Deus ex machina

Hace un año, al celebrar el bicentenario del nacimiento de Charles Darwin y el aniversario 150 de la publicación del Origen de las especies, se conocieron muchas confirmaciones de la teoría de la evolución sustentadas en evidencia genética. Ahora nos llega una nueva desde los improbables campos de la computación y la aeronáutica.

Uno de los desafíos más imponentes para la medicina moderna es la cirugía reconstructiva. Avances en la visualización de tejidos, en la técnicas de trasplantes e injertos, y en la ciencia de materiales, permiten hoy proezas impensables hace unos años, pero los médicos que realizan este tipo de operaciones tienen pocas guías para hacer su trabajo más allá de su conocimiento de la anatomía humana. El instinto del cirujano puede ser muy avezado, pero conseguir resultados que se acerquen al estado original del paciente, tanto en estética como en función, es endiabladamente difícil.

No es para menos. De todas las estructuras que la ciencia ha tenido la osadía de manipular, la de nuestros cuerpos es la más compleja y delicada. El cráneo, sobre todo, está lleno de huesos pequeños y de forámenes de formas irregulares. Los primeros le dan forma al rostro, y además de permitir movimientos complicados y vitales como la respiración y la masticación, tienen que ser capaces de resistir el estrés mecánico causado por esos movimientos repetidos durante toda una vida. Los segundos existen para que la estructura ósea pueda acomodar nervios y vasos sanguíneos. Para reconstruir ese andamiaje laberíntico habría que invocar a Prometeo, el dios que según el mito griego moldeó de barro a los primeros humanos.

O invocar a Alok Sutradhar. Este investigador de Ohio State, experto en modelos tridimensionales y en materiales para la aviación, está desarrollando con su equipo de trabajo sistemas que permiten construir partes del cráneo a partir de requirimientos estructurales en vez de la intuición del médico. Una base de datos es alimentada con las necesidades que debe cumplir la pieza: dónde va una placa sólida, dónde una curva, dónde un espacio vacío, qué vasos o nervios deben caber. Un poderoso algoritmo pondera todas esas exigencias, crea un objeto que responde a las necesidades de forma, flexibilidad y firmeza, y también recomienda materiales biocompatibles que toleren las fuerzas y presiones involucradas.

El método, que se llama optimización topológica, fue inventado para diseñar piezas de aviones con base en especificaciones de forma y función. Es una gran ventaja poder modelar esas piezas y simular su funcionamiento en el computador antes de salir a construirlas y probarlas en el mundo real. 

Algunos de los primeros resultados del Dr. Sutradhar, a los que llega el programa después de intensivos cálculos, sin participación humana, muestran un parecido sorprendente, inequívoco, con las formas reales del cráneo humano. La máquina, empleando su conocimientos sobre mecánica, materiales y matemática, llega a soluciones similares a las que ha calculado el proceso de evolución después de millones de años de ensayo y error, como si hubiera aprendido el secreto de hacer formas eficientes para la vida. Es, a la vez, una validación del método del Dr. Sutradhar por la vía de la evolución, y una validación de la teoría de Darwin por la vía de la ingeniería moderna.

Una versión de esta columna apareció publicada en El Heraldo de Barranquilla el 9 de agosto de 2010.