Matemáticas De Lego

LEGO se puede utilizar para muchísimas cosas. Mucho más que para jugar.

Éstas son algunas construcciones matemáticas hechas con los famosos ladrillos.

Formas Matemáticas

Arte De M.C.Escher

En el Brain Feeling: Genios: M.C. Escher aprendíamos algunas de las obras del artista. Estas son otras de ellas, representadas en LEGO.

Efecto de M.C.Escher

Menger y Moebius

Buen Sábado!! 🙂


Artículo Original: “Matemáticas de LEGO” en Matemáticas Digitales

Alexander von Humboldt, La Invención De La Naturaleza

¿Qué tienen que ver entre sí Johan Wolfgang von Goethe, Thomas Jefferson, Simón Bolivar, Charles Darwin, Henry David Thoreau, George Perkins Marsh, Ernst HaeckelJohn Muir o Frederic Edwin Church?

Pues que todos quedaron impactados e influenciados por el trabajo de Alexander von Humboldt.

Alexander von Humboldt

Pero, ¿quién era Humboldt? ¿Qué aportaciones hizo? ¿Qué hizo que fuera tan importante y de tanta influencia?

Las respuestas a todas estas preguntas, y algunas que ni siquiera me había planteado las he aprendido en el libro de Andrea Wulf; “La Invención De La Naturaleza: El Nuevo Mundo de Alexander von Humboldt“:

Portada de “La Invención de la Naturaleza”

Scott Sampson, paleontólogo de dinosaurios, escribe en su obra: This Idea Must Die: Scientific Theories That Are Blocking Progress (Esta idea debe morir: teorías científicas que bloquean el progreso) que la ciencia debe “subjetivizar” a la naturaleza. Con “subjetivizar” esencialmente se refiere a que debemos vernos conectados con la naturaleza, y por lo tanto tener cuidado de ella del mismo modo en que tenemos cuidado de las personas con las que estamos conectad@s.

Pero esta no es la actitud actual. Comenta que: una de las ideas más prevalentes en la ciencia es que la naturaleza está hecha de objetos. Por supuesto, la práctica real de la ciencia se basa en la objetividad. Objetivizamos la naturaleza de modo que podamos medirla, ponerla a prueba, y estudiarla, con la meta última de desvelar sus secretos. Hacerlo requiere que reduzcamos los fenómenos naturales a sus partes“.

Pero esto, básicamente nos está fallando.

 

¿Por qué? Pues porqué mucho de nuestro comportamiento insostenible se puede seguir hasta una relación rota con la naturaleza, un perspectiva que trata el mundo no humano como un reino de objetos que ni sienten ni piensan. La Sostenibilidad dependerá del desarrollo de relaciones cada vez mejores entre los humanos y la naturaleza no humana.

 

Pero, todo esto no es nuevo. Hace ya más de 200 años, el naturalista Alexander von Humboldt (1769-1859) se enfrentaba a los mismos retos.

En su absorbente libro, Andrea Wulf explora a Humboldt como la primera persona que publicó trabajos en los que se promovía una visión holística de la naturaleza, argumentando que la naturaleza tan sólo se podría entender en relación a la subjetividad de experimentarla.

Fascinado por los instrumentos científicos, las medidas y las observaciones, también se guiaba por un instinto de asombro. Por supuesto que la naturaleza tenía que ser medida y analizada, pero también creía que gran parte de nuestra respuesta hacia el mundo natural debería basarse en los sentidos y en las emociones.

Humboldt fue un científico rock star, que ignoró las fronteras convencionales en su exploración de la naturaleza. Su deseo de conocer y entender el mundo le condujo a investigar descubrimientos en todas las disciplinas científicas, y ver los patrones entrelazados que están insertados en este conocimiento.

Si la naturaleza es una red de vida, no podía mirarla tan solo como un botánico, un geólogo o un zoólogo. Requería de información sobre todo y de todas partes.

Humboldt creció en un mundo dónde la ciencia era seca, la naturaleza mecánica y el hombre una cosa separada, un cronista de lo que había antes que él. Humboldt, no puso encima de la mesa una nueva visión de lo cual podría ser nuestro entendimiento de la naturaleza, sino que puso al ser humno dentro de ella.

El trabajo de Humboldt sobre la Geografía de las Plantas promocionó un entendimiento totalmente diferente de la naturaleza. En lugar de tan sólo mirar a un organismo, […] Humboldt presentaba las relaciones entre las plantas, el clima y la geografía. Las plantas se agrupaban en zonas y regiones más que en unidades taxonómicas […] Dio a la ciencia occidental un nuevo lente con el que mirar hacia el mundo natural.

El colmen de este ejemplo de describir la naturaleza mediante la representación de las relaciones entre plantas, clima y geografía; añadiendo un matiz de comparativa a través de todo el mundo que exploró lo podemos observar en su diagrama NATURGEMALDE, en que, sirviéndose de la forma del pico más alto de Sur Amércia (el Chimborazo); Humboldt colocó las plantas en función de la altura y de de dónde se había encontrado con ellas, a la vez que comparaba mediante tablas a los lados, con otras observaciones que había llevado cabo en sus exploraciones y que había recolectado de muchos de los científicos y exploradores de su época con los que mantenía contacto continúo.

Naturgemalde, es una imagen de muy alta resolución, haced click sobre ella para ampliarla.

Revolucionario por su tiempo, Humboldt rechazaba las ideas Cartesianas (de Descartes) sobre los animales como objetos mecánicos. También discutía apasionadamente la creciente aproximación en las ciencias que colocaban al hombre en la cima y separado del resto del mundo natural. Promoviendo el concepto de la unidad en la naturaleza, Humboldt veía la naturaleza como una “reflexión del todo […] un organismo en que las partes tan sólo trabajaban en relación con las otras“.

Aún más, la poesía era necesaria para comprender los misterios del mundo natural“.

Wulf nos describe que uno de los logros más grandes de Humboldt fue su habilidad de hacer que la ciencia estuviese al alcance de tod@s. Nadie antes que él había combinado la observación exacta con un descripción casi pictórica del paisaje.

El Chimborazo por Humboldt y sus colegas.

Llevaba a sus lectores desde las atestadas calles de Caracas hasta las polvorientas planicies de los Llanos, hasta la selva profunda de la orilla del Orinoco. Como que describió un continente que los Británicos a penas habían visto, Humboldt capturó su imaginación. Sus palabras eran tan evocativas, que el Edinburgh Review escribió: ‘tomas parte de sus peligros; compartes sus miedos, sus éxitos y sus decepciones’.

En un época en que viajar era muy precario, caro y fuera del alcance de la mayoría de las personas, Humboldt trajo sus experiencias a cualquiera que leyese o escuchase.

En Noviembre de 1827 […] Humboldt empezó una serie de 61 conferencias en la universidad. Fueron tan populares que añadió otras 16 en el Music Hall de Berlín a partir del 6 de Diciembre.  Durante 6 meses hizo conferencias varios días a la semana. Cientos de personas atendían a cada charla, que Humboldt presentaba sin ni siquiera leer sus notas. Era vivo, y totalmente nuevo. Al no cobrar entrada, Humboldt democratizó la ciencia: su audiencia iba desde la familia real hasta conductores de coches de caballos, desde estudiantes a sirvientes y siempre la mitad de esas personas eran mujeres. Berlín jamás había visto algo semejante.

 

La subjetivización de la naturaleza es sobre verla, sobre experimentarla. Humboldt era un maestro al acercar a las personas a mundos que no podía visitar, permitiéndoles sentirse parte de ellos. Al hacerlo quería forzar a la humanidad a verse a sí misma en la naturaleza. Si somos parte de esa red gigante, entonces todos tenemos la responsabilidad de entenderla.

Mapas de Isotertmas (líneas con la misma temperatura) creado por Humboldt. Aún hoy en día se utilizan, junto con los ya familiares mapas de isobaras que podemos ver en las noticias del tiempo.

