La Teoría de la Información daría para escribir una novela: ha sido aplicada para desencriptar códigos nazis en la II Guerra Mundial, fabricar discos compactos o estudiar la diversidad de coleópteros en los bosques tropicales.

En el estudio de la biodiversidad (tanto animal como vegetal) el índice más utilizado hoy en día es el Índice de Shannon. Este índice fue introducido en el mundo de la ecología por Ramón Margalef, lo cual le valió fama mundial en esta disciplina. Margalef estableció paralelismos entre las letras de una frase y el mensaje que éstas son capaces de transmitir con las especies que componen un ecosistema y las funciones que éstas desempeñan. Son famosos sus experimentos con mecanos, con los que pretendía descubrir cómo de compleja se podía hacer una máquina con un número determinado de piezas, o qué número de piezas mínimo es necesario para hacer que una máquina realice una función, y aplicar luego los resultados a la interpretación de ecosistemas.

El índice de Shannon mide la diversidad natural teniendo en cuenta dos cosas: 1) el número de especies presentes; y 2) cómo se reparten esas especies. No es lo mismo tener 100 individuos de 5 especies repartidas en 96, 1, 1, 1 y 1 individuos; que en 20, 20, 20, 20 y 20 individuos. La información que contiene el segundo sistema es mayor que la información que contiene el primero. La unidad del índice de Shannon es el bit (que es la unidad mínima de información). Un bit es algo que puede estar en dos estados diferentes (sistema binario). Para saber el número de bits que tiene algo: es el número de preguntas que hay que hacerse para conocer un suceso equiprobable.

Y de ese modo se expresa la biodiversidad como la cantidad de información que contienen el número de especies y su abundancia relativa.

Los murciélagos abundan en las regiones tropicales, y muchas de las especies se alimentan de fruta, por lo que necesitan conocer la especie de árbol a la que se acercan. También requieren conocer árboles individuales que se encuentren en su entorno habitual para poder orientarse durante sus correrías nocturnas o crepusculares.

El reconocer una estructura tan compleja como un árbol (con múltiples hojas y ramas, y en movimiento) se presumía una habilidad altamente complicada de llevar a cabo. Sin embargo el algoritmo desarrollado no es excesivamente complejo. Los investigadores utilizaron un sonar que utilizaba la misma frecuencia que los murciélagos, y grabaron miles de ecos producidos por cientos de individuos vivos de cinco especies de árboles. El algoritmo que diseñaron lograba distinguir las especies en base a las frecuencias de los ecos de una forma muy ajustada.

Vía | Computers Show How Bats Classify Plants According To Their Echoes

Alan Turing es, entre otras cosas, el precursor de la computación. Su famosa Máquina de Turing es un compuesto abstracto o teórico que simula el comportamiento de cualquier tipo de ordenador. Alan Turing fue el consolidador formal del concepto de algoritmo, que es la base del funcionamiento de todos los ordenadores actuales. Turing también dedicó gran parte de su ingenio en desarrollar teorías acerca de la inteligencia artificial (uno de sus logros más importantes fue el diseño del Test de Turing, que permite determinar si una entidad es inteligente o no).

¿Por qué el logotipo de Apple es una manzana precisamente mordida? Alan Turing había participado en la II Guerra Mundial como un descifrador de códigos nazis y había accedido a información muy privilegiada y restringida del ejército inglés. Por ello cuando terminó la guerra se le vigiló estrechamente. Para desgracia de Alan Turing su homosexualidad era considerada un delito en aquella época, y cuando denunció un robo en su casa (en el que un amante suyo estaba implicado), las investigaciones llevaron a detener al propio Turing por perversión y homosexualidad.

Forzado a elegir entre la cárcel o un tratamiento hormonal, escogió éste último, lo que le llevó a un declive físico y psicológico que truncó su carrera y a la postre su vida. El 7 de junio de 1954, a los 42 años de edad, murió por envenenamiento con el cianuro contenido en una manzana, a la que solo llegó a dar un mordisco.

Unos hablan de suicidio, otros de tenebrosas conspiraciones, y otros (como su madre) quieren creer que fue un simple descuido de Turing en la manipulación de las sustancias de su laboratorio. Lo que es seguro es que este hombre y esta manzana tienen una página escrita en la Historia que será difícil de borrar.

Investigadores de IBM desarrollaron un nuevo método para mandar información entre diferentes núcleos en un chip transformando pulsos eléctricos en pulsos luminosos. De esta forma se puede reducir el tamaño de las supercomputadoras al de una laptop, y más importante aún se necesitaría una cantidad 10 veces menor de energía para hacerlo funcionar. El modulador óptico empleado por IBM es entre 100 y 1.000 veces menor que cualquier otro del estilo.

