Las matemáticas de la mente

"[Las neuronas son] células de formas delicadas y elegantes, las misteriosas mariposas del alma, cuyo batir de alas quién sabe si esclarecerá algún día el secreto de la vida mental." (Ramón y Cajal)

Introducción.

Dibujo de Ramón y Cajal de las células del cerebelo de un pollo,
 mostrado en "Estructura de los centros nerviosos de las aves", Madrid, 1905.

Dos noticias muy importantes que han tenido lugar estas últimas semanas en el campo de la neurociencia y la inteligencia artificial (de las cuales me hice eco en este mismo blog: aquí[1][2] y aquí[3]), me hizo recordar un trabajo de computación que hice allá por el 2011 cuando inicié el doctorado en ingeniería (el cual por cierto aún no terminé, y que tengo absolutamente abandonado :( Ya me gustaría tener tiempo libre para poder retomarlo; porque además odio dejar las cosas a medias).

Pues bien, el trabajo original[4] (que he mejorado) consistía en ser el desarrollo de un algoritmo capaz de aprender a jugar al Cuatro en Raya (Conecta 4) de un modo completamente autónomo: sin necesidad de programar a priori en absoluto ningún tipo de regla de juego. En otras palabras, comenzar con un programa que eligiera movimientos en principio aleatoriamente (como hace una persona cuando no sabe cómo jugar y le obligas a hacerlo), y que posteriormente dicho algoritmo fuese aprendiendo a jugar exclusivamente mediante la práctica (sin necesitar de ninguna nueva intervención por parte del programador), hasta alcanzar un nivel aceptable de juego.

Pero, ¿cómo lograr esta "hazaña"? (en el 2011 ya hacía tiempo que todo eso estaba inventado, pero yo estaba investigando sobre el asunto para intentar alcanzar el estado del arte). Resultó ser que la solución a este complejo problema, como ha ocurrido en tantas otras ocasiones en la investigación tecnológica, se pudo conseguir simplemente imitando el modo en que la naturaleza actúa. En este caso concreto, lo único que hubo que hacer fue simular computacionalmente una red neuronal como las que nuestro cerebro contiene, y dejar que un proceso de aprendizaje modulara las sinapsis (que en el campo de la computación se llaman pesos) entre las neuronas (que en computación se denominan nodos). Y nada más: simplemente montando una red neuronal similar a las del cerebro, se puede conseguir, por ejemplo; que un programa de ordenador sea capaz de (literalmente) aprender a jugar a un juego "complejo" como el Conecta 4 sin ninguna intervención humana añadida; es decir, sin la necesidad de explicar a priori ninguna regla o norma del juego: un proceso de aprendizaje, por cierto, muy similar al que se cree que acontece entre nuestras neuronas donde, mediante una práctica empírica repetida, se piensa que nuestra estructura neuronal se va ajustando y modulando hasta alcanzar el objetivo de aprendizaje deseado.

Equivalencia entre la neurona biológica, y la emulación computacional que de ella se hace.

La red neuronal (metodología).

La red neuronal artificial finalmente utilizada, la cual sigue, como digo, las directrices básicas del funcionamiento del cerebro animal, consistió simplemente en emular 181 neuronas (nodos) unidas mediante 828 sinapsis (pesos o enlaces wij) con una estructura espacial de 42 nodos de entrada (inputs), dos capas intermedias (hidden layers) de 69 neuronas cada una, y una capa de salida (output) con un único nodo. A la salida de cada nodo se aplicó una función de activación hiperbólica (tanh) para restringir el potencial de salida de cada neurona (simulando de esta forma la aparición del potencial de acción que ocurre en las neuronas biológicas).

Las 42 "neuronas" de la capa de entrada reciben un cierto potencial de acción (simbolizado por un valor de "voltaje" de 0, 1 ó -1) según el dato sensible de la casilla enésima indique que no hay ninguna ficha en ella (huevo libre), que contiene ficha propia, o una ficha del adversario respectivamente. Posteriormente, y tras el procesado de estos datos empíricos de entrada por las dos capas intermedias de la red (teniendo en cuenta el modo en que las sinapsis estén dispuestas -valor de los pesos wij-), se produce una salida concreta en el último nodo de la red. Esta salida va a consistir en ser un determinado "voltaje" simulado por un valor escalar y continuo (un número real) restringido en el dominio (0,1]. Y será este "voltaje" de salida el que finalmente va a simbolizar con su fuerza o debilidad (valor alto o bajo) lo favorable o desfavorable que una jugada concreta es. Por último, simplemente se selecciona el movimiento (de entre los 7 posibles en cada jugada) que la red neuronal estima como más ventajoso (argmax).

Esquema del modo en que se simula una neurona biológica.

Y nada más, eso es todo. Se monta una red neuronal como esta que os he descrito, la cual simplemente se limita a emular con cierto nivel de detalle las redes del cerebro animal, y sin explicarle al programa resultante en ningún momento las reglas del juego (sin preprogramar nada más), se consigue que un ordenador aprenda él sólo a jugar con un nivel aceptable al Conecta 4 mediante un entrenamiento autónomo (no supervisado) totalmente empírico de dicha red artificial.

Resultados.

El programa inicialmente no tiene ni idea de cómo jugar, y se limita a mover de un modo casi aleatorio por entre las 7 acciones que el juego del Cuatro en Raya permite en cada jugada (es decir; que en cada jugada se puede poner una ficha en la primera columna, en la segunda columna, y así hasta las 7 disponibles -siempre y cuando quede hueco libre hacia arriba entre las 6 filas-).

En este sentido, la red neuronal comienza no sabiendo qué hacer, y le puedes ganar simplemente colocando una ficha encima de otra hasta hacer las 4 en línea (como ocurriría, por cierto; con una persona que tampoco conozca las reglas del juego). Sin embargo, la cosa cambia gradualmente conforme la red va entrenando al practicar jugando contra copias de sí misma. Es decir; que el entrenamiento no supervisado de la red neuronal lo realizo mediante una técnica de computación evolutiva (utilizando refuerzo por torneo, una técnica que por cierto ha usado Google en su reciente programa capaz de vencer a un gran maestro en el juego Go[2]). Se procede, pues, haciendo cientos de copias de la red neuronal, pero permitiendo ligeras variaciones aleatorias (mutaciones) en las fuerzas sinápticas (valor de los pesos entre los nodos). De todas estas copias "mutadas", se seleccionan aquellas que jueguen (tras el torneo) por puro azar ligeramente mejor que las demás, lo que constituye de facto un gradual proceso evolutivo (muy similar en la base a la selección natural biológica).

Este proceso evolutivo de entrenamiento puramente experimental (empírico) termina al cabo de sobre 1000 generaciones (un par de días de proceso con la potencia de mi ordenador), resultando en una red neuronal entrenada capaz de ofrecer un aceptable nivel de juego (sin hacer uso de técnicas de programación tradicionales como el uso de árboles minimax, ni tampoco heurísticos de ninguna clase). Cada generación, por cierto, la componen 300 individuos (redes neuronales independientes) compitiendo entre sí.

Y creo que en este punto es importante señalar una vez más, que la red neuronal no busca activamente la mejor jugada trazando árboles de exploración (minimax o MTCS) y adelantando así el movimiento del adversario como se suele hacer, por ejemplo, en el desarrollo clásico de programas de ajedrez, sino que la red neuronal sencillamente ve el conjunto de fichas como un todo, y simplemente es capaz de "percibir" qué movimiento le dará ventaja. De hecho, el algoritmo entrenado consigue jugar bien, porque es capaz de captar los patrones del juego del Conecta 4 que mejor expectativas ventajosas ofrece (una forma de jugar muy parecida al que utilizan, por ejemplo; las personas). Tal es así, que es posible que la red neuronal llegue a cometer lo que se puede entender como "despistes", haciendo repentinamente una jugada inesperada o errónea.

Imágenes del programa.

Para todos aquellos que no deseen descargar el programa y ejecutarlo en local (o que no quieran esperar el día de entrenamiento necesario para que la red neuronal llegue a aprender a jugar con cierto nivel de calidad), os adjunto a continuación algunas imágenes y vídeos del proceso en vivo:

Interfaz del programa justo al inicio de su ejecución. Si se pulsa sobre "Jugar" se jugará contra la
 red neuronal en cualquier momento. Al inicio, la capacidad de juego de dicha red será nula.

Si jugamos, por tanto, nada más arrancar el programa contra la red neuronal, vemos que juega de un modo nefasto (casi aleatorio):

A continuación, ponemos la red neuronal a entrenar del modo en que lo hemos explicado en el apartado anterior. Veremos cómo se van jugando cientos de partidas durante el proceso de aprendizaje empírico hasta que, pasadas muchas horas de entrenamiento (y muchas generaciones de gradual ajuste evolutivo), la misma red neuronal que al inicio jugaba sin ninguna idea, habrá conseguido un nivel de juego bastante aceptable (teniendo en cuenta el pequeño tamaño en la estructura de la red neuronal utilizada -con apenas 180 neuronas- para agilizar el entrenamiento en lo posible en mi "modesto" ordenador de sobremesa). Veamos este proceso de entrenamiento en vivo:

En el vídeo sólo se ven las 3 primeras generaciones del entrenamiento, pero podéis imaginaros que ese proceso continúa por muchas horas hasta alcanzar las 1000 generaciones de entrenamiento por refuerzo mediante competición evolutiva.

Una vez finalizado el entrenamiento, el resultado es el siguiente. Vais a ver a continuación en el vídeo como, exactamente la misma estructura red neuronal inicial, una vez suficientemente entrenada y adaptada a la tarea de aprendizaje requerida (con las sinapsis bien moduladas), juega ya con un nivel bastante aceptable (por claridad visual, la máquina siempre mueve la primera y siempre juega con fichas amarillas):

Para no demorar mucho, detuve el entrenamiento del vídeo en 556 generaciones y probé la red neuronal. Y como se puede observar en el vídeo, es impresionante como una simple red de menos de 200 nodos (neuronas) es capaz de desarrollar tal habilidad para jugar a este complejo juego de explosión combinatoria. Lo que al inicio era un juego casi aleatorio, se ha convertido (al cabo de 6 horas de entrenamiento empírico no supervisado) en una capacidad de juego ¡con la suficiente calidad como para llegar a vencerme en ocasiones! El algoritmo ha conseguido (insisto una vez más, sin exploración minimax, ni ninguna ayuda heurística preprogramada) detectar y afianzar aquellos patrones de juego que más le benefician observando el tablero como un todo (alcanzando de manera autónoma técnicas de juego como la de comprender que es ventajoso mover siempre en la columna central al inicio del juego, superponer a veces su ficha por encima de la mía, etc.).

Pero más interesante aún, es el hecho de que cuando puse hace semanas a mi hija pequeña (de 6 años) a jugar a este juego que no conocía, siguió un proceso de aprendizaje asombrosamente similar al descrito por esta red neuronal artificial. Yo no le expliqué absolutamente nada a mi hija, y fue ella la que a base de jugar y perder (entrenamiento empírico) llegó a detectar ciertos patrones básicos y dedujo las reglas del juego. ¡Y os puedo prometer que esto que os cuento es verídico!

Conclusión.

Red neuronal biológica.

Partimos del hecho de que una red neuronal artificial, al imitar el modo en que funciona cualquier red neuronal de un cerebro animal, consigue y logra emular computacionalmente a su vez con una asombrosa similitud gran parte de las capacidades cognitivas de dichos entes biológicos. Esto, a su vez, parece establecer una estrecha e innegable relación directa entre estas capacidades cognitivas animales, y la red de neuronas biológicas que contienen sus cerebros.

Puesto con otras palabras: el hecho de que al imitarse el funcionamiento neuronal animal mediante computación surjan espontáneamente capacidades muy relacionadas con estos seres vivos, parece indicar fuertemente que toda la capacidad cognitiva de éstos podría explicarse como mera consecuencia de los flujos eléctricos procesados de un modo físico-químico por entre las redes de neuronas cerebrales. Porque, sin duda el hecho de que no haga falta ningún ingrediente externo a una simple red neuronal artificial para conseguir imitar gran parte de los logros cognitivos animales, evidencia con fuerza, que muy probablemente los propios logros animales tampoco requieran de otra cosa a parte de su propia red neuronal biológica. En este sentido, incluso la enorme capacidad cognitiva del hombre, como animal evolutivo que es, también se explicaría mediante su mero procesar eléctrico neuronal. Y aunque esta última hipótesis de la que hablo, hoy por hoy es solamente un postulado con fuertes evidencias a favor; en un futuro no demasiado lejano, y conforme la capacidad del hardware se acerque a la capacidad de cómputo del cerebro humano, muy posiblemente llegará a surgir una conciencia artificial indiferenciable de la nuestra, lo cual elevará la hipótesis a la categoría de teoría establecida. Es cuestión de tiempo (posiblemente menos de 50 años).

Red neuronal biológica.

Red neuronal artificial emulando una red biológica.

Las matemáticas de la mente (discusión sobre lo tratado).

Mediante una sencilla regla transitiva, todo lo dicho anteriormente finalmente casa con la propuesta de que nuestra mente podría ser fruto exclusivo de procesos matemáticos determinados. Veamos como:

Las capacidades cognitivas humanas (y del resto del reino animal) parecen ser, como hemos visto, producto del procesado eléctrico por entre trillones de sinapsis en el cerebro. Por lo que sería pues precisamente este procesamiento de información eléctrica entre neuronas el que lograría otorgarnos todas y cada una de nuestras capacidades, sin que exista evidencia empírica alguna de que nada más intervenga en el proceso que origina lo que se entiende por mente: englobando aquí conducta, emociones, sensaciones, etc. Esta afirmación basa su fuerza en tres hechos probados: 1º) Que la moderna neurociencia indica experimentalmente [2] que todo apunta a que las redes neuronales biológicas se sobran para acometer la gama completa cognitiva del hombre, 2º) que no se ha observado empíricamente nada más en el cuerpo humano capaz contribuir a tales procesos, y 3º) que además, por otra parte, al emular este comportamiento neuronal biológico de un modo computacional, se observan cada vez resultados más y más parecidos a los observados en los seres vivos (siendo muy probablemente un problema de escala y potencia de cómputo lo que ha impedido que la inteligencia artificial no haya avanzado de un modo tan evidente hasta hace poco más de una década). De hecho, la inteligencia artificial tiende (últimamente casi exponencialmente), a conseguir cada vez resultados más parecidos a los de la inteligencia biológica, y además lo hace precisamente imitando cada vez más y mejor la base neuronal del cerebro (en este sentido, cabe destacar en mi opinión la enorme mejora que se ha conseguido en el terreno del reconocimiento de voz en los últimos años, siendo hoy día posible que un simple móvil comprenda y transcriba las palabras que cualquiera pueda decirle sin un entrenamiento personal previo, y todo gracias a los avances logrados por Google y Apple en el uso de redes neuronales para estas tareas).

Pero ahora viene lo interesante del asunto. Si dado todo lo anterior, aceptamos que nuestra capacidad cognitiva se reduce a la red neuronal biológica que la sustenta, y si por lo tanto la mente queda determinada por esta base material físico-química subyacente (neuronas, neurotransmisores, iones, etc.), mientras que al mismo tiempo también hemos visto que esta red neuronal biológica se puede emular cada vez con más éxito en un ordenador, ¡esto quiere decir que podemos estudiar transitivamente la mente de un modo explícito a partir de nuestro conocimiento computacional!

