si es posible que le paguen bien. Sólo así puede unoconcentrar su mente y su esfuerzo en pensar para intentar comprender algo. La Fisiología es mi modelo conceptualdel mundo, por eso me apasiona tanto su estudio, jamás me canso o me aburro de estudiarla, y de buscar respues-tas en ella ... para toda clase de preguntas.

2 La Ingeniería y la Medicina copy.nb

2. Agradecimientos

2.1. To Mary & Mari

2.2. A mis Maestros de Fisiología y Matemáticas en la UCV

En buena medida cada quien es lo que es gracias a los maestros que tuvo. Es momento de darles gracias al algunosde ellos.

En la Facultad de Medicina de la UCV tres médicos que marcaron mi vida, los Doctores

* Edmundo Vallecalle Suegart, mi tutor, mi maestro

* Jesús Alberto González Vega, quien me guió en mis estudios para preparar mi concurso de ingreso a laCátedra de Fisiología de la Escuela de Medicina Vargas

* Lilia Cruz Rodríguez, mi tutora en la Cátedra de Fisiología de la Escuela Vargas, una vez que ingresé a ella.

Un matemático de la Facultad de Ciencias de la UCV, el Dr.

* Arturo Réyez, mi tutor en el Postgrado de Matemáticas de la UCV, mi maestro

me ayudó a convertir la Matemática en un modelo de vida.

3. No Se Disocie: Practique lo que Predica

3.1. Identifique Æ Modele Æ Analice Æ Diseñe Æ Controle Æ Mantenga

En su forma más elemental, el paradigma implícito que sustenta la actividad académico-docente del Departamentode Sistemas de Control podría resumirse en el diagrama de la Figura 2. Este paradigma podría igualmente servirde marco de referencia para describir la actividad en cualquier área de la ingeniería.

La Ingeniería y la Medicina copy.nb 3

Modele

AnaliceDiseñe

Controle

Mantenga Identifique

Figura 2. Paradigma de soporte de la ingeniería de control.

Pare efectos de esta charla se tomará la palabra Bioingeniería en un sentido amplio. Como se verá, esto englobasub-áreas como: Biomecánica, bioelectrónica, ingeniería médica, física médica, entre otras.

3.2. ¿Hasta Dónde Podemos Llegar en Nuestras Facultades de Ingeniería Hoy?

Con motivo de esta Jornada se han dado algunas reflexiones interesantes basadas en el hexágono de soporte de laingeniería de control.

Los más pesismistas piensan que en nuestras Facultades de Ingeniería sólo podemos

Identificar Ø Modelar Ø Analizar.

Otros más optimistas piensan que podemos

Identificar Ø Modelar Ø Analizar Ø Diseñar.

En concordancia con el proverbio chino, yo quisiera seguir pensando que:

¡Lo único imposible es aquello que no podemos imaginar!.

Los ingenieros, Figura 3, son individos que con trabajo e ingenio transforman sueños en realidades.


Realidad

Trabajo+

ingenio

Sueñ os

Ingeniero

Figura 3. Ingenio + Trabajo = Ingeniero.

Ser Ingeniero ñ Transformar sueños en realidades.

3.3. Comenzando por el Final: Hacer Mantenimiento para Poder Liberar la Mente

La palabra MANTENER y su derivada MANTENIMIENTO, no forman parte del vocabulario habitual de nuestrosingenieros de control y automatización, aunque sí del de algunos de los ingenieros mecánicos de nuestra Facultad.

Contamos con un Programa de Postgrado en Ingeniería de Mantenimiento ... cuya Coordinadora actual es una demis brillantes hijas académicas la:

Terca-Honorable-Hiperactiva-Incansable Profa. Dra. Mary Vergara.

Quisiera ilustrar esto con un par de fotografías de mi última visita al bello pueblo de Jají, hace dos semanas.

3.3.1. Un Sistema de Alumbrado Público Endógeno

No hay mucho que hablar sobre el estado del sistema de alumbrado público de Jají. Un par de imágenes sonsuficientes para describirlo.


Si Ud pasa por el frente de la iglesia de Jají y cruza a la derecha en la primera esquina, tomará el camino queconduce hacia San Juan. Esta calle rodea y desciende por detrás de la iglesia y luego de un corto trecho le per-mitirá observar la escena de la Figura 4. Preste atención al sistema de alumbrado público.