El trabajo se concentra en la posibilidad de incluir muchos más núcleos en un sólo chip, que actualmente se ve limitado porque la tecnología de comunicaciones en-el-chip sobre calentaría el procesador y sería demasiado lenta para un aumento en el flujo de trabajo. “Lo que hicimos fue un gran avance hacia la construcción de un mucho más chico y más eficiente método para conectar los núcleos”, dijo Dr. T.C. Chen, vice presidente, Science and Technology, IBM Research.

Actualmente uno de los procesadores más avanzados del mundo, el CELL de IBM (usado por la Play Station 3) contiene 9 núcleos en un sólo chip. El nuevo método permitiría conectar cientos o miles de núcleos en un sólo chip de una manera mucho más eficiente y además en un espacio realmente reducido. Usar luz en vez de cables para mandar información puede ser hasta 100 veces más rápido en los chips.

El modulador óptico de IBM transforma una serie de pulsos eléctricos (1 y 0) que se transmite por un cable en una serie de pulsos de luz que se transmitirán por una guía de ondas nanofotónica de silicio. Primero, se envía una haz láser al modulador, que actúa como un “disparador” realmente veloz que regula cuándo la luz será transmitida o no. Cuando el modulador recibe una señal eléctrica de uno de los núcleos deja pasar un pulso de luz, de esta forma se modula la intensidad del haz, y se pudo convertir una serie digital de bits (1 y 0) en una serie de pulsos lumínicos.

Via | Physorg
Más Información | IBM
Más Información | Video de YouTube

Una nueva ley se encuentra en debate en el Reino Unido, con ella se podría permitir unificar el ADN de tres personas para crear un embrión. El procedimiento requiere la intervención de los padres y una tercera persona (una mujer), se trataría de fertilizar un óvulo con esperma para seguidamente extraerle el núcleo y trasplantarlo en el citoplasma de un gameto sano donado por otra mujer. La idea de todo este proceso es intentar evitar las enfermedades mitocondriales.

Como sabemos, las mitocondrias juegan un papel fundamental en las células, ya que suministran la mayor parte de la energía que necesitan, se les denomina centrales energéticas, aunque también son responsables de otros procesos como la síntesis co-enzimática. Las mitocondrias poseen su propio ADN y dependiendo del estado en el que se encuentre puede ser responsable de diversas enfermedades en el individuo, retraso mental, epilepsia, etc. La nueva técnica pretende solventar este problema gracias a las nuevas mitocondrias sanas que se reciben del gameto donado por la tercera persona.

Aunque ahora se está debatiendo el nuevo proyecto de ley, deberán pasar al menos 10 años para que nazca el primer ser humano mediante esta nueva técnica, y eso si se aprueba con cierta rapidez, ya que hay que tener en cuenta que varios miembros del parlamento se opondrán por cuestiones religiosas o morales o quizás por falta de conocimiento. El nuevo proyecto de ley de Embriología Humana y Fertilización será meticulosamente vigilado, sobre todo por los grupos religiosos que ya ven el tema como algo peligroso y aberrante. Algunos de los temores podrían tener fundamento, se teme que esta manipulación pueda originar otro tipo de enfermedades que encierren mayor gravedad que las que se intentaban solventar.

Nos quedamos con la frase pronunciada por Josephine Quintavalle, perteneciente al comité de Ética Reproductiva, “No estás imitando a la naturaleza; la estás distorsionando” y ¿cómo funciona la sabia naturaleza con los animales?, cuando alguno nace enfermo está condenado a muerte ¿no?, el proceso de la naturaleza con los seres vivos es mucho más “sanguinario”, la conocida selección natural. Los humanos quizás vamos en contra de la naturaleza, por eso somos seres humanos.

Nosotros estamos a favor de quienes defienden la legalización del nuevo proyecto de ley de Embriología Humana y Fertilización, son miles de vidas las que se pueden salvar, la naturaleza desde luego no las salvaría.

Vía | El Mundo
Más información | The Independent
Más información | The Human Embryology and Fertilisation (HFEA)
Más información | El Mundo (anexo)

Científicos de IBM han descubierto como hacer posible un dispositivo útil para la informática basado en nanoelectrónica. En concreto, su éxito ha sido aprender cómo guiar átomos individuales de modo que puedan crear piezas para dispositivos de almacenamiento ultra pequeños.

La idea no es otra que jugar a ser dioses, poder manipular y orientar los átomos a nuestro antojo. Entender y manipular el comportamiento de los átomos es fundamental para aprovechar el poder de la nanotecnología. En ello tendrá mucho que ver los avances recientes en electromagnetismo.

