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"La Informática trata tanto de ordenadores como la Astronomía de telescopios."
E. W. Dijkstra
Nuestro pensador de este mes es Seth Loyd, físico e ingeniero que estudia la computación quántica y nos aporta interesantes perspectivas sobre la emergencia de la complejidad. Lo presentamos con una guarnición de artículos y páginas que nos han parecido interesantes.
Como cada mes, nuestro objetivo no es otro que proporcionaros más
y nuevos temas de conversación, y como siempre, si deseáis
hacer alguna aportación, o comentario o dejar de recibirlo,
podéis dirigiros a complejidad@bioef.org.
El
profesor Seth Lloyd es investigador principal en el Research
Laboratory of Electronics (RLE) del Massachusetts
Institute of Technology (MIT).
Su formación universitaria predoctoral se inició en el
Harvard College, consiguió titularse en Matemáticas Avanzadas
y Filosofía de la Ciencia en la Cambridge
University. Se doctoró en
Física en la Rockefeller
University bajo la supervisión
del Heinz Pagels en 1988.
Desde 1988 a 1991 Seth Lloyd fue investigador postdoctoral en el High Energy Physics Department del California Institute of Technology, donde trabajó con Murray Gell-Mann en las aplicaciones de la información a los sistemas de mecánica quántica. Desde 1991 a 1994, fue investigador del Los Alamos National Laboratory, donde trabajó en el Center for Nonlinear Systems en el área de computación quántica. En 1994, se incorporó al Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT. Desde 1988, el Profesor Lloyd es miembro adjunto del Santa Fe Institute.
Seth Lloyd ha desarrollado trabajos pioneros y seminales en los campos de la computación quántica y de las comunicaciones quánticas, incluyendo la propuesta del diseño del primer ordenador quántico tecnológicamente factible, demostrando la viabilidad de la computación analógica quántica, probando los análogos quánticos del teorema del canal ruidoso de Shannon y diseñando nuevos métodos para la corrección de errores quánticos y reducción de ruido.
No es ningún secreto que nos encontramos en plena revolución en el campo del procesamiento de la información. Los métodos ópticos y electrónicos de almacenaje, procesamiento y comunicación han avanzado exponencialmente en el último medio siglo. En el caso de la potencia computadora de los ordenadores este rápido avance se conoce como ley de Moore. En los 60, Gordon Moore, ex-presidente de Intel, señaló que los componentes de los ordenadores se reducían en tamaño y por tanto, doblaban su capacidad cada uno o dos años. La ley de Moore sigue cumpliéndose en nuestros días, incluso de forma más acelerada. Como consecuencia, las máquinas que fabricamos, esos artefactos humanos, están a punto de convertirse en más potentes que los mismos seres humanos en términos de pura y dura capacidad de procesar información. Si cuantificamos los eventos computacionales elementales que ocurren en un ordenador y en un cerebro, conexiones sinápticas, transmisiones de bits, el ordenador está a punto de superar al cerebro en términos de bits por segundo en las próximas dos décadas.
Pero no creo que debamos preocuparnos. El que los ordenadores se vuelvan más listos que nosotros no es una cuestión de hardware, es más un problema de software. Y el software evoluciona mucho más lentamente que el hardware y además mucho del actual software parece especialmente diseñado para ensuciar las maravillosas máquinas que construimos. La situación se parece a la de la explosión Cámbrica, un crecimiento muy rápido de la potencia del hardware. Si los computadores son más inteligentes que los humanos es una cuestión que tendrá respuesta dentro de algunos millones de años, quizás antes. Mi opinión es que faltan cientos, quizás miles de años para que consigamos software que podamos considerar tan útil y elaborado. Por otro lado vamos a tener ordenadores muchísimo más potentes muy pronto.
La revolución digital del procesamiento de la información es solo la más reciente revolución, pero en ningún modo la más importante. Por ejemplo, la invención de los tipos móviles en la imprenta ha tenido un impacto mucho mayor en la sociedad humana que esta revolución electrónica. Ha habido muchas revoluciones en el procesamiento de la información, una de mis favoritas es la invención de las cifras antiguamente llamadas arábigas y ahora babilónicas, en particular el cero. Esta maravillosa invención, muy importante en términos de proceso y registro de información viene de los antiguos babilonios, de los que luego pasó a la India. Llegó a nosotros a través de los árabes, de ahí su nombre de números arábigos. La invención del cero nos permite escribir diez como uno cero. Este aparentemente pequeño avance, es de hecho una formidable invención que ha dado origin a todo tipo de matemáticas, incluyendo los bits, los dígitos binarios de la revolución informática.
