Hay un dicho, creo que de George Bernard Shaw, que se traduce aproximadamente como «Todas las profesiones son un engaño para el profano». Si aplicamos con destreza los principios básicos y el pensamiento reduccionista, podemos desenmascarar fácilmente este «engaño».

Observen el robot humanoide y el tren bala Fuxing de abajo; ¿no se ven bastante diferentes?.

01 Reducción a los principios básicos

Cualquier dispositivo mecatrónico moderno, ya sea un automóvil tradicional, el elegante tren bala Fuxing, el popular equipo con baterías de iones de litio o un robot humanoide, por muy diferentes que parezcan sus apariencias, comparte puntos en común cuando se analiza utilizando los principios básicos y el pensamiento reduccionista. Cualquier dispositivo mecatrónico puede reducirse a varias partes según su categoría profesional: mecánica, eléctrica/electrónica y de control por software. Según el flujo de energía, puede dividirse en tres partes: motor primario, mecanismo de transmisión y máquina de trabajo. Los dispositivos mecatrónicos modernos también incorporan elementos neuronales y cerebrales, como la detección, la transmisión y el procesamiento de información, lo que añade un flujo de información, añadiendo así una cuarta parte: el mecanismo de control.

Por ejemplo, si bien los automóviles y los robots humanoides pueden parecer muy diferentes, ambos se componen esencialmente de pernos, tuercas, varillas, ejes (ejes y cojinetes), resortes, engranajes (u otros componentes en forma de disco) y bases. Las relaciones de posición de estos componentes obedecen a principios geométricos, y sus interacciones a principios mecánicos, por lo que pueden analizarse utilizando conocimientos geométricos y físicos.

De igual manera, los equipos de baterías de litio se ven diferentes a los de los robots humanoides y las excavadoras, pero incluso si no es un experto en la materia, con solo comprar un libro o visitar una empresa de equipos de baterías de litio y preguntar a los trabajadores en el taller, sabrá que un equipo típico de baterías de litio incluye varias partes, como el despulpado, el recubrimiento, el laminado, la fabricación de núcleos, el ensamblaje de celdas, el secado y el equipo de inyección de líquidos. Cada pieza, al descomponerse, sigue estando compuesta por pernos, tuercas, varillas, ejes, cojinetes, resortes, rodillos y bases; nada nuevo.

Los sistemas eléctricos y electrónicos también pueden descomponerse en componentes básicos como interruptores automáticos, relés, contactores, transformadores, transistores, MOSFET, diodos, condensadores y resistencias. Estos componentes forman circuitos que siguen principios de circuitos. Los principios de circuitos aprendidos en la universidad, al descomponerse, son esencialmente los circuitos en serie y en paralelo, la ley de Ohm y la ley de Ampere, aprendidos en el instituto. Los diseñadores de circuitos no necesitan comprender las estructuras internas de los diversos componentes eléctricos y electrónicos; solo necesitan comprender las características de entrada y salida, es decir, las características externas. Las curvas características externas suelen encontrarse en los catálogos de productos de los proveedores de componentes.

02 Un ejemplo de mi experiencia.

A finales de 2025, dejé Shaoxing, Zhejiang, donde había trabajado y vivido durante casi seis años. Un antiguo colega que se había mudado a una empresa de equipos de pulido de semiconductores me invitó a cenar para despedirme. Durante la comida, le pregunté sobre el proceso de pulido de semiconductores. Me explicó que se utiliza un cabezal de pulido en forma de disco para pulir películas delgadas de semiconductores, con fluido de pulido entre el cabezal y la película.

Claramente, el cabezal de pulido es la máquina de trabajo. Le pregunté qué lo impulsa. ¿Cómo transmite potencia el dispositivo de accionamiento (motor primario) al cabezal de pulido?. El cabezal de pulido no solo tiene movimiento de rotación, sino también contacto, presión y separación con la película semiconductora; esto es un movimiento lineal. Le pregunté cómo se impulsa el movimiento lineal del cabezal de pulido. Me explicó que es impulsado por un cilindro. Luego le pregunté cuáles eran los parámetros clave del proceso de pulido. Me explicó que era la fuerza de sujeción entre el cabezal de pulido y la película delgada de semiconductor. Le pregunté cómo aumentaban la fuerza de sujeción del cabezal de pulido, ya que la presión del compresor de aire en la fábrica suele ser de solo 8 kg, una presión relativamente baja y no comparable con la presión hidráulica. Me explicó su solución; esta era su tecnología principal, y aunque no podía revelar los detalles aquí, en realidad era bastante simple. Claramente, usando el reduccionismo y los primeros principios, rápidamente llegué al meollo del asunto.