Figura 4. Alumbrado público endógeno. Una respuesta al infierno venezolano.

Están los postes, están los cables, están los faroles, pero el alumbrado público no funciona.

Allí están los postes, los cables, las celdas fotoeléctricas, los soportes de los bombillos ... pero el alumbradopúblico no funciona.

En la Figura 5 se muestra el resultado de la ingeniería endógena en acción.


Figura 5. Los bombillos del nuevo sistema de alumbrado público.

La creatividad local resolvió el problema de alumbrado público ... que ahora alumbra día y noche.

3.3.2. Un Sistema Vial Endógeno

Acto Primero. Si continua caminando, alejándose de Jají, encontrará muchos sitios hermosos y un par de lindasposadas donde debería valer la pena hospedarse un par de días. La calzada está completamente destruida, pero nose desanime y siga adelante, los pobladores de Jají y los alrededores son muy amables, se detienen y le dan la colaa los caminantes para que puedan atravesar los charcos grandes del camino. La imagen de la Figura 6 resume laacción de uno de los innumerables "riachuelitos" de las montañas merideñas sobre el viejo puente del camino aSan Juan.


Figura 6. Antiguo puente en el camino de Jají a San Juan, derribado por la crecida del río .... .

Acto Segundo. La respuesta ante la caida del viejo puente es la vergüenza ingenieril que se muestra en la Figura7. No hay que hacer un postgrado en estructuras o en vialidad para saber que esta flamante obra de ingenieríacolapsaría.


Figura 7. Crónica de una muerte anunciada.

El puro sentido común indica que esta "solución" estaba destinada al colapso.

Acto Tercero. ¿Cuánto tiempo se mantendrá en pie el nuevo puente? Si el "riachuelito" socavó las bases delpuente antiguo y lo derribó, no hará lo mismo con el puente nuevo?. ¿Cuáles previsiones se tomaron para que esono ocurra?. A simple vista no pareciera que se hayan tomado muchas.

3.3.3. Traducción Topológica de la Falta de Mantenimiento

¤ Observación 1. Las consecuencias topológicas del no mantener un sistema dinámico (físico, biológico osocial) son obvias:

- No mantener lleva a la desarticulación "anatómica" del sistema.

- La desarticulación anatómica compromete la función (la fisiología) del sistema.

- Cuando un sistema se desarticula se transforma en un conglomerado de sistemas de órdenes menores.

- La reducción de orden conlleva perder la posibilidad de presentar dinámicas complejas autónomas (las propiedades emergentes asociadas al incremento de orden). - Cuando un sistema se desarticula se hace mucho más difícil de controlar.


¤ Observación 2. (Traducción social) No mantener inevitablemente acarrea dejar de ocuparse de lo importantepara concentrarse en lo urgente.

3.3.4. Un Ensayo Fallido: Una Propuesta de Maestría en Mantenimiento de Hospitales

En 1989, durante el segundo período presidencial de Carlos Andrés Pérez hubo una gran crisis hospitalaria en elpais. En ese entonces nuestra Facultad de Ingeniería de la ULA, a través de los Postgrados de Mantenimiento y deControl, armó una propuesta de Maestría en Mantenimiento de Hospitales, que se presentó a FIMA (Fundaciónpara el Mantenimiento de la Infraestructura Médico Asistencial). Los encargados de esta propuesta fueron losProfesores Jesús Rodríguez (Promotor del Proyecto), Eliezer Colina (Coordinador del Postgrado de Control) y elProf. Omar Marín (Coordinador del Postgrado de Mantenimiento). Esta propuesta se cayó a última hora ante lapretención de algunos funcionarios de alto nivel de FIMA de cobrar una comisión para su aprobación final ... talcomo se hacía y se sigue haciendo todos los días en las dependencias gubernamentales.

Lamentablemente, 22 años después el país no ha avanzado mucho en esta dirección, y la crisis hospitalaria estámuy lejos de haber sido resuelta.

La permanente crisis hospitalaria venezolana es, sin duda, un problema real y un gran reto para la bioingenieríavenezolana.

3.3.5. Conclusión

Si no somos capaces de garantizar que los servicios básicos funciones razonablemente bien en forma estable, nopodremos liberar nuestras mentes para que dejen de ocuparse de lo urgente y se reenfoquen hacia lo importante.