Cuando describió los 3 modos en que la especie humana estaba afectando al clima, mencionó la deforestación, la irrigación despiadada y casi de modo profético, las grandes masas de vapor y gas producidas por los centros industriales. Nunca nadie antes que Humboldt había mirado hacia la relación entre la humanidad y la naturaleza de este modo.

Despliegue de un atlas que acompaña a Cosmos y que muestra diferentes zonas de vegetación y familias de plantas en todo el planeta.

Su última obra, una serie de libros llamada Cosmos, fue la culminación de todo lo que Humboldt había aprendido y descubierto.

Cosmos no era como cualquier otro libro sobre la naturaleza. Humboldt llevó a sus lectores en un viaje desde el espacio exterior hasta la Tierra, y luego desde la superficie del planeta hasta su núcleo. Habló de los cometas, de la Vía Láctea, del Sistema Solar, del magnetismo terrestre, de los volcanes y de la línea de nieve de las montañas. Escribió sobre la migración de la especie humana, sobre las plantas y los organismos microscópicos que vivían en el agua o en la superficie de las rocas. Mientras que otros insistían en que la naturaleza se veía despojada de su magia a medida que humanidad penetraba en sus secretos más profundos, Humboldt creía exactamente lo contrario. 

El pase de diapositivas requiere JavaScript.

Es la subjetividad última de la naturaleza. Inspirarse por su belleza e intentar entender y probar cómo funciona. Humboldt tenía un profundo respeto por la naturaleza, por las maravillas que contiene, pero también cómo el sistema en que nosotros somos una parte totalmente inseparable.

Finalmente Wulf concluye que Humboldt,

[…] fue uno de los últimos polímatas, y murió en una época en que las disciplinas científicas se empezaban a aislar en campos cada vez más especializados. En Consecuencia, su aproximación holística (un método científico que incluía arte, historia, poesía y política; junto con datos de investigaciones) ha perdido apoyo.

A lo mejor es allí donde ha ido la subjetividad de la naturaleza. Pero podemos aprender de Humboldt el valor de traerla de vuelta.

En un mundo en el que tendemos a dibujar una fina y afilada línea entre las ciencias y las artes, entre la subjetividad y la objetividad, la visión de Humboldt sobre que tan sólo podemos entender la naturaleza mediante el uso de la imaginación, hace de él un visionario.

Naturgemalde

No dejéis escapar la oportunidad de leer el libro de Andrea Wulf. Yo mismo me mostraba escéptico a leerlo, pero en el momento que empecé me cautivó, me capturó y no me soltó hasta que lo terminé.

Además, queda pendiente resolver la relación de Humboldt con todos los personajes que hemos mencionado al principio de este Brain Feeling, y cómo Humboldt les inspiró. Como por ejemplo este cuadro de Frederic Edwin Church llamado “The Heart of the Andes“:

El pintor estodounidense Frederic Edwin Church siguió los pasos de Humboldt por Suramérica y aunó los detalles científicos con las imágenes panorámicas.
La exhibición de su magnífico cuadro de 1,5 x 3m “The Heart of the Andes” (El Corazón de los Andes) causó sensación; cuando Church se disponía a enviar la pintura a Berlín, le llegó la noticia de que Humboldt acababa de fallecer.

Usemos nuestra imaginación.

El Viaje De Humboldt Por América

Esta es la ruta del viaje de Humboldt a través de América.

America

Buen Miércoles!! 🙂


Este Brain Feeling, es un Brain Feeling mezclado. Hay partes totalmente originales escritas por Feel The Brain que están entremezcladas con un artículo original: “Alexander von Humboldt and the Invention of Nature: Creating a Holistic View of the World Through A Web of Interdisciplinary Knowledge” de Farnam Street Blog

Sobre la imagen de portada del Brain Feeling: según Humboldt, esta ilustración era una representación muy fiel de la biblioteca en su piso de Berlín, en Oranienburger Strass. Recibía a sus numerosos visitantes on el la biblioteca o en el estudio, que se ve a través de la puerta.

El Cero, ¿Se Inventó O Se Descubrió?

A menudo tengo la discusión sobre si el cero es un número positivo o negativo. Recuerdo de mis años de universidad que el cero se declaraba positivo “por convenio”; eso es una especie de axioma al que tod@s los matemátic@s llegaron con respecto al número.

Hoy me gustaría abordar la cuestión, casi bizarra, sobre si el cero fue descubierto o fue inventado y por qué se trata de una pregunta importante.

Responder esta pregunta, nos puede decir mucho sobre nosotr@s mism@s y sobre cómo vemos el mundo.

Despiecémosla:

  • Inventado“: implica que los humanos creamos el cero y que sin nosotr@s el cero y sus propiedades dejarían de existir.
  • Descubierto“: significa que aunque el símbolo “0” sea una creación humano, lo que representa continuaría existiendo independientemente de cualquier habilidad humana para etiquetarlo.

 

De modo que, ¿piensas en el cero como una función puramente matemática, y por extensión piensas que toda matemática son una construcción humana como, pongamos, el queso y los coches que se conducen solos? O las matemáticas y el cero ¿son un lenguaje simbólico que describen el mundo, el contenido del cual existe independientemente de nuestras descripciones?

El cero es ahora un componente extendido de nuestro entendimiento.

El concepto es tan básico que normalmente ya lo dominan l@s niñ@s más pequeñ@s. Consideremos la ecuación 3-3=0. No hay ningún secreto en ella. Es una segunda naturaleza nuestra que podamos representar la “nada” con un símbolo. Ahora, en 2017, tiene todo el sentido del mundo, y es tan común que olvidamos que el cero fue una aportación relativamente tardía en la escala de los números.

Este es un hecho que sorprende a muchas personas: el cero es más joven que las matemáticas. El teorema de Pitágoras, se consiguió sin el cero. Lo mismo ocurrió con todos los Elementos de Euclides.

 

¿Cómo puede ser esto? Parece surreal, dada la importancia que el cero tiene ahora en las matemáticas, la informática, el lenguaje y la vida. ¿Cómo alguien puede descubrir la compleja geometría de los triángulos, sin saber que cero también era un número?

Tobias Dantzig, en Number: The Language of Sciencenos ofrece lo siguiente como una posible explicación: “La mente concreta de los antiguos griegos no podía concebir el vacío como un número, ni el hecho de dotarle de un símbolo“. Esto nos da una buena dirección para encontrar una respuesta a la pregunta original ya que nos da pistas sobre que primero debemos entender el concepto de la nada antes de que podamos darle un nombre. Tenemos que ver que la nada aún ocupa lugar.

Se pensaba, y a veces aún se piensa, que el número cero se invento en la búsqueda del comercio antiguo. Se necesitaba algo que actuase como referente, de otro modo, 65 sería indistinguible de 605 o de 6050. El cero representa que “no hay unidades” en el lugar que ocupa. De modo que para el 6050, tenemos 6 miles, 0 cientos, 5 decenas y 0 individuales.

La Ruta de La Seda

Com un accidente de nula visión original, el cero hizo su camino alrededor del mundo. Además del inconveniente de mantener la cuenta de cuántas bolsas de grano se debían, o cuántos soldados habían en tu ejército, convirtió nuestra escala numérica en sistema decimal extremadamente eficiente. Más que cualquier sistema numérico que le hubiese precedido (y había muchos), el cero transformó el poder de nuestros numerales, propulsando las matemáticas hacia fantásticas ecuaciones que pueden explicar nuestro mundo y alimentar increíbles avances científicos y tecnológicos.

Pero, si miramos atentamente, hay una relación que falta en esta historia.

¿Qué es lo que cambió en la humanidad que hizo que nos sintiésemos cómodos con la nada y con otorgarle un símbolo? ¿Es razonable imaginar la creación del número es entender qué representa? Dadas sus propiedades, ¿podemos realmente pensar que empezó tan sólo como un marcador? O, ¿ya desde el principio contenía la noción de definición de la nada, de darle un espacio?