Es decir; que si logramos comprender en profundidad cómo y por qué una red neuronal artificial es capaz de lograr logros equiparables a los cognitivos humanos, estaremos al mismo tiempo comprendiendo el porqué de nuestra propia mente biológica. En este sentido, saber por qué yo puedo, por ejemplo, detectar y clasificar objetos dentro de una foto, es equivalente a comprender por qué una red neuronal artificial es capaz de conseguir el mismo fin al imitar el funcionamiento de mi cerebro.

Así pues, todo se reduce a comprender por qué funciona una red neuronal artificial debidamente configurada (o adaptada a cierta tarea). Y la respuesta es simple, muy simple: gracias a las matemáticas. Todo el funcionamiento neuronal artificial (y según hemos concluido, también biológico), se basa en sumas aditivas de potenciales eléctricos y en la inclusión de un umbral (o constante numérica de voltaje) a partir de la cual se produce la transmisión de un pulso de acción.

En las redes neuronales artificiales todo se reduce a vectores (y matrices) de números, que posteriormente se multiplican y suman hasta ofrecer un valor de salida numérico en la última capa. Exclusivamente de este sencillo modo algebraico funcionan las redes artificiales, y según lo visto igualmente debe funcionar una red neuronal biológica. De hecho, la experimentación en neurociencia casa perfectamente con esta idea, al proponer que en el cerebro se va sumando el voltaje variable que llega (inputs) desde las dendritas de otras neuronas, y que cuando se supera cierto umbral de mili voltios (mV), ocurre la transferencia eléctrica hacia la salida de la neurona, mientras que si por el contrario no se supera dicho umbral la neurona no transmite ese pulso. Y no habría más. 

El simple álgebra que permite a una red neuronal artificial lograr hitos comparables a los biológicos, indican con determinación, que es un álgebra muy similar el que nos otorga a nosotros todas nuestras capacidades. Es decir; que debidamente configurada y estructurada por la evolución, serían estas estructuras matemáticas neuronales las responsables de dar cuenta de todo el potencial cognitivo observable en los animales.

En este sentido, nuestro cerebro es literalmente una especie de computador biológico trabajando, al igual que ocurre con nuestros ordenadores, mediante el procesamiento de señales digitales (un pulso = 1 y no pulso = 0). Aunque este procesamiento, sin embargo, es totalmente paralelo (y no secuencial como en un procesador), y además cuenta con la posibilidad de ajustar la friolera del trillón de sinapsis (mientras que actualmente no podemos simular con éxito más que redes neuronales artificiales de poco más de un millón de conexiones -sinapsis-; varios órdenes de magnitud por debajo de la capacidad biológica).

Sin embargo, lo importante del asunto no es realmente saber cuánto nos queda aún para lograr emular por completo el potencial que ofrece el cerebro biológico, sino el hecho de que ya hoy día podemos asegurar, con poco lugar a dudas, que nuestra mente es fruto del procesar eléctrico de la red neuronal del cerebro, y que dicha red neuronal es equivalente a un proceso de computación digital matemático:

Nuestra mente, en el fondo, no es más que el fruto de una enorme calculadora digital capaz de ejecutar en paralelo cientos de trillones de operaciones por segundo: operaciones que, por cierto, se reducen a meras sumas de potenciales eléctricos.

Código fuente del trabajo de Conecta 4.

- Archivo JAR directamente ejecutable (sólo necesitas tener instalado Java JRE en tu ordenador y hacer doble click en el fichero).
- Código fuente del proyecto (no he tenido tiempo de poner en limpio el código, ni de comentarlo como es debido; pero sí creo que está más o menos bien estructurado para el poco tiempo que tengo para dedicar a estas cosas :P).

Referencias.

[1] http://quevidaesta2010.blogspot.com.es/2016/01/nada-mas-que-neuronas.html
(Nuevo hito histórico conseguido por un equipo de Google, por el cual han conseguido desarrollar una red neuronal capaz de vencer por primera vez a un gran maestro en el juego Go.
[2]Scientific American: "Computer Beats Go Champion for First Time" (http://www.scientificamerican.com/article/computer-beats-go-champion-for-first-time/)
[3] http://quevidaesta2010.blogspot.com.es/2016/02/decodificando-la-mente.html
(Gran trabajo de Rajesh P. N. Rao, un neurocientífico computacional de renombre que formó parte del equipo de desarrollo de un importante experimento. El paper original se puede leer de forma gratuita desde este enlace: http://www.ploscompbiol.org/article/fetchObject.action?uri=info:doi/10.1371/journal.pcbi.1004660&representation=PDF y su título es el siguiente: "Spontaneous Decoding of the Timing and Content of Human Object Perception from Cortical Surface Recordings Reveals Complementary Information in the EventRelated Potential and Broadband Spectral Change").
[4] http://algoritmoevolutivo.blogspot.com.es/2011/10/computacion-evolutiva-ejemplo-iii.html
(Este es el trabajo que escribí originalmente en el 2011, y que acabo de mejorar para que no necesite ya ni siquiera de la ayuda del árbol minimax que originalmente utilicé de apoyo).

La izquierda nos miente, la derecha nos roba y el centro no existe

No suelo escribir en el blog mucho sobre política, porque además no es algo que me interese demasiado. Sin embargo, me gustaría compartir con vosotros una pequeña reflexión (muy personal) sobre el asunto de la "nueva" izquierda que está emergiendo aquí en España, liderada por el partido político de Podemos:

Pues bien. Resulta que parece ser que se confirma una vez más lo que por otra parte es evidente para cualquiera con dos dedos de frente: que de donde no hay, no se puede sacar; y que en el fondo todos los políticos (sin importar su ideología) no son más que personas con demasiados intereses personales como para tener una verdadera libertad de decisión. Y es que es un secreto a voces que la izquierda normalmente llega al poder prometiendo, mediante una propaganda descarada, cosas que se ven a leguas que son inviables económica y socialmente (aunque la necesidad hace que la mayoría no quiera, o acaso ni pueda, aceptar dicha inviabilidad). Luego, una vez llegan a tomar el cargo; pues simplemente ignoran alegremente todas esas medidas populistas que nos vendieron, y se dedican a maquillar esta falta con "tonterías" de marketing sin trascendencia real y profunda: como fue el caso en Madrid de poner a reinas magas en las cabalgatas, quitar el retrato del Rey del salón del pleno, y demás sandeces por el estilo.

En el caso concreto de Cádiz capital (que me toca de cerca), la cosa va quedando muy clara: ni el nuevo alcalde de Podemos "el Kishi" se bajó el sueldo como prometió, ni ha reducido el número de asesores para la alcaldía (ni sus sueldos), e igualmente tampoco ha detenido los desahucios de vivienda (como afirmó), ni mucho menos aseguró el agua y la luz a los vecinos con necesidades de La Corrala; ni, en definitiva, ha hecho "na de na". Aunque lo que sí ha hecho (como no) es pretender "vender e insistir" en el gran cambio social que su gobierno ha supuesto, aunque lo hace exclusivamente mediante audaces y simplistas artimañas propagandísticas, como la de desplazar durante los concursos de Carnaval del palco del Gran Teatro Falla a los políticos; y metiendo en su lugar a gente con necesidades económicas: que vale, que está muy bien; pero que mejor habría sido que les hubiera detenido los desahucios, asegurado el agua y la luz, o dado un trabajo digno; es decir: cumpliendo con su programa electoral. Es como si el hecho de que esos pocos necesitados vayan a poder asistir al Falla durante un par de días pudiese hacernos olvidar que ha faltado a más del 99% de sus promesas electorales (¿O quizás si puede? No olvidemos que la propaganda es un arma muy poderosa en tiempos de crisis).

En fin, que todo sigue como siempre. La izquierda nos miente, la derecha nos roba y el centro no existe. Estamos apañados.

Decodificando la mente

"Tradicionalmente los científicos han examinado las neuronas individuales, nuestro estudio da una visión más global, a nivel de grandes redes de neuronas, de cómo una persona que está despierta y presta atención percibe un objeto visual complejo." (Rajesh P. N. Rao)

A finales del año pasado ocurrió un hito en neurociencia del cual los medios de comunicación no se han hecho el debido eco. En concreto, un equipo multidisciplinario de participantes de muy diversas universidades estadounidenses (además de otros miembros de centros públicos como la NASA), ¡consiguieron literalmente decodificar  parte de la información contenida en los impulsos eléctricos que recibían desde varios electrodos implantados en pacientes voluntarios!

Llegué a este trabajo que os comento gracias a que soy un fiel seguidor del trabajo de Rajesh P. N. Rao, un neurocientífico computacional de renombre que formó parte del equipo de desarrollo de este experimento. El paper original se puede leer de forma gratuita desde este enlace: http://www.ploscompbiol.org/article/fetchObject.action?uri=info:doi/10.1371/journal.pcbi.1004660&representation=PDF y su título es el siguiente: "Spontaneous Decoding of the Timing and Content of Human Object Perception from Cortical Surface Recordings Reveals Complementary Information in the EventRelated Potential and Broadband Spectral Change".

¿En qué consistió el experimento?

El desarrollo técnico es un poco complejo y no voy a entrar en mucho detalle por aquí (aunque tenéis el paper para saber más), por lo que voy a limitarme a divulgar qué es concretamente lo que este equipo de investigación ha hecho de un modo que se pueda entender con claridad:

Comenzaron implantando mediante cirugía varios electrodos dentro de ciertas zonas concretas del cerebro de 7 sujetos voluntarios (los cuales iban a ser operados de todas maneras por otros motivos), de modo que pudieron ir recopilando mediante diversas técnicas los datos eléctricos que esos electrodos recogía.

Una vez implantado los electrodos (de 4 mm de diámetro) en los lóbulos temporales, se comenzó una serie de 3 rondas en las que se le mostraban a estas personas imágenes de cientos de rostros (de caras) y de cientos de casas (imágenes que el paciente no había visto antes). Cada 400 milisegundos la figura que se le mostraba cambiaba por otra imagen aleatoria hasta llegar a las 100 imágenes (por tres series = 300 imágenes).

Durante todo ese tiempo en que se le hacía el pase de imágenes de diferentes objetos al individuo, se iban almacenando digitalmente los valores eléctricos que los diversos electrodos implantados sentían en cada momento del experimento. De este modo consiguieron una base de datos de los valores eléctricos registrados por los 7 participantes durante el pase de las 300 imágenes mostradas. Esa base de datos, por cierto, la han hecho pública y la podéis descargar vosotros mismos desde este enlace: https://purl.stanford.edu/xd109qh3109 (junto con el algoritmo de Matlab desarrollado para la decodificación de las propias señales).

Y ahora viene lo interesante. Una vez con este enorme conjunto de datos, el equipo de investigación se propuso demostrar si esos impulsos eléctricos registrados por los electrodos contenían suficiente información (o incluso alguna información) correlacionada con el estímulo concreto presentado al paciente (y percibido por éste) en cada instante. Es decir; había que estudiar si todos esos datos contenían algún tipo de información oculta detrás de algún patrón de codificación neuronal no conocido a priori.

Estudio de los datos.

Hay que tener en cuenta, que lo que los electrodos recopilan es simplemente un valor escalar que representa el voltaje aproximado que hay en sus proximidades en cada momento, lo cual nos permite en un primer momento simplemente formar gráficas de voltaje por unidad de tiempo de este estilo:

En esta imagen se puede ver, por ejemplo; los valores registrados por cuatro electrodos durante la exposición de 400ms a un imagen conteniendo un objeto determinado (una casa, una cara, etc.). En concreto, la línea rosa representa los valores de voltaje recogidos cuando el objeto del estímulo contuvo la imagen de una casa, mientras que la línea azul representa los valores eléctricos tomados cuando el estímulo fue el de una faz. Estos valores no son siempre los mismos (la gráfica no es siempre igual aunque se presente de nuevo una casa o una cara), por lo que había que descubrir si detrás de todos esos datos había un patrón oculto utilizado por el cerebro a modo de codificación. Y puestos a que fuera ese el caso, se propuso intentar decodificar el mensaje eléctrico para poder prever el objeto de la percepción de un individuo de un modo continuo y sincronizado: es decir; que se pretendía encontrar un algoritmo capaz de decodificar en tiempo real los impulsos que llegaban desde los electrodos del cerebro para poder "adivinar" (sin ninguna otra información), qué tipo o clase de objeto era el que estaba percibiendo el paciente (el cual se encontraba incomunicado del experimentador).

El proceso de decodificación.

Con este fin en  mente, se desarrolló un algoritmo utilizando técnicas de computación mediante aprendizaje automático ("Machine learning"), haciendo uso concretamente de una técnica estadística que se conoce como LDA ("Fisher linear discriminant analysis"). Para lograrlo, dividieron la enrome muestra de datos en 3 partes, y asignaron dos partes al proceso de entrenamiento del modelo ("training"), dejando la parte restante para las pruebas de fidelidad del clasificador ("testing"). Como ya he dicho, este algoritmo escrito en Matlab (junto con los datos recogidos del voltaje de los electrodos), lo han hecho público y lo podéis descargar desde aquí.

Resultados.

Siguiendo este procedimiento, y gracias al algoritmo desarrollado con estas técnicas computacionales de inteligencia artificial, se consiguió detectar ciertos patrones clasificadores detrás de toda esa información eléctrica, lo cual ha permitió el enorme logró que supone el hecho de poder, literalmente, decodificar la suficiente información transportada por estos impulsos neuronales conjuntos como para poder prever (clasificar) en tiempo real lo que los sujetos van percibiendo con una precisión superior al 96% de aciertos.

Es decir; que únicamente a partir del estado eléctrico del cerebro en cierto momento, se pudo detectar (sin ninguna otra información por parte del sujeto) el contenido visual abstracto que el paciente estaba percibiendo en cada momento. Todo esto sugiere que el hecho de que de que un sujeto perciba un tipo de objeto u otro (y lo relacione con un concepto abstracto concreto: "veo una casa, o veo una cara"), se refleja principalmente en un patrón eléctrico determinado el cual codifica dicha información, demostrándose de este modo que cualquier información abstracta del ser humano se puede reducir, en principio, exclusivamente a un estado físico-químico (eléctrico) del cerebro.

Por cierto, que toda esta compleja codificación habría sido evolutiva y gradualmente ajustada por un largo proceso de selección natural actuando sobre la estructura material del cerebro.

Futuros desarrollos.

Esta técnica desarrollada, y que está dando sus primeros pasos, es realmente un trampolín hacía un futuro mapeo cerebral completo, lo cual podrá utilizarse para identificar en tiempo real qué lugares del cerebro son sensibles a los distintos tipos de información. En otras palabras; una mejora de esta técnica podrá llevar, con toda probabilidad, a que podamos finalmente lograr una decodificación completa del cerebro, pudiéndose prever no sólo estímulos visuales abstractos (casas, caras, etc.), sino también cualquier otro producto de un proceso cognitivo. La metodología sería básicamente la misma: tomar datos de la actividad eléctrica neuronal ante una conducta o estímulo de estudio, y proceder a continuación a decodificar esos datos usando técnicas computacionales ante esas señales eléctricas. Posteriormente, simplemente con medir el estado cerebral de un individuo cualquiera se podría prever cualquier proceso cognitivo que haya detrás de dicho estado eléctrico.

Discusión.

A parte de las grandes utilidades prácticas de este estudio (como la de ayudar a "adivinar" qué piensan los pacientes con grave parálisis motora o que han tenido un derrame cerebral y están completamente bloqueados), hay que resaltar un hecho muy importante: este estudio demuestra que la percepción sensorial y la posterior objetivación abstracta (conceptual) del mundo percibido, es un proceso que se produce exclusivamente de un modo material en la red neuronal evolutiva del cerebro (si no fuese este el caso, este experimento no habría podido tener éxito puesto que basa todas sus premisas en el estudio material -eléctrico- del cerebro).

