Ciencia, redes sociales y sociedades del conocimiento (parte 1)

Por si alguien tenía duda todavía del impacto que ha tenido Internet y las redes sociales en la mayoría de los ámbitos sociales, los pocos meses del 2011 que llevamos transcurridos se han encargado de hacer patente esta influencia. Han tenido un impacto determinante en ocasiones diversas que van desde los pueriles escándalos televisivos como lo fue el "caso Top Gear", las críticas en todas direcciones en el "caso Aristegui", el descubrimiento de la infame negociación secreta del tratado ACTA y las críticas constantes al IMPI y al poder legislativo federal como consecuencia, la reciente marcha nacional por la paz y, por supuesto, su papel ha sido crucial en las recientes revueltas árabes.

El acceso generalizado a la información tiene sin duda un poder transformador gigantesco. Hay quienes temen este poder y tratan de limitarlo algunos ejemplos son el ya mencionado tratado internacional ACTA, la reciente "Ley Sinde" en España o las severas restricciones informáticas que impone a su sociedad el gobierno chino. Pero existen también formas de aprovecharlo para beneficio colectivo como el caso excepcional de Wikipedia, la enorme comunidad de software libre y las crecientes filas de artistas dispuestos a usar una licencia permisiva para su trabajo como la Creative Commons.

Una comunidad internacional que se precia de ser inovadora, autocrítica y capaz de romper paradigmas milenarios es la científica. Además la labor científica pone de manifiesto en cada momento que la ciencia es una construcción iniciada en los albores de la civilización, edificada por la humanidad en su conjunto y que ha sido posible gracias a la acumulación y difusión del conocimiento. Por ello sorprende enormemente que en este contexto de cambios sociales el grueso de la comunidad científica no sólo no sea impulsora de estos nuevos medios de comunicación sino reticente al cambio e incluso detractora del mismo.

Algunos ejemplos aquí ilustrarán mi punto. Es cierto que usando Internet se puede ya obtener un conocimiento profundo de temas bastante especializados, sin embargo la investigación "de punta", es decir, los últimos resultados científicos se publican mayormente en revistas especializadas. De las más emblemáticas son Nature y Science; sin embargo pueden comprobar rápidamente que la investigación publicada en ellas está detrás de un paywall, es decir, hay que pagar (arriba de 30 dólares) por leer cada uno de sus artículos y pedir permisos especiales (léase pagar más dinero) a la revista para reutilizar los resultados ahí obtenidos.

Las revistas especializadas fueron un eficaz y valiosísimo vehículo de transmisión y difusión del conocimiento por cientos de años. Su importancia ha sido tan grande que actualmente incluso se ha perdido la perspectiva y se les considera, para detrimento de la ciencia, un fin más que un medio. Creo que en esta era de la información ha llegado el momento de que, como comunidad científica mundial, nos replantemos nuestras estrategias de comunicación.

Sigo con más ideas después. Por cierto este post está bajo una licencia Creative Commons Atribución 2.5 México.

Lluvia de estrellas

Es muy conocido que de vez en cuando caen cosas del espacio exterior a nuestro planeta. Como por ejemplo el asteroide que contribuyó a la extinción de los dinosaurios dejando detrás al enorme crater de Chicxulub. Ese fue una gran roca que chocó con la Tierra, pero frecuentemente interceptamos cuerpos más pequeños en nuestra órbita alrededor del Sol; todos los días varias decenas de ellos caen a nuestra atmósfera. La mayoría de ellos se desintegran en ella antes de llegar al suelo creando una línea de luz que llamamos "estrella fugaz".

Para todos los que vivimos en la ciudades la mayoría de estas estrellas fugaces nos pasan desapercibidas. En buena medida debido a que las luces de la ciudad o la de la Luna las opacan, pero también porque no tenemos la costumbre de ir caminando por la noche con la mirada en el cielo así que, si ustedes son como yo, es posible que lleven ya varios meses, o incluso años, sin ver una. Pero ¡no teman! se acerca una buena oportunidad de compensar esta falla. Me refiero, por supuesto, a la lluvia de estrellas llamada "las leónidas" que ocurrirá la madrugada de este martes 17 de Noviembre y que tendrá la gran ventaja (rara vez sucede) que ocurrirá cuando tengamos Luna nueva así que la luz de la Luna no obstruirá el espectáculo.

Una lluvia de estrellas no es más que una gran cantidad de estrellas fugaces en una sola noche. Estos eventos anuales ocurren cuando la órbita de la Tierra se cruza con la estela de "arena y polvo" que algunos cometas dejan a su paso. Así es, la mayoría de las estrellas fugaces no son más que granos de arena y motas de polvo entrando a nuestra atmósfera a velocidades increíbles, consumiéndose en el proceso y dejando tras de sí una estela luminosa. A la lluvia de estrellas de la semana que viene se le llama "leónidas" porque todas las líneas que forman las estrellas fugaces parecen surgir de un sólo punto en la constelación de Leo. De la misma manera, tenemos nombres similares para otras lluvias de estrellas: oriónidas, gemínidas, perséidas, etc.