En Finding ZeroAmir Aczel ofrece una visión. Básicamente, clama que las personas que descubrieron el cero deberían haber tenido una apreciaición de lo que representaba el vacío. Estaban etiquetando un concepto que ya les era familiar.

Redescubrió el cero más antiguo conocido, es una tabla de piedra que data del 683 después de Cristo en Cambodia.

Este es el primer cero escrito en la historia.

En su empeño de encontrar este cero, Aczel se dio cuenta que había una tendencia preferente de que el cero apareciese antes en el Lejano Oriente, que en las culturas occidentales o árabes, debido básicamente a los conceptos filosóficos y religiosos que prevalecían en la región.

La sociedad occidental era, y en cierto modo aún es, una cultura binaria. El bien y el mal. Mente y cuerpo. O estás con nosotros o contra nosotros. Un patriota o un terrorista. Much@s de nosotr@s intentamos, de modo natural, encajar nuestro mundo en este modo binario de entenderlo. Si algo es “A” entonces no puede ser “no A”. La definición real de “A” es que no es “no A”. Una cosa no puede ser las dos.

Aczel escribe que esta dualidad no se refleja en absoluto en el Este. Describe la catuskotique se halla en la temprana lógica Budista, que representa 4 posibilidades, en lugar de 2, para cualquier estado: algo es, algo no es, algo es y no es, algo no es nada de las dos.

Catuskoti

De primeras, una mente occidental típica se podría rebelar contra este tipo de lógica. Mi padre es calvo o mi padre no es calvo. No puede ser las dos a la vez, y no puede ser ninguna de las dos a la vez, de modo que ¿cuál es el uso de estas dos otras opciones sin sentido?

Si miramos más atentamente a nuestro lenguaje, veremos que la expresión de lo no binario se entiende, y que es más relevante de lo que pensamos. Por ejemplo, “o estas con nosotros o contra nosotros”. ¿Es posible decir: “estoy con vosotros y contra vosotros”? Sí, lo es. Podría significar que estás por los principios pero en contra de las tácticas. O que los apoyas en contraste a tus valores. Y el decir “No estoy ni con vosotros ni contra vosotros” podría significar que no apoyas la táctica, pero que tampoco vas a hacer nada para pararla. O que te importa un carajo.

En particular, los sentimientos son un reino dónde lo binario, a menudo, es insuficiente. Si miramos a nuestros hijos veremos que, es posible estar contento y triste a la vez, un binario tradicional a la vez. Y el cero en sí mismo define la categorización binaria. Es algo y es nada a la vez.

Aczel reflexiona sobre una conversación con un monje Budista. “Todo no es todo, siempre hay algo que reside fuera de lo que pensarías que cubre toda la creación. Puede ser un pensamiento, un tipo de vacío, o un aspecto divino. Nada lo contiende todo“.

Concluye que “Aquí es donde esta el origen intelectual del número cero. Vino de la meditación Budista. Sólo esta profunda introspección podría igualar la nada absoluta con un número que no existía hasta que apareció esta idea”.

Algunas de las propiedades del cero se entendían más o menos de modo conceptual antes que apareciese el símbolo, la nada era una cosa que podía ser representada. Esta idea encaja perfectamente en el modo en cómo tratamos al cero hoy en día; puede representar “nada”, pero “nada” aún mantiene propiedades. Investigar estas propiedades demuestra que hay poder en la “nada”, nos puede enseñar cosas sobre cómo opera nuestro universo.

 

Bien visto también puede traer luz sobre nuestra propia existencia. Si aceptamos el cero, el símbolo, como parte de nuestra concepción de la existencia de la “nada”, entonces el intentar entender el cero nos puede enseñar mucho sobre como movernos más allá de la binariedad de vivo / no vivo para explorar otros modos de conceptualizar lo que quiere significar.

Buen Miércoles!! 🙂


Artículo Original: “Zero — Invented or Discovered?” en Farman Street Blog

¿Dónde Pertenecen Nuestras Mentes?, un ensayo

Hoy más que un Brain Feeling, aprenderemos un ensayo. Aprenderemos muchas cosas. Cosas que reafirman la idea que el cerebro humano es la máquina más compleja jamás concebida (como lo demuestra la incapacidad y las limitaciones de recrearlo), cosas que demostrarían que la inteligencia, en cualquier civililización terrestre o extraterrestre, se habría movido de lo biológico a lo mecánico y de lo mecánico a lo biológico y así sin cesar.

Os invito a aprender este ensayo de Caleb Scharf, director de astrobiología de la Universidad de Columbia en Nueva York y autor de Extrasolar Planets and Astrobiology (2009), con el que ganó el premio Astronómico Chambliss de escritura.

Como especie, los seres humanos estamos locamente obsesionados con el futuro. Nos encanta especular sobre dónde nos está llevando la evolución. Intentamos imaginar cómo será nuestra tecnología en décadas o en siglos. Fantaseamos con encontrar extraterrestres inteligentes; generalmente aquellos que están mucho más avanzados de lo que lo estamos nosotros. Últimamente estas dos corrientes han empezado a juntarse. Desde el punto de vista de la evolución, un gran número de futuristas están prediciendo la singularidad: el momento en que los ordenadores serán lo suficientemente poderosos para simular la consciencia humana, o para absorberla totalmente. En paralelo, algunos visionarios proponen que cualquier tipo de vida inteligente que encontremos en el Universo sea, lo más posible, basada en máquinas más que sacos de carne humanoide como somos nosotros mismos.

Estas reflexiones ofrecen una solución potencial a la, largamente debatida Paradoja de Fermi: la aparente ausencia de vida alienígena inteligente alrededor nuestro, a pesar que el hecho de que ese tipo de vida parezca posible. Si la inteligencia de las máquinas es el inevitable punto final tanto de la tecnología cómo de la biología, entonces los aliens son unas máquinas tan hiper desarrolladas fuera del alcance de nuestras predicciones y están tan lejos de las formas biológicas de vida que nos son familiares que no los reconoceríamos si los viésemos. Del mismo modo podemos imaginar que la comunicación interestelar entre máquinas estaría tan optimizada y tan bien encriptada que sería indistinguible del ruido. Desde esta perspectiva, la aparente ausencia de vida inteligente en el cosmos sería una ilusión creada por nuestra propia incompetencia.

La Paradoja De Fermi

Existe también un mensaje más profundo que reside tras nuestras proyecciones futuristas. Nuestras nociones de la emergencia de las máquinas inteligentes exponen nuestras fantasías (a veces silenciosas) sobre qué es la perfección: no es blanda y biológica, como nosotros ahora; sino dura, digital y casi inconceptiblemente poderosa. Para algunas personas un futuro como ese es uno de esperanza y de elevación. Para otras, es uno de miedo y subyugación. Pero los dos modos asumen que las máquinas se sitúan en el pináculo de la evolución de la consciencia.

De modo superficial, la lógica tras las conjeturas sobre la inteligencia de las máquinas cósmica parece ser bastante sólida. Extrapolar la trayectoria de nuestra actual evolución tecnológica sugiere que con la sofisticación computacional suficiente en mano, la capacidad y el potencial de nuestras mentes y cuerpos biológicos se puede hacer cada vez menos atractiva. En cierto momento querremos saltar dentro de nuevos receptáculos, creados a medida en base a nuestros deseos. De modo similar, ese arco tecnológico nos puede llevar a un lugar donde crearemos inteligencias artificiales que nos serán indiferentes, o que nos poseerán, incorporarán o simplemente nos estrujarán.

Evolución Tecnológica

Siguiendo este discurso, la biología no se puede hacer cargo de mantener civilizaciones interestelares o la propia civilización humana en un futuro lejano. Los retos de la exploración espacial, tanto temporales como los ambientales son grandiosos. Cualquier ímpetu realista de convertirnos en una especie interestelar exigirá máquinas robustas, no delicados complejos de proteínas con unas fechas de caducidad patéticas. Una máquina vivirá para siempre y será capaz de replicarse a sí misma perfectamente, libre de la flexibilidad de la purga de errores de la evolución natural. Las formas de vida auto diseñadas también se harán a medida de entornos muy específicos. En una única generación se podrán adaptar a los grandes abismos del espacio y del tiempo entre las estrellas, o a los entornos de mundos alienígenas.

