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Proceso de investigación


A medida que la humanidad ha avanzado en sus conocimientos también ha avanzado la forma en que éstos se generar. Para realizar una investigación exitosa (que pueda obtener conclusiones validables) es muy recomendable que el proceso de investigación esté acorde con el método científico. Esto es, que realice unos pasos de forma sistemática y dentro de cada paso realice una serie de tareas:

Observación:

Estudiar y analizar el contexto para poder obtener una idea inicial de que se pretende investigar. Con lo anterior llegar a la del problema.

Descripción del problema:
Una vez que se tiene la realidad transformada en problema, es decir, que se tiene formulada la pregunta o preguntas cuyas respuestas serán buscadas en la investigación, es necesario hacer un repaso exhaustivo de la literatura existente, ver cómo definen los investigadores sus propios términos, en pocas palabras el estado del arte.

Realizado lo anterior es posible la construcción de un marco teórico, así se estará en condiciones de reseñar las principales corrientes teóricas relativas a la situación problemática. Es, muchas veces, en el propio proceso de investigación donde se refinan los conceptos existentes, a medida que se penetra y conoce más profundamente las características del objeto de estudio. El marco teórico comprende la elaboración de dos etapas: a) la revisión de la literatura correspondiente y b) la adopción de una teoría o desarrollo de una perspectiva teórica.

Hipótesis:

Una vez que se conoce ampliamente el contexto del problema y se ha plasmado de forma clara, es posible la generación de los objetivos, es decir, que se quiere lograr con la investigación.
Para direccionar el cumplimiento de los objetivos en la investigación se plantea una o varias hipótesis que se deben cumplir o refutar al final del estudio o investigación. Las hipótesis deben ser claras, específicas, relacionadas con el cuerpo teórico de la investigación. Además, deben dar una pauta al investigador para saber qué datos debe recoger para poder realizar el análisis.

Deducción de consecuencias:

Una vez se plantea una hipótesis se pueden realizar las afirmaciones tipo: si pasa esto entonces... o cuando se cumpla A no se cumplirá B, por dar un ejemplo. Al validar estas afirmaciones es que se puede confirmar o refutar una hipótesis.
La idea básica de este paso es pensar en mecanismos que pueden ayudar a confirmar o refutar la hipótesis misma.

Experimentación:

Para esto se debe hacer un diseño de la investigación donde se deberá definir la fuente de la información, el modo de recolección de los datos, la forma de contrastación, las variables relevantes para el estudio, los tiempos, etc.
Dependiendo la naturaleza de la investigación, se puede definir la forma en que se obtendrán los datos. Esto puede ser por simple observación, medición u otro. Normalmente, los experimentos se reducen a los laboratorios o ambientes controlados, además, no siempre se puede analizar el 100% de una población, sea lo que sea,  entonces se analiza solo una parte de ella que permita generalizar los resultados.

Análisis de resultados:

El paso lógico es la confirmación de la hipótesis y de la deducción de las consecuencias de la misma, mediante el uso de datos empíricos y replicables.
Una vez recogidos los datos se deben analizar y poner a prueba tanto las hipótesis como las afirmaciones salidas de éstas, para poder realmente concluir si son correctas o no. Es importante tener en cuenta que un estudio no tiene que dar siempre hipótesis correctas para que sea considerado válido. Pero en cambio si el proceso seguido no tiene la rigurosidad definida por el método científico y el proceso de investigación, todos sus resultados; sin importar lo buenos que sean, carecerán de bases que los sustenten y pueden llevar a la repetición del estudio por medios y equipos más estructurados.

Comunicación:

Como última instancia de la investigación, pero no por ello menos importante, está la divulgación o comunicación de los resultados de la investigación (existen diferentes formas de hacer la divulgación y cualquiera puede ser válida dependiendo el contexto de la misma). Esto se hace por un lado para poner a disposición de la comunidad científica los nuevos conocimientos y además para que dicha comunidad pueda comprobarlos o refutarlos y así asegurar que el conocimiento sobre un determinado campo avanza de forma sólida.

Relación entre la biología y la ingeniería


Una primera relación que se puede establecer entre la biología como una de las ciencias básicas y la ingeniería como uno de los procesos de creación más trascendentes, es el puente entre el conocimiento científico y la aplicación de estos conocimientos en el día a día de la humanidad.