Otra revolución del procesamiento de la información es la invención del lenguaje escrito. Es difícil no reconocerlo como una revolución de primera magnitud. Otra de mis revoluciones favoritas es la primera revolución sexual, esto es, el descubrimiento del sexo por un organismo vivo. Uno de los problemas con la vida es que si no existe el sexo, la vía principal de evolución es la mutación. Y casi la totalidad de las mutaciones son malas. Perteneciendo a un departamento de ingeniería mecánica, yo diría que cuando se evoluciona solo por mutación, estas ante un conflicto de ingeniería, los mecanismos evolutivos presentan todo tipo de efectos negativos. En particular los dos requisitos imprescindibles para la vida: evoluciona, pero mantén integro el genoma, colisionan entre sí. Pero si disponemos de selección sexual, podemos combinar genes de distintos genomas y conseguir mucha variación sin necesidad, en principio, de recurrir a las mutaciones. Por supuesto, aún se producen mutaciones, pero se consigue un montón de variación gratis.
La revolución sexual es una gran revolución. Y luego, claro está la abuela o el abuelo de todas las revoluciones en el procesamiento de la información, la vida misma. El descubrimiento, independientemente de cómo se produjera, de que la información puede almacenarse y procesarse genéticamente y que eso puede utilizarse para codificar funciones dentro de un organismo que puede reproducirse, es una revolución increíble. Esto ocurrió hace cuatro o cinco mil millones de años en la tierra, quizás antes si uno cree que la vida apareció en otro lugar y luego fue trasladada aquí. De cualquier forma ya que el universo tendría solo 13,8 miles de millones de años, algo ocurrió en ese período.
Nos hemos olvidado de hablar del cerebro humano (¿o debería decir que mi cerebro ha olvidado hablar sobre el cerebro?). Hay muchas revoluciones y seguramente yo no he citado unos cuantos cientos, algunas que ni siquiera conocemos, pero que resultarían tan importantes como las comentadas.
Pero, para realizar una maniobra tipo Kuhn, lo central en todas estas revoluciones es que cada una de ellas surge de la tecnología de la precedente. Por ejemplo el procesamiento electrónico de la información procede de la noción del lenguaje escrito, de disponer de ceros y unos, la idea de que podemos hacer máquinas para copiar y transmitir información. Una imprenta no parece de utilidad si no dispones de lenguaje escrito. Y este precisa del lenguaje hablado y resulta difícil hablar si no dispones de cerebro. Y ¿para qué son los cerebros sino para tener sexo? Y no puede haber sexo sin vida. La música procede de la capacidad de producir sonidos y la capacidad de producir sonidos evolucionó con el propósito de emparejarnos sexualmente. Necesitamos ya sea cuerdas vocales para cantar ya sea bastones para golpear el tambor con ellos. Toda revolución necesita de sistemas vivos, o sistemas electromecánicos o sistemas mecánicos. Para cada revolución hay una tecnología...
El universo computa. Mi reivindicación es que la habilidad intrínseca de procesar información del universo es responsable del resto de revoluciones de procesamiento de información que vemos alrededor, desde la vida a los ordenadores. Déjenme repetir mi reivindicación: es un hecho científico que el universo es un gran ordenador. Más técnicamente, el universo es un procesador gigante de información, capaz de una computación universal. Esa es la definición de ordenador...
Una de las principales consecuencias de la naturaleza computacional del universo es que la complejidad que vemos a nuestro alrededor surge de una manera natural, sin intervención exterior. Si efectivamente el universo es un gran ordenador, sistemas complejos como la vida deben aflorar necesariamente. Así que describir el universo en términos de cómo procesa la información, en vez de describirlo solamente en términos de interacciones de partículas elementales, no es un ejercicio gratuito. La naturaleza computacional del universo tiene más bien consecuencias dramáticas...