Entonces pensé que la lechada de pulido no se podía verter manualmente; debía añadirse automáticamente. Le pregunté cómo se suministraba la lechada de pulido entre el cabezal de pulido y la película delgada semiconductora. Dijo que se suministraba mediante algún tipo de bomba; bueno, seguía siendo un sistema hidráulico, algo con lo que estaba muy familiarizado y que entendí sin necesidad de hacer más preguntas.

Según la física de la secundaria, la velocidad lineal del movimiento circular es igual al radio multiplicado por la velocidad angular. Obviamente, cuanto más lejos del centro del cabezal de pulido, mayor es la velocidad lineal. Entonces pregunté cómo aseguraban un pulido uniforme de la película delgada dadas las diferentes velocidades lineales dentro y fuera del cabezal de pulido. Me lo explicó.

Claramente, aunque nunca había visto equipos de pulido de semiconductores, usando el reduccionismo y un poco de conocimiento básico de secundaria, pude llegar a los puntos clave. En menos de 10 minutos, se puede comprender a grandes rasgos qué tipo de equipo fabrican. La aplicación de los principios básicos depende no solo del dominio de los conocimientos básicos, sino, aún más importante, de si se ha desarrollado el hábito de recurrir reflexivamente a ellos al enfrentarse a problemas.

03 Limitaciones de los Principios Básicos.

Ningún método debe sobrevalorarse solo porque parezca bueno; sus limitaciones deben reconocerse. Los principios básicos y el reduccionismo, naturalmente, también tienen sus limitaciones. No permita que dominar estas ideas y metodologías lo convierta en un experto visionario pero poco práctico, ni en un comentarista incapaz de resolver problemas del mundo real.

Resolver problemas del mundo real no es tan sencillo como se describió anteriormente. Requiere comprender muchos detalles y mucha experiencia, como las necesidades del cliente, los errores pasados, cómo lograr una coordinación más refinada de los diversos componentes y el panorama competitivo. Todo esto requiere tiempo para adquirirlo. Sin embargo, para los líderes que necesitan un inicio rápido y no requieren demasiados detalles, y para quienes necesitan comprender las principales contradicciones al analizar problemas, los primeros principios y el reduccionismo siguen siendo muy útiles.

04 Mi conexión con los primeros principios.

Finalmente, permítanme hablar sobre mi conexión con los primeros principios. Alrededor de 2013, por casualidad, leí la serie de libros sobre biomecánica del profesor Yuan-Chen Feng, una obra de un académico chino-estadounidense y fundador de la biomecánica. Feng analizaba problemas biomecánicos como la circulación sanguínea, el estrés y el crecimiento utilizando conocimientos básicos de física; la claridad de su pensamiento y la de sus métodos eran realmente notables.

En el libro del profesor Feng, *Biodinámica: Circulación Sanguínea*, hay una frase que dice: «Nunca te confíes solo porque las leyes de Newton y la ley de conservación de la energía sean conocidas por todos. Nada es más valioso ni efectivo que aprender principios universales y aplicarlos con facilidad». Estoy totalmente de acuerdo. Este método de análisis y resolución de problemas mediante principios fundamentales es lo que en los últimos años se ha conocido como «primeros principios». De hecho, mi experiencia y admiración por esta forma de pensar se remontan a mucho antes. Una pregunta del examen de matemáticas del Examen Nacional de Ingreso a la Universidad (Gaokao) de 2003, que aún recuerdo, ilustraba vívidamente esta idea.

La pregunta era, en líneas generales, la siguiente: Un tifón se forma al sureste de la costa, su centro se desplaza al noroeste a velocidad constante y su radio se expande a velocidad uniforme. ¿Cuánto tiempo tardará el tifón en impactar la costa?.

Al salir del aula, muchos estudiantes se lamentaron de no haber entendido bien la pregunta y no sabían por dónde empezar. Pero yo pensé que era la «gran pregunta» más sencilla de todo el examen: dibujé dos círculos en mi papel borrador: uno pequeño que representaba el tifón inicial y otro grande que representaba su movimiento hacia la costa. El problema se convirtió inmediatamente en una «superposición de dos movimientos (el movimiento del centro y la expansión del límite)», y utilizando las relaciones más básicas de desplazamiento, velocidad y geometría (teorema de Pitágoras), pude resolverlo fácilmente.

Esta pregunta era «difícil» porque no era un problema puramente matemático, sino que se disfrazaba de un problema de aplicación complejo; era «simple» porque solo involucraba los conceptos más básicos de física y matemáticas de secundaria. Años después del examen de admisión a la universidad, todavía reflexiono a menudo sobre esta pregunta, reforzando mi hábito de «regresar a los principios básicos». Más tarde, cuando leía los libros del profesor Feng Yuanzhen o escuchaba a Musk hablar de «primeros principios», sentía una sensación de resonancia.

Blog ScienceNet de Ye Chunong.