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Definición de la ingeniería moderna
La Ingeniería Moderna se refiere a la práctica de diseñar y construir estructuras, maquinaria y otros sistemas disciplinados altamente integrados con los últimos avances tecnológicos. A diferencia de la ingeniería tradicional, que se ocupa principalmente de estructuras y diseños estáticos, la ingeniería moderna emplea un enfoque dinámico utilizando herramientas y tecnologías avanzadas.
Comprender el concepto de ingeniería moderna
El concepto de ingeniería moderna está profundamente arraigado en los incesantes avances de la tecnología. Para que lo entiendas mejor, vamos a profundizar en él.La ingeniería moderna engloba diversos campos, como la ingeniería biomédica, aeroespacial, informática y medioambiental, entre muchos otros.
- La aplicación de principios científicos para diseñar o desarrollar estructuras, maquinaria, aparatos o procesos de fabricación, o trabajos que los empleen por separado o en combinación.
- La invención, mejora o diseño de nuevas tecnologías y dispositivos.
- La investigación avanzada y la aplicación de los conocimientos de ingeniería.
una ilustración sencilla de la ingeniería moderna puede encontrarse en el desarrollo de los edificios ecológicos. Estas estructuras se diseñan utilizando materiales y tecnologías energéticamente eficientes, al tiempo que minimizan su impacto en el medio ambiente y proporcionan un espacio vital más saludable.
Aspectos clave relacionados con la ingeniería moderna
Hay aspectos clave que son fundamentales para la práctica de la ingeniería moderna. Entre ellos se incluyen- Conocimiento de la tecnología: En esta era digital, los ingenieros modernos deben ser tecnológicamente adeptos y hábiles en el uso de las últimas herramientas y aplicaciones de software.
- Resolución de problemas: La ingeniería consiste en encontrar soluciones. Los ingenieros modernos deben demostrar una gran capacidad para resolver problemas.
- Ética: Como profesionales que diseñan y construyen soluciones que repercuten en la sociedad, los ingenieros modernos deben cumplir unas estrictas directrices éticas.
Aspecto | Nivel de importancia |
Conocimiento tecnológico | Alto |
Resolución de problemas | Alta |
Ética | Alto |
Creatividad | Moderado |
Liderazgo | Bajo |
def bubbleSort(arr): n = len(arr) for i in range(n): for j in range(0, n - i - 1): if arr[j] > arr[j + 1] : arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]Esto es sólo un vistazo al amplio mundo de la ingeniería moderna. Continuando este viaje, ampliarás aún más tus conocimientos y comprensión de esta dinámica disciplina.
Adéntrate en las matemáticas modernas de la ingeniería
En tus exploraciones del mundo de la ingeniería contemporánea, te darás cuenta rápidamente de que la disciplina es prácticamente inseparable de las matemáticas. De hecho, las matemáticas modernas de ingeniería constituyen la piedra angular de los conceptos, principios y métodos de ingeniería, proporcionando el conjunto de herramientas analíticas necesarias para resolver problemas complejos de ingeniería. Las matemáticas modernas de ingeniería van mucho más allá de la aritmética y el álgebra básicas, y abarcan temas avanzados como el cálculo, el álgebra lineal, las ecuaciones diferenciales, y la probabilidad y la estadística.Importancia y aplicación de las matemáticas modernas en ingeniería
La ingeniería, por su propia naturaleza, es una disciplina centrada en la resolución de problemas basada en principios científicos. Y las matemáticas, veneradas como la "reina de las ciencias", constituyen la base de estos principios. La avanzada tecnología actual depende en gran medida de las modernas matemáticas de la ingeniería, que permiten a los ingenieros cuantificar fenómenos, diseñar sistemas innovadores y validar sus prestaciones. Los ingenieros, independientemente de su rama, aprovechan las matemáticas no sólo para diseñar y desarrollar, sino también para verificar, optimizar y solucionar problemas de los sistemas. Ayudan a predecir el comportamiento del sistema en condiciones variadas, en la verificación del concepto y la patente, hasta el diseño, la implementación y la optimización del producto. Ninguna otra disciplina permite a los expertos tanta latitud a la hora de convertir ideas abstractas en realidades tangibles. Ningún debate sobre temas relacionados con la ingeniería estaría completo sin considerar un ejemplo fascinante de derivaciones matemáticas en ingeniería.Por ejemplo, piensa en la teoría de control en ingeniería eléctrica, que consiste en diseñar sistemas que se comporten de una determinada manera. En este caso, puedes utilizar ecuaciones diferenciales para modelar matemáticamente el comportamiento del sistema y luego diseñar un controlador, también mediante fórmulas matemáticas, para garantizar que el sistema se comporta como deseas.