Unos monos tecleando un ordenador tienen una probabilidad razonable de producir casi cualquier forma de orden que exista. No sería de sorprender que en este universo de monos, surgieran toda clase de cosas interesantes. Puede que no salga algo como Hamlet, ya que escribir Hamlet requeriría una gran sofisticación, sociedades muy evolucionadas, etc. Pero cosas como leyes químicas, o conjuntos autocatalíticos, o algún tipo de forma prebiótica de protovida, serían el tipo de cosas que se podría esperar ver aparecer.
Para aplicar esta explicación al origen de la complejidad en nuestro universo necesitamos dos cosas: ordenadores y monos. Tenemos el ordenador, que es el propio universo. Tal y como se dijo hace un siglo, el universo registra y procesa información sistemáticamente a su nivel más elemental. La maquina está ahí para ser tecleada. Por lo tanto lo único que se necesita son los monos. ¿De dónde sacamos los monos?
Los monos que programan nuestro universo son suministrados por las leyes de la mecánica quántica. La mecánica quántica es intrínsecamente azarosa; puede que hayan oído la frase de Einstein “Dios no juega a los dados” Einstein se equivocaba, Dios si juega a los dados...
De “Quantum Monkeys”. El texto completo, junto a algunas respuestas de Steven Pinker, Martin Nowak, J. Craig Venter, Lee Smolin y Alan Guth puede encontrarse aquí.
Seth LLoyd es autor del reciente libro “Programming the Universe” Knopf. 2006 en el que consigue con la teoría de la información quántica, lo que Brian Greene hizo con la teoría de las cuerdas en “El universo elegante” en 1999 y Stephen Hawking con el espacio-tiempo en “Una breve historia del tiempo” en 1988, popularizar una frontera de la ciencia hasta ese momento distante y remota.
Las
nervaduras de las hojasAl observar una hoja es difícil no fijarse en el patrón de sus venas, Durante años biólogos, matemáticos e incluso poetas y filósofos han intentado descifrar las reglas y regulaciones de sus variados diseños, la Universidad de Alberta en una reciente investigación presenta una importante pista sobre como se forman esos patrones.
“Researchers Offer Clues To How Leaves Patterns Are Formed”. Science Daily, 15 junio 2006.
¿Qué pude
decirte un imán sobre el patrón de lluvias? Mucho más
de lo que crees...
Si alguien te dijese que puedes entender el patrón de lluvias y la dinámica atmosférica estudiando los imanes y el magnetismo, y de esa forma, hasta hacer predicciones más ajustadas sobre el calentamiento global ¿pensarías que es un loco? ¿Alguien brillante? Un imán que cabe en la mano y el sistema atmosférico global que se extiende por todo el planeta ¿pueden parecerse en algo?
Ole Peters, un físico de 27años que investiga en la UCLA y el Santa Fe Institute, experto en “fenómenos críticos” y “autoorganización crítica”, campos que el mismo reconoce como un poco “golfos” parece un chico serio...
“What Can a Magnet Tell You About Rain Patterns? More Than You Would Guess” UCLA news, 20 junio 2006.
Cascadas de fracaso y extinción en Sistemas Evolutivos Complejos
“Existe evidencia empírica desde un variado abanico de disciplinas de que a medida que la conectividad de una red aumenta, observamos un incremento en la robustez del sistema. Pero al mismo tiempo, hay un incremento en la proporción de fracasos. La probabilidad de observar un suceso extremo sigue siendo muy baja, pero es marcadamente mayor que en el sistema con niveles de conectividad más bajos. Damos ejemplos de sistemas complejos tales como los apagones de la red eléctrica de Estados Unidos, la robustez de redes celulares biológicas y el intercambio de enlaces y la propagación de crisis monetarias y enfermedades… Encontramos que incrementar el número de conexiones incrementa la fortaleza de los agentes, pero hace al sistema en su conjunto más vulnerable...”
Un artículo polémico de Paul Ormerod, de Volterra Consulting Ltd., London, UK y Rich Colbaugh del New Mexico Tech, Santa Fe, NM USA.
“Cascades of Failure and Extinction in Evolving Complex Systems”, Paul Ormerod, Rich Colbaugh, arXiv, 5 de junio de 2005
Basándose en la teoría de que es más lo que nos asemeja que lo que nos diferencia genéticamente de los simios (aunque la mayoría tenemos menos pelo) un joven harto de cocinar y fregar platos ha probado una nueva dieta de la que nos da testimonio escrito y en video.
