Cuaderno de Cultura Científica

Que se rompan las cifras,
sin poder calcular
ni el tiempo ni los besos.
Y al otro lado ya
de cómputos, de sinos,
entregarnos a ciegas
–¡exceso, qué penúltimo!–
a un gran fondo azaroso
que irresistiblemente
está
cantándonos a gritos
fúlgido de futuro:
“Eso no es nada, aún.
Buscaos bien, hay más”.

Pedro Salinas, La voz a ti debida (1933). Poema [19], versos 726-739

Demostración sin palabras de una fórmula descubierta por Galileo (ver [2])

 

Este poema sobre cifras y cómputos habla de un amor sin límites. Me parece una hermosa manera de introducir una no menos bonita fórmula descubierta por Galileo en 1615:

No es difícil probar esta fórmula por inducción matemática. Propongo una sencilla demostración en dos pasos.

Veamos en primer lugar que la suma de los n primeros números impares p(n) = 1 + 3 + 5 + … + (2n-1) es n2.

Es claro que la fórmula es cierta para n=1 (1 = 12). Suponiendo que se cumple para n (es decir, p(n) = n2), veamos que es cierta para n+1. En efecto,

p(n+1) =1 + 3 + 5 + … + (2n-1) + (2n+1) = [1 + 3 + 5 + … + (2n-1)] + (2n+1) = p(n) + (2n+1).

Aplicando la hipótesis de inducción, queda que:

p(n+1) = n2 + (2n+1) = (n+1)2.

En segundo lugar, comprobemos que la suma de los siguientes n números impares q(n) = (2n+1) + (2n+3) + … + (4n-1) es 3n2.

La fórmula es cierta para n=1 (2 + 1 = 3 x 12). Suponiendo que se cumple para n (es decir, q(n) =3n2), veamos que es cierta para n+1. En efecto,

q(n+1) =(2(n+1)+1) + (2(n+1)+3) + … + (4(n+1)-1) =

(2n+3) + (2n+5) + … + (4n+3).

Observar que esta suma tiene n+1 sumandos, obtenidos al eliminar de q(n) el primer elemento (2n+1) y al añadirle los dos sumandos (4n+1) y (4n+3). Es decir,

q(n+1) = q(n) – (2n+1) + (4n+1) + (4n+3).

Aplicando la hipótesis de inducción, queda que:

q(n+1) = 3n2 – (2n+1) + (4n+1) + (4n+3) = 3n2 + 6n + 3 = 3(n+1)2.

La fórmula de Galileo es entonces cierta ya que:

p(n) / q(n) = n2 / 3n2 = 1/3.

El matemático Roger B. Nelsen es el autor del sugerente libro Proofs Without Words: Exercises in Visual Thinking (The Mathematical Association of America, 1997). En este texto propone una serie de pruebas sin palabras, es decir, demostraciones visuales, sin ninguna explicación, que ilustrarían una propiedad matemática que se desea verificar. La imagen que abre este escrito es precisamente una demostración visual de la fórmula descubierta por Galileo de la que hemos tratado en esta entrada: es la que propone Nelsen en la referencia [2].

Por cierto, la fórmula para la suma de los n primeros números impares también puede demostrarse sin palabras:

Una prueba sin palabras para el teorema de la suma de los números impares. Fuente: Wikimedia Commons.

 

El primer cuadrado formado por un bloque negro muestra que p(1) = 1. Al añadir alrededor de él una tira de 3 bloques blancos (al sumar 1 + 3) se obtiene otro cuadrado y con ello se demuestra que p(2) = 4, y así sucesivamente…

Referencias

[1] Oddity, Futility Closet, 18 marzo 2021

[2] Roger B. Nelsen, Proof without words: On a property of the sequence of odd integers (Galileo, 1615), Mathematics Magazine, Vol. 68, no. 1, 1995, pág. 41.

Sobre la autora: Marta Macho Stadler es profesora de Topología en el Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU, y colaboradora asidua en ZTFNews, el blog de la Facultad de Ciencia y Tecnología de esta universidad

El artículo Una fórmula descubierta por Galileo se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Foto: Rafael Drück / Unsplash

 

El desarrollo de las economías emergentes lleva aparejado cambios sociales además de económicos. El surgimiento de una nueva clase media con necesidades de consumo que hasta ahora no existían es uno de los motores de las nuevas inversiones en regiones como Asia. Sin embargo, si este nuevo consumo de cientos de millones de personas fuese exactamente igual que el de las economías occidentales el perjuicio al medio ambiente y, en especial, sobre el cambio climático tendría unas consecuencias terribles. Gobiernos como el de China son conscientes de ello y por eso han adoptado medidas para que, por ejemplo, los vehículos eléctricos sean mayoritarios, si no los únicos de aquí a unos años.

