Ciencia Kanija

Es un juguete con el que la mayoría de los niños han jugado en algún momento, pero el hallazgo del profesor de Ciencias de la Computación de la Universidad del Noreste Gene Cooperman y el estudiante graduado Dan Kunkle no es un juego de niños. Los dos han probado que 26 movimientos son suficientes para resolver cualquier configuración del cubo de Rubik – un nuevo récord. Históricamente la mejor marca estaba en 27 movimientos.

¿Por qué esta fascinación con este popular rompecabezas?

“El cubo de Rubik es una base de pruebas para problemas de búsqueda y enumeración”, dice Cooperman. “La búsqueda y enumeración es un gran campo de investigación que abarca a gran cantidad de investigadores trabajando en distintas disciplinas – desde la inteligencia artificial a las operaciones. El cubo de Rubik permite a los investigadores de distintas disciplinas comprar sus métodos en un único y conocido problema”.

Cooperman y Kunkle fueron capaces de conseguir su récord gracias a dos técnicas principales: Usaron 7 terabytes de discos distribuidos como extensión de la memoria RAM, para mantener en memoria grandes tablas y desarrollaron un nuevo y mucho más rápida forma de calcular movimientos, e incluso movimientos de grupos completos usando la Teoría de Grupos de las matemáticas.

Cooperman y Kunkle pusieron todas las configuraciones del cubo de Rubik en una familia de conjuntos de configuraciones (llamados familia de cosets en la Teoría de Grupos matemática). Entonces observaron los resultados de aplicar un sólo movimientos a todas las configuraciones de un coset a la vez. Simularon esto en un ordenador a razón de 100 000 000 de veces por segundo, usando una nueva técnica matemática de la Teoría de Grupos.

En mayo de 1997, el profesor de Ciencias de la Computación de UCLA Richard Korf anunció que había encontrado las primeras soluciones óptimas para el cubo de Rubik. Su investigación demostró que la solución óptima media es de 18 movimientos, y creía que cualquier cubo podría resolverse en no más de 20 movimientos. Sin embargo fue incapaz de demostrarlo, y nadie ha sido capaz de demostrar que se pudiese resolver en menos de 27 movimientos.

“Korf había escrito un programa que pasaba mucho tiempo hasta llegar a la solución óptima para estados simples del cubo de Rubik”, dice Kunkle. “Nuestro programa primero hace un precómputo y entonces, de forma muy rápida – en aproximadamente un segundo – halla una solución en 26 movimientos o menos para cualquier situación del cubo de Rubik.

Cooperman y Kunkle usaron ordenadores de Teragrid (teragrid.org) y del Noreste, parte del primer nodo de una beca de 200 000 dólares que Cooperman y sus colegas recibieron de la Fundación Nacional de Ciencia en 2006 para obtener 20 terabytes de almacenamiento.

El cubo de Rubik, que se inventó a finales de los años 70 por Erno Rubik de Hungría, es tal vez el rompecabezas combinatorio más famoso de su época. Su configuración dispone de miles de millones de combinaciones, lo que en realidad es quedarse corto. De hecho, hay más de 43 trillones (4.3252 x 10¹⁹) de estados diferentes que pueden alcanzarse con cualquier configuración dada.

Un prototipo del motor termoacústico construido por investigadores del Laboratorio Nacional de Los Álamos en los Estados Unidos. (Imagen cortesía: LANL)

Un curioso fenómeno responsable del “canto”de los vasos de cristal caliente durante el proceso de soplado podría proporcionar a las comunidades más pobres del mundo las comodidades cotidianas tales como una cocina, un frigorífico o un generador – todas combinadas en una sola unidad y alimentadas con combustibles simples de biomasa como la madera.

Los científicos han sabido desde hace tiempo que las ondas sonoras pueden generarse a partir del calentamiento irregular de un gas presurizado. Ahora, un nuevo proyecto de 2 millones de libras llamado SCORE¹ (Stove for COoking, Refrigeration and Electricity supply – Estufa para cocinar, refrigeración y suministro eléctrico) se propone explotar este principio de la “termoacústica” para desarrollar un asequible y versátil generador alimentado por madera que será capaz de cocinar y enfriar alimentos en los países en desarrollo donde el acceso a la energía está severamente limitado.