Boids: simulando el movimiento de bandadas de pájaros, bancos de peces y manadas de animales
Los
Boids son una bandada de criaturas electrónicas cuyo movimiento
es simulado por ordenador basándose en las reglas que rigen
el movimiento natural de los bancos de peces o las bandadas de pájaros.
Todos
los gazapos cinematográficos clasificados y a tu disposición
para dejar chiquito a Félix Linares.
Passionate
minds
David
Bodanis
Emilie du Chatelet fue una de las mejores mentes del siglo XVIII, una gran pensadora, cuyo trabajo fue vital para Einstein y que, hasta ahora, ha sido ignorada por la historia. Ferozmente intelectual y apasionada la relación de Emilie con Voltaire fue tan radical como su pensamiento; solo tras duelos a espada, relaciones tempestuosas y poner en marcha la lotería nacional francesa encontraron finalmente el amor juntos. En un aislado “chateau” combinaron sus talentos únicos, produciendo teorías que se adelantaron más de un siglo a su época. Juntos desafiaron las normas sociales y las grandes injusticias de su tiempo, al mismo tiempo que desarrollaban las leyes de Newton. Cuando se quedaban sin dinero, Emilie con sus afiladas matemáticas se dedicaba al juego en Versalles. Su pensamiento progresista solo les ganó el desprecio público y a Voltaire incluso prisión en la Bastilla. Cuando acabó su relación amorosa, Emilie encontró una vida feliz e independiente hasta que, trágicamente, quedó embarazada. En aquel entonces un embarazo a los cuarenta significaba la muerte en el parto casi con certeza. Voltaire volvió para confortarla en sus últimos meses, época en la que escribió algunos de sus trabajos más importantes.
The
Singing Neanderthals: The Origins of Music, Language, Mind and Body
El hombre de Neandertal, ancestro del hombre moderno que habitó hace unos 30.000 años, tenía su propia música y danza, según el investigador británico Steven Mithen, profesor de la Universidad de Reading, que asegura que estos habitantes de las cuevas disfrutaban sonidos y ritmos parecidos a los de de los actuales grupos de rap.
Las conclusiones del investigador aparecen en el libro "The Singing Neanderthals: The Origins of Music, Language, Mind and Body”.
"La gente a menudo se imagina al Neandertal como un individuo aburrido y gruñón", dice Mithen, "pero tenía un gran gusto por la música". El académico agrega que las canciones que interpretaba nuestro ancestro expresaban emociones como el desconcierto y la felicidad.
El profesor Mithen le dijo a la BBC que "todos somos musicales. Somos capaces de apreciar la música de cierta forma y responder a ella". "La música y el lenguaje se desarrollan a la vez", agrega. "El hombre de Neandertal pudo haber tenido canciones y frases que no hubieran tenido que descomponerse como sucede con el lenguaje moderno".
El investigador indica que nuestros ancestros probablemente cantaban, aplaudían y danzaban para comunicar su estado anímico. "Ellos no contaban con palabras. En cierto sentido eran más musicales que nosotros".
Es probable que los cantos de los neandertales sonaran algo "nasales" y esto, según el profesor Mithen, se debía a su enorme nariz. Y como se reunían en cuevas, los lazos entre sus grupos se reforzaban constantemente. "Tuvo que haber muchos cantos en esos grupos. Hoy en día la música sigue usándose para estrechar los vínculos de grupo"."Sólo basta mirar a la multitud en un estadio de fútbol, el coro en una iglesia o los niños en el patio de juegos".
Según Steven Mithen, los neandertales no eran particularmente creativos pero cree que sus canciones se transmitieron de una generación a otra. Y de forma similar a lo que vemos hoy en día, nuestros ancestros bailaban, daban palmadas en su cuerpo y creaban sonidos con palos. Lo más probable es que el neandertal, que ya contaban con cuerdas vocales totalmente evolucionadas, imitara el canto de los pájaros y otros sonidos naturales para crear su música.
El investigador cree que si un Neandertal asistiera a un concierto de rock hoy en día, lo disfrutaría y reconocería la música. "En particular, creo que les hubiera encantado la música de rap", señala Mithen, "ya que esta produce un efecto que habrían disfrutado enormemente". Quizás nuestros gustos no han cambiado mucho en los últimos 50.000 años.
De BBCmundo.com de 1 de julio de 2005.
Nonlinear
Dynamics, Psychology,
and Life Sciences
Centre
National de la Reserche Scientifique