Si juntamos todas estas piezas veremos que la marca humana es una fase totalmente pasajera. La gente nos lo tomamos en serio, tanto como para figuras como Elon Musk y Stephen Hawking hayan advertido públicamente sobre los peligros de consumir inteligencia artificial. Al mismo tiempo, el informático Ray Kurzweil ha creado una gran obra de libros y conferencias que prevé una singularidad inminente.

Pero, ¿están las cosas vivas forzadas a convertirse en algo más inteligente y robusto? y, ¿es la inteligencia biológica una camino sin salida, destinado a dar paso a la supremacía de las máquinas?

Probablemente no. Hay un poco más que contar sobre la historia.

Las descripciones que están de moda sobre el inevitable triunfo de la inteligencia de las máquinas contiene muchos sesgos críticos que pueden evitar que se haga realidad. Está claro que la actual tecnología computacional nos está conduciendo hacia la singularidad, o hacia algún momento grandioso de trascendencia exponencial como especie. Sea como sea, el futuro aún es fascinante.

Algunas de estas ideas extravagantes se pueden encontrar ya en las sorprendentes conjeturas de John von Neuman sobre el autómata que se auto-replica, que fueron recopiladas en su libro póstumo Theory of Self-Reproducing Automata (1966). Ese trabajo ayudó a cimentar el concepto en el que máquinas que construyen otras máquinas, en una explosión exponencial y probablemente descontrolada, simplemente pueden barrer otras formas de vida que se encuentren por el camino. Von Neuman también consideró cómo esas máquinas podrían simular algunas de las funciones y acciones de las neuronas humanas.

John Von Neuman

Desde los años de Neuman, la conectividad electrónica ha tenido un gran impacto en el modo en que muchos humanos van pos sus vidas diarias, y en el modo en que solucionamos un problema y pensamos en alguna pregunta nueva o en algún nuevo reto. ¿Quién de nosotr@s conectad@s al mundo moderno no ha buscado en Google una respuesta antes de ni siquiera trabajar un poco la respuesta o preguntárselo a otro ser humano? Parte de nuestra sabiduría colectiva ahora está subida, colocada en una nube de datos omnipresente. La importancia relativa del abanico individual de conocimiento está en declive. También sería el caso que la importancia de la experiencia individual (la especialización) también se está perdiendo en el proceso.

Sea como sea, el dónde nos está llevando no es obvio. Si acaso, podríamos estar llegando a un estado de mente colmena, un organismo colectivo más cercano a una colonia de termitas a un conjunto de topos. Más que incrementar nuestra inteligencia, estamos ahogando los inputs, entrenándonos a nosotr@s mism@s a ser pasivos de modo incremental. Un pesimista vería cómo nuestras mentes se están parando, se están convirtiendo en parte de un enjambre auto referenciador más que en un conjunto de genios que mejoran exponencialmente.

Fotograma del “El Pueblo De Los Malditos” en mención de la mente colmena.

La historia también nos enseña que es prácticamente imposible prever los impactos a largo plazo de las tecnologías disruptivas. Como ejemplo, la invención de la máquina de vapor en los 1700s cambió el panorama humano. No se había predicho. Nadie predijo que la combustión interna y la electricidad harían que esas máquinas de vapor quedasen obsoletas 150 años más tare. Tampoco nadie fue capaz de ver que toda esta combustión de hidrocarburos dañaría seriamente a nuestra especie alterando la composición de la atmósfera terrestre.

Tampoco hay prueba alguna que sugiera que nuestra propia marca de inteligencia es más que un resultado de billones de años de evolución, algo óptimo dentro del panorama cósmico. A ver, tampoco hay evidencia de lo contrario. La conclusión es que extrapolar nuestra experiencia de la consciencia y de la inteligencia para proponer cualquier afirmación del estado de la inteligencia alienígena y sus motivaciones, es una cosa muy difícil de hacer.

Esta línea argumental suena como el deprimente definitivo: nos estamos haciendo más estúpid@s, no podemos predecir nuestro camino futuro, y no tenemos ni idea de qué tipos de seres inteligentes (si es que hay) existen en el cosmos. Pero hay un resquicio de esperanza, ya que este propio acto de auto examinación nos fuerza a enfrentarnos con duras, pero fascinantes, realidades de nuestra cultura y nuestra tecnología.

Una de las realidades es el tema de la energía, discutido ya por Von Neumann, pero ignorado, a menudo, en las conversaciones futuristas. En el diseño de ordenadores, un factor clave es la capacidad computacional en relación al uso de la energía, a veces mencionada como “computaciones por julio”. A medida que los microprocesadores se hacen más complejos y las arquitecturas basadas en silicio se hacen más y más pequeñas (en nuestros días, a escalas de unas decenas de nanómentros), la eficiencia aún mejora. Como resultado, el ratio de computaciones por julio ha ido mejorando cada año que pasaba.

De hecho, algun@s investigador@s han afirmado que habrá una ‘pared’ de eficiencia energética para las arquitecturas de procesado convencionales, algo alrededor de los 10 gigas de computaciones por julio para operaciones como una multiplicación básica.

Esto es una gran barrera potencial para cualquier azaña hacia la auténtica inteligencia artificial o hacia la maquinaria de ‘cargar cerebros’. Las estimaciones de lo que se necesita, en términos de poder de computación, para aproximarnos al brío del cerebro humano (medido por la velocidad y la complejidad de las operaciones) viene con una eficiencia energética requerida que tiene que ser sobre un billón de veces mejor que esa pared.

Para ponerlo en un contexto diferente, nuestro cerebros utilizan una energía de unos 20 watios. Si quisieras ‘subirte’ a ti mism@ intanct@ a una máquina, utilizando la tecnología de computación actual, necesitarías una energía que equivaldría a la que genera la planta hidroeléctrica más grande del mundo, la Three Gorges Dam en China.

Three Gorges Dam

Para toda la especie, los 7.3 billones de mentes, el hecho de pasarlas a una forma de máquina necesitaría un flujo de energía de unos 140.000 petawatios. Más o menos 800 veces el poder solar que impacta sobre la atmósfera terrestre. Claramente la trascendencia humana está un poco lejos.

Una solución posible sería ir hacia las arquitecturas neuromórficas, diseños de silicio que mimetizan aspectos de las neuronas reales y su conectividad. Investgador@s como Jennifer Hasler del Instituto de Tecnología de Georgia han sugerido que, si se hace bien, un sistema neuromórfico puede reducir los requisitos de energía de un sistema cerebral artificial al menos 4 órdenes de magnitud. Desafortunadamente, ese gran cambio aún deja un gran espacio en la eficiencia de un factor de 100.000 antes de llegar al nivel del cerebro humano.

Por supuesto que la historia de la tecnología de los ordenadores está repleta de supuestas barreras impenetrables que se superan año tras año, de modo que no dejemos el optimismo atrás. Para capturar la complejidad, la densidad y la extraordinaria eficiencia de un cerebro humano moderno, el silicio y sus primos simplemente no son la respuesta, no importa cómo los modelemos ni cómo los conectemos.

Aja! Lo sabía 🙂 . Una alternativa favorita de los tecno – optimistas es invocar la posibilidad de la computación cuántica, que explota los estados cuánticos superpuestos de los átomos y de los sistemas en lugar de los transistores convencionales. Los favorables a esta opción sugieren que la capacidad computacional que este estado de superposición nos brindaría, solucionaría los problemas de velocidad y de energía, colocándonos en el camino de construir super – mentes.