El acto de percibir estímulos, y el acto de transformar esas percepciones en ideas de objetos o conceptos relacionales, se ha demostrado ser un complejo proceso eléctrico disperso entre la red neuronal del cerebro, el cual literalmente codifica un patrón de voltaje distinto para cada concepto, idea, sensación, etc. Tanto es así, que en este estudio se ha conseguido la decodificación de varios de estos patrones "objetivizadores" que permite a un paciente diferenciar en su mente cuando ve, por ejemplo, una casa cualquiera (no una casa concreta, sino cualquier casa, aunque sea la primera vez que la ve), de cuando ve, por ejemplo, una cara cualquiera (aunque sea la de alguien que ve por primera vez). En otras palabras, el acto de ver y reflexionar sobre un objeto concreto, se traduce en distintos patrones eléctricos que van recorriendo las diferentes partes del cerebro transmitiendo la información de un modo codificado. Y es ese patrón constituido por miles de impulsos eléctricos, que hasta no hace mucho parecían caóticos, los que estamos ya empezando a comprender.

Siguiendo este proceso, llegará un momento en que un algoritmo de este tipo será capaz de detectar cualquier clase de percepción y proceso cognitivo únicamente a partir de la información eléctrica que corre entre las sinapsis de nuestra red de neuronas. Es decir; que bastante pronto (relativamente hablando), se conseguirá decodificar (mapear) el patrón del estado eléctrico completo que origina cualquier acto cognitivo en el hombre.

Se puede decir por tanto, a modo de resumen, que el verdadero hito histórico de este trabajo consiste en ser el primero en demostrar con la suficiente fuerza (con aciertos cercanos al 100% y sincronizado en tiempo real) el hecho de que toda la mente humana puede no ser más que la emergencia ocurrida tras el procesado eléctrico conjunto de cientos de millones de neuronas; las cuales utilizan un complejo conjunto de patrones eléctricos (evolutivamente determinados) para comunicar información entre las distintas zonas cerebrales y posteriormente hacia el exterior (mediante la comunicación verbal, por ejemplo).

Si quedaban pocas esperanzas para algún tipo de dualismo en la explicación de nuestra mente, este estudio acaba de dar al traste con ellas: no sólo se ha visto que no es necesario nada a parte del estado material del conjunto del cerebro, sino que incluso ya vamos siendo capaces de decodificar dicho estado material para prever ciertas propiedades emergentes de la mente. En un futuro no demasiado lejano, literalmente podremos usar el estado eléctrico global de un sujeto para adelantar (sin más información) cualquier idea, pensamiento, estimulo sensible, o proceso cognitivo en general que tenga esa persona.

Referencias.

Kai J. Miller, Gerwin Schalk, Dora Hermes, Jeffrey G. Ojemann, Rajesh P. N. Rao: Spontaneous Decoding of the Timing and Content of Human Object Perception from Cortical Surface Recordings Reveals Complementary Information in the Event-Related Potential and Broadband Spectral Change. PLOS Computational Biology (2016). DOI: 10.1371/journal.pcbi.1004660.

Nada más que neuronas...

"The most significant aspect of all this for us is that AlphaGo isn’t just an “expert” system built with hand-crafted rules; instead it uses general machine learning techniques to figure out for itself how to win at Go." (Demis Hassabis, Google DeepMind)

Hoy nos hemos levantado con esta noticia publicada en la famosa revista científica Scientific American: "Computer Beats Go Champion for First Time" (http://www.scientificamerican.com/article/computer-beats-go-champion-for-first-time/)

Esto es un paso más importante de lo que parece a primera vista para la inteligencia artificial. Y es que una red neuronal artificial (imitando el modo en que se cree que funciona la red neuronal de nuestro cerebro), ha conseguido literalmente aprender a jugar al juego Go y vencer a un gran maestro humano. En este juego la fuerza bruta no vale (porque el número de jugadas posibles hace intratable esta técnica: hay más movimientos posibles que átomos en el Universo), y tampoco es posible programar manualmente a priori una larga lista de estrategias de juego ganadoras (como sucede con el ajedrez), así que, sencillamente, el equipo de desarrollo de Google ha necesitado que el sistema aprenda (literalmente) a jugar desde cero como lo hace una persona, a base de practicar una y otra vez.

Cada vez parece más evidente que es sólo la enorme escala a la que funciona nuestra red neuronal cerebral (con trillones de sinapsis) la que consigue producir TODAS nuestras capacidades cognitivas (sin necesitarse nada más), puesto que basta con que nos pongamos a imitar este funcionamiento neuronal (en el caso de este desarrollo del Go "sólo" han necesitado un millón de neuronas artificiales) para que aparezcan maravillosas creaciones en el campo de la inteligencia artificial. En otras palabras; el día que el hardware permita simular ese trillón de sinapsis que se piensa que posee nuestro cerebro, muy probablemente surgirá una conciencia INDIFERENCIABLE de la nuestra (y además ese día puede no estar tan lejos, porque precisamente esto es lo que se propone actualmente un gran proyecto internacional: el proyecto BRAIN). 

Si queréis conocer más detalles técnicos de este proyecto denominado AlphaGo, podéis visitar el blog oficial de Google donde tratan el asunto con mucha más profundidad: https://googleblog.blogspot.com.es/2016/01/alphago-machine-learning-game-go.html 

Por cierto que en marzo de este año, AlphaGo se enfrentará al campeón mundial de Go: Lee Sedol, veremos que sucede ;). 

Os dejo para finalizar un vídeo que han preparado los propios chicos de Google para presentar su logro en este campo de la IA:

Voluntad de muerte

"El gran crimen del Dolor es haber organizado el Caos, haberlo convertido en universo." (Emil Cioran)

¡Increíble! Este vídeo realmente da que pensar. A mí personalmente me hace reflexionar sobre hasta qué punto los actos volitivos podrían estar determinados en todos los seres vivos -a pesar de las apariencias en contra-. Estos microbios, por ejemplo; sin sistema nervioso ni nada remoto que se le parezca, parecen a primera vista tan rematadamente decididos a "hacer" algo por "voluntad propia" (en este caso fagocitar); que bien hacen pensar hasta qué punto no estaremos nosotros también guiados por dictámenes físico-químicos (a pesar del prejuicio que nos hace presuponer que todos nuestros actos son frutos de un supuesto "libre albedrío").

Porque teniendo en cuenta que nuestro cuerpo no es más que un conjunto de millones de individuos muy parecidos a los de este vídeo actuando en "sociedad", igual en el fondo la suma de nuestras partes implican que no podamos ser una cosa muy diferente a esto que se ve en la grabación: materia organizada en estructuras que "pelean" espontáneamente por un "fin" evolutivo sin sentido racional. Sinceramente, viendo estas imágenes, toma sin duda conciencia las palabras del trágico Mainländer: "El mundo se mueve 'como si' tuviera una causa final, pero lo que en verdad se quiere no es la vida, puesto que ésta es solo apariencia de la voluntad de muerte". Y es cierto que si uno mira a su alrededor en realidad todo parece voluntad sí, pero voluntad de aniquilación: de hecho, nosotros mismos cada día "fagocitamos" sin remedio otros seres a la hora de comer como si fuese lo más natural del mundo...sí, como poco todo esto es algo que da que pensar.

¿Qué dice el budismo?

"Para vivir una vida desapegada, uno no se debe sentir dueño de nada en medio de la abundancia." (Buda Gautama)

Muchas veces habréis oído hablar del budismo sin saber bien qué predica. Pues nada, os lo explico en un segundo ;). Y nada mejor para entender esta fe que comprender cuál es la principal contemplación budista:

Mi muerte es inevitable y no es posible impedir que mi cuerpo degenere. Día a día, momento a momento, mi vida se va consumiendo. La hora de mi muerte es incierta, puede llegar en cualquier instante. Algunas personas jóvenes mueren antes que sus padres, otras nada más nacer, no hay certeza en este mundo. Además, existen innumerables causas de muerte prematura. Muchas personas fuertes y sanas pierden la vida en accidentes. Nadie puede garantizarme que no me vaya a morir hoy mismo. Después de reflexionar de este modo varias veces, repetimos mentalmente: «Quizá me muera hoy, es posible que me muera hoy», y nos concentramos en la sensación que nos produce este pensamiento. Transformamos nuestra mente en este sentimiento: «Quizá me muera hoy, es posible que me muera hoy», y nos concentramos en él de manera convergente durante tanto tiempo como podamos. Hemos de realizar esta meditación una y otra vez hasta que creamos cada día de manera espontánea que «es posible que me muera hoy». Finalmente llegamos a la siguiente conclusión: «Puesto que he de marcharme pronto de este mundo, no tiene sentido que me apegue a los disfrutes mundanos. En lugar de desperdiciar mi vida, a partir de ahora voy a dedicarla a practicar el Dharma con pureza y sinceridad».

Estatua del Buda Gautama del siglo IV a. C.

Pero claro, ¿qué es el Dharma? Pues ya eso es muy discutible, pero se puede entender al modo Occidental y de un modo muy simplificado como una tendencia hacia la meditación y el recogimiento. Oración y rechazo de todo lo mundano y material en un intento de alcanzar el Nirvana, el cual consiste en ser el estado de verdadera Nada existencial; el cual termina con el eterno castigo de la reencarnación. De este modo, el Budismo reconoce primero la inutilidad y banalidad de todos nuestros actos comunes, y por otro, propone que la muerte no será por sí sola la que acabe con toda esta lucha sin sentido, puesto que se afirma que existe una encadenación de vidas futuras que van a extender todo nuestro sufrimiento en el tiempo. Y serán sólo los afortunados que reconozcan en algún momento esta Verdad,  y que la abracen y prediquen con fortuna y tenacidad, los que podrán alcanzar el deseado estado del Nirvana, quedando el resto mientras tanto condenados a una lucha de interminables existencias reencarnados como diferentes seres (ojo: no sólo en humanos, sino también en cucarachas, gusanos, moscas, etc.).

Así que (según Buda), no debes dejarte llevar. No debes afanarte y sufrir con tanta vehemencia en esta vida; deja de buscar con tanto suplicio conseguir y acaparar productos materiales y servicios. Deja de apaciguar todo ese inútil apego vital, y haz justo lo contrario: reconoce estas enseñanzas como Ciertas, y empieza desde ya a meditar y a llevar una vida desinteresada; rechaza el afán por suplir todo el sinsentido existencial, e intenta alcanzar únicamente el fin correcto: el Nirvana (el verdadero descanso eterno, la verdadera Nada existencial: porque ya vimos que Buda nos enseña que la reencarnación hace que este descanso Verdadero no se alcance únicamente con la muerte). Así que aprovecha tu actual reencarnación en persona (antes de que sea demasiado tarde y mueras en cualquier instante -como predica la contemplación que conocimos al principio-), para intentar comprender la Verdad y lograr la Iluminación. Y por cierto, que es mejor que seas respetuoso y amable con todos los seres vivientes humanos y no humanos, porque bien podrías terminar siendo cualquiera de ellos en una vida futura, al igual que también podría ya ser cualquiera de ellos uno de tus familiares fallecidos y reencarnados.

Ea, ya sabéis lo que predica el Budismo más o menos (que luego hay matices y variantes miles, como en cualquier otra religión). Una creencia milenaria y seguida por millones de personas a lo largo del planeta, pero que no se la suele entender del todo bien por estos lares occidentales; donde nos dejamos llevar normalmente por sus frases bonitas sacadas de contexto. Así pues, espero que este humilde texto ayude a comprender un poco mejor, por supuesto a nivel introductorio, qué dice realmente la fe budista.

¡Un saludo!...y meditad :P.

Fuente utilizada: Budismo Moderno, de GUESHE KELSANG GYATSO.

Termodinámica y mecánica social

"Avisadnos media hora antes del colapso" (Manuel Casal Lodeiro)

 
Antes siquiera de entrar en detalles, quiero señalar que en este trabajo se va a defender una tesis muy controvertida e incluso poco agradable para muchos. Esto me lleva a intentar realizar una defensa lo más objetiva y exhaustiva posible sobre la misma, en un intento de conseguir que las posibles discrepancias del lector sean de esta misma naturaleza formal y que no se basen simplemente en "intuiciones" del sentido común.

Introducción.

Comenzaremos indicando brevemente la tesis que se va a defender en el resto del artículo. Es la siguiente: "El futuro colapso de la energía fósil será una situación que la sociedad humana deberá afrontar necesariamente de un modo incontrolado y caótico; sin ninguna capacidad seria de maniobrabilidad previa."

En otras palabras: se propone que el intento de actuar a priori como una gran masa social coherente y racional contra el colapso fósil no es sólo que sea algo complicado, sino que es algo imposible en esencia. De este modo se defiende que este previsible problema global energético, como tantas otras amenazas sociales, sólo se podrá afrontar en la práctica seriamente una vez llegado el momento efectivo (y real), momento en que simplemente se actuará en consecuencia lo mejor que esté en nuestras manos en ese tiempo futuro. 

Y claro está, que ya sólo leído hasta aquí habrá muchísimos lectores que se echen las manos a la cabeza, gritando desde el corazón aquello de que: "¡Claro que es posible! ¡Sólo hay que hacer lo que sabemos que hay que hacer! ¡Hagámoslo!" Pero pensad que también sería posible en teoría acabar con el cambio climático y que no lo hacemos, y que también sería posible una sociedad más igualitaria con un reparto más justo de los recursos...y tampoco lo hacemos. Sería posible en teoría una sociedad pacífica sin necesidad de armas entre países (e incluso sin necesidad de diferenciar países), y no tiene pinta de que nadie vaya a desmantelar nunca su ejército (ejércitos y guerras que en realidad se mantienen como siempre desde que el hombre es hombre). Hay, en fin, muchas ideas e ideales sociales y económicos que, aun siendo "posibles" en nuestro inocente y deseado mundo ideal personal, son inviables en la práctica: y tenemos datos empíricos, actuales e históricos, que corroboran este punto. 

Pero como ya dije antes de empezar, no es este un asunto que yo crea que se pueda defender (o rechazar) desde preceptos tan abstractos y complejos como la economía o la organización social como tal. Es complicado defender algo que disgusta tanto a nuestro ego como especie; y hacerlo desde altos niveles de abstracción (como se suelen debatir estos temas) hace casi imposible que se llegue a ningún acuerdo. ¿Cómo conseguir de un modo tan abstracto que se tome en serio el hecho de que, ante asuntos globales, la sociedad humana podría está determinada a evolucionar de un modo casi exclusivamente autónomo y espontáneo; la cual simplemente se ajusta, como un todo, a las condiciones del medio global conforme éstas se presentan y modifican, y nunca de un modo preventivo? Porque, insisto, incluso ante hechos empíricos tan claros a favor de esta idea como es la extrema amenaza que supone el evidente cambio climático que estamos provocado, y el hecho de que aun así seguimos actuando del mismo modo sin capacidad efectiva alguna de actuar seriamente de un modo global al respecto; aun así, digo, todavía habrá quien pueda achacar esta falta de acuerdo a alguna causa social abstracta casi inefable, como que la culpa es de "los políticos" o del sistema económico vigente, la corrupción, las guerras "injustas", etc. Como vemos, en un alto nivel de abstracción, siempre hay excusas imaginables (normalmente subjetivas) con las que justificar cualquier cosa.