Otro aspecto importante de la nueva clase media emergente es la necesidad de viajar, por los motivos que sean, a distancias o a lugares, como los archipiélagos, para los que ni el coche ni el ferrocarril son alternativas adecuadas. Si ya el actual consumo de aviación es preocupante actualmente, un incremento sustancial lo convierte en un problema global de primera magnitud. Por ello la nueva generación de aviones debe ser lo más eficiente posible. Los nuevos diseños deben reducir su huella de carbono todo lo posible hasta que los aviones eléctricos o de pila de combustible puedan ser una realidad; algo que parece muy alejado en el tiempo para la aviación comercial.

Fuente: GE Aviation

A la hora de hacer un avión más eficiente en el consumo de combustible una parte importante pasa por el diseño de los motores. Existe un número que está directamente relacionado con esta eficiencia: la relación de derivación. Este número mide cuánto del aire que introduce la hélice en el habitáculo del motor pasa efectivamente por la turbina. Si el número es alto significa que de todo el aire que entra solo una pequeña parte pasa por la turbina; y al revés. Si el número es alto el motor consume menos combustible; si el número es bajo el motor es más potente. Los números altos se usan en avión comercial, los números bajos en aviones de combate; la única excepción era el Concorde, que era un avión comercial con diseño de avión de combate. Una consecuencia directa de este factor es que los motores de los aviones comerciales son voluminosos y los de los aviones de combate (o los del Concorde) del tamaño mínimo.

Si la idea es construir aviones más eficientes la consecuencia de lo anterior es evidente: hay que construir motores aún más voluminosos. Pero claro, esto choca de frente con la aerodinámica. Un motor más grande genera turbulencias indeseadas que provocan inestabilidades, ruidos y, también, mayor consumo de combustible. Este problema debe solucionarse con actuadores para controlar el flujo de aire.

Estos actuadores tienen que tener una serie de características muy concretas: deben ser de bajo peso (como todo en un avión), muy resistente mecánica y químicamente. Además es más que probable que su diseño sea cualquier cosa menos trivial.

¿De qué construir un actuador de este tipo? De acero no puede ser, porque pesaría mucho; de aluminio tampoco, porque la resistencia mecánica estaría en el límite. La respuesta ya se encontró hace tiempo: de titanio. O mejor dicho, de una aleación de titanio. Una que ha demostrado ser óptima para aplicaciones aeronáuticas es la Ti-6Al-4V, esto es, un 6 % de aluminio, un 4 % de vanadio y el 90 % restante (menos impurezas) de titanio.

Fuente: flowcaash.eu

Pero esta aleación de titanio es muy difícil de trabajar, precisamente por sus características. ¿Cómo conseguir un diseño complejo hecho de ella? Una cooperativa vasca, IK4 Lortek tiene una respuesta: por fabricación aditiva usando fusión selectiva por láser. Traducido consiste “simplemente” en diseñar la pieza tridimensional en un ordenador y este diseño pasarlo a una impresora en 3D que emplea un láser para fundir granos de la aleación de titanio, con lo que crea la pieza capa a capa (aditivamente). Este concepto foma parte de un proyecto, Flowcaash, alentado por Airbus, que pretende desarrollar diseños biomiméticos de bajo peso para integrar los actuadores de flujo en la siguiente generación de aviones, mejorando su eficiencia de combustible y aerodinámica. Todos los ensayos de las nuevas piezas se realizan en el alavés Centro de Tecnología Aeronáuticas CTA (donde se hicieron las pruebas de la sonda Exomars, por cierto).

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

El artículo Actúa localmente: impresión 3D de piezas aeronáuticas de titanio se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Andrés Luis Martínez Marín

Shutterstock / Auldist

La historia del consumo de productos lácteos se remonta al Neolítico, cuando la ganadería aparece en la historia de la humanidad. A partir de ese momento, la leche se consideró el alimento por excelencia, la fuente de fortaleza y vida. La leche contiene proteínas, lactosa, grasa, minerales y otros componentes minoritarios de alto valor nutricional.

Diferentes estudios publicados en la última década indican que el consumo habitual de leche y productos lácteos (queso, mantequilla, yogur) contribuye a la prevención o repercute favorablemente en la evolución de diversas enfermedades crónicas como diabetes, cáncer y trastornos cardiovasculares. Por tanto, la leche y los productos lácteos deberían ser parte de una dieta humana equilibrada.