Al menos, sobre el papel, un ordenador cuántico ‘universal’ o de Turing podría existir ofreciendo de modo efectivo una capacidad computacional sin barreras. El físico británico David Deutsch articuló esta idea de un modo brillante en su paper de 1985:  ‘Quantum Theory, the Church-Turing Principle and the Universal Quantum Computer’.

Un ordenador cuántico genuinamente universal podría, en teoría, simular cualquier precisión deseada, cualquier sistema físico finito, incluyendo una mente, u otros ordenadores cuánticos. Pasarnos a la cuántica nos permitiría simular masivamente en paralelo, y hacer tests de probabilidad increíblemente rápidos. A pesar de los enormes avances teóricos y en los laboratorios de los últimos años, la realización práctica de tales conceptos aún es un reto muy complicado. Anque hay aspectos de la aplicación de la computación cuántica propuesta como la búsqueda contextualizada, que encajaría perfectamente con ‘la computación cognitiva’; aún están muy lejos de una inteligencia artificial realmente inteligente.

El problema de eficiencia energética también aparece aquí. Manipular la moneda central de la computación, el qubit (ya sea un frío átomo u otro objeto cuántico) requiere muy poca energía. Pero mantener los componentes de un ordenador cuántico en un estado de coherencia (preservando delicadamente todo esos estados cuánticos) es enormemente caro, y siempre reside en sistemas de soporte que van a necesitar muchísima energía.

Otros factores son igual de preocupantes. Un ordenador cuántico de ‘n’ qbits puede llevar a cabo 2^n computaciones en un ciclo, pero el configurar esas computaciones puede ser una enorme tarea de flujo de datos. Simular nuestro universo entero de unas 10^89 partículas y fotones necesitaría tan sólo de 296 qubits, según algunos cálculos. Pero, ¿cómo diablos introduces las 10^89 condiciones iniciales?, aún peor, ¿cómo escoges las soluciones correctas de la simulación cuántica?

El hecho de simular un cerebro humano sería un poco más fácil, pero aún tienes que cuantificar e iniciar al menos 10^14 conexiones neuronales (más o menos las que tod@s tenemos en la cabeza, algun@s muchas menos, algun@s muchas más) para configurar la computación. También querríamos que el cerebro cuántico tuviese un rendimiento alto, una interfície sensorial de alta fidelidad con el mundo que lo rodea. Este es otro de los retos desconocidos.

Tenemos que admitir que aunque fuese posible construir la maquinaria que sostuviese o sobrepasase la inteligencia humana, no nos daría el tipo de crecimiento computacional exponencial que a menudo se propone.

En otras palabras, las matemáticas de la inteligencia de las máquinas que mejora exponencialmente podrían estar en buen estado, pero las barreras prácticas demostrarían un camino muy muy muy empinado.

Para ver dónde deja esto las cosas, extrapolemos alguna hoja de un libro futurista. Exploremos qué pasa al mezclar la idea del lento crecimiento de la inteligencia de las máquinas con las Paradoja de Fermi. Será divertido.

Supongamos que una forma avanzada de inteligencia cósmica tiene éxito al convertirse a sí misma en forma de máquina. ¿Qué es lo siguiente que pasa?

Dado que las máquinas están cercadas de límites de eficiencia, hay una posibilidad que acaben mirando a su pasado para encontrar trucos para progresar. Una cosa que sabrían (como sabemos nosotr@s ahora) es que la biología funciona, y funciona extremadamente bien. Algun@s investigadores estiman que el cerebro humano moderno está al límite de su capacidad computacional, pero que requerirá de una máquina sólo un poco más lista para reinventarse como órgano complejo. En otras palabras, podría haber una trayectoria más óptima que nos aleje de las máquinas y nos vuelva a acercar a la biología, con su remarcable eficiencia energética.

Tampoco hay ninguna garantía que las inteligencias de máquina serán, o puedan ser, perfectamente racionales. Ahora mismo, especulamos rutinariamente que el futuro de nuestra inteligencia yace en otra forma, probablemente en silicio o de forma cuántica, que creemos que es superior a la carne. Probablemente la misma representación ocurre para cualquier inteligencia. La máquinas querrán ser biológicas de nuevo por razones prácticas de energía, o por otras razones que no podemos ni imaginar ni comprender.

Si la vida es común, y regularmente conduce a formas inteligentes, entonces probablemente vivimos en el universo del futuro de las inteligencias pasadas.

El Universo tiene 13.8 billones de años y nuestra galaxia casi igual; las estrellas y los planetas se han estado formando durante gran parte del pasado de estos 13 billones de años. No hay ninguna razón por la que pensar que el cosmos no hizo nada interesante en los 8 billones de años anteriores al nacimiento de nuestro sistema solar. Algún día decidiremos que el futuro de la inteligencia en la Tierra requiere biología, no computación. Muchas de las inteligencias desde hace billones de años hayan hecho probablemente ya esta transición.

Esas inteligencias tempranas puede que hace tiempo hayan alacanzado el punto donde han decidido ir de las máquinas a la biología. Si fuese así, la paradoja de Fermi vuelve al ataque: ¿Dónde están esos aliens ahora? Una respuesta simple sería que estarían enjaulados en la extrema dificultad del tránsito interestelar, especialmente para los seres físicos y biológicos. Probablemente las mentes antiguas estén allí fuera, pero el coste de retornar a la biología fue también un retorno al aislamiento.

Esas mentes tempranas habrían construido alguna vez mega – estructuras y habrían desplegado ingeniería cósmica a través de las estrellas. A lo mejor, algunas de esas piezas aún están allí fuera y estamos a punto de detectarlas. La reciente excitación sobre KIC 8462852, una estrella cuyo brillo varía de un modo que no puede ser explicado con mecanismos naturales, se basa en el reconocimiento que nuestros instrumentos ya son lo suficientemente sensibles para investigar esas posibilidades.

KIC 8462852

Probablemente las civilizaciones alienígenas se hayan retirado a una existencia biológica, dejando sus reliquias de su era mecánica flotando por allí.

Nuestra existencia actual podría asentarse en un pequeño gap cósmico entre esa primera generación de inteligencia de máquina y la siguiente. Cualquier inteligencia de máquina o trascendencia en cualquier otro sitio de la galaxia se habrá vivido como una fuerza interestelar; la última ya se habría apagado y la siguiente aún no habría salido a la luz. A lo mejor no han tenido tiempo de visitarnos mientras los humanos modernos hemos estado aquí. A lo mejor están soñando en volver a ser biológicos. Así es como pinta nuestro propio futuro tecnológico: volver de las fantasías de las máquinas a una existencia más silenciosa pero más eficiente; la existencia orgánica.

No hay vergüenza alguna en admitir la gran naturaleza especulativa de estas ideas, y hay algo especial sobre las preguntas que hacen aparecer. Estamos examinando futuros para nosotr@s mism@s. Es concebible que el Universo nos esté diciendo cuáles son realmente estas opciones.

Bonus Track: KIC 8462852

Algo masivo, aproximadamente 1000 veces la superficie de la Tierra, es el bloqueo de la luz proveniente de una estrella distante conocida como KIC 8462852, y nadie está seguro qué es. Como astrónoma Tabetha Boyajian investigó qué podría ser este objeto enorme, irregular. Un colega sugirió algo inusual: ¿Podría ser una megaestructura masiva de construcción alienígena? Una idea tan extraordinaria requeriría evidencias extraordinarias. En esta charla Boyajian nos adentra en cómo los científicos buscan y prueban hipótesis cuando se enfrentan a lo desconocido.

 

Buen Domingo!! 🙂


Artículos Originales:

Cuando Las Matemáticas Nos La Juegan

Hoy me gustaría aprender cómo el Razonamiento es el Lenguaje de las Matemáticas. ¿Me acompañáis?