La Tierra tuvo la falta de consideración de realizar este evento público en martes, pero espero que eso no los desanime del todo para disfrutarlo al menos por algunos minutos. He aquí mi recomendación: encuentren un lugar cerca de su casa desde donde puedan recostarse viendo al cielo en el que ninguna luz de su casa o farol de la calle les apunte directamente a la cara y, si está despejado claro, salgan la madrugada del martes entre las 4:00am y las 5:00am bien abrigados y con una buena taza de chocolate caliente a disfrutar del espectáculo. No necesitan más que sus propios ojos. Si quieren pueden aprovechar esta oportunidad para aprender a identificar algunas de las constelaciones, una buena forma de empezar es imprimiendo un planisferio de estrellas ("star wheel" en inglés, por ejemplo este) o usando un software libre como Stellarium (Windows, Linux) o KStars (Linux).

Si quieren llevar la experiencia al siguiente nivel, puden comprar un par de binoculares de 7x50 o 10x50, cuestan entre $500 y $800. Se sorprenderán de la cantidad de estrellas que se pueden ver a través de ellos. Incluso podrán distinguir la nebulosa de Orión donde están naciendo nuevas estrellas y el cúmulo llamado "las Pléyades" es simplemente hermoso. En otra ocasión con estos mismos binoculares podrán distinguir, por ejemplo, algunas de las lunas de Júpiter o la galaxia de Andrómeda.

Vivimos rodeados de maravillas naturales que nos pasan desapercibidas, los invito a que este martes nos tomemos al menos unos 20 minutos para admirar una de ellas.

Andrés G. Saravia

Mérida Yucatán

ags3006@gmail.com

P.S. Si quieren oír a un profesional hablar de lluvia de estrellas pueden escuchar este podcast (en inglés). Y no se olviden que este es el "año internacional de la astronomía", visiten su blog en México. Vean también este artículo de la NASA respecto a las leónidas 2009.


También publicado en Sistemas Integrales de Computación

La información es Física... y viceversa

En la actualidad vivimos rodeados de la "tecnología de la información": computadoras portátiles, teléfonos celulares, calculadoras, reproductores de música y muchas otras cosas más. Pero todos estos artilugios informáticos son objetos físicos y por lo mismo están sujetos a las leyes de la Física y, por lo mismo, todo lo que con ellos podamos hacer no es otra cosa sino procesos físicos. El punto de encuentro entre la "información" y la Física es interesantísimo, mutuamente beneficioso y aún poco explorado. Todo el tiempo vemos surgir nuevas tecnologías basadas en nuevos fenómenos fisicos, por ejemplo los discos duros de estado sólido están basados en la llamada "magnetoresistencia gigante" recientemente descubierta, pero también los conceptos como información y cómputo han tenido una enorme influencia en la Física al punto de que se intentan formular modelos del universo en el que la "información" juega un papel crucial.

Matematizando la información y la computación

El concepto de información no es, de ninguna manera, algo sencillo de precisar. Todos tenemos una idea de qué quiere uno decir con "tener información acerca de algo" pero para poder incorporar el concepto de "información" en la ciencia hace falta escribirlo en su lenguaje natural: las matemáticas. El problema de cuantificar la información contenida en un mensaje no es trivial y depende de muchas cosas como por ejemplo el ruido del canal de comunicación, la información previa que se tenga a la mano, las probabilidades relativas de los distintos mensajes y los métodos de compresión de datos. El primero en dar una descripción matemática satisfactoria de la información fue C. E. Shannon en 1948, con su teoría se pueden analizar y comparar distintas formas de transmitir la información aún cuando hay ruido presente al igual que la efectividad de los métodos de compresión de datos y muchas otras cosas más igual de divertidas.

Otro paso importante en el desarrollo de la computación fue formalizar (¡matemáticas!) el concepto de computadora, esto lo hizo Turing en 1936. Su trabajo consistió en escribir de forma abstracta lo que entendemos por "computadora" y lo que ésta puede hacer, a este abstracción se le llama máquina de Turing. Su trabajo también contribuyó enormemente a que se pudiera desarrollar lo que hoy en día conocemos como "ciencias de la computacion". Teniendo un marco matemático completo sobre el cuál trabajar se pudieron abordar cuestiones, por ejemplo, sobre la "computabilidad" y la "dificultad" de ciertos problemas. (Algunos de estos problemas aún hoy continúan sin resolverse, por ejemplo el problema P=NP)

La información es Física

Hasta este punto, la computación y la información son ideas abstractas sin ninguna relación palpable con la realidad física, es decir, este marco matemático no distingue si mandamos mensajes por medio de pulsos eléctricos, luz o con el humo de una fogata; tampoco cambia nada si sumamos 2 dígitos por medio de transistores, bulbos o pelotas de billar. A este respecto David Deutsch, uno de los pioneros de la computación cuántica, comenta:

The theory of computation has traditionally been studied almost entirely in the abstract, as a topic in pure mathematics. This is to miss the point of it. Computers are physical objects, and computations are physical processes. What computers can or cannot compute is determined by the laws of physics alone, and not by pure mathematics.

