INVENCION DE ARTEFACTOS Aunque con grandes variantes de detalle según el objeto, su principio de funcionamiento y los materiales usados en su construcción, las siguientes son etapas usuales en la
invención de un
artefacto novedoso:
Identificación del problema práctico a resolver: En esta etapa deben quedar bien acotados tanto las características intrínsecas del problema, como los factores externos que lo determinan o condicionan. El resultado debe expresarse como una
función técnica cuya expresión mínima es la transición, llevada a cabo por el artefacto, de un
estado inicial a un estado final. Por ejemplo, en la tecnología de
desalinización del agua, el estado inicial es agua en su estado natural, el final es esa agua ya
potabilizada, y el artefacto es un desalinizador indefinido. Una de las características críticas es la concentración de sal del agua, muy diferente en el agua oceánica que en mares interiores como el
Mar Muerto. Los factores externos son, por ejemplo, las
temperaturas máxima y mínima del agua en las diferentes estaciones y las
fuentes de energía disponibles para la operación del desalinizador.
Establecimiento de los requisitos que debe cumplir la solución:
Materiales admisibles; cantidad y calidad de
mano de obra a usar y su disponibilidad;
costos máximos de fabricación,
operación y
mantenimiento; duración mínima requerida del artefacto...
Principio de funcionamiento: Frecuentemente hay varias maneras diferentes de resolver un mismo problema, más o menos apropiados al entorno natural o social. En el caso de la desalinización, el procedimiento de congelación es especialmente apto para las regiones árticas, mientras que el de
ósmosis inversa lo es para ciudades de regiones tropicales con amplia disponibilidad de energía eléctrica. La invención de un nuevo principio de funcionamiento es una de las características cruciales de la
innovación tecnológica. La elección del principio de funcionamiento, sea ya conocido o especialmente inventado, es el requisito indispensable para la siguiente etapa, el diseño que precede a la construcción.
Diseño del artefacto: Mientras que en la
fabricación artesanal lo usual es omitir esta etapa y pasar directamente a la etapa siguiente de construcción de un prototipo (método de
ensayo y error), el diseño es requisito obligatorio de todos los procesos de fabricación industrial. Este diseño se efectúa típícamente usando saberes formalizados como los de alguna rama de la
ingeniería, efectuando cálculos matemáticos, trazando
planos de diverso tipo, eligiendo materiales de propiedades apropiadas o haciendo
ensayos cuando se las desconoce, compatibilizando la forma de los materiales con la función a cumplir, descomponiendo el artefacto en partes que faciliten tanto el cumplimiento de la función como la fabricación y ensamblado...
Simulación o construcción de un
prototipo: Si el costo de fabricación de un prototipo no es excesivamente alto (donde el tope sea probablemente el caso de un nuevo modelo de
automóvil) su fabricación permite detectar y resolver problemas no previstos en la etapa de diseño. Cuando el costo no lo permite, caso del desarrollo de un nuevo tipo de
avión, se usan complejos programas de
simulación por
ordenador/computadora, donde un ejemplo simple es la determinación de las características
aerodinámicas usando un modelo a escala en un
túnel de viento.
Según el divulgador científico
Asimov:Inventar exigía trabajar duro y pensar firme.
Edison sacaba inventos por encargo y enseñó a la gente que no eran cuestión de fortuna ni de conciliábulo de cerebros. Porque -aunque es cierto que hoy disfrutamos del fonógrafo, del cine, de la luz eléctrica, del teléfono y de mil cosas más que él hizo posibles o a las que dio un valor práctico- hay que admitir que, de no haberlas inventado él, otro lo hubiera hecho tarde o temprano: eran cosas que «flotaban en el aire». Quizás no sean los inventos en sí lo que hay que destacar entre los aportes de Edison a nuestras vidas. La gente creía antes que los inventos eran golpes de suerte. El genio, decía Edison, es un uno por ciento de inspiración y un noventa y nueve por ciento de transpiración. No, Edison hizo algo más que inventar, y fue dar al proceso de invención un carácter de producción en masa.