El proyecto se está desarrollando por investigadores del Reino unido y Estados Unidos junto con la organización benéfica Practical Action (Acción Práctica), y la industria y universidades de África y Asia. “Aunque los principios físicos se comprenden bastante bien y la tecnología se ha usado con anterioridad para proporcionar fuentes de energía o unidades de refrigeración en satélites, no hemos investigado en la producción de un dispositivo combinado que pueda ser producido en masa a un precio razonable”, dijo el investigador de SCORE Mark Johnson de la Universidad de Nottingham.

En la aplicación planificada, la madera se quema bajo un tubo relleno de gas que contiene una”pila” porosa de pequeños canales paralelos. Cuando se calienta el gas, crea un gradiente de temperatura a lo largo de la pila. Esto provoca que las moléculas del gas oscilen atrás y adelante contra las paredes de los canales, intercambiando calor y produciendo áreas de presión del gas altas y bajas, lo cual genera intensas ondas sonoras como en un hervidor que canta. Entonces, cuando el gas está en constante desplazamiento de ida y vuelta entre las secciones calientes y frías del tubo, comienza a comprimirse “rítmica” y suavemente, aumentando de este modo las ondas sonoras.

Estas ondas sonoras pueden aprovecharse en un alternador lineal – semejante a un altavoz que opera de forma inversa – convirtiéndolo en electricidad. Sin embargo, también pueden pasarse a otro motor termoacústico que funcione a la inversa para generar un efecto de enfriamiento. Aquí, el gas efectivamente toma el calor de uno de los extremos del tubo, lo transporta, y lo deposita en el otro extremo. La parte enfriada puede usarse como refrigerador. No es sorprendente que el calor de la madera quemada pueda usarse también como una cocina convencional.

De acuerdo con el director del proyecto SCORE Paul Riley, el uso de termoacústicos evita las piezas móviles, lo cual hará al dispositivo mucho más fiable que los generadores de gasolina o diésel. Demás producirá menos contaminantes y usará la madera de forma mucho más eficiente que el fuego abierto, que es el principal método de cocinado para dos mil millones de personas en todo el mundo. El objetivo es producir el dispositivo a un costo de 15 o 20 libras – menos de una décima parte de lo que cuesta hoy suministrar de energía un área rural.

Riley y sus colegas están reclutando investigadores para refinar su tecnología. Esperan producir su primer prototipo en 18 meses, con pruebas de campo y distribución masiva de los dispositivos en las comunidades objetivo en un plazo del proyecto de 5 años.

Durante mucho tiempo estuvo entre los círculos de SETI la suposición de que cuando nos llegase el contacto sería a través de la detección de una señal de radio inequívoca, una clara llamada desde las profundidades del espacio que sería alienígena sin ningún tipo de duda. Los científicos y entusiastas de SETI mantuvieron del mismo modo que una señal ET sería tanto simple como fácil de identificar como de naturaleza extraterrestre. Ahora nos damos cuenta de que podría no ser tan sencillo. Los ETs podrían estar intentando una comunicación a través de láser, u hologramas, o alguna otra forma que no podemos siquiera imaginar. Estamos buscando una aguja en un pajar mientras llevamos una venda en los ojos y guantes de boxeo.

Aunque el mejor escenario para nuestra primera señal sería un pitido similar al del Sputnik desde las profundidades del espacio, diciéndonos lo lejos que tenemos que sintonizar el dial de la radio galáctica para escuchar claramente los tonos de “Voces de la Vía Láctea”, es más probable que la transmisión contenga MUCHA información que será difícil de decodificar, especialmente si tal información no fue creada y transmitida con el propósito de hacer un contacto, pero se “filtró”. La Tierra filtra señales hacia el espacio todo el tiempo, y las ondas de radio se dispersan lejos de nosotros llevando no sólo programas de entretenimiento sino también programas documentales. Documentales sobre vida salvaje, características de historia natural, programas de jardinería, de cocina, eventos deportivos, todos ellos llevando una rica y precisa información para cualquier inteligencia ET que se tropiece con ella.

¿Podrían estar “filtrando” también las civilizaciones alienígenas? Si lo están, entonces deberíamos cruzar los dedos para que tengan los equivalentes a los especiales de “National Geographic” en rumbo hacia nosotros, empaquetados con información útil, en lugar de versiones de “Gran Hermano”. Qué desastre sería eso…

¿Pero qué pasa con los programas sobre arte? El arte contiene grandes cantidades de señales confusas y conflictivas. El arte es subjetivo y muy personal. Y aunque muchas formas de arte son autoexplicativas, realistas y fácilmente interpretables, el llamado arte moderno, con sus patrones geométricos, curvas caóticas, patrones aleatorios y espirales psicodélicas y ramas de colores necesita algo de explicación.