Existe un patrón interesante que involucra a los puntos de un círculo. Empecemos con un único punto en la circunferencia:

Ahora añadamos un segundo punto y unámoslos. Habremos dividido el círculo en dos regiones:

Añadamos un tercer punto y repitamos el proceso:

Ahora tenemos 4 regiones. ¿Alguna idea sobre qué es lo que pasará cuando añadamos un cuarto punto? Correcto! Tendremos 8 regiones:

¿Has detectado el patrón? Seguro. El número de regiones se dobla cada vez. Parece tener sentido. Si aún dudas de ello, veamos qué pasa con 5 puntos:

Excelente, tenemos las 16 regiones que esperábamos.

Por ahora sabes qué esperar para 6 puntos, el doble de 16; 32. ¿Eres una persona de apostar? ¿Cuanto te juegas a que el siguiente círculo tendrá 32 regiones? Aquí está, cuéntalas:

¿Lo has hecho dos veces? Yo también; no lo puedo creer tampoco. Creía que me había dejado de contar una, pero no; siempre salen 31. Tus ojos no te han traicionado. Pero por otro lado, tu razonamiento matemático…

¿Por qué esperábamos 32 regiones? Lo más seguro porque es el número que continuaba el patrón con el que hemos tropezado antes. Nuestras mentes están sintonizadas con patrones; los buscamos instintivamente. Cada círculo fortalecía nuestro sistema de creencia de modo exponencial.

Pero eso es todo, una creencia. No había ningún argumento riguroso, ninguna razón sólida por las que siempre las regiones se tuviesen que doblar. La belleza de las matemáticas reside en sus patrones. Pero allí también es dónde reside su peligro. La matemáticas son más que reconocimiento de patrones. También tratan sobre entender por qué esos patrones se mantienen.

Aquí es cuando el razonamiento entra en juego. Tan sólo podemos celebrar las irrefutables verdades de las matemáticas una vez hayamos pagado nuestras deudas y nos hayamos convencido, a través de una lógica perfecta, que lo son. Las matemáticas premiarán tu diligencia, pero te van a arruinar si abandonas la razón.

¿Hay otro patrón en lo referente a las regiones del círculo, uno que sea más difícil de describir que el simple hecho de doblar? Posiblemente; no te va a importar demasiado en este momento. A lo mejor tu orgullo ya ha quedado dañado. Pero si aún tienes curiosidad, querrás aventurarte a dibujar los subsiguientes círculos mientras desarrollas y pruebas nuevas hipótesis. A lo mejor un patrón más sutil está al acecho, al fin y al cabo.

Consideremos esto:

n² + n + 41

Esta expresión nos devuelve un número primo siempre y cuando n sea un entero no negativo. ¿No me crees? Pruébalo:

  • Si n=0, tenemos 41, primo, buen comienzo.
  • Si n=1, tenemos 43, primo.
  • Si n=2, tenemos 47, primo.

Parece prometedor. Tienes todo el derecho del mundo para ser escéptic@; después del tormento de las regiones de los círculos no esperaría menos. Y, si algo sabemos de los números primos es que son una especie misteriosa. No podemos dar una cantidad infinita de ellos tan fácilmente.

Pero, ¿cómo refutarás la afirmación? Tendrás que encontrar un contraejemplo; un número entero (n) para el que la expresión  + n + 41 no devuelva un primo. Si eliges la aproximación sistemática de ir probando un número tras otro, puedes pasarte un buen rato. De hecho, la expresión va a devolver número primos hasta que n=40.

Hubiésemos obtenido un contraejemplo si hubiésemos pensado un poco más en la expresión. ¿Puedes ver por qué no retornará un primo para n=41? Una de las razones es porqué todos los términos de la expresión serán divisibles por 41, lo que significa que el 41 es un factor de toda la expresión. En ese caso, es imposible que sea primo!

El método de fuerza bruta consistente en probar cada entero no tiene nada que ver con la elegancia de sacar el 41 de la expresión. El razonamiento es belleza.

El razonamiento está ganando más espacio en el currículum de las escuelas. A menudo se concibe con una materia auto contenida, separada de todas las demás. Una cosa extra que hacer los viernes, una vez se han cubierto todos los temas centrales. O alguna cosa para retar a esos estudiantes mas avanzados.

Aquí está la trampa: el razonamiento es el lenguaje de las matemáticas. Es cómo podemos estar seguros de cualquier cosa. El qué y el cómo en matemáticas son importantes, pero ninguno de los dos tiene sentido sin el por qué. La pregunta más importante que cualquier estudiante de matemáticas debería hacer es: ¿Por qué?

No hay nada que nos de más poder que ser capaces de justificar rigurosamente nuestros argumentos matemáticos. Te da la propiedad de ese conocimiento; ni siquiera el más fuerte de nosotros puede envidiar la lógica. El razonamiento tiene que estar cubierto en el aprendizaje y en la enseñanza de todo concepto.

Las matemáticas son la materia que siempre da. Pero si las damos por sentadas, nos van a llevar por mal camino. Nos mantendremos en el camino correcto y guiaremos a nuestros estudiantes hacia él, siempre que retengamos nuestro derecho a preguntar ¿por qué?

Buen Sábado!! 🙂


Artículo Original: “When maths screws you over” en Medium

Todo Lo Que Necesitas Saber De CRISPR

El primer Brain Feeling de hoy es un tanto científico. Trata de CRISPR. Es una palabra, más bien un acrónimo un tanto intrigante. Pero el concepto que reside tras él, y repito, el concepto no la implementación es fácil:

CRISPR: Capacidad de cortar el ADN que permite modificar su secuencia, eliminando o insertando nuevo ADN. Las siglas CRISPR provienen de Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, en castellano “Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas”

¿Deberíamos traer de vuelta al mamut? ¿O editar un embrión humano? ¿O borrar completamente del mapa las especies que consideramos peligrosas? Estas son las preguntas que ha puesto CRISPR sobre la mesa. Pero, ¿cómo funciona?. Aprendamos de manos de Ellen Jorgensen, en esta TED Talk subtitulada al castellano, los mitos y realidades de CRISPR, explicado a profanos como yo mismo.

 

Una Inforgrafía

En esta inforgrafía gigante (haced click sobre ella para agrandar) podemos ver la historia de la tecnología CRISPR:

La Historia de CRISPR

La Transcripción De La Charla

Como siempre que aprendemos una TED Talk en Feel The Brain, he aquí la transcripción completa de la charla al castellano:

00:12

¿Todos han oído hablar de CRISPR? Me sorprendería de no ser así.

00:18

Esta es una tecnología para editar el genoma, y es tan versátil y tan controvertida que ha generado una serie de conversaciones muy interesantes. ¿Deberíamos revivir al mamut lanudo? ¿Deberíamos editar un embrión humano? Y mi favorita: ¿Cómo podemos justificar la eliminación de toda una especie, que consideramos perjudicial para los humanos, de la faz de la Tierra, mediante esta tecnología

00:47

Este tipo de ciencia se mueve mucho más rápido que los mecanismos de regulación que la rigen. Así que en los últimos seis años, he asumido la misión personal de hacer que la mayor cantidad de personas entienda estas tecnologías y sus consecuencias.

01:04

CRISPR ha sido tema de un enorme bombo mediático, y a menudo se lo asocia con algo “fácil” y “barato”. Por eso quiero profundizar un poco y analizar algunos de los mitos y realidades en torno a CRISPR.

01:22

Si tratan de editar un genoma, primero deben dañar el ADN. El daño se presenta en forma de rotura de la doble cadena a través de la doble hélice. Y luego entra en juego el proceso de reparación para entonces convencer a los procesos de reparación para que hagan la edición que queremos, y no una edición natural. Así funciona. Es un sistema de dos partes.Existe una proteína Cas9 y algo que se llama un ARN guía. Me gusta pensarlo como un misil guiado. Entonces, la Cas9, me encanta antropomorfizar, la Cas9 es como un Pac-Man que quiere masticar ADN, y el ARN guía es la correa que está fuera del genoma hasta que encuentra el punto exacto donde coincide. Y la combinación de ambos se llama CRISPR. Es un sistema que robamos a un sistema inmune bacteriano muy, muy antiguo.