3.3.6. Una Micro-Propuesta

¿Sería posible incorporar el concepto de mantenimiento al lenguaje, a la visión, y a la caja de herramientas de losingenieros egresados de nuestras Escuelas, de nuestra Facultad?.

No necesitamos asignaturas nuevas para ello. No necesitaríamos cambios en los pensa de las distintas Escuelaspara hacerlo.

No necesitamos 10 años de habladera, "pescueceo", burocracia, Consejos y Consejos, para aprobar esto.

¡Podemos decidirlo aquí y ahora!.

Es decir, ya! ... e implementarlo a partir del próximo lunes, cada quien en su curso.

¡Todavía existe la autonomía de Cátedra!.

¡El País nacional, allá en la calle, nos lo agradecerá, se los agradecerá!

4. La Ingeniería Biomédica en Venezuela: Algunos Datos HistóricosA la mayoría de los jóvenes les aburre escuchar historias.

Sin embargo, si no conocemos la historia, estamos condenados a repetir nuestros errores una y otra vez.


4.1. Universidad Simón Bolívar: USB

Los estudios formales de Bioingeniería en el pais se iniciaron en la USB en el año 1974. La Tabla 1 recogealgunas fechas importantes.

Tabla 1. Evolución del Grupo de Bioingeniería de la USB.

Año Actividad1974 Inicio de actividades : Cadena de Electivas en Bioelectrónica @1D.1982 Se organiza el Grupo de Bioingeniería y Biofísica Aplicada HGBBAL, @2D.1983 Se ofrece la Opción Electrónica Biomédica, en la maestría en Ingeniería Electrónica @1D.1997 Inicio de la Maestría en Ingeniería Biomédica @3D.1998 Se organiza la Unidad de Gestión de Tecnología de Salud HUGTSL @1D.2002 Se inicia la Especialización en Ingeniería Clínica @4, 5, 6D.

El inicio de la linea Bioingeniería, en el Pregrado de Ingeniería Electrónica, en la USB estuvo asociado a tresnombres:

1. El Dr. José Luis Ceballos, Médico Endocrinólogo, profesor de la Escuela de Medicina Luis Razetti, de laFacultad de Medicina de la UCV.

2. El Dr. Luis Lara Estrella, Físico y biofísico, Profesor del Departamento de Electrónica de la USB.

3. El Dr. Enrique Tejeras Rodríguez, Ingeniero Eléctrico, adscrito a la División de Ciencias Biológicas de la USB.

La actividad académica fundamental del Grupo de Bioingeniería de la USB ha girado en torno al procesamientode señales, y en particular a señales eléctricas asociadas a distintos tipos de patologías cardíacas.


4.2. Universidad Central de Venezuela: UCV

Año Actividad

t ≤ 1975Curso Electivo de Instrumentación Electrofisiológica.Cátedra de Fisiología. Escuela de Medicina Vargas.

t ≤ 1975Trabajo conjunto sobre líquido cefaloraquideo del Dr. Del Corral HNeurocirugía de la Escuela VargasL

y el Dr. Marcos Falcón HIMME, Ingeniería, UCVL.1976

Actualización del curso de Instrumentación Electrofisiólogica. Creación de laboratorio de electrónica.Cátedra de Fisiología, Escuela de Medicina Vargas.

1977Curso de Electrónica e Instrumentación Médica para Médicos.

Cátedra de Fisiología, Escuela de Medicina Vargas.

1977 - 1978

Primer intento de constituir un postgrado en bioingeniería en la UCV.Participaban las Cátedras de Fisiología de la Escuela Vargas y la Escuela de Bioanálisis,

y el Departamento de Electrónica de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería.Minicursos de Biofísica y Fisiología para Ingeniería y de Matemáticas y Electrónica para Medicina.

1996 Fundan el Centro de Bioingeniería de la Facultad de Ingeniería de la UCV @7D.1997

Se inicia la Orientación Física Médica @8D, en la Licenciatura en Física, en la Facultad de Ciencias.Areas : Diagnóstico, radioterapia, medicina nuclear, procesamiento de señales.