Usando nanotubos semiconductores, investigadores de varias empresas y laboratorios han desarrollado circuitos de computación de funcionamiento lógico y transistores, las puertas electrónicas lógicas de que están compuestos los chips. Hace algún tiempo, IBM ya se lanzó en esta aventura y mostró el primer circuito de ordenamiento lógico formado por nanotubos de carbono. Las computadoras moleculares basadas en estos circuitos tienen el potencial de ser mucho más pequeñas y rápidas que la actuales, además de consumir una cantidad considerablemente menor de energia.

Algunos gigantes del mundo informático como IBM, Hewlett-Packard (HP), NEC e Intel están invirtiendo millones de dólares al año en el tema. Los gobiernos del llamado Primer Mundo también se han tomado el tema muy en serio, con el claro liderazgo del gobierno estadounidense, que para este año ha destinado 570 millones de dólares a su National Nanotechnology Initiative.

En España, los científicos hablan de “nanopresupuestos”. Pero el interés crece, ya que ha habido algunos congresos sobre el tema: en Sevilla, en la Fundación San Telmo, sobre oportunidades de inversión, y en Madrid, con una reunión entre responsables de centros de nanotecnología de Francia, Alemania y Reino Unido en la Universidad Autónoma de Madrid.

Vía | Electrónicos On Line
Genciencia | Superconductividad
Genciencia | A HP le gustan los nanocables
Genciencia | La nanotecnología se deja seducir por españoles
Genciencia | La computación cuántica asoma la cabeza
Genciencia | Primero nanotubos, después nanopolímeros

Desde USA llega un simulador virtual para intentar calmar las pesadillas, estrés y visiones de los soldados que han combatido en conflictos bélicos.

La idea es recrear la sensación al cerebro de que el paciente se halla nuevamente en guerra, de tal forma que le ayuda a amainar sus temores.

Este simulador ofrece las vistas, sonidos, olores y escenas dolorosas de modo que el cerebro es capaz de reprocesar su actividad cerebral.

Esta técnica recibe el nombre de terapia de exposición, ¿crees que puede ser útil para una persona? ¿Podrá hacer olvidar las fobias que cada uno tiene? ¿Viviremos conectados a Matrix en el futuro?

Vía | Not a Game: Simulation

Pero… ¿qué es un servidor? No es más que una aplicación informática o programa que realiza algunas tareas en beneficio de otras aplicaciones llamadas clientes. Algunos servicios habituales son los servicios de archivos, que permiten a los usuarios almacenar y acceder a los archivos de un ordenador y los servicios de aplicaciones, que realizan tareas en beneficio directo del usuario final.

Con ocho núcleos y 64 subprocesos, el procesador UltraSPARC T2 es un “servidor en chip”, que combina el alto rendimiento con un menor consumo energético con tres funciones esenciales integradas en el chip: red de 10 GbE de múltiples subprocesos, aceleración de cifrado y expansión de E/S PCI-Express.

UltraSPARC T2 fue lanzado el pasado día 8 de agosto y pasa por ser el único procesador de volumen que integra en un único chip 8 núcleos y hasta 64 hilos de ejecución, reuniendo además las funciones clave de un servidor: gran capacidad de proceso (tanto en punto fijo como en punto flotante), conectividad, virtualización y seguridad. Y todo ello optimizado para el sistema operativo Solaris.

Más rendimiento, más fiabilidad, y una mayor eficiencia energética en menor espacio. Todo ello se traduce en una importante reducción de costes.

Basado en la revolucionaria tecnología Chip MultiThread (CMT), este nuevo procesador marca nuevos récords mundiales en rendimiento y permite ahorrar energía, ya que consume menos de 2 vatios por hilo de ejecución. Esta empresa siempre ha estado concienciada con la eficiencia energética y lidera el mercado de procesadores co-responsables de alto rendimiento.

Quizás, el hito más interesante es que la primera versión, la beta, sale en código abierto para disfrute de los programadores y viciosillos de estos aparatillos. Cualquiera puede echar un ojillo y opinar!

Vía | Sun Microsystem
Web Oficial | UltraSPARC T2
Fuente | Wikipedia
Fuente | OpenSPARC

Se trata de una interesante publicación en la que han participado 15 autores que han sido coordinados por los investigadores del Centro de Información y Documentación Científica del propio CSIC. La guía pone al alcance de los lectores una recopilación de las direcciones de la red que ofrecen todo tipo de información útil y veraz, que permite a profesionales e investigadores agilizar las tareas en la búsqueda de información.