Por lo tanto; si queremos afianzar de un modo realmente objetivo y formal esta tesis de partida (o al menos, intentarlo con alguna posibilidad de éxito), no vale con lo que se suele hacer en estos casos: debatir directamente desde la economía, la política, o el complejo sistema social, sino que creo que hay que hacer justo lo contrario: reducir la observación del sujeto de estudio (en este caso los actos sociales globales) a sus niveles constituyentes más básicos, en un intento de comprender la naturaleza más esencial y básica del asunto, y decidir así si la tesis inicial tiene alguna base firme de apoyo.

Es importante dejar claro además, que en este proceso de reducción que vamos a comenzar a continuación, voy a hacer casi exclusivamente divulgación de ideas ya establecidas hace años por diversos investigadores y científicos. Cada vez que haga uso del trabajo de algún científico en concreto intentaré añadir un enlace al paper (o fuente) original del estudio utilizado, para que de este modo cualquiera pueda comprobar si mi interpretación al divulgar dicho paper ha sido o no la adecuada. Por cierto, que estos enlaces (que aparecen en la zona final de referencias de este artículo) intentaré que sean al contenido completo del estudio, aunque a veces la fuente no se encuentra abierta y me limito a señalar desde dónde se puede comprar el paper (aunque por privado sí puedo ofreceros cualquiera de los recursos utilizados).

Las leyes ontológicas del mundo.

Si queremos estudiar del modo más objetivo posible las posibles limitaciones en la conducta social humana, no nos queda más remedio que descender en el fenómeno hasta el detalle de la física material que sustenta todo en el Universo. Y actuando de este modo, terminamos sin remedio siempre el proceso de reducción en las leyes termodinámicas. Siendo este el caso porque la termodinámica constituye uno de los pocos conjuntos de leyes físicas que determinan y delimitan los fenómenos que son posibles o esperables, de aquellos que no lo son. 

En concreto, en el mundo hay dos importantes reglas o leyes físicas que tienen un carácter ontológico, y que determinan lo que puede y lo que no puede ocurrir de un modo espontáneo en el Universo. Se trata por un lado de la segunda ley de la termodinámica (la entropía siempre debe ir en aumento en el tiempo ΔS > 0), y por el otro del hecho de que la energía disponible (energía libre, entalpía libre, o  energía de Gibbs) siempre tiende a disminuir globalmente (ΔG < 0). Estas dos reglas dictan, como decimos, qué es posible y qué no lo es en el comportamiento físico del mundo y en las reacciones químicas que acontecen en él.

Antes de continuar, me atrevo a aventurar que muchos lectores (quizás sobre todo aquellos poco doctos en temas de ciencias físicas), recelen por principio de la idea de que leyes naturales tan básicas puedan coartar o restringir los actos de un ser tan complejo como un ser humano. Quizás se piense que una ley que aplica a nivel molecular no pueda tener la capacidad de limitar la voluntad de un hombre completo (voluntad que tradicionalmente, y por sentido común, se presupone -en mi opinión muy erróneamente- como ilimitada, de ahí la tradicional doctrina del "libre albedrío"). Pues bien, a aquellos que duden y desconfíen de tal hecho, les propongo un simple ejercicio práctico:

Coged fuertemente aire por la nariz, y mantener la respiración durante 60 minutos. ¿Cómo? ¿Qué eso no es posible? Pues no, ciertamente no lo es, y no es posible porque precisamente tal acto va en contra de los postulados termodinámicos. En el momento que todo el aire que tenemos en los pulmones ha sido ya procesado para generar procesos de combustión en el organismo, poco a poco se agota la capacidad celular para conseguir producir nueva energía útil en forma de molécula de ATP, por lo que las funciones celulares van poco a poco cesando hasta que se produce finalmente la desintegración estructural del organismo completo (acto que se conoce comúnmente como la muerte del ser vivo).

Este ejemplo pone de relieve no sólo esta limitación en lo que un hombre puede o no hacer por voluntad propia, sino que también nos sirve para evidenciar que estos límites son en última instancia termodinámicos, y que dicha termodinámica es incluso capaz de predecir o acotar lo que podemos o no hacer como personas: con una bocanada de aire, por ejemplo; esta física determina la cantidad que es posible recorrer mecánicamente por un animal cualquiera conocida sus propiedades intrínsecas. Aunque parezca de perogrullo, y aún a riesgo de parecer pesado, hay que hacer notar de nuevo que la termodinámica dicta exactamente el espacio que es posible recorrer si un ser vivo concreto dispone sólo de n moles de oxígeno que utilizar (según sean las propiedades de la estructura del organismo, esta longitud recorrida será mayor o menor, pero lo importante es que estará siempre determinada a priori por esta física subyacente de la que hablamos).

Hay por supuesto infinidad de ejemplo de esto que estamos diciendo; baste nombrar la incapacidad humana para no alimentarse o no beber cada poco tiempo (estando el límite de inanición para un ser humano en torno a las 2 semanas, y sin agua en torno a 5 días), no poder estar mucho tiempo sin producir excrementos u orinas, no soportarse temperaturas muy elevadas o muy bajas por mucho tiempo sin perecer, etc. Es decir, que por mucho que uno quiera, hay cientos de actos que no podemos realizar por mucho que lo pretendamos, estando todos ellos determinados de un modo u otro por las leyes físicas básicas del mundo: especialmente como decimos, por los mandatos de la segunda ley de la termodinámica.

Por lo tanto, creo (y espero) que haya quedado claro que estudiar las limitaciones personales humanas a partir de la física no es para nada algo descabellado. Pero sin embargo, aún sospecho que puede haber muchos que duden de la validez de este estudio a tan bajo nivel cuando se trata de acciones humanas más complejas, como por ejemplo las relaciones y conductas sociales.

Bien, hagamos otro ejercicio práctico:

Suponed que tenemos una tribu indígena de 35 miembros. Cada una de esas 35 personas deben, como hemos visto, continuamente alimentarse, hidratarse, abrigarse, excretar, reproducirse, criar, etc. Y, puesto que viven en sociedad, deben además realizar un reparto de trabajo y cumplir una serie de normas que les permitan satisfacer con éxito todas estas necesidades individuales continuamente. Si estos indígenas no respetan las normas sociales, la supervivencia de los miembros del grupo peligra, por lo que no todo vale: cada miembro debe proceder de modo que sus actos favorezcan la supervivencia global de la tribu; siendo precisamente esta necesidad de obligada cooperación para que las necesidades personales de todos se vean resueltas lo que evidencia que es en el fondo la termodinámica individual la que limita en realidad los actos sociales. 

Y puede parecer a primera vista éste un argumento forzado, pero no lo es en absoluto. Basta reflexionar un poco sobre lo dicho para entenderlo. Intentar imaginar, por ejemplo; un grupo social donde nadie trabaje, o donde las normas sociales no tiendan a la cooperación o contra la agresión mutua...¡es físicamente imposible! La termodinámica acabaría rápidamente con cada individuo de ese imaginario grupo social ya sea por desnutrición o por cualquier otra causa natural. Por lo tanto sí, también en altos niveles de abstracción es la física más básica la que determina en el fondo qué es y que no es posible (y estable) en el mundo.

En realidad es algo similar a lo que ocurre en nuestro propio organismo. No es nada nuevo el hecho de que nuestro cuerpo lo conforman trillones de células actuando en "sociedad". Cada célula tiene su función específica y cumple una serie de normas "sociales": de cooperación, de no agresión, etc. (de hecho, el cáncer se sabe que aparece cuando un grupo de células se rebela ante este dictado "social" y declara la "guerra" al resto del organismo; terminando tal acto de rebeldía, por cierto, normalmente con la desintegración del organismo completo. Me gustaría comentar, por cierto; que esta relación ente cáncer y termodinámica ya la trató a fondo hace más de una década el tristemente vilipendiado profesor Enrique Meléndez-Hevia, catedrático de Bioquímica y Biología Molecular en la Universidad pública de La Laguna (Islas Canarias) en su trabajo: Termodinámica y Selección Natural[1]). 

Es un hecho que la estructura celular de nuestro cuerpo ciertamente está químicamente limitada: no toda célula puede ser célula cardíaca, ni pueden las células crecer sin control o dedicarse simplemente a acaparar todos los recursos disponibles. Para que nuestra estructura corporal se mantenga, las células deben obligatoriamente seguir unas normas muy concretas, del mismo modo que en nuestra sociedad humana todos debemos cumplir un conjunto similar de dictados.

Por lo tanto, sí. La física subyacente limita sin duda lo que es o no posible a niveles de abstracción superiores al molecular, abarcando fenómenos tan complejos como la cooperación multicelular y la organización humana. Y esto es así porque cada componente de una estructura grupal cualquiera, es en sí mismo un individuo con necesidades que debe constantemente suplir; necesidades que se pueden basar a su vez a otras estructura más internas, y así sucesivamente hasta llegar al nivel físico y químico donde la termodinámica impone sus reglas. Precisamente lo que hemos visto hasta ahora es un caso particular de esta afirmación general que acabamos de hacer: La sociedad humana consiste en ser un conjunto de personas interactuando, cada una delas cuales consiste en ser una agrupación multicelular, siendo todas y cada una de estas células del cuerpo un conglomerado de orgánulos y moléculas actuando de modo acompasado siguiendo espontáneamente leyes físicas básicas.

Y para aclarar el concepto, si procedemos siguiendo el camino inverso podemos decir que todas las moléculas de cada célula obedecen de manera autónoma dictados termodinámicos, que cada célula debe proceder siempre de modo tal que se cumplan continuamente estos dictados termodinámicos a nivel molecular, y que el organismo multicelular como un todo debe siempre actuar de modo tal que garantice que cada célula individual pueda actuar de acuerdo con lo que requiere su nivel molecular. Esto significa que el organismo está limitado a actuar según la física subyacente de cada una de sus células; y del mismo modo podemos extrapolar sucesivamente a niveles de organización cada vez mayor siguiendo este mismo proceso. Lo importante es comprender que no importa cuánto nos alejemos del nivel de abstracción molecular que sirve de sustento material a todo fenómeno: ¡las propiedades de cualquier suceso acontecido en el Universo siempre se deben ajustar de modo que en última instancia consigan satisfacer los dictados físicos subyacentes sin importar lo complejo de su estructura!

Todo lo dicho se resume en dos consecuencias importantes para el tema que estamos tratando: 1º) Que no todo lo racionalmente imaginable es posible que acontezca en la realidad práctica del mundo, y 2º) Que esta limitación se debe en última instancia siempre a las causas físicas materiales más básicas subyacentes a cualquier fenómeno. Por lo tanto, no todo vale a priori, y dilucidar lo posible de lo inviable ciertamente es un trabajo abarcable objetivamente desde un punto de vista eminentemente físico (otra cuestión son las dificultades que puedan aparecer al intentar aplicar esta perspectiva a fenómenos muy complejos o abstractos). 
    
Y siento mucho la insistencia en este asunto particular, pero creo que es muy importante afianzar el asunto, y

repetir una vez más que, pese a lo contraintuitivo que puede resultar en un primer momento, sí que es posible estudiar los límites sociales humanos desde la perspectiva de la física subyacente al mundo. Y que además no sólo es que sea posible estudiar el asunto desde esta perspectiva, sino que posiblemente sea el único modo de comprender de un modo no sesgado por cuestiones psicológicas subjetivas lo que es posible o no esperar de nuestra sociedad (apoyados desde luego por otras disciplinas científicas de más alto nivel).

Así pues, y sin más dilación, continuemos con este viaje introductorio hacía el estudio de la física que podría sustentar todos y cada uno de los fenómenos complejos y de interés ocurridos en el Universo; aunque no debemos olvidar que el camino a seguir está aún siendo construido por la investigación científica más actual, lo que significa que los detalles concretos podrán aún variar con el tiempo, aunque muy probablemente la idea general sobre la que todo gira sí que permanezca en la comunidad científica por mucho tiempo (quizás para siempre).

Relación entre complejidad y energía libre.

La termodinámica es una rama de la física que apareció como tal a mediados del siglo XIX, en plena revolución industrial. Su estudio formal originario, y hasta hace bien poco, se limitaba a sistemas en equilibrio, aunque recientemente este estudio se está extendiendo con bastante éxito teórico hacia sistemas abiertos y lejos del equilibrio térmico (como es el caso de la Tierra y sus fenómenos complejos).

Jeremy England

Son muchos, de hecho, los investigadores de actualidad y renombre que tratan en sus estudios la idea de que toda evolución ocurrida en el Universo (a todos los niveles), se basa en las dos reglas ontológicas que vimos antes: que la entropía siempre debe ir en aumento en el tiempo (ΔS > 0), y que la energía libre útil disponible (energía libre, entalpía libre, o  energía de Gibbs) siempre debe disminuir globalmente (ΔG < 0). Por nombrar a unos pocos de estos científicos; tenemos por un lado a Addy Pross con su exitoso libro de divulgación: "What is Life? How Chemistry becomes Biology" [2], y también al equipo de Arto Annila del departamento de física de la Universidad de Helsinki en Finlandia, además de, por supuesto, contar con Jeremy England [3] y su equipo; los cuales consiguieron una gran repercusión en los medios de comunicación científico [4][5] con este paper a finales del 2014 [6]. Esta lista, como digo, es bastante más extensa, y todo parece indicar que en las próximas décadas comenzará a emerger consenso en la comunidad científica a favor de la propuesta que dice que el origen y evolución de la vida es parte de un proceso físico global más amplio que implica una sencilla regla de base. Una regla que cimentaría toda posible evolución en el mundo, y que dice que el Universo (guiado por sus leyes ontológicas), debe obedecer siempre el siguiente mandamiento: "La energía disipada o utilizada en la formación de estructuras físicas, debe ser siempre tal que haga disminuir la energía libre útil global del Universo".

Arto Annila

Esta afirmación, como Arto Annila se encarga matemáticamente de justificar [7], se debe a que en la realidad física, como ya fue dado por Carnot en 1824, un diferencial energético supone siempre una fuerza motriz. Es decir; que cuando la densidad energética de un sistema no es igual a la de su entorno, se produce automáticamente como respuesta a tal diferencia una fuerza motriz que tiende a abolir tal diferencia mediante un continuo flujo hacia el estado más probable de equilibrio.

Esto significa que el mundo funciona de tal manera que espontáneamente siempre tiende a nivelar los gradientes y diferencias; denominándose a esos "deseados" estados estacionarios nivelados y sin gradientes como probables (P)[7]. De este modo, en las reacciones químicas, por ejemplo; los flujos de energía continuamente evolucionan de manera autónoma hacia la transformación de unos compuestos en otros siempre "buscando" disminuir las diferencias en el potencial químico (μ) presente. En este caso, el equilibrio químico se corresponde con la distribución final más probable de reactivos y productos, siendo Gibbs el primero en darse cuenta que esos estados estacionarios nivelados, donde el potencial químico (μ) era igual en ambos lados de las ecuaciones que representan estas reacciones químicas, se correspondía siempre con la máxima producción de entropía.

Es decir; que existe a nivel físico una tendencia natural a nivelar y abolir siempre cualquier densidad energética aparecida. Pero no sólo esto, sino que se puede comprobar como esta tendencia natural intenta lograr tal nivelación del modo más efectivo y rápido posible. Sin embargo, este hecho no es siempre igual de evidente, y de ahí que se haya tardado tanto en comprender la relación entre este ímpetu natural y el origen de la vida ya que, mientras que un pequeño sistema evoluciona rápidamente y de un modo muy visual hacia el equilibrio ente su potencial y el del entorno, en el caso de grandes sistemas (como la Tierra), este proceso puede evolucionar por eones siguiendo innumerables caminos en la búsqueda del "deseado" estado estacionario.