Comprender la relación entre la ingeniería moderna y las matemáticas
La íntima relación entre la ingeniería moderna y las matemáticas radica en su objetivo común: la resolución de problemas. La ingeniería emplea las matemáticas como lenguaje: un lenguaje de cantidades, formas, patrones y cambios. Y lo que es más importante, este lenguaje posee su propia sintaxis, semántica y pragmática, impulsadas por las matemáticas, que permiten un nivel de precisión incomparable con cualquier otro lenguaje. El lenguaje de las matemáticas permite a los ingenieros describir con precisión los fenómenos físicos y diseñar sistemas complejos. Sin la lógica rigurosa y la abstracción precisa que ofrecen las matemáticas, los ingenieros serían incapaces de diseñar puentes seguros, motores eficientes o redes inalámbricas fiables. La presencia de las matemáticas proporciona un lenguaje riguroso que permite a los ingenieros traducir los problemas del mundo real en ecuaciones y fórmulas resolubles. Ahora imagina tu práctica de la ingeniería desprovista de lógica matemática, ¿serías capaz de diseñar un sistema eficiente o resolver un problema complejo? La respuesta es un rotundo no. Por ejemplo, un ingeniero civil utiliza el cálculo para el análisis estructural. Cuando se diseña una estructura, es imprescindible asegurarse de que puede resistir bajo carga. La única forma de garantizar la seguridad de una estructura es utilizar el cálculo integral para evaluar las cargas y tensiones en toda la estructura. En otro escenario, considera los circuitos electrónicos complejos. Los ingenieros eléctricos utilizan una serie de funciones matemáticas como el seno, el coseno y las transformadas de Fourier para analizar estos circuitos. Sin estas revelaciones matemáticas, sería casi imposible comprender o diseñar sistemas tan intrincados.Los principios matemáticos que sustentan la ingeniería moderna
Los principios matemáticos constituyen la espina dorsal de los diseños y las decisiones de ingeniería. Las técnicas extraídas de áreas tan diversas como el cálculo, el álgebra lineal, las matemáticas discretas, las ecuaciones diferenciales, la teoría estadística, etc., dan lugar a las matemáticas modernas de la ingeniería, una disciplina avanzada que forma parte integrante de la ingeniería. La disciplina del cálculo, que constituye el cálculo diferencial e integral, ofrece técnicas para modelizar y resolver problemas que implican tasas de cambio y suma de cantidades. Por ejemplo, al analizar las tensiones en una estructura, diseñar circuitos o determinar la resistencia aerodinámica en un avión, los ingenieros se basan en gran medida en los principios del cálculo. El álgebra lineal también proporciona un conjunto de herramientas esenciales para los ingenieros, permitiéndoles analizar redes, realizar análisis estructurales, gestionar señales de telecomunicaciones, etc., todo ello mediante la magia de las operaciones matriciales y los espacios vectoriales. Otro elemento clave son las matemáticas discretas, especialmente cruciales en la ingeniería del software y la informática. Desde el desarrollo de algoritmos, el análisis de algoritmos mediante la notación Big O, hasta la criptografía, las matemáticas discretas desempeñan un papel importante. Por último, los principios de la teoría estadística permiten a los ingenieros manejar la incertidumbre, la variabilidad y comprender los datos. Los ingenieros trabajan a menudo con sistemas y procesos que implican aleatoriedad o variación, y los métodos estadísticos proporcionan las herramientas necesarias para abordar estos problemas. Las fórmulas matemáticas facilitan la aplicación de estos principios. Por ejemplo, si tuviéramos que representar la Ley de Coulomb, un principio crítico en ingeniería eléctrica, utilizaríamos la siguiente fórmula: \( F = k \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} \), donde \( F \) es la fuerza de atracción o repulsión entre las dos cargas \( q_1 \) y \( q_2 \), \( r \) es la separación entre las cargas, y \( k \) es una constante de proporcionalidad. Así pues, las matemáticas modernas de la ingeniería incorporan un popurrí de principios matemáticos que guían a los ingenieros en el diseño de soluciones sólidas, eficientes e innovadoras. Con su arsenal de herramientas matemáticas, la ingeniería moderna se sitúa en la frontera de la tecnología y la exploración científica, reiterando la criticidad de las matemáticas.Ingeniería Contemporánea: Progreso e innovación