1998 Se aprueba la Maestría en Física Médica @9D, en la Facultad de Ciencias de la UCV.

2005Nace el Instituto Nacional de Bioingeniería HINABIOL, adscrito al Vice - Rectorado Académico.INABIO @10, 11D involucra a las Facultades de Ingeniería, Medicina, Ciencias y Odontología.

2006 Nace la Maestría de Bioingeniería @12D de la UCV.

2006Se aprueba la creación del Banco Nacional de Tejidos, destinado

a almacenar y conservar tejidos humanos.

?Se crea Corporea Producciones, C.A. @13D, una empresa asociada al INABIO, cuyo objetivo es la

producción y comercialización de prótesis, implantes y dispositivos biomédicos.2010 Programa de diagnóstico y atención médica a distancia de la Facultad de Medicina,

en el Estado Nueva Esparta.

El primer intento de programa de postgrado en bioingeniería fracasa por conflictos de intereses entre Medicina eIngeniería.

La actividad en bioelectrónica sigue siendo puntual e individual.

El Postgrado en Bioingeniería de la UCV, estrictamente hablando, cubre dos áreas: Biomecánica e Imagenología.Su producción intelectual está concentrada en estas dos áreas.

La Maestría en Física Médica vincula a las Facultades de Ciencias e Ingeniería, pero no está articulada con laFacultad de Ingeniería.

También en la Facultad de Ciencias hay un grupo de personas que trabajan en el área de procesamiento de señalesde origen biológico.


4.3. Universidad de Los Andes: ULA

Año Actividad

1984 - 1990Primera etapa de trabajo conjunto entre profesores de la Facultad de Ingeniería

y de la Unidad de Cardiología del HULA @15D.t § 1990

Con anterioridad a la creación del CITEC - ULA ya había alguna actividad en bioingeniería en laFacultad de Ciencias que sirve de base a la creación del CITEC - ULA.

1989 - 1990 Proyecto de Maestría en Mantenimiento de Hospitales ULA - FIMA @16D.1990 - 1992 Desarrollo de un sistema de electrocardiografía de alta resolución @17D.

1991Creación del Centro de Innovación Tecnológica HCITEC - ULAL, orientado a la investigación y

desarrollo de productos biomecánicos para resolver problemas traumatológicos y ortopédicos @18D.1992

Creación de la Corporación Parque Tecnológico de Mérida HCPTML @19D, con participación de CONICIT,Fundacite - Mérida, CORPOANDES y CITEC - ULA.

t ¥ 1993 Desarrollo de un sistema de instrumentación inteligente en cardiología @20D.

1994Se crea la Unidad de Investigación y Desarrollo HUIDT - CPTML y se la adscribe a la CPTM @21D.

Se inicia la producción de productos ortopédicos y traumatológicos de la linea BION.La Unidad de Manufactura permanece adscrita al CITEC - ULA.

? Creación del Grupo de Ingeniería Biomédica HGIBULAL de la ULA @22D.1996

Se crea la Mención Bioingeniería @23D dentro del Postgrado en Automatización e Instrumentaciónde la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la ULA.

? Durante su segunda gestión decanal el Prof. Edilio Villegas propone la creación de cinco nuevas carrerasde punta, adscritas directamente al Decanato : Bioingeniería, Mecatrónica, Telecomunicaciones,

Ingeniería Matemática y ...

2001

Se crea el Postgrado en Ingeniería Biomédica de la Universidad de Los Andes @24D,con programas de maestría y especialización. Areas fundamentales : detección temprana

del mal de Chagas, procesamiento digital de imágenes, telemedicina @25, 26D,modelado y simulación de sistemas fisiológicos.

4.4. Universidad de Carabobo: UC

Año Actividad

1992Creación del Centro de Procesamiento de Imágenes HCPIL, por iniciativa de las Facultades de Ciencias e Ingeniería.

El CPI tiene su sede en la Facultad de Ingeniería. Sus áreas de actividad son : Procesamiento de imágenesHcardiovascularesL, telemedicina y evaluación de la utilización de software.

4.5. Universidad Nacional Experimetal del Táchira: UNET

Año Actividad

1998Creación del Grupo de Bioingeniería @UNETD. Las áreas de docencia e investigación de este grupo son :

Instrumentación Biomédica, Inteligencia Artificial, Telemedicina,Procesamiento Digital de Señales e Imágenes Médicas.