Bibliotecas, periódicos, revistas electrónicas de carácter científico, investigaciones, material audiovisual, etc., pueden ser obtenidos de forma rápida y sencilla con la ayuda de la nueva guía. En muchas ocasiones, cuando buscamos a través de los motores de búsqueda determinada información, nos encontramos con dudosas fuentes, información sin aval y diversas publicaciones que no hacen otra cosa que retrasar el trabajo.

La guía se presenta muy completa, definiéndonos e informándonos sobre todos los recursos a los que podemos acceder, sin duda, es una interesante compra que podemos realizar por un precio en torno a los 30 euros.

Vía | CSIC (Pdf noticia)
Más información | CSIC (guía)

Según los cálculos que se presentan en el blog de Mark, un Google negro permitiría un ahorro diario de 3 millones de kilowatts, que traducidos en dinero representarían unos 75.000 dolares anuales.

La noticia ha dado ya algunas vueltas por la red, con lo cual ha habido tiempo para todo: la página principal del Google negro ya existe, en blogspot; se ha creado Google Dark, un script para GreaseMonkey que cambia a negro la página principal del buscador; también se ha puesto en marcha el proyecto Negroogle, que ofrece las mismas busquedas que Google pero con pantalla negra en todas las páginas; etc.

Han aparecido, además, algunos comentarios críticos que discuten la fiabilidad del asunto, en base a la existencia de diferentes comportamientos, en cuanto a los colores y el consumo de energía, según el tipo de pantalla, LCD o CRT.

Vía | El Blog del Switcher
Más información | Negroogle
Más información | Black Google
Más información | Google Dark
Más información | Black Google Would Save 750 Megawatt-hours a Year

La empresa canadiense D-Wave System presentó el 13 de febrero de 2007 en Silicon Valley, una primera computadora cuántica comercial de 16-qubits de propósito general; luego la misma compañía admitió que tal máquina llamada Orion no es realmente una Computadora Cuántica, sino una clase de máquina de propósito general que usa algo de mecánica cuántica para resolver problemas.

El aumento en la capacidad de los procesadores y otros circuitos integrados (como las memorias RAM) se consigue mediante la miniaturización. Si se reduce el tamaño de los circuitos se pueden introducir más elementos y la distancia entre transistores es más pequeña, con lo que aumenta la velocidad. El problema surge al acercarse al tamaño del átomo.

En este mundo en miniatura comienzan a tener importancia las leyes de la física cuántica, según las cuales el comportamiento de los electrones es probabilístico. Algo muy difícil de controlar para los ingenieros, a los que no les gusta encontrar un 0 donde debería haber un 1. Sin hablar de las dificultades que presenta manipular átomos.

Para entender mejor el problema conviene conocer cómo se fabrican los circuitos integrados. En el interior de un chip, esa pastilla de plástico negro con patas metálicas, hay una lámina de silicio del tamaño de una uña. Si se pone bajo un microscopio aparece lo que podría ser una ciudad en miniatura: bloques y pistas que no son otra cosa que transistores y cables conductores, los elementos básicos de un circuito.

Todos los componentes del circuito integrado se imprimen literalmente sobre la diminuta lámina de silicio con una técnica fotográfica. Es algo parecido a la serigrafía, pero con una precisión mucho mayor.

Con la tecnología actual se fabrican pistas conductoras de 0,18 micras, es decir, 500 veces más delgadas que un cabello humano. El radio del átomo es solo unas 1000 veces menor. Las capas de aislante que las separan pueden tener un espesor de cuatro o cinco átomos.

El siguiente paso es crear pistas conductoras de 0,10 micras, con lo que los transistores tendrían apenas 100 átomos cada uno. Esto es lo que la ley de Moore predice para dentro de cuatro o cinco años. Más allá, las limitaciones parecen insuperables.

El Computador molecular no es un concepto nuevo, desde que se empezó a conocer la mecánica de funcionamiento de las proteínas y encimas, se comenzó a especular con la idea de utilizar cadenas de moléculas como medio de almacenamiento de información interpretable por otras cadenas orgánicas que pudiesen procesarla. Richard Feynman (premio Nobel de física), ya propuso durante la década de los cincuenta la idea del computador molecular, aunque hasta la década de los noventa no se realizaron los primeros experimentos prácticos.

Leonard Adleman, entre otros méritos, fue el primero en conseguir realizar cálculos matemáticos con moléculas de ADN dentro de un medio controlado. El experimento realizado (presentado el 11 de Noviembre de 1994 en la revista Science), demostró además el enorme potencial que podría desarrollar un computador molecular.