Guilford, destacado estudioso de la psicología de la inteligencia, identifica como las principales destrezas de un inventor las incluidas en lo que denomina aptitudes de producción divergente. La
creatividad, facultad intelectual asociada a todas las producciones originales, ha sido discutida por
de Bono, quien la denomina pensamiento lateral. Aunque más orientado a las producciones intelectuales, el más profundo estudio sobre la resolución de problemas cognitivos es hecho por
Newell y
Simon, en el celebérrimo libro Human problem solving.
Hitos del desarrollo tecnológico
Algunos hitos tecnológicos prehistóricos
Herramientas de piedra
inuit.
Muchas tecnologías han sido inventadas de modo independiente en diferentes lugares y épocas; se cita a continuación sólo la más antigua invención conocida.
Armas y
herramientas de piedra: Hechas de piedras toscamente fracturadas, fueron usadas por los primeros
homínidos hace más de 1.000.000 de años en
África. Las armas permitieron el auge de la
caza de animales salvajes, ventajosa para la alimentación por su mayor contenido en
proteínas. Las herramientas facilitaron el troceado de los animales, el trabajo del cuero, el hueso y la madera produciendo los primeros cambios sustanciales de la forma de vida.
Trilla del trigo en el
Antiguo Egipto.
Encendido de fuego: Aunque el fuego fue usado desde tiempos muy remotos, no hay evidencias de su encendido artificial, seguramente por fricción, hasta alrededor de 200.000 a. C. El uso del fuego permitió: protegerse mejor de los animales salvajes, que invariablemente le temen; prolongar las horas de trabajo útil, con el consiguiente incremento de relación social; migrar a climas más fríos, usándolo como
calefacción para las moradas; cocinar los alimentos, haciéndolos más fáciles de digerir y masticar. A esta última característica atribuyen algunos
antropólogos la modificación de la forma de la
mandíbula humana, menos prominente que la de los restantes
primates.
Cestería: No se sabe con certeza cuando se inició, por ser un material de fácil descomposición. Se presume que fue anterior a la alfarería y la base de ésta cuando los canastos de fibras o varillas se recubrieron con arcilla para impermeabilizarlos. Las
cestas fueron probablemente los primeros recipientes y medios de transporte de alimentos y otros objetos pequeños.
Alfarería: Alrededor del 8.000 a. C. (comienzos del
Neolítico) en Europa. Los hornos de alfarero fueron la base de los posteriores
hornos de fundición de metales, es decir, de la
metalurgia.
Cultivo del trigo: Alrededor del 8.500 a. C., en el
Creciente Fértil. La gran productividad de la
agricultura disminuyó el tiempo empleado en las tareas de alimentación y facilitó el almacenamiento de reservas, permitiendo un gran aumento de la
población humana. Las prácticas agrícolas desalentaron el
nomadismo, dando así origen a las ciudades, lugar donde se produjo la
división social del trabajo y el consiguiente florecimiento de las tecnologías.
Metalurgia del cobre: Alrededor del 7.000 a. C., en
Turquía.El cobre fue, en casi todas partes, el primer
metal usado por encontrarse naturalmente en estado puro. Aunque es demasiado blando para hacer herramientas durables, las técnicas desarrolladas dieron las bases para el uso del
bronce, primero, y del
hierro, después.
Domesticación de cabras y ovejas: Alrededor del 7.000 a. C. en
Anatolia y
Persia. La tecnología de domesticación de animales permitió, por
selección artificial, obtener las características más convenientes para el uso humano (carne, grasa, leche, fibras, cerdas, cuero, cornamentas, huesos...).
Tejidos de fibras animales y vegetales: Hechos con
telares rudimentarios hace aproximadamente unos 5.000 años, en Anatolia, el
Levante mediterráneo y
Egipto. El enorme tiempo necesario para el hilado y tejido manual de fibras fue el gran problema que resolvió la
Revolución industrial con la invención de los
telares mecánicos. Los materiales difíciles de conseguir, como la
seda, las elaboradas técnicas de
teñido y de decoración de vestimentas, hicieron de éstas símbolos de estatus social. Este fue probablemente, junto con la disponibilidad de armas de metal, uno de los primeros usos simbólicos de las tecnologías (riqueza e indestructibilidad, respectivamente).
