Los videojuegos se alían con la medicina

“El conocimiento fundamental en esos aspectos es trasladable de un problema a otro y nos permite acometer aplicaciones de la simulación aparentemente muy dispares. Por otro lado, el conocimiento aplicado reside en los expertos clínicos, biólogos o artistas en cada caso y el desarrollo de soluciones de éxito requiere obviamente la colaboración de expertos”, explica el profesor Otaduy.

Y es que la simulación realista de dichos efectos tiene aplicaciones muy diversas en el mundo de los gráficos por ordenador, la ingeniería y la medicina, como son la animación, los videojuegos, el prototipado virtual y el entrenamiento médico. Aunque este tipo de fenómenos han sido estudiados durante siglos, el hilo principal y novedoso de la investigación llevada a cabo por el equipo del profesor Miguel Ángel Otaduy, desde el punto de vista de los gráficos por computador, es que las simulaciones producen un contenido interactivo. Aunque los casos más conocidos se llevan a cabo en aplicaciones destinadas al entretenimiento como la animación por ordenador y los videojuegos, existen más ejemplos donde se pueden aplicar estos procesos, como los juegos para aprendizaje, el entrenamiento y la planificación en medicina, el diseño computacional basado en simulación o la simulación biomecánica para tacto virtual.

¿El problema? En la actualidad los procesos para desarrollar este tipo de modelos se necesitan supercomputadoras muy complejas que pueden tardar meses e incluso años en ellevarlas a cabo, por lo que uno de los principales retos planteados por los investigadores de la URJC consiste en buscar nuevos modelos y algoritmos computacionalmente más eficientes. "A veces el objetivo es producir efectos visuales que antes no eran posibles salvo bajo computadoras carísimas y procesos lentísimos, otras veces el objetivo es alcanzar simulaciones interactivas minimizando la pérdida de calidad, y un objetivo particular en los gráficos por computador es obtener simulaciones controlables, que se comporten como el usuario desee dentro de lo físicamente plausible", según indica el profesor Otaduy.

El proyecto europeo 'Animetrics', dirigido por el profesor Otaduy y financiado por el programa IDEAS del ERC Starting Grant persigue simplificar los modelos existentes, utilizando datos precalculados o medidos de la realidad para desarrollar modelos y algoritmos de simulación más potentes. En otro proyecto, denominado 'Wearhap', desarrollan modelos interactivos de la biomecánica de la mano humana para aplicaciones en tacto virtual. "También trabajamos en simulación de telas extremadamente realistas para distintas aplicaciones, simulación anatómica para planificación clínica sobre imagen médica, dinámica de fluidos para animación por ordenador o incluso aceleración de algoritmos de dinámica molecular" explica el investigador de la URJC, quien añade que "como los problemas a los que nos enfrentamos normalmente tienen un componente visual importante, un factor bastante común en nuestras soluciones es adaptar la descripción mecánica de manera inteligente a la geometría del problema".

"La dinámica molecular sucede a escalas espaciales y temporales radicalmente distintas de otros fenómenos mecánicos que estudiamos. Por poner un ejemplo, el movimiento de los átomos de una proteína se ha de resolver a una resolución espacial del orden del angstrom (hay 10 millones de angstrom en 1 milímetro) y a una resolución temporal de 1 femtosegundo (hay mil billones de femtosegundos en 1 segundo)", expone el profesor de la URJC.

Por ello, "para tratar de predecir el comportamiento de una proteína y/o un virus viendo su movimiento era necesario ejecutar simulaciones de meses de duración en supercomputadoras. En los últimos años, el desarrollo de las tarjetas gráficas como plataformas de computación masivamente paralela ha hecho posible que estas simulaciones se puedan ejecutar en ordenadores cotidianos. Pero esto no sucede por sí solo", finaliza.