La grasa de la leche: un producto complejo

La grasa es el componente cuantitativa y cualitativamente más variable en la leche. No sólo es el constituyente que aporta más energía a la leche, sino que es responsable de una parte importante de sus aptitudes tecnológicas y de las propiedades organolépticas de los productos lácteos.

Cuando hablamos de grasa láctea, nos referimos generalmente a los triglicéridos porque son los compuestos mayoritarios (más del 97 % del total). Sintetizados en la glándula mamaria, están compuestos por una molécula de glicerol unida a tres moléculas de ácidos grasos.

En la grasa láctea, se han identificado más de 400 ácidos grasos diferentes, con diversas propiedades físicas, químicas y biológicas en función de su estructura química. Estos ácidos grasos pueden provenir de las siguientes fuentes:

• De los ácidos grasos presentes en los alimentos consumidos por el animal.
• De la modificación de estos mismos ácidos grasos o de la síntesis de otros nuevos por las bacterias que habitan en el rumen, la cavidad anterior del estómago de los rumiantes.
• De la síntesis en glándula mamaria.

De lo anterior se desprende que la composición de la alimentación de las hembras rumiantes repercute de forma decisiva sobre la composición de la grasa de su leche.

La grasa láctea se ha considerado un componente indeseable de la dieta desde el punto de vista de la salud porque es rica en ácidos grasos saturados de cadena media, cuyo consumo excesivo se relaciona estrechamente con el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares. No obstante, también es prácticamente el único aporte importante a la dieta humana de una variedad de ácidos grasos cuantitativamente menores, pero con efectos potencialmente beneficiosos sobre la salud.

Ácidos grasos exclusivos de la grasa láctea

En la dieta humana, la grasa de la leche es una fuente exclusiva, o la más importante según el caso, de ciertos ácidos grasos porque los microorganismos del rumen y la glándula mamaria son imprescindibles para su formación.

Entre ellos, la literatura científica indica que los ácidos grasos saturados de cadena corta (caproico, caprílico y, sobre todo, butírico), de cadena ramificada (isos y anteisos), de cadena lineal con número impar de carbonos y el ácido 10-hidroxiesteárico, así como los ácidos grasos insaturados transpalmitoleico, vaccénico y ruménico tienen efectos potencialmente beneficiosos para la salud humana.

Los resultados de ensayos in vitro y con modelos animales sugieren que los ácidos grasos mencionados tienen uno o varios de los siguientes efectos: inhibición de células tumorales en diversos tejidos, regulación del metabolismo corporal y la flora microbiana intestinal, así como prevención de la inflamación crónica y la diabetes.

La grasa láctea contiene además ácido α-linolénico, un ácido graso omega-3 beneficioso para la salud. Sin embargo, su cantidad es muy baja en comparación con otras fuentes dietéticas como las nueces o la semilla y el aceite de lino, por lo que su contribución relativa a la dieta humana es muy modesta.

Cómo cambiar la composición de la grasa láctea

Como las proporciones de los ácidos grasos en la grasa láctea dependen en gran medida de la alimentación de las hembras rumiantes, existe un gran interés por buscar alternativas naturales de alimentación que permitan modificar la composición de la grasa de su leche en un sentido favorable para el ser humano.

La mayoría de estudios se ha centrado en la reducción del contenido de ácidos grasos saturados de cadena media, que no son deseables, y el enriquecimiento de la grasa láctea con los ácidos ruménico y omega-3, que son beneficiosos nutricionalmente.

En algunas áreas geográficas, el clima posibilita la alimentación exclusiva o casi exclusiva de ganado lechero con pastos verdes, cuya riqueza en ácido α-linolénico permite obtener una leche con grasa de menor contenido en ácidos grasos saturados de cadena media y mayor riqueza en ácidos grasos saludables.

Sin embargo, las condiciones climáticas no permiten una producción eficiente de leche con alimentación a base de pastos en muchas regiones. En estas circunstancias, el aceite de lino, contenido en la semilla o suministrado tal cual, es una alternativa interesante para modificar la composición de la grasa láctea porque, al igual que la grasa del pasto, es muy rico en ácido α-linolénico.

Los estudios que hemos llevado a cabo en nuestro laboratorio y los de otros grupos de investigación dentro y fuera de España han demostrado que incluir aceite o semilla de lino en la alimentación de las hembras rumiantes lecheras reduce apreciablemente el contenido de ácidos grasos saturados de cadena media e incrementa los niveles de los ácidos transpalmitoleico, vaccénico, ruménico y α-linolénico en la grasa láctea. Esto se traduce en una composición mucho más favorable para la salud humana.