Pues bien, como decimos, estos estados probables (P) donde se nivelan todos los gradientes se relacionan con un concepto que denominamos entropía (S) mediante la famosa fórmula dada por Ludwig Boltzmann:

S = R ln P  (1)

y a partir de estos conceptos de probabilidad y entropía, y del hecho que ya vimos de que la entropía tiende a aumentar constantemente en el tiempo (ΔS > 0), el equipo de Arto Annila por un lado, y el equipo de Jeremy England por otro, deducen similares resultados aprovechando ambos recientes avances teóricos en sistemas lejos del equilibrio térmico (aunque cada uno utiliza distintos procedimientos matemáticos). Se trata de lo siguiente:

"La eficiencia con que una estructura es capaz de producir entropía en el tiempo se corresponde con un criterio de selección común a todo proceso evolutivo acontecido en el Universo; siendo este hecho también aplicable al tradicional concepto de selección (fitness) en lo que tradicionalmente se denomina en biología como evolución por selección natural."

Esto es debido a que estas investigaciones sugieren que la emergencia de cualquier tipo de complejidad es de tipo funcional como resultado precisamente de su capacidad para conseguir nivelar con suma eficiencia gradientes energéticos.

Como el físico Ralph D. Lorenz [8] lo expresó:

"La progresiva degradación de energía que acontece en la nucleosíntesis del Sol hacia luz solar, y la posterior degradación que ocurre aquí en la Tierra donde esta luz solar es capturada y transformada en calor y trabajo mecánico, terminando luego el proceso como una pérdida de radiación térmica expulsada al espacio; es el único modo en que la vida puede tener lugar. Además, incluso en aquellos planetas en los que no hay vida, es la espontánea búsqueda de la máxima generación de entropía la que dirige cualquier fenómeno interesante, como puede ser la tectónica de placas capaz de mover montañas, o la generación de los procesos climáticos capaces de erosionar esas mismas montañas".

Todo esto lo esquematiza muy bien Ralph D. Lorenz con la siguiente ilustración aparecida en uno de sus trabajos.

En resumen todo lo dicho hasta ahora viene a decir que cualquier fenómeno complejo ocurrido en el Universo, debe necesariamente poseer una especial propiedad que le permita generar la suficiente entropía como para que su ocurrencia y permanencia permita nivelar con suficiente rapidez los gradientes energéticos existentes de modo que dicho proceso pertenezca a la distribución más probable de estados naturales (P).

Cuanta más entropía genera un suceso, más nivela los gradientes existentes, y más probable es su ocurrencia siguiendo los dictados naturales. Este hecho supone la base de cualquier proceso evolutivo en el Universo, incluyendo por supuesto la aparición y evolución de la vida aquí en la Tierra. Veámoslo con más detalle.

¿Qué es la vida?

El Universo, como hemos dicho, tiende siempre a toda costa a que la cantidad de energía útil para producir trabajo neto vaya disminuyendo en el tiempo (o, en otras palabras, el mundo tiende a consumir de manera constante todo el trabajo potencial disponible en su realidad, es decir; se busca nivelar o abolir cualquier gradiente energético). Y aunque son muchos los tipos de fenómenos que pueden ocurrir en el Universo de un modo espontáneo, dichos fenómenos se pueden agrupar en dos grandes grupos:

1) Aquellos que hacen disminuir constantemente la energía útil mediante la disminución neta 
de orden en el mundo (aumentado la entropía global ΔS > 0 dentro del Universo). Como por ejemplo el fenómeno de dispersión de un gas dentro de un sistema.

2) Y aquellos que hacen disminuir en el tiempo la energía útil global disponible, mediante la formación de estructuras físicas eficientes consumidoras de trabajo. Estos fenómenos consisten en ser estructuras poco caóticas (bastante ordenadas ΔS < 0), pero cuya eficiencia en el consumo energético supera en mucho la disminución local entrópica que su estructura le supone al mundo. Este grupo de fenómenos es muy heterogéneo, e incluye fenómenos complejos como la vida biológica, los huracanes y torbellinos, patrones naturales como las corrientes seguidas por el agua de los ríos y las dunas de arena, complejas organizaciones sociales de ciertos animales (hormigas, humanos), etc.

El primer grupo engloba así, a todos aquellos fenómenos que implican caos y dispersión (con el consiguiente consumo de energía potencial asociado), y el segundo grupo engloba los fenómenos que poseen bajo caos y desorden, pero alto consumo energético directo. Sin embargo, mientras que los fenómenos del primer grupo ocurren fácilmente de un modo inmediato (como cuando una copa de cristal se hace trizas al caer al suelo, o cuando el calor de un cuerpo se transmite hacia los objetos de su entorno), los fenómenos ordenados pero que son grandes consumidores de energía son complicados de acontecer.

Esta dificultad se relaciona precisamente debido a la necesidad estructural que supone una alta densidad de consumo energético (cantidad consumida por unidad de área del fenómeno): es decir; ¡que se requiere un importante aumento en el orden local (complejidad) para lograr esta gran eficiencia disipativa global! Pero como hemos visto, el Universo tiende, siguiendo la segunda ley de la termodinámica, a estados de bajo orden (ΔS > 0), por lo que la aparición de un fenómeno complejo  (ΔS < 0) que sea eficiente consumidor de energía, a pesar de ser un fenómeno muy estable una vez alcanzado, es precisamente una tarea complicada de llevar a cabo: ¡esta es la razón de que no veamos la aparición de fenómenos complejos por doquier en el Universo, pero que sí observemos el hecho de que, cuando finalmente aparece, este fenómeno complejo es SIEMPRE un eficiente consumidor de energía, y además siempre se trata de un fenómeno bastante estable en el tiempo mientras tenga acceso a energía externa que consumir!

La vida aquí en la Tierra no es más, pues, que un proceso complejo pero gran eficiente

acaparador de energía: un fenómeno natural del segundo grupo que hemos estudiado algunos párrafos más arriba. Y como la vida es tan buen consumidor de energía (energía que transforma en calor mediante trabajo mecánico), es normal que sea un fenómeno muy estable en el tiempo siempre que tenga energía disponible que acaparar pero, ¿cómo se alcanzó en un primer momento la compleja estructura espacial que los seres vivos presentan? ¿cómo se originó pues aquí en la Tierra este fenómeno local tan complejo y tan poco probable?


La respuesta es clara: mediante un gradual proceso de aumento de complejidad y eficiencia respetando las dos leyes ontológicas que ya hemos estudiado. Un proceso que se denomina evolución, y que no sólo aplica a los organismos biológicos ya existentes como se suele pensar, ¡sino que aplica, como veremos luego, a todos y cada uno de los fenómenos que hemos agrupado y clasificado antes en el segundo grupo de fenómenos!

Toda evolución hacia la complejidad acontecida en el Universo es un mecanismo natural espontáneo (tan espontáneo como el aumento del desorden), en el que, dadas ciertas condiciones ambientales (que difieren según el tipo de fenómeno), consigue disminuir la energía útil global del mundo de un modo alternativo al desorden, y además lo consigue con mucha mayor rapidez (a veces exponencialmente). Se puede decir que la evolución es un mecanismo que permite crear máquinas naturales capaces de consumir la mayor cantidad de energía posible por unidad de tiempo: es decir; que podemos entender por evolución aquel proceso capaz de producir eficientes fenómenos en la tarea de nivelar y abolir cualquier gradiente o diferencial energético disponible.

¿Qué es la muerte?

Puede parecer que esta cuestión no viene al caso, pero realmente es un concepto importante que merece la pena discutir de nuevo (ya tocamos el tema un poco en la introducción), sobre todo porque lo que se suele entender coloquialmente como la muerte de un ser vivo, está íntimamente relacionado con la pérdida de complejidad estructural que sufre cualquier fenómeno vivo o inerte, y a cualquier escala.

Hemos visto que el mundo se mueve de manera natural hacia aquellos estados estacionarios donde no existen gradientes o diferencias en la densidad energética, y también vimos que ningún fenómeno real escapa a este dictado sin importar el nivel de complejidad u organización, puesto que todo proceso natural está en última instancia conformado por estructuras moleculares.

Pues bien; esta afirmación es equivalente a decir que cualquier fenómeno que pretenda tener una buena probabilidad de aparecer y permanecer estable en el tiempo, debe de manera obligada ser siempre tal que haga disminuir la energía útil global del sistema del modo más rápido posible para un entorno dado (Kaila y Arto Annila hablan [9] de que se produce espontáneamente una exploración natural por distintos caminos en la búsqueda de incrementar la entropía más rápidamente buscando el estado más probable (P), que es siempre es el más corto y el que sigue los descensos de energía más pronunciados). 

Sin entrar mucho en detalle, creo que un pequeño esfuerzo matemático y lógico puede permitirnos comprender bien la estrecha relación propuesta entre termodinámica y la muerte (o desintegración) de un fenómeno. Partamos para ello de la siguiente expresión:

 (2)

El primer miembro de la derecha es el incremente en la entalpía, que representa la cantidad de energía consumida de o cedida al entorno, y el segundo término representa la complejidad presente en un sistema. Como ya sabemos que el Universo tiende siempre a disminuir la energía libre (ΔG < 0); para que se pueda producir un gran descenso en la entropía, con el consiguiente aumento de orden estructural local (ΔS << 0), la entalpía (H) (cantidad de energía intercambiada con el entorno) debe contrarrestar ese aumento de orden (S) si queremos mantener (ΔG) en descenso, y no sólo eso, sino que dicha entalpía (dicho consumo energético), debe mantenerse en el tiempo así de alta si se quiere mantener el orden logrado. Esto significa que, si una vez logrado cierto nivel de complejidad, el consumo de energía se detiene, la estructura se vuelve inestable y se viene abajo conforme pierde su complejidad (ΔS > 0) en valor suficiente hasta que ΔG sea menor que 0 de nuevo (de modo que siempre se siga el descenso más pronunciado en la energía libre no importa cuál sea la situación).

Comprender esto nos permite señalar de nuevo aquí que el hecho de la muerte de un ser vivo no es ni más ni menos que el descenso en un momento dado en la capacidad de dicho organismo (debido a cambios en su estructura física) para obtener y consumir le energía necesaria para mantener su alta entropía (S) y al mismo tiempo conseguir disminuir lo suficiente (G), lo que lleva a que la compleja estructura se pierda y el ser vivo (cualquier fenómeno complejo en realidad) se desintegre por el proceso natural que busca siempre el camino más corto por el que eliminar los gradientes de energía. De este modo, podemos decir que esto es lo que realmente constituye la muerte: el proceso espontáneo que ocurre cuando el orden de un cuerpo es mayor que su capacidad para mantener la energía útil global del Universo en descenso (ΔG < 0).

Pues bien: es muy importante incidir de nuevo en el hecho de que este proceso de "muerte" y desintegración estructural no sólo aplica a los seres vivos aparecidos por evolución biológica, sino que es éste un proceso que ocurre por mandato físico en cualquier fenómeno complejo acontecido como consecuencia de la exploración natural en la búsqueda del mayor descenso posible (dadas las circunstancias particulares) en las diferencias en la densidad energética existentes en el mundo.

Como vamos viendo: muerte, vida, construcción, desintegración, complejidad y energía, son conceptos íntimamente relacionados entre sí, que se reducen en fin a preceptos físicos termodinámicos muy básicos. Una reducción (o emergencia, según se mire) que alcanza, como defendemos, a cualquier fenómeno del mundo, a pesar de que para muchos casos a nuestro sentido común no se lo parezca.

Vamos por tanto a intentar afianzar un poco lo que se quiere decir con este intento de generalizar la idea de que el Universo pretende siempre el camino más corto por el que abolir la energía libre disponible, sin importar ni diferenciar realmente ente fenómeno vivo o inerte, fenómeno individual o grupal, ni tampoco la escala o nivel de abstracción (de hecho, la línea de separación entre los diferentes tipos de fenómenos es totalmente arbitraria y subjetiva a nuestro estar en el mundo como personas). Más concretamente, me gustaría señalar a continuación algunos casos prácticos reales de relación ente complejidad y consumo energético.

Algunos fenómenos complejos y su relación con el consumo energético.

Ejemplo 1) La evolución por selección natural darwiniana es un caso típico donde todo lo dicho aplica. Tenemos varias especies de seres vivos compitiendo en un medio; lo cuales no son más que máquinas estables capaces de consumir tras millones de años mucha más energía que la cantidad de orden que su estructura supone. Pues bien, en esta situación, cada vez que se produce la reproducción de un individuo concreto pueden ocurrir pequeñas variaciones estructurales aleatorias (mutaciones), algunas de las cuales pueden mejorar por puro azar el consumo energético del fenómeno resultante (en este caso un nuevo individuo de una especie concreta). Si la mejora supone disminuir de un modo notable la energía útil global (ΔG), entonces ese cambio aleatorio será muy estable, permaneciendo en el tiempo e incluso desplazando a otras estructuras menos eficientes que compitan por la energía y los recursos del medio. Esto no es ni más ni menos que lo que Darwin denominó evolución por selección natural.

Ejemplo 2) Los huracanes. Un huracán es un fenómeno muy complejo (ΔS << 0), que

ocurre cuando las condiciones climáticas son tales que permiten que una gran cantidad de energía útil se encuentre disponible para hacer trabajo mecánico. Todo el movimiento coordinado y el complejo patrón circular local, son tales que permiten absorber el máximo posible de energía del medio de modo que el trabajo mecánico generado consigue con creces consumir y disminuir la energía libre global (ΔG << 0). Este trabajo mecánico, por cierto, es el responsable de todo el daño que nos genera un huracán tras su paso.

Para que un huracán acontezca, es necesario pues que consuma mucha más energía que la cantidad de orden que su formación requiere, y para permanecer estable en el tiempo, requiere que dicha proporción se mantenga. Precisamente, cuando el huracán desaparece y se desintegra es cuando no es capaz de mantener esta relación "complejidad-consumo", fundamentalmente porque las condiciones climáticas dejan de permitir la absorción de la energía requerida conforme el huracán se desplaza por el planeta y alcanza tierra firme.

Ejemplo 3) Un río. Los ríos son otras estructuras que presentan siempre aquellos patrones

espaciales complejos que históricamente más corriente de agua siguieron, lo cual implica que aparecen gracias al eficiente trabajo mecánico ejercido por toda esa corriente pasada; la cual asegura que el orden que presentan actualmente consiga siempre un eficiente consumo en forma de trabajo por el movimiento se su agua. El río es un caso patente de evolución y exploración natural en la búsqueda del camino más corto con el que abolir gradientes en el potencial energético.

Ejemplo 4) El hombre como especie dominante. Hemos visto que conforme la evolución acontece durante millones de años, lo normal es que pequeñas (a veces muy pequeñas) variaciones den lugar a mejores consumos energéticos en proporción a la complejidad de la variación (con tal de que el cambio consiga ΔG < 0 en la justa medida para ser estable y permanecer en el medio). Sin embargo, en ciertos momentos históricos, es posible que cierto aumento de orden local no sólo de lugar a un aumento relativamente pequeño de eficiencia estable, sino que, en raras ocasiones, por puro azar durante los eones, un pequeño cambio estructural relativo puede dar lugar a un aumento exponencial en la capacidad de generar calor.