La Ingeniería Contemporánea puede considerarse la ingeniería en su estado actual, una amalgama de prácticas tradicionales de ingeniería y los últimos avances tecnológicos. En esencia, sigue ocupándose de la resolución de problemas, pero ahora, impulsada por la innovación y el progreso, se encuentra creando soluciones vanguardistas, eficientes y cada vez más intrincadas para los problemas del mundo real. Con los avances tecnológicos ganando velocidad, el lienzo de la ingeniería contemporánea es cada vez más amplio, estimulando emocionantes desarrollos y avances.Explorando los avances de la ingeniería contemporánea
La ingeniería contemporánea ha experimentado rápidos avances gracias a la introducción de los avances tecnológicos. Los ingenieros ya no se limitan a tableros de dibujo y modelos físicos, sino que tienen a su disposición potentes programas de diseño asistido por ordenador (CAD) y análisis de elementos finitos. Esto, a su vez, ha permitido un proceso de diseño iterativo mucho más eficaz y métodos de prueba que eran sencillamente inimaginables hace unas décadas. La tecnología digital ha sido un importante factor impulsor de los recientes avances en ingeniería. Con la llegada del análisis de grandes volúmenes de datos, el Internet de las Cosas (IoT), la inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático, los ingenieros pueden predecir resultados y solucionar posibles problemas con mucha antelación. Algunos de los avances clave de la ingeniería contemporánea son:- Avances en la ciencia de los materiales que conducen al desarrollo de materiales inteligentes, nanomateriales y compuestos que ofrecen cualidades superiores y propiedades a medida.
- Ingeniería de energías sostenibles y renovables que trata de abordar los problemas energéticos y el impacto medioambiental.
- La ingeniería biomédica, que realiza avances revolucionarios en áreas como las prótesis, la ingeniería de tejidos y la bioinformática.
La ingeniería de software implica la aplicación de enfoques sistemáticos, disciplinados y cuantificables al desarrollo, funcionamiento y mantenimiento de sistemas de software.
def SelectionSort(array): for i in range(len(array)): min_index = i for j in range(i+1, len(array)): if array[j] < array[min_index]: min_index = j array[i], array[min_index] = array[min_index], array[i] Sin duda, la ingeniería contemporánea está teniendo un impacto significativo en la sociedad, remodelando las industrias y promoviendo el desarrollo sostenible.
Casos prácticos de innovaciones tecnológicas en la ingeniería contemporánea
En los últimos años hemos visto multitud de maravillas de la ingeniería, nunca vistas antes, que muestran el verdadero potencial de la ingeniería contemporánea y la tecnología moderna cuando se integran a la perfección. Por ejemplo, el auge de los vehículos eléctricos, como los de Tesla, pone de relieve los avances de la ingeniería eléctrica y automovilística. No sólo funcionan con energía eléctrica, reduciendo así las emisiones de carbono, sino que los vehículos Tesla también presentan innovaciones avanzadas de ingeniería, como el frenado regenerativo, la tecnología de baterías de iones de litio y la capacidad de piloto automático. En el ámbito de la ingeniería civil, el Burj Khalifa representa una maravilla de la ingeniería moderna. Con más de 828 metros de altura, es el resultado de aplicaciones innovadoras de la ingeniería estructural y geotécnica, con consideraciones especiales para la ingeniería eólica y un profundo conocimiento de las propiedades del hormigón. Otro ejemplo destacado es el ámbito de la ingeniería biomédica, y concretamente la creación de prótesis biónicas. Estos miembros artificiales se integran en el cuerpo del paciente y aprovechan los algoritmos de aprendizaje automático para que los movimientos sean lo más naturales posible. Cada uno de estos ejemplos demuestra que la tecnología y la innovación están redefiniendo los límites de lo que es posible en ingeniería.El papel de las innovaciones tecnológicas en la ingeniería
La innovación tecnológica desempeña un papel fundamental en la elaboración de la narrativa de la ingeniería contemporánea. Acelera el desarrollo de nuevos sistemas y dispositivos que mejoran la calidad de vida. La innovación tecnológica permite a los ingenieros desafiar la norma y pensar con originalidad, ampliando los límites de lo posible. Diversos campos de la ingeniería han sido testigos de muchos avances tecnológicos:La ingeniería civil ha visto avances en el Modelado de Información de Construcción (BIM) y la impresión 3D. El BIM permite a los ingenieros civiles crear y gestionar representaciones digitales de las características físicas y funcionales de los lugares, mientras que la impresión 3D se ha utilizado para crear componentes de edificios a escala real.
