Laboratorios virtuales – Trabajos con equipos costosos y experimentos peligrosos también para estudiantes

Christina Schindler y Cornelius Weiß en el ellipsómetro real en la sala limpia. (Foto: Mark Siaulys Pfeiffer)

Como en la realidad: del espectrofotómetro de elipsometría, que se encuentra en la sala limpia del laboratorio, ya existe un gemelo digital completo. (Gráfico: Corneliu Weiß)

Los laboratorios híbridos pueden ampliar los recursos limitados de los laboratorios físicos, que requieren espacio y fondos, mediante componentes virtuales y digitales. El laboratorio virtual de HM para el estudio de micro y nanotecnología permite a los estudiantes realizar experimentos peligrosos y manejar equipos costosos.

Las ciencias aplicadas, que en las carreras de la Hochschule München (HM) también representan una gran parte práctica. En el estudio de micro y nanotecnología, por ejemplo, los estudiantes llevan a cabo experimentos reales en el laboratorio durante sus prácticas. Esto es doblemente arriesgado: por un lado, porque los equipos en el área de semiconductores y nanotecnología suelen ser muy caros, y por otro, porque algunos experimentos son peligrosos, como el manejo de ácidos corrosivos. Un equipo de investigación dirigido por la Prof. Dr. Christina Schindler y el Dr. Cornelius Weiß en la Facultad de Ciencias Naturales Aplicadas y Mecatrónica de la HM está creando un gemelo digital del laboratorio de HM.

Los laboratorios virtuales ofrecen muchas posibilidades a los estudiantes

La reproducción 1:1 de laboratorios en el espacio virtual abre muchas oportunidades: los estudiantes pueden prepararse mejor para su tiempo presencial y familiarizarse con el entorno del laboratorio de antemano. Ya pueden resolver dudas previas. Los errores que, por motivos de seguridad, serían peligrosos en la vida real, en un laboratorio virtual no tienen consecuencias, como problemas de salud. Además, la capacitación en la materia se realiza de forma lúdica. Se pueden probar y aprender experimentos completos o partes de ellos, como en un videojuego. "Veo la gran ventaja de la realidad virtual (VR) en que puedo transmitir de manera visual y también lúdica contenidos complejos específicos de la materia y fenómenos científicos que, de otro modo, son difíciles de entender o visualizar", dice Weiß sobre la didáctica.

Está previsto que algún día se programe un gemelo digital completo de la Hochschule München, pero hasta entonces pasarán algunos años. Actualmente, se está trabajando en un gemelo digital del llamado cuarto limpio, un laboratorio en el que se mantiene una concentración muy baja de partículas, aerosoles o gérmenes en el aire, por lo que solo puede accederse con ropa protectora. En una visita virtual en 360°, se puede explorar el cuarto limpio y ya se pueden usar los gemelos digitales de algunos dispositivos, como el espectrómetro de elipses o el perfilómetro.

Colaboración internacional

También son interesantes las posibilidades de colaboración internacional: en un programa de doble titulación del máster en micro y nanotecnología en la HM, en colaboración con el Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) en Quebec, Canadá, se reconocen mutuamente las calificaciones y se otorgan dos títulos. En el futuro, se permitirá a los estudiantes acceder de manera mutua a los laboratorios virtuales de ambas instituciones, para que puedan usar diferentes equipos y prepararse para una estancia en el extranjero.