Estos saltos evolutivos se han registrado en varias ocasiones en la vida terrestre, siendo de destacar el surgimiento de la auto-replicación, la aparición de la célula eucariota, y; por supuesto, la llegada del Homo sapiens. Desde un primer momento, el aumento relativo de la capacidad craneal del hombre permitió a éste dominar el entorno de un modo nunca visto en la Tierra, siendo quizás el descubrimiento del fuego determinante. El hombre (en realidad su cerebro) es el fenómeno más complejo acontecido en el planeta, lo cual evidentemente debe llevar aparejado un aumento en la capacidad para obtener y utilizar energía extraordinario. Y ciertamente el ser humano es, de hecho, el ser vivo que más energía neta media consume por individuo; residiendo ahí la clave de nuestra dominación sobre el resto de especies vivas, y nuestra gran estabilidad (actual) como fenómeno en el mundo.


Hoy por hoy, nuestra especie es el fenómeno complejo conocido que mejor cumple en proporción a su complejidad el mandamiento físico de que ΔG << 0 (si realmente somos especiales en algo, es en este hecho). Es más, si colocamos en proporción de tamaño a una persona con una estrella, el hombre posee más densidad calorífica media[10]que el mismo Sol (siempre teniendo en cuenta la temperatura media global, como bien indica el artículo enlazado). También es interesante observar el siguiente cuadro donde se compara el flujo energético (en proporción a su tamaño) de varios fenómenos del Universo:

	Energy levels (temperature, in: K or C)	Energy levels (pressure, in: Atmosphere)	Power Density Φm in: watt/kg
Our Galaxy	Almost 0 K (interstellar space) up to 3 ´ 109 K (supernovae)	Almost 0 atm. (interstellar space) up to ?? (supernovae)	.00005
Sun	15 ´ 106 K (core) up to 6000 K (surface)	340 ´ 109 atm. (core) to almost 0 atm. (edge of outer space)	.0002
Earth	150 K (upper atmosphere) up to 7000 K (core)	Almost 0 atm. (upper atmosphere) up to 5 ´ 106 atm. (core)	.0075
Life	0 C up to 90 C	1070 atm (Marianas trench) up to 0.6 atm. (high mountains – air)	.05 (plants)
			2 (animals)
			15 (human brains)
Humanity	20 C up to 30 C (African savanna)	0.9 atm (African savanna)	2 (proto-humans)
	–20 C up to +50 C	1 atm. down to 0.6 atm. (high mountains)	5 (advanced gatherer-hunters)
			16 (early agriculturists)
			26 (advanced agriculturists)
		1 atm. down to 0.8 atm. (mountains)	77 (industrial society)
			230 (technological society c.1970)
		1 atm. down to 0.6 atm. (high mountains)	50 (all humankind on average)

Tabla 1. Flujo energético comparado. Fuente: HOW BIG HISTORY WORKS: ENERGY FLOWS AND THE RISE AND DEMISE OF COMPLEXITY (Spier, Fred) http://www.sociostudies.org/almanac/articles/how_big_history_works_energy_flows_and_the_rise_and_demise_of_complexity/

El fenómeno social humano.

En este punto, creo que ya estamos en condiciones de defender y comprender del modo menos subjetivo posible qué es realmente eso que llamamos sociedad; aunque antes, es necesario que repasemos brevemente de nuevo algunos conceptos previos más tradicionales.

Vivir en sociedad es esencialmente convivir bajo unas normas comunes que idealmente nadie debe saltarse (aunque la tendencia natural sea saltarse la norma y de ahí que haya que instaurar tantas instituciones para el control social). Esta definición se aplica a toda sociedad: desde la primitiva sociedad de cazadores-recolectores, hasta la más moderna sociedad industrial y globalizada de hoy día. Creo que pocos dudarán de esta afirmación casi de perogrullo, pero sin embargo, es importante enfatizarla: la sociedad es un medio por el cual, mediante la aceptación común de ciertas normas de convivencia, se logra mejorar y facilitar la vida del conjunto de individuos. Notemos que lo mismo se puede decir de la vida social que conforman otros animales no humanos, e incluso de la "sociedad" interna multicelular que conforma y posibilita la estabilidad de cada organismo. 

También creo que es evidente que nuestra sociedad es un proceso "vivo" que evoluciona y se adapta a las circunstancias. Las normas de convivencia cambian en el tiempo y se ajustan al medio concreto en que la masa poblacional se ve envuelta en un determinado instante. Por lo tanto, podemos decir para concretar, que nuestra sociedad humana es un proceso natural por el cual se establecen unas normas de convivencia entre un grupo de personas con el objetivo de facilitar y mejorar la vida de sus miembros constituyentes. Normas que la historia (y los restos arqueológicos) nos enseñan que no son estáticos, sino que se adaptan y modifican de acuerdo a las necesidades de cada periodo histórico. 

Pues bien, esta eventual adaptación y evolución en los dictados sociales suponen la existencia de una verdadera mecánica social. Del hecho de que los cambio sociales no sean totalmente caóticos ni aleatorios, podemos concluir que debe existir una base o tendencia que determine el modo en que este movimiento social debe proceder en respuesta al medio concreto en que se mueve la humanidad en un determinado momento. Ahora bien, ¿cómo se regula esta mecánica? ¿qué "leyes" dictaminan el modo en que dichas normas cambian en el tiempo? y más importante aún, ¿qué límites establecen dichas "leyes" determinando lo que es posible de lo que no para dicha mecánica social? Si somos capaces de responder a estas preguntas desde la perspectiva física que hemos establecido desde el principio, estaremos en condiciones de responder ante la tesis que se estableció inicialmente en la introducción de este trabajo desde un punto de vista realmente objetivo (o al menos, lo menos subjetivo posible). Y sinceramente no está de más repetir el hecho de que precisamente el principal obstáculo para defender la hipótesis de partida, es precisamente este sesgo subjetivo o prejuicio que la gran mayoría de personas tienen sobre el tema social. Pocos son los que piensan que el único límite real para decidir qué es o no es posible socialmente es la propia imaginación humana. En otras palabras: que es la norma pensar que cualquier ideal imaginado por un individuo o persona es, en teoría, aplicable al movimiento de una gran masa social; creyéndose que son problemas prácticos (que todos esperan que constituyan limitaciones temporales), los que imposibilitan ciertas propuestas deseables por todos.

En este sentido, muy pocos (casi nadie) cree que sea en teoría imposible a priori (y no simplemente temporalmente en la práctica) conseguir, por ejemplo; frenar el cambio climático a tiempo, o conseguir algún día un reparto justo de los recursos disponibles entre toda la población, o lograr que terminen todas las guerras, etc. Es decir; que muy pocas personas se plantean que puedan realmente existir limitaciones insuperables sobre lo que es posible conseguir socialmente. Pocos se alejan del optimismo y la ilusión de pensar que es cuestión de tiempo conseguir que cualquier problema social se solucione. 

Y es  realmente complicado siquiera plantearse la idea de que pese a la aproximación previsible de un gran problema social, no se pueda actuar realmente de modo alguno en consecuencia por mucha voluntad que se pretenda aparentar. Todos (o la mayoría) presuponen alegremente que una gran masa social puede actuar a nivel mundial de un modo coherente y racional para adelantarse a problemas previsibles; pero es que sencillamente éste podría no ser el caso. De hecho, hace ya mucho que se aboga por la paz mundial y el desmantelamiento militar, así como por erradicar el hambre en el mundo y repartir de modo más equitativo lo que hay entre todos, intentar no perjudicar el clima o arrasar con los recursos naturales, no seguir destrozando el ecosistema del planeta, etc.; y sin embargo, no se ha avanzado lo más mínimo en favor de ninguna solución (siendo incluso el caso de que descaradamente la cosa va a peor). 

Vamos por lo tanto en lo que resta de artículo, a intentar comprender y evidenciar el modo en que esta mecánica social funciona en su base natural, e intentar defender la tesis original del trabajo desde esta perspectiva en principio objetiva. En concreto, se pretende dilucidar si hay alguna limitación física que haga imposible llevar a la práctica ciertos ideales sociales como los anteriormente descritos, incluyendo el caso particular de no poderse actuar seriamente de ningún modo ante el previsible colapso fósil de las próximas décadas.

Termodinámica y mecánica social.

Aquellos que presuponen simplemente desde el sentido común que la vida social humana no tiene límites en cuanto a su organización o estructura, pecan de optimismo en cuanto piensan que lo social, por ser un fenómeno en apariencia muy abstracto, no debe rendir cuentas a la realidad física material que lo sustenta. Pero realmente no es así. La sociedad humana, no lo olvidemos, la constituyen individuos que simplemente son personas con necesidades naturales evolutivas que deben satisfacer; siendo precisamente la obligatoriedad de suplir todas estas necesidades personales el verdadero motor que guía el fenómeno evolutivo social como un todo. Por lo que, en este sentido, podemos asegurar que la mecánica social como un todo se subordina a la mecánica del individuo, la cual se somete a la mecánica celular, y ésta a su vez a la mecánica molecular y química; siendo este nivel ya gobernado por la necesidad termodinámica de nivelar y abolir los gradientes energéticos que ya vimos. Y puede ser que muchos piensen que este argumento sea simplista, pero es que el hecho de que un concepto sea simple no significa que sea erróneo. Este sometimiento material entre los distintos niveles abstracción está ahí; es algo tangible y los datos empíricos y teóricos lo evidencian.

La mecánica social, por tanto, no se diferencia, ni se puede diferenciar en esencia de ningún otro fenómeno del Universo, puesto que todo lo que acontece en la realidad se basa y reduce en última instancia a una física material subyacente que simplemente tiende a una tarea termodinámica muy concreta: acabar cuánto más rápido mejor con toda la energía libre disponible (ΔG << 0).

De hecho, ahora podemos entender realmente los ejemplos de limitaciones individuales y sociales que introdujimos en el primer capítulo de este trabajo (y que en aquel momento sólo pudimos intuir como ciertos desde el sentido común):

Vimos en ese momento que existe una incapacidad teórica evidente por la que no podemos evitar (pese a lo mucho que lo pretendamos) alimentarnos o beber cada poco tiempo, respirar oxígeno de continuo, producir excrementos u orinas, soportar temperaturas muy elevadas o muy bajas por mucho tiempo, etc. Ahora podemos comprender que la causa es la necesidad de mantener la energía libre en valores negativos (ΔG < 0). Si dejamos, por ejemplo; de respirar, las células de nuestro cuerpo dejan de funcionar correctamente, con lo que se disipa cada vez menos calor como subproducto mecánico, lo que lleva a que (G) deje paulatinamente de ser tan negativo -repasar la fórmula (2)- y la entropía (S) en consecuencia actúa de modo espontáneo y natural aumentando (ΔS > 0) significando esto la desintegración del orden celular y finalmente la muerte del organismo completo.

Como se puede ver, una decisión en un orden de organización (o abstracción) superior, no se puede tomar sin que se produzcan consecuencias al mismo tiempo a un nivel más básico. Y del mismo modo, este nivel de inferior influye y determina lo que puede o no puede hacerse a un nivel mayor de abstracción sin que el propio orden superior de complejidad se desintegre.

También pusimos en su momento el ejemplo simplificado de una tribu de 35 personas viviendo en grupo. Ahora podemos comprender que es la necesidad mantener la energía libre tan negativa como sea posible la que dicta realmente las normas grupales que prevalecen entre esas personas. Si las 35 personas se limitaran a agredirse entre sí o a tumbarse a la bartola sin producir nada, muy pronto las necesidades personales que antes vimos se verían afectadas, lo que perjudicaría a la supervivencia y replicación de los propios miembros sociales, lo que supondría que el consumo de la energía libre del grupo no sería en el tiempo la máxima posible; y por tanto, la probabilidad (P) de tal escenario no es de esperar que ocurra (y si llega a suceder, sería un grupo social tan inestable que no duraría mucho). Por el contrario, cuando la cooperación y las normas de convivencia grupales son las adecuadas, se puede comprobar que tal convivencia correlaciona directamente con la máxima producción de entropía (S) para un entorno dado, siendo por tanto tal escenario el más probable y estable (P).

Y comprendo que sea algo difícil de digerir, pero realmente no es ninguna "cualidad moral" esencial a la humanidad ni nada por el estilo lo que favorece la cooperación y el altruismo recíproco del que disfrutamos, sino simplemente el hecho de que tal modo de actuar es el que deriva el mejor modo de consumir la mayor energía libre y producir la máxima entropía. En realidad, este es el único modo de comprender bien cualquier fenómeno social sin caer en la subjetividad que inevitablemente añade (consciente o inconscientemente) el sesgo psicológico de aquel que atribuye o califica un acto.

En cuanto a la tarea de especificar el modo en que podemos estudiar a nivel físico el modo en que esta adaptación social de la que estamos hablando podría proceder; es de destacar el trabajo de Arto Annila, el cual ha logrado derivar, a partir de la segunda ley de la termodinámica, la fórmula concreta que determinaría cualquier mecánica acontecida en el mundo (aplicando, por tanto, a cualquier fenómeno sujeto a una base material, lo que implica que también podría ser válida para la que hemos denominado en nuestro discurso "mecánica social"):

 (3)

No os preocupéis por la intimidante forma de esta expresión matemática, ya que no vamos a extendernos en explicarla por aquí (aunque el que lo desee puede seguir perfectamente su origen estudiando el trabajo por el que originariamente fue deducida[11] por este equipo de investigación en el 2007). La cuestión es que esta fórmula que he querido mostraros me sirve para poner de evidencia que hay trabajos de investigación muy serios detrás de todo lo que estamos diciendo. Trabajos que no se quedan simplemente en la mera especulación, sino que tienen una fuerte base formal teórica y matemática, además de tener un importante apoyo experimental (y en aumento). En este sentido, hay que tener muy en cuenta el reciente trabajo de un equipo de físicos del MIT (liderado por el ya mencionado Jeremy England), por el que se alcanzó otra fórmula[12] muy bien fundada que lleva a una conclusión bastante similar a la del equipo de Arto; aunque los chicos del MIT trabajaron a partir de un famoso artículo previo de Gavin E. Crooks[13]. Este trabajo de J.England tuvo una gran repercusión mediática en el año 2014, apareciendo en revistas de gran difusión como Scientific American[4] y Quanta Magazine[5]. Además, y a pesar delo reciente de la teoría, ya comienzan a aparecer pruebas experimentales a favor de la misma, siendo quizás la más reciente el paper publicado hace unos meses por Dilip Kondepudi, Bruce Kay, y James Dixon pertenecientes al departamento de química de la Wake Forest University (en Carolina del Norte)[14][15].

Y aprovechando que os mostré antes la fórmula de base(3) del trabajo de Arto Annila, haré hincapié una vez más en el hecho de que cualquier fenómeno que aspire a ser estable y permanecer en el tiempo debe acatar en última instancia la física que esta fórmula impele a sus constituyentes básicos. Se propone que no es posible, por ejemplo; que una estructura compleja como la de un huracán permanezca en el tiempo a menos que en su conjunto favorezca la desigualdad de la expresión, y lo mismo se puede decir de una célula, un conjunto multicelular agrupado (un individuo), o un conjunto de múltiples organismos formando sociedad. Son probables aquellos fenómenos que mejor derivan y favorecen el consumo de toda la energía útil disponible, siendo improbables en teoría (y casi imposibles en la práctica), aquellos fenómenos que no cumplan este dictado por mucho tiempo.