Más Información | Computadoras biomoleculares
Más Información | Los límites del silicio

Comenzamos con una lista de variables booleanas x₁, …, x_n. Un literal es una de las variables x_i (o la negación de una de las variables ¬x_i). Hay 2n literales posibles. Una cláusula es un conjunto de literales.

Las reglas del juego son las siguientes: Asignamos valores booleanos Verdadero (V) o Falso (F) a cada una de las variables. De este modo a cada uno de los literales se le asigna un valor booleano. Finalmente una cláusula tiene valor V si y sólo si al menos uno de los literales de la cláusula tiene un valor V, en otro caso tendrá un valor F.

Un conjunto de cláusulas es satisfactible si existe una asignación de valores booleanos a las variables que hagan que todas las cláusulas sean ciertas. Consideramos or entre cada unos de los literales en una cláusula y and entre las cláusulas.

El problema de satisfacibilidad (SAT). Dado un conjuntos de cláusulas. ¿Existe un conjunto de valores booleanos para una determinada expresión que la haga verdadera?

Ejemplo: Consideramos el conjunto de variables x₁, x₂, x₃. Podemos construir la siguiente lista de cláusulas.

{x₁, ¬x₂} {x₁, x₃} {x₂, ¬x₃} {¬x₁, x₃}

Si elegimos los valores (V,V,F) para las variables (x₁, x₂, ₃) respectivamente, entonces los valores de las cuatro cláusulas será (T,T,T,F), así que no podría ser una asignación válida para satisfacer el conjunto de cláusulas. Existen 8 posibles asignaciones (2ⁿ⁼³). Al final obtenemos como asignación satisfactoria a (T,T,T).

El ejemplo nos deja la sensación de que SAT debe ser un complicado problema computacional, porque hay 2ⁿ posibles conjuntos de valores que pueden resolver el problema. Está absolutamente claro, sin embargo, el problema pertenece a la clase de complejidad NP. Efectivamente, es un problema de decisión. Además podemos asignar fácilmente un certificado a todos los conjuntos de cláusulas para cual la respuesta a SAT es ‘Sí, las cláusulas son satisfactibles’. El certificado contiene un conjunto de valores, uno por cada variable, que satisface todas las cláusulas. Una máquina de Turing que recibe un conjunto de cláusulas, apropiadamente codificadas, como entrada, acompañadas del certificado tendría que verificar solamente que si los valores son asignados a las variables como se muestra en el certificado entonces efectivamente cada cláusula contiene al menos un literal de valor V. Esa verificación se realiza en tiempo polinómico.

Referencias | SAT en Wikipedia
Referencias | H.S.Wilf, Algorithms and Complexity, 1994

• Calculando la raíz de Z y comparando con X (proceso lento y engorroso)
• O bien, elevando al cuadrado a X y comparando con Z (simple multiplicación X·X)

La conclusión que sacamos de éste sencillo ejemplo es que en algunos problemas comprobar la solución es más eficiente que calcularla. La complejidad de la función “elevar al cuadrado” es más simple que calcular la raíz cuadrada. ¿Qué tiene que ver todo esto con P=NP? Pues bien, P es la clase de complejidad que contiene problemas de decisión que se pueden resolver en un tiempo polinómico. P contiene a la mayoría de problemas naturales, algoritmos de programación lineal, funciones simples,... Por ejemplo la suma de dos números naturales se resuelven en tiempo polinómico (para ser más exactos es de orden 2n). Entre los problemas que se pueden resolver en tiempo polinómico nos encontramos con diversas variedades como los logarítmicos (log(n)), los lineales (n), los cuadráticos (n2), los cúbicos (n3),... Volviendo al ejemplo principal llegamos a la conclusión que la función de elevar al cuadrado está contenida en la clase P.

La clase de complejidad NP contiene problemas que no pueden resolverse en un tiempo polinómico. Cuando se dice que un algoritmo no puede obtener una solución a un problema en tiempo polinómico siempre se intenta buscar otro procedimiento que lo consiga mejorar. Frente a los problemas contenidos en P tienen métodos de resolución menos eficaces. Podemos ver que la operación de calcular la raíz cuadrada se encuentra contenida en esta clase.

Si nos resulta sencillo encontrar una solución para un determinado problema, sabemos comprobar si la solución es cierta (simplemente comparar), por lo que P es un subconjunto de la clase NP. La gran cuestión es si ocurre lo mismo a la inversa, es decir, si tengo un problema que sé comprobar fácilmente si un resultado es una solución, ¿sé calcular una solución sencillamente? ¿Todo problema se puede resolver en tiempo polinómico? Si alguien conoce la respuesta que se dirija al Instituto Clay y recoja su millón de dólares.

Más información | P versus NP en Wikipedia (Inglés)