Software de ingeniería para las necesidades modernas
La ingeniería moderna trabaja codo con codo con la tecnología informática, en particular con el software, para responder a las necesidades imperantes del sector y hacer frente a los retos en constante evolución. A medida que la tecnología se vuelve más sofisticada, también lo hace el software utilizado en ingeniería, tanto para crear diseños innovadores como para mejorar la gestión de los proyectos.La conexión entre el software de ingeniería y la ingeniería moderna
El software de ingeniería siempre ha sido una parte fundamental de la ingeniería moderna. Atiende a varias disciplinas de la ingeniería, como la civil, la mecánica, la eléctrica y otras, y proporciona herramientas que mejoran la eficacia, reducen los errores y promueven simulaciones y análisis precisos. Exploremos algunas categorías cruciales de software de ingeniería:- Software de diseño asistido por ordenador (CAD): Utilizadas a menudo por los ingenieros de diseño, las herramientas CAD ayudan a crear dibujos y modelos 2D y 3D precisos. AutoCAD y SolidWorks son ejemplos populares.
- Software de análisis de elementos finitos (AEF): Este software ayuda a predecir el comportamiento de los productos afectados por numerosos efectos físicos, como la tensión mecánica, la deformación, el calor y las vibraciones. Abaqus y ANSYS son los principales programas de AEF.
- Software de gestión de proyectos: Ayuda a gestionar los proyectos de ingeniería de forma más eficaz, haciendo un seguimiento de los plazos y los recursos. Microsoft Project y Primavera son ejemplos.
Cómo facilita el software de ingeniería moderno los problemas de ingeniería del mundo real
El software de ingeniería moderno influye en múltiples aspectos de la ingeniería, desde la fase de diseño hasta la evaluación de los resultados finales. Puede ayudar a visualizar el diseño, probarlo en condiciones simuladas, optimizar varios parámetros y mucho más. Esto es fundamental en prácticamente todos los campos de la ingeniería. Consideremos el diseño y la fabricación de una nueva pieza de automóvil en ingeniería mecánica. Se puede utilizar un software como SolidWorks para crear un modelo 3D de la pieza, probar su ensamblaje con otras piezas y hacer los ajustes necesarios. El modelo 3D puede probarse bajo diferentes cargas y condiciones utilizando ANSYS para garantizar que mantiene su integridad y funciona según lo previsto. Esto ahorra tiempo y recursos, ya que reduce la dependencia de construir prototipos físicos. Otro ejemplo es cómo el software ayuda a los ingenieros eléctricos a diseñar circuitos robustos. Herramientas de software como Proteus permiten la captura esquemática, la simulación y el diseño de la disposición de la placa de circuito impreso. De este modo, los ingenieros pueden simular sus diseños de circuitos, verificar los valores de los componentes y las conexiones, y rectificar cualquier posible problema antes de la fabricación.Por ejemplo, en ingeniería estructural, los ingenieros a menudo tienen que determinar si un diseño específico soportará diferentes tensiones. El software de AEF puede simular la colocación de cargas sobre el diseño, lo que permite al ingeniero revisar y perfeccionar el diseño antes de que comience la construcción, evitando así posibles fallos.