Una oportunidad para los ganaderos

La grasa láctea puede formar parte de una dieta humana equilibrada, siendo prácticamente el único aporte relevante a la misma de algunos ácidos grasos con efectos favorables sobre la salud.

Los ganaderos deberían interesarse en establecer sistemas diferenciados y transparentes de alimentación de sus animales que favorezcan la obtención de leche con una grasa de composición más favorable para la salud humana.

Las industrias lácteas tendrían que promover y facilitar la comercialización de la leche así obtenida, y sus productos derivados, y comunicar los efectos positivos basados en la evidencia científica a los consumidores.

Sobre el autor: Andrés Luis Martínez Marín es profesor titular de universidad en el Departamento de Producción Animal de la Universidad de Córdoba

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Artículo original.

El artículo Cómo conseguir lácteos más saludables cambiando la alimentación del ganado lechero se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Foto: Devon Wilson / Unsplash

El pasado año consiguieron predecir, haciendo uso de técnicas de inteligencia artificial (IA), la estructura de las proteínas a partir de su secuencia de aminoácidos. Poco antes de acabar el año se hizo público que habían conseguido resolver la ecuación de Schrödinger mediante esas mismas técnicas. También gracias a la IA hemos sabido recientemente que los individuos de la especie Heterocephalus glaber (la rata topo desnuda) se comunican entre sí en el dialecto propio de la colonia a la que pertenecen y que esos dialectos se transmiten culturalmente. Y se acaba de dar a conocer que una inteligencia artificial ha sido capaz de identificar la pieza musical que escucha una persona, analizando los patrones de las ondas encefálicas obtenidas a partir de electroencefalogramas registrados durante la escucha de esa pieza.

La electroencefalografía (EEG) es una técnica que detecta cambios de potencial eléctrico en el cerebro a través de electrodos colocados en diferentes posiciones del cráneo. Esos cambios constituyen un reflejo de la sincronización de la actividad eléctrica de grupos de neuronas situadas en las proximidades de cada electrodo, consecuencia a su vez de los movimientos de iones a través de sus membranas. Hay versiones invasivas –denominadas electrocorticografías-, que requieren la introducción de electrodos en la corteza cerebral atravesando el cráneo, aunque la mayoría no lo son. Normalmente se utilizan para detectar cambios en la actividad eléctrica que se producen tras someter al individuo a algún estímulo o tras realizar alguna acción.

Un equipo de investigación de la Universidad Tecnológica de Delft, en los Países Bajos, colocó sendos equipos de electroencefalografía a veinte personas mientras escuchaban música con auriculares y registraron sus ondas encefálicas. Utilizaron, a tal efecto, doce piezas musicales diferentes. A los participantes se les tapaban los ojos y se les mantenía en una habitación en silencio, de manera que no hubiera ningún estímulo ambiental, aparte de la música, para que los resultados no se viesen condicionados por otras formas de información sensorial.

Los registros de cada persona eran divididos en segmentos cortos y utilizados, junto con los fragmentos musicales que les correspondían, para adiestrar a una IA, de manera que, asociando cada segmento del electroencefalograma a su correspondiente fragmento musical, fuese capaz de identificar patrones de correspondencias entre las dos secuencias de información.

A continuación, se suministraban a la IA los segmentos del EEG que no se habían utilizado en su adiestramiento, para que identificase la pieza musical a que correspondía. La IA fue capaz de identificar las piezas musicales escuchadas por cada una de las personas con un acierto del 85%. Tan interesante como ese nivel de acierto, es el hecho de que cuando a la IA se le pedía que identificase la música escuchada por una persona diferente, el grado de acierto era tan solo de un 10%.

A juicio de quienes hicieron el experimento, la razón de esa gran diferencia obedece al hecho de que la experiencia estética de cada persona al escuchar una misma pieza musical es diferente, y eso se traduce en que cada una se centra más en unos fragmentos que en otros. En otras palabras, además del procesamiento de la información contenida en cada fragmento musical, las ondas cerebrales también reflejan aspectos de la experiencia estética.

Al equipo de investigación, no obstante, lo que más interesa es identificar los elementos de la respuesta electroencefalográfica a la música que son comunes a todas las personas; esto es, aquellos que no se ven afectados por la componente hedónica. Quieren así saber más acerca del funcionamiento del encéfalo y, en última instancia, por qué nos gusta la música.