Y es importante hacer notar, que al igual a como se origina y mueve un huracán a partir de estos preceptos físicos básicos, así lo hace también de un modo espontáneo y natural la aparición de eso que llamamos vida, y su posterior evolución primero hacia estructuras celulares complejas (eucariotas), y luego hacia organismos multicelulares, los cuales finalmente pueden dar lugar a agrupaciones de múltiples organismos con normas que evolucionan y se adaptan conforme se exploran aquellos caminos (al igual que en los niveles inferiores de abstracción) que finalmente llevan a los estados probables de máximo descenso en los potenciales energéticos originados ("steepest descents in energy").

Esta evolución mecánica se evidencia, además, en experimentos que se realizan desde hace bastante tiempo; aunque no se preste mucha atención al hecho termodinámico concreto que estamos tratando sino a otras cuestiones de estudio. Hace poco, por ejemplo, participé como colaborador en un trabajo del departamento de matemáticas de la facultad de ciencias en la UCA (Universidad de Cádiz), donde se estudiaba matemáticamente el contenido de un paper externo[16] que medía, mediante un microcalorímetro, el flujo energético producido durante el crecimiento de una cepa de bacterias Enterococcus faecalis en una placa enriquecida con nutrientes. Pues bien, resulta que el crecimiento de cada cepa de bacteria concreta sigue siempre un patrón muy claro y diferenciado, con una calor disipado que se adapta constantemente al máximo posible en cada momento "histórico" de dicho crecimiento exponencial. Estas curvas de crecimiento son además previsibles y se producen siempre del mismo modo con picos muy concretos, lo que pone de evidencia que hay una base química subyacente que determina de media la mecánica del desarrollo bacteriano. Una base química que, como no puede ser de otro modo, obedece el dictado físico de disminuir en lo posible la energía libre disponible hasta el final (en este experimento, el gradiente a abolir tan rápido como sea posible lo constituye el gran potencial energético contenido en los nutrientes que ponemos en la placa sobre la que se colocan las bacterias). 

Figura sacada del comentado trabajo sobre la enterococcus faecalis[16], donde se ve como la mecánica general que guía el crecimiento de la cepa es previsible (porque al repetirse el experimento presenta siempre una curva casi idéntica) y que además parece estar guiada por el principio de consumir lo más rápido posible en cada momento el potencial energético disponible. Según evoluciona la cepa en el tiempo, la curva correlaciona con la máxima producción posible en el sistema que conforman en cada instante la placa y la población. Aunque puede comprobarse que en ocasiones el flujo neto desciende (como ocurre, por ejemplo, a las 4 horas en la gráfica), eso simplemente indica que las circunstancias coyunturales a ese instante suponen un menor máximo posible de producción. Y es muy importante comprender que cuando ocurre este tipo de descenso circunstancial en el consumo de cualquier fenómeno en el mundo, eso no implica que no se esté cumpliendo el principio de máxima producción entrópica, sino que es el propio máximo alcanzable el que ha disminuido.

Psicología evolucionista y termodinámica.

Si hay hoy día una ciencia capaz de dar cuenta de un modo realmente objetivo sobre la conducta humana individual y social es ciertamente la Psicología evolucionista[17] (que NO tiene nada que ver con el viejo y erróneo Darwinismo social). Y aunque no puedo profundizar aquí ampliamente en el tema, porque bastante largo me va quedando ya el artículo; sí me gustaría comentar brevemente el hecho de que esta ciencia se basa en el precepto fundamental de que, en general, toda conducta animal puede ser entendida estudiando la historia evolutiva del organismo. Este postulado se aplica más tarde a la propia especie humana (y a nuestros ancestros primates más cercanos), y tras nutrirse de fuentes tan diversas como la psicología cognitiva, la genética, etología, antropología, biología, zoología e incluso la inteligencia artificial y la teoría de juegos; acaba dando cuenta de un modo firme y establecido de gran parte de nuestra conducta (aunque, como ciencia que es, a veces se reemplacen o maticen resultados previos).

La famosa frase de Theodosius Dobzhansky: "Nada tiene sentido en biología si no es a la luz de la evolución", cada día toma más fuerza en el mundo académico que trata nuestra conducta; y esto enlaza con todo lo que ya hemos visto antes en lo referente a que la propia evolución biológica (como cualquier otro proceso evolutivo acontecido en el Universo) se basa en unos dictados termodinámicos que determinan la tendencia general de la mecánica del mundo. Y es que no es otra cosa que esta historia evolutiva termodinámica de lo que habla la psicología evolucionista en última instancia: nos habla en el fondo sobre la exploración histórica de aquellos caminos conductuales que más y mejor han ido consumiendo energía útil y produciendo entropía. Por lo tanto, realmente podemos comprender y comparar toda nuestra fisiología y conducta como una especie de reflejo de una exploración histórica y natural sobre aquellos caminos que resultaron permanecer como fenómenos estables al constituir buenos niveladores de gradientes. Por poner un símil, podemos comparar esta exploración histórica que como vemos dio lugar a nuestra especie, con esa otra exploración que da lugar con el tiempo a lo que entendemos como un río; siendo la compleja estructura espacial de éstos una muestra del camino que ha ido históricamente realizando el mayor trabajo mecánico medio al transportar más cantidad de agua. Es decir; que en este sentido no podemos negar que en el fondo no somos otra cosa que eficientes máquinas de devorar energía.

No quiero terminar este tema sin aconsejar antes a todas aquellas personas que no conozcan bien el tema de la psicología evolucionista y deseen iniciarse en su estudio, un buen recurso con el que conseguirlo. Se trata en concreto de un audio-libro[18] donde el profesor Allen D. MacNeill narra de un modo magistral una introducción a esta ciencia. El contenido está en inglés pero la narración es pausada y clara, por lo que podrá entenderla cualquiera con un nivel medio de este idioma.

¿Por qué nunca acabarán las guerra?

En este momento, creo que ya es posible entrar con un poco más de detalle en cuestiones sociales particulares desde la perspectiva física que venimos trabajando. Y en un intento de afianzar todo lo que venimos diciendo; me voy a centrar a continuación brevemente en estudiar el asunto de la interminable guerra entre grupos sociales que "acompaña" la humanidad desde su origen.

Porque, al igual que sólo ciertas reacciones químicas tienen lugar de modo espontáneo en el Universo (las que hacen ΔG < 0), así tiende el mundo a favorecer aquellos fenómenos que permiten en el tiempo que se produzcan tantas reacciones de este tipo como sea posible; lo que inicia bajo ciertas circunstancias un proceso de exploración en este sentido que empieza con el tiempo dando forma a lo que entendemos como célula, y que los eones consiguen llevar a la aparición de la fisiología de los organismos superiores, e incluso a mecanismos tan complejos como el acto reflejo de estos mismos organismos para apartar la mano ante el contacto de un cuerpo caliente (comportamiento embebido en el cerebro). Todos estos fenómenos descritos aparecen y permanecen porque históricamente han maximizado el número de reacciones químicas que más y mejor consumen energía libre; lo que se traduce en el caso del hombre, y desde una perspectiva biológica, a que nuestra fisiología y conducta es la que es porque así durante toda nuestra historia evolutiva ha favorecido en última instancia nuestra supervivencia y replicación, es decir; que ha maximizado el consumo energético medio llevado a cabo por nuestra especie. Pues bien, en este mismo sentido podría deberse también la permanente agresión puntual entre grupos de homínidos al hecho de que esta conducta constituye también el camino histórico que más y mejor permite el consumo energético dada la naturaleza del mundo. Sin embargo, para intentar decidir si pudiera ser éste el caso real del origen y prevalencia de la agresión entre personas, vamos a continuación a estudiar un poco más a fondo el asunto.

Cualquier acto de agresión en el hombre se relaciona siempre con el intento de acaparar algún tipo de recurso (no necesariamente material) que posee el otro y que nosotros queremos, o; por el contrario, en el intento de defender lo que nosotros tenemos y otros nos quieren arrebatar. La agresión se reduce así a dos causas naturales: 1º) El planeta no es homogéneo en cuanto al reparto y propiedad de los diferentes recursos que contiene, y 2º) La naturaleza humana tienda a aprehender la mayor cantidad de recursos posibles para promover así su mandato evolutivo de supervivencia y reproducción. Hay que tener en cuenta también que esta circunstancia descrita se produce en cualquier interacción humana, no exclusivamente a nivel social masivo, sino que también se observa entre individuos que roban o asesinan por conseguir algún bien del que no dispone.

John Nash

Ante esta perspectiva, se produce un intrincado proceso de cooperación por un lado (mercadería) entre aquellos que tienen cosas que intercambiar, pero también de agresión por parte de aquel que cree que puede conseguir más (o que merece más), o que simplemente no tiene apenas nada que intercambiar (ni que perder). En general, todo este tipo de procesos estratégicos se suelen estudiar desde la perspectiva de la teoría de juegos[19].

Ahora bien, yendo a la cuestión que nos atañe: ¿es posible, siquiera en teoría, terminar algún día con todas estas agresiones que se dan desde el mismo origen de la especie humana? O, en otras palabras: ¿es posible limitar la interacción humana a estrategias de cooperación y/o puro altruismo? En pocas palabras, la respuesta es no; la física lo prohíbe. Vamos a verlo:

El punto 1º) es inamovible: el planeta es como es, y los recursos son los que son y están donde están. El que necesite algo que no tiene: o lo roba o lo intercambia por otra cosa. Y sin embargo, el punto 2º) no es menos estático: la esencia humana ya hemos visto la que es, al igual que la naturaleza de esa agrupación de individuos que llamaos sociedad. La mecánica de nuestros actos individuales y sociales los dirige como ya hemos visto repetidamente la necesaria tendencia a producir el máximo posible de entropía (salvo pena de desaparecer como fenómeno), y eso se consigue mediante el crecimiento, la reproducción y en suma el consumo de toda la energía posible y disponible. Pedir al que no tiene y necesita que se conforme y no agreda, es tanto como pedir al hambriento que se limite a morir de hambre mientras ve comer a los demás. Ese acto de conformidad no es posible, porque la evolución habría borrado hace tiempo del mapa los genes de tales individuos "mansos"; y del mismo modo, privar del máximo crecimiento posible a los tuyos en pos de repartir lo que se tiene con los demás tampoco ha podido ser favorecido históricamente por el proceso evolutivo. Los genes de aquel que en lugar de poner todo su esfuerzo en su propia supervivencia y la reproducción y crianza de los suyos, se hubiese dedicado a repartir esfuerzos y recursos con otros (poco emparentados), se verían mermados del acervo génico conforme otros individuos de naturaleza más egoísta se aprovecharan de la bondad del primero (porque incluso si tal acto de altruismo puro es marginal, el sesgo estadístico perjudica mucho con el tiempo esa línea germinal).  

En realidad, lo que ha ocurrido durante el proceso evolutivo del hombre y de su sociedad, es un ajuste progresivo hacia la mejor estrategia común (es decir; el Nash Equilibrium[20]) al mismo tiempo que evolucionaba nuestro entorno y nuestra genética. Por lo tanto, lo que el proceso histórico evolutivo ha logrado de este modo, es maximizar gradualmente la única ganancia que le "importa" a la naturaleza: producir y consumir al máximo los gradientes energéticos. Es decir; que el modo en que el hombre se relaciona masivamente en sociedad no está realmente dirigido (pese a lo que nuestro ego presuponga) de un modo racional ni coherente, sino que tal relación se reduce siempre en última instancia al dictado entrópico que dio forma histórica a todos esos "algoritmos o heurísticos interpersonales" embebidos en nuestro cerebro neuronal; los cuales producen de modo emergente (cuando miles de personas actúan a la vez siguiendo estas estrategias programadas) la estrategia social masiva que se tomará ante cualquier circunstancia. 

Y es que, como no podría ser de otro modo, el fenómeno social humano se autorregula a gran escala. Es un proceso que se reacciona espontáneamente, y cuya evolución autónoma nos toma por sorpresa cada mañana al leer las noticias (pese a los esfuerzos de los grandes países por pretender controlar o prever este comportamiento grupal). No; no hay nada que prever más que el hecho de que el hombre seguirá siempre comportándose como la eficiente máquina de consumir energía y nivelar gradientes que es. 

Ya vimos que la vida en sociedad es una mera herramienta que facilita nuestra supervivencia, reproducción y posterior cría de la descendencia; lo cual significa que es una herramienta que permite mejorar la calidad y cantidad de seres humanos que perviven; cosa que se traduce físicamente en el caso social en un consumo energético cada vez mayor en el tiempo conforme se duplica la población gracias a estas normas que van prevaleciendo históricamente, las cuales tienden hacia el ideal de equilibrio donde se consigue la máxima producción entrópica posible para un entorno determinado. Y es evidente que estas normas no garantizan ni tienden realmente hacia una justicia o una moral racional ideal, sino que cualquier "avance" en favor de tales ideales es pura casualidad temporal y local a cierto entorno y etapa histórica concreta. En pocas palabras: en el momento en que no sea una estrategia estable, cualquier ilusorio "avance" hacia propuestas tan deseables como la "igualdad" o la "libertad" desaparecerán sin duda en favor de aquella estrategia que suponga un mejor equilibrio para la física subyacente (valga de ejemplo el retroceso en libertades que está ocurriendo actualmente en Francia a raíz de la inestabilidad terrorista).

De hecho, y pese a que nos salgamos un poco del tema, merece la pena mencionar que hay actualmente una corriente filosófica bastante popular llamada transhumanismo[21] la cual intuye todo esto que hemos tratado y propone como solución hacia la paz mundial y la "mejora" del ser humano, precisamente modificar la naturaleza humana mediante técnicas de alteración de nuestro genoma. En realidad sus esfuerzos serán en vano (pese a la viabilidad técnica), porque es un hecho que serán muchos (los que puedan) los que se salven (y salven a sus hijos) del proceso de "zombificación" (o amansamiento), siendo estos no-alterados los cuales terminarán con una casta de esclavos de última generación. Realmente no es este amansamiento sintético un proceso de equilibrio en nuestra teoría de juegos social puesto que todo el que pueda intentará tomar en cuanto pueda otra estrategia más "beneficiosa".

Así que en resumen no; no acabarán las guerras, ni se invertirá menos en defensa, ni acabarán los robos y abusos: pese a nuestros deseos más racionales, el fin de la guerra y la agresión simplemente no conforman un equilibrio que la naturaleza permita en nuestra especie.

El inmovilismo ante el cambio climático.

El cantado fracaso en la cumbre del pasado año en París (COP21) donde se pretendían acordar medidas reales contra el cambio climático, es un ejemplo más de esto que comentamos. Hablando claro, todos piensan que el cambio climático se debe en gran medida al uso masivo de energías de combustión fósil, pero en general se trata simplemente del consumo y producción desbocado que una población de más de 7000 millones de personas (y en aumento) requieren.