Carro con
ruedas: La más antigua representación de un carro con ruedas es la del
cuenco de Bronocice. Data de alrededor del 3.500 a. C., en la región del
Cáucaso. No se sabe con certeza si su función como arma de guerra precedió a la de
medio de transporte.
Escritura:Alrededor del 3.300 a. C., en
Sumer, la
escritura cuneiforme sobre tabletas de arcilla se usaba para llevar inventarios y controlar el pago de impuestos.
Con la invención de la escritura se inician el período histórico y los procesos sistemáticos de transmisión de
información y de
análisis racional de las tecnologías, procesos cuya muy posterior culminación sería el surgimiento de las ciencias.
Algunos hitos tecnológicos históricos La siguiente es una breve selección de algunas tecnologías que han tenido un fuerte impacto, muy brevemente descripto, sobre las actividades humanas.
La Domesticacion del caballo: Alrededor del 3.000 a. C., en las estepas del sur de Eurasia. La ampliación del radio de acción y de la capacidad de transporte, así como su eficacia como arma de guerra, produjeron enormes modificaciones sociales en las
culturas que incorporaron el caballo (denominadas
culturas ecuestres), produciendo su transición de la vida pastorial a la guerrera.
Fabricación del
vidrio: Alrededor del 3.000 a. C., en
Egipto.A pesar de la sencillez de su fabricación fue inicialmente usado sólo para fabricar
vajilla, en especial copas o vasos, y objetos para el culto religioso. Su uso en ventanas es muy posterior y fue hecho inicialmente sólo por los ricos.
Metalurgia del bronce: Alrededor del 4.500 a. C. en Bang Chieng (
Tailandia). Esta dura
aleación de cobre y estaño proporcionó las primeras armas y herramientas muy duras y poco
frágiles.
Ábaco: Primera calculadora mecánica, inventado con el nombre suan-pan' en la corte del Emperador de
China Hsi Ling-shi, alrededor del año 2650 a. C. El invento, contemporáneo del primer libro conocido de
aritmética, el Kieuo-chang, se atribuye al Primer Ministro Cheo'u-ly
Metalurgia del
hierro: Hay trabajos de forjado del hierro de
meteoros, pero su primera obtención por fusión de minerales fue sistemáticamente hecha recién alrededor del 2.300 a. C. en
India,
Mesopotamia y
Asia Menor. Las armas y herramientas de hierro tienen resistencia y duración muy superiores a las de piedra. Su seguramente accidental aleación con el carbono dio origen al
acero, actualmente el material de construcción por excelencia.
Brújula: En el año
1160 se inventa en
China, bajo el gobierno de los
príncipes Chou, el dispositivo fse-nan (indicador del Sur). Estaba basado en las propiedades magnéticas del
imán natural o magnetita, material también familiar a los
antiguos griegos. Fue el
instrumento que permitió la
navegación fuera de la vista de las costas, es decir, de
altura.
Caja moderna de tipos móviles, heredera de la de Gutenberg.
Imprenta de Gutenberg: La técnica de
impresión con bloques de madera ya era conocida por los chinos en el siglo III a. C. El método era práctico sólo para la impresión de pocos ejemplares de impresos de gran valor, como láminas artísticas.
Johannes Gensfleisch zur Laden, más conocido como Johannes Gutenberg, desarrolló entre 1437 y 1447 un método más durable y económico, capaz de grandes tiradas, basado en tipos de metal fácilmente reemplazables. En la imprenta de Gutenberg se imprimió por primera vez la Biblia, que antes debía ser trabajosamente copiada a mano. La generalización de la imprenta abrió el camino de la
Reforma Protestante, divulgó saberes antes reservados sólo para grupos selectos y sentó las bases de la
sociedad de la información en la que hoy vivimos.
Los "huesos" de Napier.
Regla de cálculo: Año
1594,
Escocia (Gran Bretaña).
John Napier o Neper inventa reglillas calibradas de modo
logarítmico para reducir las multiplicaciones y divisiones a sumas y restas. La regla de cálculo y el
ábaco (que la precedió en varios siglos) fueron los primeros dispositivos mecánicos de cálculo numérico.