4.6. Resumen

Han transcurrido 37 años desde que se iniciaron los estudios de bioingeniería en el pais.

A lo largo de estos años se han consolidado varios grupos cientificamente productivos en bioingeniería, en lasprincipales universidades del pais. La labor docente y de investigación de estos grupos se concentra en 5 áreas:

Procesamiento de señales biomédicas

Procesamiento de imágenes médicas

Biomecánica

Telemedicina

Física médica.

4.7. Una Propuesta

En mi opinión es importante (y urgente) que las Facultades de Ingeniería del país aborden el problema del manten-imiento de la infraestructura hospitalaria. Sin ninguna duda nuestras Facultades de Ingeniería, Ciencias, Medicina,Odontología, Economía, etc. cuentan con el personal capacitado para abordar este problema.

Por otra parte, éste no es sólo un problema de gerencia e ingeniería, y sería ingenuo no ver que hay muchosintereses opuestos de por medio.

La práctica ha demostrado fehacientemente que éste no es un problema prioritario para el Estado venezolano. Sinembargo, sí es un problema prioritario para el país nacional, y para todos y cada uno de los venezolanos.

Por lo tanto, éste debería ser un problema prioritario para las universidades autónomas del país, que deberíanabocarse de inmediato a la formación de personal capacitado para su resolución.

¿Será que alguno de los candidatos a Decano recogerá este guante?

Pregunta: ¿Es viable esta propuesta?.

Creo que sí, que esta propuesta es viable ... aunque quizá haya que canalizarla de una manera novedosa.

El mundo está cambiando y los vientos de cambio vienen del oriente. En el mundo árabe y ahora en España lasmasas comienzan a jugar un papel protagónico que antes no tenían.

En nuestro país y en nuestras universidades también hay vientos de cambio, aunque todavía suaves. Los estudi-antes están comenzando a influenciar programas y decisiones. Pareciera que no se quieren quedar sin futuro.

Es poco probable que las autoridades universitarias promuevan abordar la solución de estos problemas; estánocupadas en diversos problemas políticos, económicos y de ascenso personal.

Es poco probable que los profesores motoricemos estos programas novedosos, porque estamos agobiados por lasobrevivencia diaria: Cada uno de nosotros está buscando como llegar a fin de mes con suficiente dinero parahacer mercado, pagar colegios, sobrevivir a la inseguridad, etc.

Algunas cuentas elementales, que los Decanos y candidatos a Decano no parecen haber sacado.

Supongamos que nuestra Facultad de Ingeniería tiene 5000 estudiantes y que produce 500 ingenieros al año, cadauno de los cuales tiene que prestar 120 horas de servicio comunitario como requisito para graduarse. Esto repre-senta 60.000,00 horas-hombre anuales, que bien canalizadas y gerenciadas, podrían servir para solucionar infinitosproblemas de ingeniería en el Estado Mérida.


Supongamos que nuestra Facultad de Ingeniería tiene 5000 estudiantes y que produce 500 ingenieros al año, cadauno de los cuales tiene que prestar 120 horas de servicio comunitario como requisito para graduarse. Esto repre-senta 60.000,00 horas-hombre anuales, que bien canalizadas y gerenciadas, podrían servir para solucionar infinitosproblemas de ingeniería en el Estado Mérida.

Estudiantes aquí presentes, no esperen por el futuro, vayan a buscarlo. Por ejemplo, exíjanle a la Facultad deIngeniería, a su Facultad, que defina una política coherente de servicio comunitario, que les permita convertir susconocimientos teóricos en ingeniería práctica.

Ojo: No se trata de parar la Universidad, ni de salir a quemar cauchos e incendiar vehículos. Se trata de adueñarsede su país y de construir su futuro. Eso siempre será "menos pior" a que otros se lo diseñen, se lo construyan y selo impongan. De ese enorme esfuerzo y trabajo, en el peor de los casos, les quedará el know how, la experiencia yla satisfacción de haberlo intentado ... y eso ya es mucho!.

5. Interrelaciones Ingeniería Medicina

5.1. Triángulo de la Ingeniería

La ingeniería no es una disciplina autónoma. En realidad, la Ingeniería es una con la matemática, la física (laquímica, la biología, la economía) y la computación, por lo que su desarrollo y su evolución afecta y es afectadapor el desarrollo y la evolución de la matemática, la física y computación. Esta íntima vinculación estructuralpodríamos representarla con el diagrama de la Figura 8.