02:17

Lo que sorprende es que el ARN guía, solo 20 letras, dirigen el sistema. Es muy fácil de diseñar y muy barato. Esa es la parte modular del sistema; todo lo demás queda igual. Esto hace que sea un sistema muy potente y fácil de usar.

02:42

El complejo de proteínas del ARN guía y el Cas9 rebotan por el genoma, y cuando encuentran un punto donde coincide el ARN guía, se inserta entre las dos cadenas de la doble hélice, las desgarra, la proteína Cas9 corta y, de repente, la célula entra en pánico total porque ahora se le ha roto una parte del ADN.

03:07

¿Qué hace? Llama a sus primeros auxilios. Hay dos principales vías de reparación. La primera solo requiere el ADN y une las dos piezas nuevamente. No es un sistema muy eficiente, porque a veces una base cae o se añade una base. Está bien quizá para noquear a un gen, pero realmente no queremos editar el genoma de esa forma.

03:32

La segunda vía de reparación es mucho más interesante. En esta vía de reparación se necesita una pieza homóloga de ADN. Noten que, en un organismo diploide como las personas, tenemos una copia del genoma de nuestra madre y una de nuestro padre, así que si una se daña, se puede usar el otro cromosoma para repararlo. De allí viene esta segunda vía. Se repara, y ahora el genoma está a salvo de nuevo.

03:56

Podemos interferir en esto si le ponemos un ADN falso, que tiene homología en ambos extremos pero es diferente en el medio. Así que ahora podemos poner lo que se quiera en el centro y engañamos a la célula. Podemos cambiar una letra, podemos quitar letras, pero, más importante, podemos añadir nuevo ADN, como si fuera un caballo de Troya.

04:19

CRISPR va a ser increíble, en términos de la cantidad de avances científicos que va a catalizar. Lo especial es el sistema de focalización modular. Digo, hemos colocado ADN en organismos durante años, ¿sí? Pero debido al sistema de focalización modular, en realidad podemos ponerlo exactamente donde queramos.

04:39

Lo que pasa es que se habla mucho de que es barato y que es fácil. Y yo dirijo un laboratorio comunitario. Estoy empezando a recibir emails de personas que dicen cosas como:

04:53

“Oye, ¿puedo ir a tu noche abierta y, no sé, quizá usar CRISPR para diseñar mi genoma?”

04:59 (Risas)

05:01

En serio.

05:03

Le digo: “No, no puedes”.

05:05 (Risas)

05:06

“Pero si oí que es barato. Oí que es fácil”.

05:08

Vamos a explorar esto un poco. ¿Cuán barato es? Sí, es barato en comparación. Costará la media de los materiales para un experimento de miles de dólares a cientos de dólares, y se acorta mucho el tiempo, también. Se puede acortar de semanas a días. Eso es genial. Pero se necesita un laboratorio profesional para hacer el trabajo; no se logra algo significativo fuera de un laboratorio profesional. Es decir, no escuchen a quien les diga que pueden hacerlo en la mesa de la cocina. Realmente no es fácil hacer este trabajo. Por no mencionar que existe una batalla de patentes en curso, por lo que incluso si inventas algo, el Instituto Broad y UC Berkeley están en esta batalla de patentes. Es fascinante ver que suceda,porque se acusan mutuamente de fraude y se oye gente decir: “Bueno, ingresé a mi notebook desde aquí o allá”. Esto no se resolverá por unos años. Y cuando se resuelva,apuesten a que le van a pagar a alguien una cuota de licencia muy alta para usar eso.Entonces, ¿es barato? Es barato, si haces investigación básica y tienes un laboratorio.

06:21

¿Es fácil? Veamos esa afirmación. El diablo siempre está en los detalles. No sabemos mucho sobre células. Todavía son cajas negras. Por ejemplo, no sabemos por qué algunas guías de ARN funcionan muy bien y otras guías de ARN no. No sabemos por qué algunas células quieren una vía de reparación y otras optan por la otra.

06:46

Y, aparte de eso, está el problema de meter el sistema en la célula en primer lugar. En una placa de Petri, no es tan difícil, pero si uno intenta hacerlo en un organismo completo,realmente se complica. Está bien si se usa sangre o médula ósea, son objeto de mucha investigación ahora.

07:03

Hubo una gran noticia sobre una niña salvada de la leucemia mediante extracción de sangre, su edición y su transfusión de nuevo con un precursor de CRISPR. Y esta es una línea de investigación a seguir. Pero en este momento, si uno quiere llegar a todo el cuerpo, quizá deba usar un virus. Se coloca CRISPR en un virus, y se deja que el virus infecte la célula.Pero ahora tenemos el virus ahí y no sabemos cuáles serán sus efectos a largo plazo.Además, CRISPR tiene algunos efectos secundarios, un porcentaje muy pequeño, pero sigue estando allí. ¿Qué va a pasar en el tiempo con eso?

07:38

Estas no son preguntas triviales, y hay científicos que están tratando de resolverlas, y que a la larga, es de esperar, que se resuelvan. Pero no será algo automático ni por asomo.Entonces, ¿es realmente fácil? Bueno, si uno pasa años trabajando en su sistema particular,sí, lo es.

07:57

Ahora bien, lo otra es que no sabemos mucho sobre cómo hacer que ocurra algo particular cambiando puntos particulares en el genoma. Estamos muy lejos de averiguar cómo dotar de alas a un cerdo, por ejemplo. O incluso de una pierna extra; me conformaría con una pierna extra. Eso sería genial, ¿no? Pero está ocurriendo que miles y miles de científicos están usando CRISPR para hacer un trabajo muy importante, como mejores modelos de enfermedades en animales, por ejemplo, o para abrir caminos que produzcan productos químicos valiosos y colocarlos en cubas de fermentación y producción industrial, o incluso hacer investigación muy básica sobre lo que hacen los genes.

08:46

Esta es la historia de CRISPR que deberíamos contar, y no me gusta que los aspectos más llamativos de CRISPR opaquen todo esto. Muchos científicos trabajaron mucho para que ocurra CRISPR, y lo que me interesa es el apoyo de la sociedad a estos científicos.

09:05

Piénsenlo. Tenemos una infraestructura que permite que un cierto porcentaje de personaspase todo su tiempo investigando. Eso nos hace a todos inventores de CRISPR, y diría que nos hace a todos pastores de CRISPR. Todos tenemos una responsabilidad.

09:25

Así que les pido que aprendan realmente sobre este tipo de tecnologías, porque, en realidad, solo de esa manera podremos guiar el desarrollo de estas tecnologías, el uso de estas tecnologías y asegurar que, al final, dé un resultado positivo tanto para el planeta como para nosotros.

09:46

Gracias.

09:47 (Aplausos)

Buen Viernes!! 🙂


Artículo Original: “What You Need To Know About CRISPR” en TED

La Energía De Activación. La Razón Por La Que El Café Nos Mantiene Activ@s

El tema que me gustaría aprender hoy es un tanto curioso, ya que mezcla la química con la productividad. Hoy me gustaría aprender sobre la energía de activación; en este momento no tengo ni la más remota idea de lo que puede ser. ¿Me acompañáis?

Lo Esencial

El principio de cualquier empeño complejo o desafiante siempre es la parte más dura.

No tod@s nosotr@s nos despertamos y saltamos de la cama list@s y preparad@s para el día que nos espera. Algun@s, como yo mismo, necesitamos un poco de energía extra para la transición del sueño al día. Una vez me he tomado una taza de café, mi nivel de energía sube y ya estoy listo para afrontar el día.

Las reacciones químicas funcionan de un modo muy similar. También necesitan de su propio café.

Ya sea que uses la química en tu día a día laboral o que hayas intentado por todos tus medios no pensar en ella desde la escuela, las ideas que residen tras la energía de activación son simples y útiles fuera de la química. Entender el principio, por ejemplo, puede ayudar a conseguir que nuestros hijos coman su verdura, a motivarnos a nosotr@s mism@s y a l@s demás y a vencer la apatía.