La información y el procesamiento de la información son procesos físicos regidos por las leyes de la Física, por lo que entender al nivel más fundamental el poder latente de la computación no puede ser otra cosa sino entender los límites y posibilidades que surgen de las leyes de la Física. Un ejemplo es el de R. Landauer en 1961, a él le interesó el problema del calor generado por las computadoras al operar(pág.17) y de si es posible, al menos en principio, hacer cómputo sin disipar calor. Es un problema nada sencillo de abordar porque busca relacionar el procesamiento de información (concepto abstracto) con la disipación de calor (proceso físico). Sorprendentemente halló una relación muy concreta: por cada "operación lógica irreversible" (i.e. que no se pueda deshacer) hay inevitablemente disipación de calor. Un ejemplo de una operación de este tipo es borrar un bit de información; lo que el Principio de Landauer nos dice es que siempre que borremos un bit vamos a disipar al menos una cierta cantidad de calor en el medio ambiente. El calor que se disipa no es gratis, esa energía viene de algún lado: en las computadoras comunes es energía eléctrica. Lo interesante de este principio es que impone un límite físico a las computadoras. Actualmente las computadoras consumen mucha más energía que el mínimo que aquí se impone y por eso es que se buscan desarrollar nuevas tecnologías con las que se consuma menos energía pero el límite existe y nunca podremos borrar un bit gratis, inevitablemente hay que pagar el precio.

Este límite surge de un área de la Física llamada mecánica estadística, pero hay más ejemplos provenientes de otras áreas: la relatividad especial de Einstein impone un límite a la velocidad con la cual se transmite la información y la mecánica cuántica nos dice cuánta información es posible codificar en un sistema físico dado (límite de Holevo).

La Física es información

La Física no sólo ha sido útil para estudiar la información y su procesamiento sino que se ha visto enormemente beneficiada al hacerlo. Un ejemplo se puede encontrar en el trabajo de Shannon, que ya citamos antes, el cual al buscar una "medida" de la incertidumbre que tenemos al recibir un mensaje se encontró con una fórmula matemática idéntica a la que se usa para describir en mecánica estadística un concepto llamado entropía. Sólo por esta superflua similitud Shannon bautizó a su fórmula entropía de la información sin sospechar que ambas están íntimamente relacionadas. En el contexto de la mecánica estadística la entropía es una cantidad que sirve para calcular energías, presiones, volúmenes, trabajo y una serie de cantidades físicas tangibles pero gracias al trabajo de Shannon a la entropía se le pudo relacionar con la idea de desinformación. A diferencia de los ejemplos anteriores, aquí no es que la Física imponga un límite a las computadoras sino que se halla que el concepto de información ayuda a la descripción física del fenómeno. Se han encontrado ya muchos ejemplos en los cuales la idea de información es extremadamente útil (indispensable tal vez) para entender procesos físicos. A este respecto John A. Wheeler nos comenta

I think of my lifetime in physics as divided into three periods. In the first period, [...], I was in the grip of the idea that everything is particles. [...] I call my second period everything is fields [...] Now I m in the grip of a new vision, that everything is information... the more I see possible fundamental roles for logic and information as the the bedrock of physical theory...

En 1973 Jacob D. Beckenstein publicó un artículo mostrando cómo se puede asociar al área de un agujero negro una cierta entropía. Pero ya dijimos que la entropía está relacionada con la información, es decir, con esto podemos conectar los conceptos tan dispares de agujero negro e información. Pensando en esto mismo fue que Wheeler hizo una representación de un agujero negro como una esfera tapizada de unos y ceros, la idea detrás de todo esto es que, entender la forma en que interactúa un agujero negro con lo demás es lo mismo que entender la información que contiene y cómo la procesa.

Apenas la semana pasada el premio nobel Gerard t' Hooft hizo público un artículo en el que habla sobre un par de nuevas ideas en la complicada teoría de cuerdas proponiendo un nuevo modelo sobre el universo, sin embargo él mismo reconoce que es un modelo incompleto y que una forma de completarlo es incorporando el concepto de información dentro de la teoría. En las conclusiones del último párrafo t' Hooft comenta "[...]this leaves us with the problem of defining what exactly information is, and how it links with the equations of motion. " Las ideas que surgen de este tipo de análisis refuerzan cada vez más las opiniones similares a la de este escritor en un blog del MIT: "It may be no understatement to say that the biggest breakthrough in physics must come in information theory rather than quantum mechanics or relativity."

Andrés G. Saravia

Mérida, Yucatán

Este texto también lo puede encontrar en soft-tzalan y en el el blog de Soluciones Integrales en Computación