Los ingenieros pueden pensar a la matemática, la física y la computación como herramientas, mientras que paralos matemáticos la herramienta puede ser la computación, y para los físicos la ingeniería. En todo caso, lo que esuna constante en todos los casos es que la evolución de los conceptos afecta el desarrollo de las herramientas, yque la falta de herramientas adecuadas de soporte dificulta el desarrollo conceptual tanto cuantitativa comocualitativamente.


Computación

Física

Matemática

Ingeniería

Figura 8. La ingeniería es una con la matemática, la física y la computación.

Algunos ejemplos puntuales podrían ilustrar esta interdependencia de la ingeniería, la matemática, la física y lacomputación.

Ejemplo 1. Probar que la mayoría de las integrales no pueden ser resueltas simbólicamente en forma explícitatrajo como consecuencia que por más de 70 años se abandonase el estudio de las técnicas de integración simbólicay que el cálculo numérico se convirtiese en la herramienta por excelencia de cálculo en ingeniería. El desarrollo dela computación y de las computadoras, sin embargo, ha permitido desarrollar poderosas herramientas de cálculosimbólico en las últimas dos décadas, que han dado un nuevo aire al cálculo simbólico y a su utilización eningeniería. Hoy en día hay miles de matemáticos desarrollando algoritmos simbólicos para la resolución deintegrales y la suma de series, lo cual ha tenido importantes repercusiones en el estudio de sistemas no lineales eningeniería.

Ejemplo 2. Un ejemplo inverso de cómo el desarrollo de la ingeniería ha afectado a la física y a la matemática lorepresenta la evolución de la electrónica y el hardware de computación. Hasta los años 70 del siglo pasado, lacalculadora por excelencia, de ingenieros, físicos y matemáticos, era la regla de cálculo. Los jóvenes de hoy en sumayoría jamás han visto una de ellas. Muchos resultados importantes en matemática teórica no habrían podido seralcanzados sin el poder de cálculo de las computadoras.


5.2. Triángulo de la Medicina

Lo antes dicho respecto a la unidad indisoluble de la ingeniería, la física, la matemática y la computación, valepara cualquier familia de disciplinas. La relación de la medicina con algunas otras disciplinas puede resumirse enel Triángulo de la Medicina de la Figura 9.

Genética

Biología

Química

Medicina

Figura 9. La medicina esta indisolublemente ligada a la química, la biología y la genética.

Los progresos de la genética contemporánea, a su vez, simplemente no se habrían dado sin su vinculación con lamatemática, la computación y la física, tal como lo ilustra la Figura 10.


Gené tica

Física

Matemática

Computación

Figura 10. La medicina esta indisolublemente ligada a la química, la biología y la genética.

5.3. Vínculos Ingeniería-Medicina

Algunos de los posibles vínculos entre la Ingeniería y la Medicina se muestran en el diagrama de la Figura 11. Lahistoria prueba claramente que en cada época los paradigmas científicos han estado influenciados por las creenciasimperantes. Tales creencias están representadas por el círculo "Religión". Así mismo, la realidad de cualquierdisciplina intelectual está condicionada por la economía de la sociedad que la alberga. Por tal razón se incluyó elcírculo "Economía" en el diagrama de la interacciones Ingeniería-Medicina.


Medicina

Biología

Química

Gené tica Ingenierí a

Física

Matemática

Computación

Religión

Economía

Figura 11. La unión de los triángulos de la ingeniería y la medicina muestra algunas de las posibles interacciones

entre la medicina, la ingeniería y las disciplinas que las soportan.

6. Mis Intereses Personales en Bio-Mat-Ing

6.1. ¿Qué Me Llevó a la Biofísica, a la Fisiología y a la Bio-Mat-Ing?

En lo personal hay un grupo de inquietudes que me atormentan desde el bachillerato.

* Pareciera que todos pensamos. ¿Cómo pensamos?. ¿Todos pensamos de la misma forma?. Pareciera que no.¿Por qué pensamos diferente?. ¿Las diferencias son físicas o son culturales?.