Cómo Funciona La Energía De Activación En Química

Las reacciones químicas necesitan cierta cantidad de energía para empezar a funcionar. La energía de activación es la cantidad mínima de energía que se necesita para hacer que una reacción ocurra.

Para entender la energía de activación, primero tenemos que mirar hacia cómo ocurre una reacción química.

Cualquiera de nosotr@s que haya encendido alguna vez un fuego tendrá un entendimiento intuitivo del proceso, incluso cuando no tengamos conexión con la química.

Tod@s intuimos que se necesita calor para encender la llama. Sabemos que poner una simple cerilla para encender una hoguera no será suficiente, así como también sabemos que un lanza llamas será excesivo. También sabemos que los materiales densos o los húmedos requerirán más calor que los secos. Esta cantidad imprecisa de energía que sabemos que necesitamos para prender un fuego es una clara representación de la energía de activación.

Para que una reacción ocurra, los enlaces existentes deben romperse y deben crearse de nuevos. Una reacción tan sólo ocurrirá si los productos son más estables que los reactivos. En un fuego, convertimos el carbono en forma de madera en CO2 que es una forma más estable del carbono que la madera, de modo que la reacción tiene lugar y en su proceso produce calor. En este ejemplo, la energía de activación es el calor inicial que se requiere para prender este fuego. Nuestro esfuerzo y las cerillas que hemos gastado son una representación del mismo.

Podemos pensar en la energía de activación como la barrera entre la mínima (los mínimos valores necesarios) de los reactivos y de los productos en una reacción química.

 

En el ejemplo del fuego los reactivos serían el combustible, lo que utilizamos para prenderlo y el oxígeno de la atmósfera. Los productos serían el CO2 y el calor que se desprende.

La Ecuación de Arrhenius

Svante Arrhenius, un científico Sueco, estableció la existencia de la energía de activación en 1889.

Arrhenius desarrolló su ecuación homónima para describir la correlación entre la temperatura y la tasa de reacción.

La Ecuación es crucial para el cálculo de las tasas de las reacciones químicas y, aún más importante, la energía necesaria para iniciarlas.

Si desgranamos la ecuación tenemos que:

  • K: es el coeficiente de la tasa
  • A: es el factor de frecuencia (cuán a menudo chocan las moléculas)
  • R: es la constante universal del gas (unidades de energía por incremento de temperatura por mol -¡cuánto tiempo sin oír hablar de moles!-)
  • T: representa la temperatura absoluta (normalmente en Kelvins)
  • E: es la energía de activación.

No es necesario conocer el valor de A para calcular Ea ya que se puede descubrir de la variación en la reacción de las tasas de los coeficientes en relación con la temperatura (sí, he leído 3 veces la frase y no la entiendo 😦 ). Como muchas ecuaciones, se puede reordenar para calcular diferentes valores. La Ecuación de Arrhenius se usa en muchas ramas de la química.

Por Qué Importa La Energía De Activación

Entender la energía necesaria para que ocurra una reacción nos da control sobre lo que nos rodea.

Si volvemos al ejemplo del fuego, nuestro conocimiento intuitivo de la energía de activación nos mantiene a salvo. Muchas reacciones químicas tienen unos requisitos muy altos de energía de activación, de modo que no suceden si no les damos un input adicional. Tod@s sabemos que un libro en una mesa es inflamable, pero no va a combustionar sin que le apliquemos calor (quedan aquí a parte las combustiones espontáneas de personas). A temperatura ambiente, no tenemos necesidad de ver al libro como una amenaza de fuego. Si encendemos un vela en el escritorio, sabemos que tenemos que apartar el libro.

¿Inflamable Significa Flamable?

Si las reacciones químicas no tuviesen unos requerimientos de energía de activación fiables, viviríamos en un mundo peligroso.

Catalizadores

Las reacciones químicas que requieren cantidades de energía substanciosas pueden ser difíciles de controlar.

Aumentar la temperatura no siempre es una fuente viable de energía debido a los costes que comporta, a problemas con la seguridad o simplemente por su impracticabilidad. La reacciones químicas que ocurren dentro de nuestro cuerpo, por ejemplo, no pueden usar altas temperaturas como fuente de activación de energía. De modo que, en consecuencia, a veces se hace necesario reducir la energía de activación necesaria.

El hecho de acelerar un reacción mediante la reducción de la tasa de energía de activación requerida se llama catálisis. Esto se lleva a cabo con una sustancia adicional llamada catalizador, que normalmente se consume en la reacción. En principio, sólo necesitamos una pequeña cantidad de catalizador para producir la catálisis.

Los catalizadores funcionan aportando un camino alternativo que tiene requerimientos de energía de activación menores. En consecuencia, muchas de las partículas tienen la energía suficiente para reaccionar. Se suelen usar a escala industrial para reducir costes.

Si volvemos al ejemplo del fuego, sabemos que el intentar encender una gran hoguera con una cerilla raramente es efectivo. Pero si añadimos un poco de papel, nos dará un modo alternativo y nos servirá de catalizador.

En nuestros cuerpos los encimas sirven de catalizadores en reacciones vitales como la construcción del ADN:

Cómo Podemos Aplicar El Concepto De Energía De Activación A Nuestras Vidas

Aunque la energía de activación sea un concepto científico, lo podemos usar como un modelo mental práctico.

Si volvemos al ejemplo del café de la mañana que aparece en el título de este Brain Feeling, muchas de las cosas que hacemos cada mañana (en mi caso: escribir en el blog) dependen de un empujón inicial.

Pongamos como ejemplo una clase donde l@s estudiantes tienen que hacer un trabajo. Cada estudiante requiere una clase de energía de activación distinta para empezar el trabajo:

  • Para un@ será oír a su amig@ decir que ya ha terminado el suyo
  • Para otr@, será bloquear las redes sociales y apagar su teléfono
  • Otr@ necesitará algunas latas de Red Bull para llegar ala entrega.
  • Otro@, lo será el leer un artículo interesante que sirva de chispa de inspiración.

Por lo que, el acto de escribir un trabajo, necesita de algún clase de energía.

Chispa Creativa

Hacer que l@s niñ@s se coman sus verduras puede ser un proceso difícil. En este caso, los incentivos pueden funcionar como catalizador. El no comer los postres hasta que se hayan terminado la verdura no es tan sólo un juego psicológico de incentivos, a menudo también requiere de menos energía que estar peleándonos constantemente con ell@s para que se coman la verdura. Una vez se han comido la zanahoria, generalmente comerán una tras otra. Aún quieren el postre, por lo que no vamos a necesitar recordarles una y otra vez durante el proceso, vamos a ahorrar mucha energía.

También podemos aplicar el concepto de energía de activación para llevar a cabo cambios de vida drásticos. Cualquiera que se haya enfrentado a algo dramático y difícil (como dejar alguna droga, dejar una relación abusiva, dejar un trabajo o hacer cambios de estilo de vida cruciales) sabe que es necesario llegar a un punto de rotura, un punto de inflexión, en primer lugar. Cuanto más grande y desafiante sea la acción, más energía de activación vamos a necesitar.

Los bebedores de café ansiarán un poco de energía de activación (una taza o dos) para empezar su día si es que han descansado bien. Si no lo han hecho tan bien, van a necesitar mucho más café para tirar el día adelante.

Conclusión

Para entender y utilizar el concepto de energía de activación en nuestras vidas no necesitamos de una licenciatura en química. Mientras que el concepto, tal y como lo usan los científicos, es complejo, nosotr@s podemos usar la idea básica.

Muchos modelos mentales se originan en la ciencia, hay algo un tanto poético en el modo en que el comportamiento humano se refleja en lo que ocurre a nivel microscópico.

Buen Miércoles!! 🙂


Artículo Original: “Activation Energy: The Reason Coffee Helps you Get Going” en Farnam Street Blog