Las posibilidades de cruzarnos con un episodio ET de “Arte Hoy” son ridículamente bajas, pero no imposibles. Tal vez una civilización podría, tras pasar un milenio refinando sus ciencias, tener al arte en mayor estima, en tan alta estima que sientan el deseo de compartir sus logros artísticos con el resto de la Galaxia, (y mantenerlos con ellos durante el proceso también, por supuesto). Tal civilización podría distribuir los contenidos de sus galerías, dispersándolos entre las estrellas como confeti, distribuyéndolos en una forma de “shareware¹ cósmico”…

Pero el arte de una civilización podría confundirse en otra como imágenes científicas, representaciones gráficas de conceptos científicos, o ilustraciones de algunos libros de texto de física avanzada, y viceversa. ¿Reconoceríamos – y/o apreciaríamos estéticamente – algunos ejemplo que nos llegasen, ya sea completos o parciales, del arte ET? Y esto funciona en ambos sentidos: ¿qué podría hacer una inteligencia ET con un trabajo de Picasso, cuando sólo unos pocos de los nuestros aquí en la Tierra tienen idea de lo que representan? ¿Y estamos realmente seguros de que los ETs interpretarán correctamente esos mapas de púlsares de los laterales de nuestras Voyagers y Pioneers, o simplemente pensarán: “Hmmm, interesante composición, pero demasiado abstracta para mí..”?

La naturaleza del arte ET estará dictada por su rango de sentidos, su entorno, su camino evolutivo, psicología y fisiología. Por supuesto, ellos podría crear composiciones que nos parezcan familiares y dárnoslas con impactantes paisajes y retratos de formas vivientes con las que comparten su rincón de la Galaxia, pero es más probable que el arte creado por los ETs sea tan distinto al nuestro que no lo reconoceríamos como arte. ¿Qué clase de arte podría producir un ET mecánico? ¿Disfrutarían de un diseño perfecto, verían la belleza en las formas puramente funcionales, desdeñarían las líneas suaves y delicadas, los colores suaves?

Tal vez algunos ETs sean tan avanzados que realicen arte a escala literalmente astronómica, manipulando objetos astronómicos o regiones completas del espacio…

Me parece que los ETs que estén siglos o milenios por delante de nosotros tendrían tanto poder y energía a su disposición que las líneas entre el arte y la ingeniería finalmente se difuminarían. Conforme sus artistas luchasen por producir trabajos más grandes y mejores, necesitarían lienzos cada vez más grandes para sus obras. Piensa en la evolución de nuestro propio arte. En un tiempo pintamos en los muros de las cuevas, entonces descubrimos los lienzos y como esculpir la piedra. Entonces pasamos a iluminar los laterales de los edificios con lásers y cavar caras en las laderas de las montañas. ¿Dónde lo haremos más tarde? ¿Esculturas láser en el cielo? ¿Esculturas en la órbita terrestre? ¿Imágenes proyectadas sobre la Luna?

Ahora métete tú mismo en el pellejo de un artista de dentro de mil, o diez mil años. ¿Qué lienzo sería lo bastante grande para tu ambición e imaginación…? ¿Qué tal hacer chocar asteroides o cometas en gigantes gaseosos para crear exóticos y maravillosos patrones en sus nubes, pero que lo disfruten millones de observadores de todo el Sistema Solar?

Tal vez los artistas alienígenas estén pintando con la misma luz de las estrellas. Mira las sobrecogedoras imágenes de las nebulosas planetarias tomadas por el Telescopio Espacial Hubble, con todo su multicolorido, sus estructuras en capas intrincadas, velos y cortinas de estrellas en llamas arremolinadas a su alrededor. La interferencia con las estrellas que acechan en el interior de tal nebulosa, podría hacerse vertiendo material sobre sus superficies, los artistas alienígenas serían capaces de cambiar la densidad y “rachas” de viento solar dándole forma, y manipular la forma de la nebulosa en patrones y formas de su elección. ¿Podrían las civilizaciones avanzadas ser capaces de crear esculturas de luz y gas a escala épica de esta forma?

Piensa en ello. ¿Cuántas veces has mirado una imagen del Hubble y has pensado “Eso es una obra de arte…”?

Tal vez estés en lo cierto.