El impacto del software de ingeniería en las técnicas modernas de ingeniería
El software de ingeniería influye profundamente en las técnicas modernas de ingeniería. Los ingenieros pueden utilizar software especializado para lograr diversos resultados que los métodos manuales o los medios computacionales primarios podrían no ofrecer de forma eficaz o con la máxima precisión. Por ejemplo, el software CAD puede ayudar a crear modelos 3D más precisos de los componentes, lo que permite una mejor visualización, iteración e integración dentro de sistemas más grandes. Más allá de la fase de diseño, pueden utilizarse programas de análisis como ANSYS para simular diversas propiedades físicas y el comportamiento de los materiales en distintas condiciones. Esta capacidad de predecir respuestas en condiciones reales puede ayudar a los ingenieros a optimizar los diseños y reducir la posibilidad de fallos. En consecuencia, esto puede suponer un importante ahorro de costes, ya que los problemas pueden detectarse y solucionarse durante la fase de diseño, antes de producir y probar los componentes físicos. Otro aspecto es el papel del software en el mantenimiento y las operaciones de los sistemas. El software como MATLAB no sólo sirve como herramienta crucial de diseño, sino también como potente activo para el seguimiento y análisis de datos operativos, ayudando a los ingenieros a controlar la salud del sistema y predecir las necesidades de mantenimiento. Por ejemplo, mediante simulaciones y el procesamiento de datos operativos, se pueden predecir posibles fallos en un sistema de accionamiento de motores y remediarlos antes de que causen problemas mayores. En general, el impacto del software de ingeniería en las técnicas modernas es inmenso, ya que las herramientas de software ofrecen la capacidad de diseñar, analizar y modelar sistemas y sus comportamientos con mayor precisión, lo que conduce a resultados de ingeniería más seguros, eficientes y robustos. De hecho, las técnicas de ingeniería contemporáneas se han visto ampliamente mejoradas y facilitadas por las capacidades que ofrece el software de ingeniería moderno.El impacto de la automatización y la sostenibilidad en la ingeniería
La ingeniería moderna ha recorrido un largo camino en las últimas décadas, con dos desarrollos clave que dan forma a su trayectoria: la automatización y la sostenibilidad. Las tecnologías avanzadas de automatización están remodelando las prácticas profesionales, ayudando a la precisión, la eficacia y la productividad. Al mismo tiempo, el creciente interés por la sostenibilidad está impulsando a los ingenieros hacia prácticas y soluciones más respetuosas con el medio ambiente.Comprender el papel de la automatización en la ingeniería moderna
La automatización, el uso de la tecnología para ejecutar tareas con una intervención humana mínima, es un elemento facilitador de la revolución tecnológica en curso. Ha encontrado su lugar en muchas facetas de la ingeniería moderna, desde sencillos procesos de fabricación hasta complejos diseños y pruebas de software. Los ingenieros modernos trabajan con herramientas automatizadas para llevar a cabo tareas intrincadas y repetitivas con mayor precisión y rapidez. Algunas de las tecnologías de automatización que prevalecen en la ingeniería son:- Máquinas de Control Numérico: Utilizadas en la fabricación, estas máquinas producen piezas siguiendo órdenes programadas, mejorando significativamente la precisión y la productividad.
- Pruebas automatizadas de software: En ingeniería de software, las herramientas de pruebas automatizadas pueden ejecutar casos de prueba y comparar el resultado real con el esperado.
- Sistemas de automatización de edificios: En ingeniería civil, estos sistemas controlan y supervisan los sistemas mecánicos, eléctricos y de fontanería de un edificio para mejorar el confort, el funcionamiento y la eficiencia energética.
La automatización en ingeniería eléctrica, por ejemplo, ha permitido el desarrollo de las "redes inteligentes". Estos sistemas automatizados de distribución de energía pueden ajustarse a los cambios en la demanda de energía, haciendo que el suministro eléctrico sea más eficaz y fiable.