Photo by KROMKRATHOG. Published on 12 November 2013 en FreeDigitalPhotos.net

Sin embargo, la relación entre ambas, biología e ingeniería, es equivalente a decir ciencia y tecnología. Entre ambas hay relaciones tanto de dependencia como de aportes la una a la otra, más allá que un simple contacto por medios inconexos de dos disciplinas separadas, y esto es tan notorio que comparten procesos o formas de proceder semejantes y, aunque en primera instancia el estudio de la biología podría parecer la hermana mayor, se debe considerar que la humanidad desde el momento en que obtuvo conciencia de sí misma ha ingeniado diferentes artilugios. 

Para poder entender lo interrelacionadas que están la biología y la ingeniería, Arthur T. Johnson propone que es necesario revisar tres factores claves: la evolución que ha tenido cada una en su proceso de perfeccionamiento (Filogénesis), la motivación de cada una y los métodos que emplean. A continuación se presentan una síntesis de lo que expresa Arthur T. Johnson en su libro Biology for Engineers.

La evolución

En cada una de las áreas del conocimiento se puede evidenciar 4 etapas evolutivas:
Aleatoria: Esta ocurre cuando la humanidad empieza hacer observaciones y aleatoriamente descubre eventos particulares.
Descriptiva: Esta ocurre cuando podemos identificar la relación entre causa y efecto de un evento.
Cuantitativa: Esta ocurre cuando es posible medir y establece el impacto que puede haber en un efecto cuando se cambia en un cierto grado la causa.
Control: Esta etapa ocurre cuando somos capaces de realizar modelos lógicos, gráficos, matemáticos que predigan un fenómeno o un evento y a partir de ese conocimiento diseñar y construir sistemas que hagan uso del fenómeno.

Fase
Ejemplo biología
Ejemplo ingeniería
Aleatorio
Se notan diferencias entre plantas y animales.
Se observan planetas moverse en el cielo.
Descriptivo
Se descubre el material genético.
Se relaciona el movimiento del planeta con las estaciones.
Cuantitativo
Se puede determinar los ambientes que facilitan el desarrollo y crecimiento de bacterias.
Aparecen leyes que describen el movimiento planetario.
Control
Se desarrollan transgénicos y medicamentos a base de principios biológicos.
Se crean satélites que orbitan los planteas y sistemas de geolocalización.

La motivación

Las ciencias básicas, como la biología, al igual que las ingenierías, cuentan grandes motivaciones particulares, inherentes a su campo del saber. Para las ingenierías, por ejemplo, su mayor motivación es el producto terminado, el ver un sistema, una herramienta, un software, etc. Terminado y funcional. En tanto que para los biólogos su mayor motivación sería el conocimiento y entendimiento de un ente, o de un ambiente a partir de la observación del mismo.

Los métodos

Aunque ambos campos, ciencia y tecnología tienen métodos o formas de proceder, éstos difieren entre sí. Por un lado la ciencia de biología realiza experimentos para intentar descubrir los hechos que describen un determinado fenómeno, es decir que el método usado está más determinado por la observación que por un plan de ejecución concreto. 

Los ingenieros rara vez preparan un experimento para ver qué sucede en caso de (quizá no tengan tanta paciencia para estar a la espera de resultados). Los ingenieros proponen la construcción de sistemas a partir de fenómenos conocidos. Dicho de otra forma, los biólogos son educados para no involucrarse con el ente observado, sino simplemente observar y describir, en tanto que los ingenieros son educados para involucrarse con el experimento mismo de tal manera que éste genere un cambio del espacio de observación.



Dejando de lado las características que diferencian o tienen en común la biología y la ingeniería; como se mencionó anterior mente, entre ambas hay relaciones tanto de dependencia como de aportes la una a la otra. Y es que no son pocos los ejemplos en que los avances ya sea en el conocimiento o en la técnica, una ha aportado al desarrollo de la otra.

Por poner algunos ejemplos:

Biología

Ingeniería
Se pudo ver microorganismos, células, etc.
Se crea y perfecciona el microscopio.
Se caracterizan y describen las funciones de las células.
Se crean algoritmos que permiten a los computadores aprender (I.A.).

Es claro que los avances en la ingeniería ayudan a que los biólogos puedan realizar de mejor manera sus observaciones e incluso el análisis de las mismas. Pero, por otro lado, cada vez que se describe un  sistema natural, éste se convierte en una fuente de soluciones a problemas ingenieriles.



Documento referencia:
* Johnson, A.T. (2016). Biology for Engineers. CRC Press


Programación Orientada a Objetos (POO - en inglés OOP)

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