* Somos seres inteligentes. ¿Qué es la inteligencia?. ¿Existen distintos tipos de inteligencia?. ¿La inteligencia esintrínseca?. ¿La inteligencia es un subproducto del hardware?. ¿La inteligencia depende del software?

* Pareciera que todos aprendemos. ¿Cómo aprendemos?. ¿Cómo estructuramos lo aprendido?. ¿Dónde guarda-mos lo aprendido?. ¿Podemos reaprender?. ¿Cómo se hace esto?.

* ¿Cómo resolvemos problemas?. ¿Qué es la intuición?. ¿Cómo podemos conjeturar la solución de un problema,aunque no podamos probarla?.

* ¿Por qué algunos individuos son buenos para las matemáticas pero malos para el lenguaje, o viceversa?. ¿Porqué algunos individuos son buenos en geometría, pero malos en álgebra, y viceversa?.


6.2. La Escogencia de un Camino

Todos los caminos conducen a Roma ... aunque no de la misma manera. A algunos les gusta viajar por tierra, aotros por aire. A algunos les gusta pararse a lo largo del camino, mientras que otros sólo quieren llegar cuantoantes a su destino.

A los 16 años lo que más me gustaba era física y matemática, pero pensaba que en Venezuela los matemáticos ylos físicos sólo podían ser profesores y yo no quería ser profesor. No tenía problema con biología y química, perono me gustaban. Me encantaba leer, pero no era un humanista. La elección era ingeniería y me fui a estudiarelectrónica a la Universidad Simón Bolivar.

En Electrónica me gustó la teoría de comunicaciones y la teoría de control, bajo la óptica de Shannon y Wiener ...pero me cansé muy rápido de los laboratorios de circuitos, electrónica, microondas y control.

Estudiar Análisis de Fourier fue una especie de revelación en mi vida, ya que por primera vez pude percibir a lageometría y al álgebra como dos individualidades que podían danzar armoniosamente. Eso me atrapó y me hizointuir que necesitaba más geometría. La geometría me permitía comprender. El álgebra me permitía calcular.

6.3. Mis Primeros Tiempos

Tuve la suerte de pertenecer al primer grupo de estudiantes de la USB a quienes se les ofreció la cadena deelectivas en Bioelectrónica. Eramos trece estudiantes de último año de electrónica, un grupo grande de los cualestambién tomó la cadena de electivas en Instrumentación Electrónica. Mis doce compañeros de bioelectrónica seinvolucraron en proyectos de instrumentación electrónica médica. Yo opté por desviarme hacia la biofísica y labiomatemática, para comenzar a buscar respuestas a las preguntas que me obsesionaban. Eso me llevó al Dr.Vallecalle, con quien desarrollé mi Proyecto de Grado: Introducción al Estudio Formal de las Neuronas. Defen-dido mi Proyecto el Dr. Vallecalle me reclutó e incorporó a la Cátedra de Fisiología de la Escuela de MedicinaJosé María Vargas.

Mi primera tarea en la Cátedra de Fisiología fue encargarme del curso de Instrumentación Electrofisiológica,actualizarlo tecnológicamente y crear el Laboratorio de Electrónica para respaldar el curso. Posteriormente se creóun curso de Instrumentación Electrónica Médica, donde se estudiaban los fundamentos de la instrumentaciónelectrónica utilizada en cardiología, neurología, etc.

A partir de mi segundo semestre en la Cátedra comencé a involucrarme en la docencia, en los temas relacionadoscon la biofísica neuronal. Progresivamente fui cubriendo temas adicionales de neurofisiología y fisiología cardio-vascular. Mi interacción con el Dr. Alexis Ramos, de la Cátedra de Fisiología de la Escuela de Bioanálisis, quetrabajaba en fisiología de la conducta y el aprendizaje, me llevó a colaborar con su docencia en fisiología de laconducta y el aprendizaje en la Escuela de Psicología. Igualmente participé en la docencia de postgrado enCardiología, Neurología y Psiquiatría, cubriendo temas relacionados con biofísica de tejidos electricamenteexcitables y biofísica del sistema cardiovascular.

A los tres años de estar en la Cátedra de Fisiología de la Escuela Vargas presenté mi concurso de oposición y meincorporé a tiempo parcial al Postgrado en Matemáticas de la Facultad de Ciencias de la UCV. Finalmentecomenzaba a estudiar geometría, topología y sistemas dinámicos.