Evolución del panorama de la automatización en la ingeniería moderna
La velocidad a la que se adopta la automatización en la ingeniería es cada vez mayor, impulsada por la necesidad de eficacia, precisión y rentabilidad. De cara al futuro, se espera que la automatización siga alterando las prácticas tradicionales de ingeniería en diversos sectores. Los ingenieros buscan continuamente formas de integrar la automatización avanzada en su trabajo, por ejemplo, utilizando técnicas de inteligencia artificial y aprendizaje automático para automatizar tareas complejas de resolución de problemas. También hay una tendencia creciente hacia el uso de robots colaborativos, o "cobots", en la fabricación, que pueden trabajar de forma segura y eficaz junto a operadores humanos. No se trata sólo de hardware o maquinaria; muchos programas informáticos de ingeniería vienen ahora integrados con capacidades de automatización. Los programas de CAD como AutoCAD y SolidWorks ofrecen interfaces de programación que permiten automatizar tareas, liberando a los ingenieros para que puedan centrarse en aspectos más difíciles del proceso de diseño. Incluso la función de gestión de proyectos se ha automatizado cada vez más, con herramientas como Microsoft Project y Primavera, cada vez más sofisticadas, que utilizan algoritmos para optimizar la asignación de recursos y la programación, impulsando en última instancia la eficiencia de los proyectos. De cara al futuro, a medida que las tecnologías de automatización sigan evolucionando y mejorando, el papel del ingeniero cambiará, centrándose más en la innovación, la resolución de problemas y la creación de valor.La sostenibilidad en la ingeniería y sus implicaciones en el mundo real
En el contexto contemporáneo, la sostenibilidad es un aspecto central de la ingeniería, cuyo objetivo es minimizar el impacto medioambiental y conservar los recursos, sin dejar de ofrecer soluciones económicamente viables. La necesidad de sostenibilidad en la ingeniería está impulsada por la creciente concienciación sobre los problemas medioambientales y las limitaciones de los recursos actuales. Los proyectos de ingeniería tienen amplias repercusiones en el medio ambiente, afectando a todo, desde los ecosistemas locales hasta el clima mundial. En consecuencia, integrar la sostenibilidad en las prácticas de ingeniería es una prioridad para mitigar estos impactos y garantizar los recursos futuros para las generaciones venideras. En todas las disciplinas de la ingeniería, los principios de la sostenibilidad se están convirtiendo en un componente clave del diseño y la ejecución de los proyectos. Los ingenieros civiles, por ejemplo, integran cada vez más materiales ecológicos en sus diseños, mientras que los ingenieros químicos desarrollan procesos de producción limpios o diseñan productos que se degradan inofensivamente tras su uso.Un ejemplo del mundo real puede verse en la industria del automóvil, donde los ingenieros están desarrollando vehículos eléctricos (VE) para descarbonizar los desplazamientos y combatir la contaminación atmosférica.
Estrategias para incorporar la sostenibilidad a las prácticas modernas de ingeniería
Hay varias estrategias procesables que los ingenieros pueden aplicar para promover la sostenibilidad en su trabajo:- Diseño energéticamente eficiente: Los ingenieros pueden crear diseños que minimicen el uso de energía o incorporen fuentes de energía renovables.
- Selección de materiales: Debe darse prioridad a la elección de materiales con un bajo impacto medioambiental y, posteriormente, a la gestión eficiente de los residuos.
- Longevidad: Los diseños deben construirse para durar, reduciendo la necesidad de sustitución y los residuos a largo plazo.
- Reciclabilidad: Si un componente no puede diseñarse para durar, hay que centrarse en su reciclabilidad.
Ingeniería moderna - Puntos clave
- Los principios matemáticos, como el cálculo, el álgebra lineal, las matemáticas discretas y la teoría estadística, sustentan la ingeniería moderna y son parte integrante de la ingeniería.
- La ingeniería contemporánea es una amalgama de prácticas tradicionales de ingeniería y los últimos avances tecnológicos, que permite crear soluciones vanguardistas, eficientes e intrincadas a problemas del mundo real.
- Los proyectos de ingeniería modernos suelen utilizar programas informáticos avanzados, como herramientas de diseño asistido por ordenador (CAD) y análisis de elementos finitos, que han mejorado notablemente los procesos de diseño y los métodos de ensayo.
- Las innovaciones tecnológicas desempeñan un papel crucial en la ingeniería contemporánea, acelerando el desarrollo de nuevos sistemas y dispositivos que mejoran la calidad de vida, desafían las normas y redefinen lo que es posible.
- El software de ingeniería es un componente crucial de la ingeniería moderna, que ayuda en aspectos que van desde el diseño a la evaluación, pasando por el análisis de simulación, el modelado 3D y la programación de proyectos.
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