Los ingenieros de Caltech han generado una simulación por computadora de anillos de burbujas submarinos que es tan realista que es prácticamente indistinguible de un video de la realidad. El punto de la investigación, sin embargo, va mucho más allá de la creación de gráficos por computadora de próxima generación. En lugar de, sus desarrolladores esperan que la simulación pueda arrojar luz sobre las matemáticas y las fuerzas que gobiernan tales fenómenos.

"Cuando hacemos estas abstracciones, todavía queremos capturar alguna verdad fundamental sobre el universo, "dice Peter Schröder, el profesor Shaler Arthur Hanisch de Ciencias de la Computación y Matemáticas Aplicadas y Computacionales en la División de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, cuyo equipo construyó la simulación.

Los anillos de burbujas se ven con mayor frecuencia en videos en línea creados por buceadores, que inflan los anillos de una manera similar a los fumadores que soplan anillos de humo. El equipo de Schröder simuló dos anillos de aire submarinos que se fusionan y luego se separan nuevamente. Presentarán su trabajo en la Conferencia y Exposición Internacional sobre Gráficos por Computadora y Técnicas Interactivas (SIGGRAPH), a realizarse en Los Ángeles del 28 de julio al 1 de agosto.

El proyecto comenzó con un intento de comprender mejor las erupciones solares, que son enormes lazos de plasma que salen de la superficie del sol. La creación y el crecimiento de las erupciones solares se rigen por una serie de fuerzas complejas (por ejemplo, el fuerte campo magnético del sol) que dificultan su modelado y comprensión, Dice Schröder.

Debido a la complejidad del problema, El equipo de Schröder terminó dividiéndolo en pedazos individuales más pequeños. "Si miras videos del sol y las erupciones en la superficie del sol, puedes ver estos grandes arcos de lo que se llaman cuerdas de flujo, ", Dice Schröder." Se retuercen y luego giran sobre sí mismos, y hay eventos violentos en los que el bucle se da a sí mismo. Esto es un poco similar a cuando dos filamentos de vórtice, dos anillos de burbujas, se encuentran. Hay una reacción muy violenta en la que se fusionan o se pellizca una sección, con olas viajando a lo largo del anillo de burbujas ".

Un similar, pero se puede crear una versión más suave echando tinta en agua. La tinta forma una forma de rosquilla retorcida que luego se ramifica en lo que se llaman candelabros de tinta.

Erupciones solares, anillos de burbujas, y los candelabros de tinta comparten una cosa en común:retorcerse, formas fluidas en forma de rosquilla que giran alrededor de una línea central. Por lo tanto, modelar eficazmente uno de los fenómenos debería ofrecer una visión parcial de los demás, Dice Schröder.

"La esperanza de nuestro trabajo es proporcionar conocimientos geométricos. Siempre estamos mirando la geometría de las cosas y su comportamiento; en este caso, estamos viendo la geometría de esta curva central del viaje del anillo de burbujas y los cambios en su espesor, " él dice.

Para medir qué tan cerca modelan la realidad sus simulaciones por computadora, Schröder los compara lado a lado con videos reales. Incluso si no tiene todas las variables posibles definidas a la perfección, si los dos videos son prácticamente indistinguibles, probablemente esté haciendo algo bien.

"Ahora, tenemos una comparación visual porque no hay forma de decir, "Guau, lo entendiste exactamente. "Es demasiado complicado de verificar cuantitativamente; hay demasiadas variables. Pero cuando ves la visualización, el ojo dirá, "Sí, esto es un partido, "" él dice. "Invito a cualquiera a que lo mire y me diga si cree que es un partido. Nos sentimos bastante bien".

Ese análisis cualitativo, más que cuantitativo, puede parecer inexacto según los estándares de un matemático, pero ha dado lugar a maravillosos momentos "a-ha" para Schröder, cuando la simulación por computadora parece tan realista que puede estar seguro de que las matemáticas que usó para construirla son las que gobiernan los fenómenos del mundo real.

"Lo que me impulsa es encontrar estas hermosas descripciones de algo que parece terriblemente complicado pero que se puede reducir a unos pocos conceptos matemáticos clave. Luego, el resto se sigue de ahí. Es hermoso ver que un principio muy simple de repente da lugar a la apariencia compleja que percibimos, ", Dice Schröder.