6.4. Mis Segundos Tiempos

En términos del hexágono Identifique Ø Modele Ø Analice Ø Diseñe Ø Controle Ø Mantenga, y en lo queconcierne a la bioingeniería, mis años en la Escuela de Medicina Vargas los vería hoy como un entrenamiento enmodelaje de sistemas biológicos. En su momento llegué a conocer muy bien los modelos fisico-matemáticos conlos que se representa a las membranas biológicas electricamente excitables, y esto jugaría un papel importante enmi trabajo en control no lineal ... aunque probablemente sólo un par de mis discípulos sepan realmente por qué.Modelos matematicamente light para estudiantes de medicina y biología, modelos matematicamente duros paraingenieros, físicos y matemáticos, pero modelaje al fin.

Modele

AnaliceDiseñe

Controle

Mantenga Identifique

Figura 12. Paradigma de soporte de la ingeniería de control.

Mis años de matemáticas en Ciencias me aportaron dos cosas fundamentales: herramientas para analizar sistemasdinámicos no lineales (dinámicas locales, estabilidad, bifurcaciones, etc) y una visión clara sobre la interacción dela geometría y el álgebra en la matemática y sus aplicaciones. También plantearon el sueño, una utopía para laépoca, de desarrollar una herramienta computacional simbólico-gráfica eficiente que le diese soporte al proceso depensar, no de calcular.

Mi trabajo de este segundo período tomó forma concreta estudiando oscilaciones periódicas no triviales enecuaciones tipo Fitzhugh, un modelo simplificado para estudiar la generación de señales periódicas en membranaselectricamente excitables.

Ese era mi "condición inicial" cuando en 1989 dejé la Cátedra de Fisiología de la Escuela de Medicina Vargas enla UCV y me trasladé al Departamento de Sistemas de Control de la Escuela de Ingeniería de Sistemas de la ULA.


6.5. Mis Terceros Tiempos

Reincorporarme a una Facultad de Ingeniería fue un evento inesperado, que planteó la necesidad de una reprogra-mación mental y disciplinaria muy interesante.

Superficialmente pareciera que la transformación consistió en:

(i) dejar los modelos de membranas biológicas para retomar los circuitos eléctricos y mecánicos comoejemplos canónicos de sistemas de control, y luego añadir sistemas de tanques y reactores para ampliar el universode plantas a analizar y controlar.

(ii) introducir, mantener y caracterizar mi trabajo académico por un nivel de formalismo y rigurosidadmatemática ... lamentablemente ya olvidado en nuestras facultades de ingeniería.

Sin embargo, si uno mira bien, puede percibir que debajo de la superficie, mi trabajo y las estrategias mentales quele sirven de soporte están fuertemente influenciadas por mi actividad previa en fisiología y matemáticas.

Citaré dos ejemplos a modo de ilustración:

(i) mi sistemática insistencia en realizar clasificaciones topológicas exhaustivas es producto de la hipótesis deque los procesos mentales de conceptualización compartamentalizan los espacios de conceptos a través de ladefinición de relaciones de equivalencia.

(ii) la generalización y sistematización del cálculo de extensiones no lineales de filtros lineales parametrizadosfue producto de una análisis detallado de los modelos de membranas biológicas donde las conductancias estáncontroladas por el voltaje transmembrana.

6.6. Mis Intereses Actuales

Por supuesto que sigo interesado en continuar mi trabajo en: análisis de sistemas de control lineales y no lineales,diseño de controladores y observadores no lineales, discretización no estandar de sistemas no lineales, y desarrollode herramientas computacionales integradas simbólico-gráfico-numéricas para el análisis y diseño de sistemas decontrol lineales y no lineales.

Pero además estoy interesado en explorar algunos temas "semiblandos" o "semiduros" que me resultan fascinantes:

* Modelos geométricos y/o topológicos de los procesos mentales.

* El problema de sumergir sistemas dinámicos en otros sistemas dinámicos de orden superior.

* ¿Puede uno hacer control a través de cambios en las topologías de los espacios donde viven los sistemas?.

* ¿Cómo diseñar topologías?.

7. Referencias


la ingeniería, la medicina y los sistemas dinámicos · 2011-10-02 · en venezuela. muere en...

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