Telar automático: En 1725 el francés Basile Bouchon construye el primer
telar donde se controlan los hilos de la
urdimbre con cintas de papel perforadas, permitiendo repetir complejos diseños sin errores. En
1728, en
Lyon, el tejedor de seda francés Falcon perfecciona el telar de Bouchon reemplazando las frágiles cintas de papel por
tarjetas perforadas de cartón. El hábil ingeniero francés
Jacques Vaucanson perfecciona poco después el dispositivo, pero es aún demasiado complejo para ser práctico. En
1807 el francés
Joseph-Marie Jacquard construye un telar práctico totalmente automático. Nació así el primer dispositivo mecánico completamente programable, remoto antecesor de las modernas
computadoras.
Máquina de vapor: Entre 1765 y 1784 el
ingeniero escocés James Watt perfeccionó la máquina de vapor inventada por
Thomas Newcomen para el desagote de las minas de carbón. La potencia y eficiencia de sus máquinas permitieron su uso por
George Stephenson para propulsar la primera
locomotora de vapor. La máquina a vapor permitió la instalación de grandes
telares mecánicos en lugares donde no se disponía de
energía hidráulica; también disminuyó drásticamente los tiempos de navegación de los barcos movidos por
ruedas de paletas y
hélices.
Vacuna contra la
viruela. En 1796
Edward Jenner inventó la primera vacuna al inyectar a un niño de ocho años una variante benigna de la viruela humana, la viruela vacuna. Sus investigaciones iniciaron el
método inmunológico de protección contra
enfermedades infecciosas que luego continuaría
Louis Pasteur. Junto con el descubrimiento de los
microorganismos y los
medicamentos, es uno de los hitos de las
tecnologías médicas.
Celuloide: En
1860 el químico estadounidense
John Wesley Hyatt inventó el primer
plástico artificial (la
madera, el
cuero y el
caucho, por ejemplo, son plásticos naturales), un nitrato de celulosa denominado celuloide. A partir de ese momento se multiplicó la invención de materiales plásticos, los más usados hoy junto con los metales. La facilidad con que se les puede dar las formas, colores y texturas más variadas, los hace materiales irremplazable en la fabricación de
artefactos de todo tipo.
Dínamo:
Werner von Siemens pone a punto en
1867 (
Alemania), el primer dispositivo capaz de generar industrialmente
corrientes eléctricas (alternas) a partir de
trabajo mecánico. La invención de las dínamos permitió la construcción de
usinas eléctricas con la consiguiente generalización del uso de la electricidad como fuente de luz y potencia domiciliaria.
Motor de combustión interna:
Nikolaus August Otto estableció en
1861 el principio de funcionamiento de los motores de cuatro tiempos. En
1876 su invento fue patentado por la fábrica Deutz donde trabajaba, luego revocada por existir un invento similar anterior de
Alphonse Beau de Rochas, desarrollado independientemente del de Otto. La generalización de los motores de combustión interna alimentados con
destilados del petróleo revolucionó el transporte de pasajeros y de cargas por tierra, agua y aire, la
industria y las construcciones de todo tipo. Es, al mismo tiempo, el principal responsable de la
contaminación del aire de las grandes ciudades.
Transistor. Los estudios teóricos de
Julius Lilienfeld sentaron las bases de la comprensión del comportamiento eléctrico de los materiales
semiconductores. En 1939
Walter Schottky describió el efecto de las
uniones PN de semiconductores deliberadamente impurificadas, terminando de sentar las bases teóricas para la invención del transistor. En 1948, tras 20 años de investigaciones,
John Bardeen,
Walter House Brattain y
William Shockley construyeron el primer prototipo operativo del transistor en los laboratorios de la empresa Bell. El dispositivo reemplazó pronto a al
tríodo, hasta entonces usado para modular y amplificar corrientes eléctricas, debido a su pequeño tamaño y consumo, y al bajo costo de su fabricación en masa. El transistor y otros componentes derivados de él, como los
fototransistores, revolucionaron la electrónica, miniaturizándola y haciéndola portátil, es decir, utilizable en cualquier lugar.
.jpg){kind=link}
.png){kind=link}