Y es que contaminar menos significa en realidad ralentizar el ritmo al que se consumen los potenciales de energía disponibles (porque no olvidemos que incluso las energías "limpias" producen residuos en cuanto son usadas por las personas para conseguir algún fin), y esto va directamente en contra de todo lo que hemos visto hasta ahora. De hecho, como hemos visto, es imposible dada la naturaleza social emergente del conjunto de individuos hacer otra cosa que no sea devorar todos y cada uno de los potenciales energéticos que caigan en nuestras manos (renovables y no renovables al mismo tiempo). Y es un hecho que el único momento en que el consumo fósil desacelerará en el tiempo, será cuando el coste de su extracción no permita ya una eficiente producción neta de entropía global. Sirva de apoyo a esto que decimos una propuesta que se deriva de la teoría de juegos, y que normalmente se conoce como la paradoja de Jevons: en resumen viene a decir que la estrategia de no usar ciertos tipos de energía en pos del bien climático al largo o medio plazo, no constituye un equilibrio de Nash, puesto que los actores estarán deseosos de saltarse la norma en cuanto puedan para aprovecharse al corto plazo de esa energía barata que desprecia el otro (deseo que surge como consecuencia de que el premio verdaderamente buscado en todo este asunto -de modo velado a nuestra razón- es el máximo consumo energético posible y no el bien "común" ni nada por el estilo). Como Javier Pérez dice en el artículo antes enlazado: "Las truchas que no pescamos río arriba, son las que se pescan río abajo".

Mecánica social y el colapso en la energía fósil.

El descubrimiento del potencial energético de los yacimientos fósiles en el siglo XIX supuso un nuevo escenario físico en el mundo, en donde se abrieron nuevos caminos para la exploración por el proceso natural hacia nuevas y mayores cotas en la máxima producción posible de entropía en el planeta. En concreto, la complejidad social se adaptó gradualmente a esta nueva y eficiente fuente de energía, lo que propició un aumento exponencial en la población mundial al mismo tiempo que disminuía la mortalidad. Este es otro caso que permite claramente observar como la mecánica social correlaciona indudablemente con la energía media consumida por habitante; lo cual también se evidencia en tiempos actuales, cuando vemos como tiempos de crecimiento económico se apareja siempre con aumentos en la demanda energética (aumentos en el consumo), mientras que las crisis económicas se acompañan de caídas en la demanda (en el consumo). Esto se relaciona con lo visto anteriormente por el hecho de que estos cambios en la economía no son más que cambios estructurales y coyunturales que hacen decaer la máxima cota de energía disponible para consumir (como vimos con los picos en el crecimiento bacteriano).


Como no puede ser de otra forma (siempre y cuando las investigaciones teóricas ya mencionadas sean correctas), se evidencia que la cantidad de consumo energético y la complejidad social van de la mano; siendo necesaria siempre una cantidad concreta de producción y consumo la necesaria para mantener estable en el tiempo una determinada complejidad social. Disminuye la primera y así lo hará la segunda (y viceversa). Pero claro, es imposible disminuir el consumo a menos que el entorno así lo dictamine (con cambios coyunturales como los denominados periodos de crisis): es decir; que la mecánica social tiende sin remedio de modo natural siempre hacia el máximo crecimiento y consumo posible en cada momento determinado, siendo esos momentos relativos de decrecimiento circunstanciales a la caída en el pico máximo alcanzable por algún cambio en el entorno. 

Para dejarlo claro: antes del descubrimiento de las energías fósiles y la nuclear se consumía sin duda mucha menos energía que hoy, pero aun así, se consumía y producía el máximo de energía posible en dichas circunstancias pre-industriales; estando la complejidad social de la época, por cierto, también al límite en cuanto correlaciona como vimos con la cantidad de energía consumida. 

Por lo tanto, y como conclusión en favor de la tesis de partida de este artículo, podemos decir que: la humanidad, como especie animal social y evolutiva que es, ha acaparado y consumido desde sus inicios siempre el máximo disponible del potencial energético a su alcance en cada época (adaptándose por el camino a los cambios coyunturales globales); siendo ésta una tendencia natural intrínseca a su esencia física material que le da soporte. Pero como además existe una estrecha relación ente consumo energético neto y complejidad social, el hecho de pretender adelantarse al colapso fósil supondría de facto intentar (en el mejor caso únicamente durante un periodo de transición) llevar a la sociedad global de un modo ordenado hacia un decrecimiento en el consumo neto energético, lo cual va totalmente en contra de los dictados de la naturaleza.

Pretender que un fenómeno natural tan complejo como la sociedad humana decrezca intencionadamente como un todo la rapidez con la que nivela el gradiente energético disponible (esto es, que devore energía por debajo del máximo alcanzable), mientras al mismo tiempo aspire a permanecer estable como fenómeno en el tiempo es sencillamente algo anti-natural y muy poco probable (P) en teoría (siendo de hecho algo casi imposible en la práctica). La realidad es que el fenómeno social masivo se autorregulará como siempre lo ha hecho, en favor de aquella situación que mejor favorezca al dictado termodinámico en cada momento concreto; sin importar mucho las consecuencias que podamos o no prever como individuos al medio o largo plazo.

Todo esto viene a concluir que no importa lo concienciado que estemos ante el problema climático o del colapso fósil, la realidad es que seguiremos consumiendo al corto plazo por completo y a toda máquina cualquier potencial al que accedamos (renovables y no renovables al mismo tiempo), sin importar mucho más. Siendo, por otra parte, cualquier cambio detectable en la cantidad de consumo energético simplemente una reacción autónoma en favor de la constante adaptación sobre las cambiantes circunstancias que van aconteciendo en cada momento concreto. Es decir; que será en el momento en que la energía fósil finalmente colapse (o media hora antes, como ironizó Manuel Casal Lodeiro en el artículo de su blog[22]), cuando la sociedad se adaptará de forma autónoma al nuevo entorno del modo que mejor favorezca alcanzar este nuevo máximo de consumo disponible dadas las nuevas circunstancias acontecidas (en este caso un mundo sin potencial fósil). Si este nuevo entorno sin energía fósil permite el mismo nivel de crecimiento y complejidad social actual es algo poco probable pero que el tiempo dirá; sin embargo, lo que no deja lugar a dudas, es el hecho de que continuaremos consumiendo durante las próximas décadas de manera incontrolada todo el combustible fósil rentable hasta la "última gota".

E insisto, por si no ha quedado claro, que no se trata de afirmar que el hombre actúe (a "voluntad") a nivel social siempre buscando maximizar la producción de entropía; sino que es la propia esencia natural la que de manera espontánea (al obedecerse los preceptos físicos subyacentes que sabemos soportan materialmente cualquier fenómeno del mundo por abstracto que éste parezca) la que explora en cada momento la mejor solución a nivel global para abolir gradientes. Sería pues este comportamiento autónomo el que dictaría la mecánica social (y no nuestra "voluntad" intelectual), del mismo modo a como lo hace sin duda con la mecánica individual de cada organismo que pretenda permanecer como fenómeno estable (sobrevivir), y más  aún con la mecánica molecular que guía a cada una de nuestras células. 

Toda adaptación y cambio global, a cualquier nivel de escala y complejidad, acontece y evoluciona siempre -según estas nuevas investigaciones físicas al estilo de la hipótesis de Gaia[23]- exclusivamente hacia la búsqueda de acabar cuanto antes con todo el potencial energético disponible en cada momento. Toda la Tierra no sería pues más que una enorme y mega-eficiente "caldera" encargada de degradar cuanto antes (siguiendo siempre el camino más corto) toda esa energía solar originada en la nucleosíntesis que finalmente, tras llegar al planeta y ser "procesada" de un modo mecánico, termina siendo expulsada al espacio en la forma de una degradada radiación térmica.

Conclusión (y vuelta al principio).

Sinceramente, no es que tenga muchas esperanzas de poder convencer a gran parte de los lectores con esta argumentación tratada, a pesar de lo mucho que me he esforzado por intentar ser lo más objetivo posible en el asunto. El resultado probablemente sea que la mayoría de los que hayan tenido la paciencia de leer hasta aquí, aún tengan en mente el tradicional pensamiento del sentido común que dice: "¡pero sí que es posible! ¡si sólo hay que hacerlo, hombre! ¡la culpa es de x (siendo x igual a cualquier excusa como la de los políticos corruptos, el sistema capitalista, que si tal o cual guerra injusta, etc.)". En realidad, el problema podría no ser x, sino la propia esencia natural del mundo y sus límites intrínsecos.

En realidad es muy complicado pretender privar de ideales e ilusiones de mejora a las personas, más aún cuando la argumentación que puede en principio evidenciar a priori lo inútil de cualquier intento en este sentido es tan densa y complicada de entender en un primer vistazo como lo tratado en este artículo. Más aún cuando recientes investigaciones parecen evidenciar que el ser humano posee un sesgo hacia el pensamiento optimista, el cual complica todavía más aceptar argumentos pesimistas por muy fundados que estén (en este sentido es muy recomendable el libro de Tali Sharot[24]: "The Optimism Bias: A Tour of the Irrationally Positive Brain").

Sin embargo, y pese a lo que nos cueste reconocerlo, todo parece indicar que este es el caso. Todo apunta a una verdadera inviabilidad práctica para poder actuar de ningún modo como una masa coherente y racional, siendo la menor de las evidencias el hecho empírico de que nunca se ha logrado actuar así en la historia para solucionar problemas globales al medio o largo plazo (a menos que se entienda a favor el caso de la coalición en dos grandes facciones durante las guerras mundiales, lo que es muy discutible). El moderno estudio biológico y de psicológica evolucionista, junto con todas estas propuestas físicas que como decimos van apareciendo en los últimos años, muy bien podrían terminar pronto con cualquier utópica ilusión de mejora social controlada (siempre que el reflexione sea honesto, claro está).

Y sí, es quizás un poco deprimente el aceptar que siempre nos acompañará como especie en mayor o menor medida (según la coyuntura) la desigualdad, la guerra, la opresión, la explotación del ecosistema, la contaminación, el hambre, y todos esos males que nos preocupan como personas; pero a veces aceptar la realidad, por pésima que ésta sea, puede ser mejor decisión que dejarse llevar por utópicas fantasías. En este sentido, y centrados en el problema de colapso fósil, sería mucho más productivo, en mi opinión, aceptar el colapso fósil incontrolado como un hecho inevitable, e invertir recursos en estudiar cómo actuar cuando ese momento llegue para que el sufrimiento sea el menor posible; en lugar de permitir que el iluso deseo de pretender evitar tal colapso natural acapare recursos en estudios sustitutorios que exigen una coherencia social masiva inviable en la práctica y, lo que es peor, en el desvío de enormes fondos hacia burbujas renovables que lo único que van a conseguir es empeorar el futuro momento del colapso.

Por tanto, y a modo de corolario, comentar que quizás lo ideal sería dedicar la mayor parte de los esfuerzos intelectuales y económicos al estudio formal de toda esta perspectiva comentada; dando por supuesto el colapso fósil incontrolado, e ir desde ya investigando que será lo mejor que podamos hacer en ese momento para mitigar las consecuencias en lo posible. 

Referencias:

[1] http://www.metabolismo.biz/web/wp-content/uploads/Seleccion-natural-y-termodinamica.pdf Termodinámica y Selección Natural, trabajo escrito en el 2001 por el profesor Enrique Meléndez-Hevia, catedrático de Bioquímica y Biología Molecular en la Universidad pública de La Laguna (Islas Canarias).
[2] "What is Life? How Chemistry Becomes Biology" (Addy Pross) https://global.oup.com/academic/product/what-is-life-9780199687770?cc=es&lang=en Web personal de Addy Pross: http://www.bgu.ac.il/~pross/
[3] Página oficial del equipo de trabajo del físico del MIT Jeremy England: http://www.englandlab.com/
[4] http://www.scientificamerican.com/article/a-new-physics-theory-of-life/ (Artículo divulgativo en la revista Scientific American sobre el trabajo de Jeremy England).
[5] https://www.quantamagazine.org/20140122-a-new-physics-theory-of-life/ (Artículo divulgativo en la revista Quanta Magazine sobre el trabajo de Jeremy).
[6] Perunov, N., Marsland, R., and England, J. "Statistical Physics of Adaptation", (preprint), arxiv.org, 2014. (Este es el paper de diciembre del 2014 que ha levantado tanta expectación): http://arxiv.org/pdf/1412.1875v1.pdf
[7] "Natural selection for least action" (VILLE KAILA, ARTO ANNILA) Institute of Biotechnology,Department of Physics, and Department of Biosciences, University of Helsinki, Finland (2008): http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/royprsa/464/2099/3055.full.pdf
[8] "Planets, life and the production of entropy" (Ralph D. Lorenz) Lunar and Planetary Laboratory, University of Arizona: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.163.9091&rep=rep1&type=pdf
[9] "Why Did Life Emerge?" (Arto Annila, Erkki Annila) Department of Physics, Institute of Biotechnology and Department of Biosciences, University of Helsinki (Finland): http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0910/0910.2621.pdf
[10] "Are humans brighter than the Sun?" (Phil Plait): http://blogs.discovermagazine.com/badastronomy/2009/12/30/are-humans-brighter-then-the-sun/#.VoeVwxXhDIU
[11] "Natural process – Natural selection" (Vivek Sharma, Arto Annila) Department of Physical Sciences, Institute of Biotechnology, and Department of Biological and Environmental Sciences, University of Helsinki, Finland (2007): http://www.helsinki.fi/~aannila/arto/natprocess.pdf
[12] England, J. L.  "Statistical Physics of self-replication." J. Chem. Phys., 139, 121923 (2013). (Este es un paper del 2013, donde el equipo comenzó a dar forma definida a toda la línea de investigación): http://www.englandlab.com/uploads/7/8/0/3/7803054/2013jcpsrep.pdf
Algunos artículos de divulgación donde se explica con más detalle el trabajo de Jeremy England:
-http://quevidaesta2010.blogspot.com.es/2015/02/las-matematicas-de-la-conducta.html
-http://quevidaesta2010.blogspot.com.es/2015/03/evidencia-favor-de-la-teoria-de-jeremy.html
[13] "Entropy production fluctuation theorem and the nonequilibrium work relation for free energy differences" (Gavin E. Crooks): http://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.60.2721
[14] "End-directed evolution and the emergence of energy-seeking behavior in a complex system" (Dilip Kondepudi, Bruce Kay, and James Dixon): https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.91.050902
[15] Artículo de divulgación del trabajo de Dilip Kondepudi, Bruce Kay, and James Dixon: http://quevidaesta2010.blogspot.com.es/2015/12/solo-somos-maquinas-de-devorar-energia.html
[16] "Microcalorimetric study of the growth of Enterococcus faecalis in an enriched culture medium" (Natividad Lago Rivero , José L. Legido Soto, Lidia M. Casás, Isaac Arias Santos): http://link.springer.com/article/10.1007/s10973-011-2052-1
[17] Artículo introductorio sobre la disciplina de la Psicología evolucionista: https://es.wikipedia.org/wiki/Psicolog%C3%ADa_evolucionista
[18] Maravilloso audio-libro donde el profesor Allen D. MacNeill narra de un modo magistral una introducción a la Psicología evolucionista: http://www.amazon.com/The-Modern-Scholar-Evolutionary-Psychology/dp/B00435HBGO
[19] Breve artículo introductorio sobre la disciplina matemática de la Teoría de juegos: https://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_juegos
[20] Breve explicación del concepto de "Nash Equilibrium" dentro de la Teoría de juegos: https://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_de_Nash
[21] Introducción a la moderna corriente intelectual del Transhumanismo: https://es.wikipedia.org/wiki/Transhumanismo
[22] "Avisadnos media hora antes del colapso" (Manuel Casal Lodeiro): http://www.15-15-15.org/webzine/2015/12/28/avisadnos-media-hora-antes-del-colapso/
[23] Artículo de introducción a la hipótesis de Gaia: https://es.wikipedia.org/wiki/Hip%C3%B3tesis_de_Gaia
[24] "The Optimism Bias: A Tour of the Irrationally Positive Brain" (Tali Sharot): http://www.amazon.com/Optimism-Bias-Irrationally-Positive-Vintage/dp/0307473511