Fuente: CODS COMAD 2021, Enero 2–4, 2021, Bangalore, India.

Nota: Agradezco a Xurxo Mariño sus aclaraciones acerca de la electroencefalografía.

Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

El artículo La música, en el electroencefalograma se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Espiral de Ulam. Los números primos tienden a aparecer más en unas diagonales que en otras.

Los números primos son el ADN de los números y son básicos en la criptografía de código abierto. Conocer su distribución está íntimamnete ligado con un montón de cosas estética y prácticamente interesantes. La llave para ello la tiene la hipótesis de Riemann, que está por demostrar. Clara Grima explica todo esto y más en una charla nada divertida (reto: si sonríes, pierdes).

Clara Grima es doctora en matemáticas por la Universidad de Sevilla, institución de la que es profesora titular en el departamento de Matemática Aplicada I. Divulgadora de las matemáticas, ha recibido numerosos premios en este campo.



Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por eitb.eus

El artículo Clara Grima – Naukas Bilbao 2019: Mathematical Rhapsody se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Imagen: Laxmikant Chaware / 123rf

La presencia de carbohidratos en el medio interestelar podría estar relacionada con la aparición de la vida en la Tierra. La detección hasta la fecha de más de 200 moléculas en el espacio interestelar sugiere que las moléculas prebióticas estarían presentes en el espacio. De ahí que la detección en el espacio interestelar de un azúcar (un carbohidrato de bajo peso molecular), u otras moléculas esenciales, como aminoácidos, bases nitrogenadas o ácidos grasos vitales para todas las formas de vida conocidas, sea fundamental para poder modelar las reacciones y vías de formación de las moléculas orgánicas más complejas relacionas con la vida. “La detección de estas biomoléculas podría dar un poco de luz al proceso inicial del origen de la vida. De momento no se ha detectado ningún azúcar, solo algún precursor de los mismos”, explica Emilio J. Cocinero, investigador principal del Grupo de Espectroscopía de la UPV/EHU.

“Para buscar cualquier molécula en el espacio se recurre a la espectroscopia rotacional. Esta técnica permite determinar la estructura de una sola molécula aislada con una altísima precisión. Podría decirse que nos proporciona la huella dactilar de esa molécula. La espectroscopía rotacional es el paso previo necesario para la búsqueda de estas moléculas en el espacio interestelar —añade Cocinero—. El espacio está poblado de multitud de señales de todas las moléculas que lo componen. Por tanto resulta imposible establecer una relación señal-molécula sin una caracterización previa de cada una de las moléculas en el laboratorio. Por último, los radioastrónomos buscan esas señales, caracterizadas previamente en el laboratorio, en diferentes regiones del medio interestelar utilizando radiotelescopios”.

D-eritrulosa. Fuente: Wikimedia Commons

La espectroscopía rotacional es una técnica en alta resolución que requiere trabajar con muestras en fase gaseosa. “Los azúcares son sólidos, y el problema es que al calentarlos para pasarlos a fase gaseosa se forma caramelo; con lo cual no se vaporizaba el azúcar, sino que se descomponía y se transformaba en moléculas más pequeñas”, explica el investigador. Sin embargo, el grupo de investigación ha conseguido desarrollar “una técnica de vaporización que nos permite generar este azúcar en fase gaseosa evitando el proceso de descomposición. El azúcar, eritrulosa en este caso, se mezcló con un compactante, se prensó y se secó. Finalmente, esta barra sólida, se vaporizó con un láser ultrarápido ultravioleta, lo que permitió obtener moléculas de eritrulosa en fase gas”, explica. Este procedimiento es generalizable. “Hemos desarrollado una metodología experimental para poder estudiar otros azúcares”, añade el investigador perteneciente también al Instituto Biofisika (UPV/EHU, CSIC). Paralelamente esta investigación ha permitido determinar la estructura hiperprecisa de la eritrulosa.

En el laboratorio del Grupo de Espectroscopía del Departamento de Química Física de la UPV/EHU diseñan y fabrican sus propios instrumentos de alta resolución, y se centran especialmente en el estudio de azúcares. “Los azúcares llevan un retraso de unos veinte años en comparación con la detección de aminoácidos, por ejemplo; prácticamente han estado excluidos. De hecho, ya se habían detectado moléculas precursoras de los azúcares, con dos o tres unidades de carbono, en el medio interestelar. La eritrulosa sería el siguiente paso, porque tiene cuatro unidades de carbono. En los últimos años, se ha incrementado mucho la detección de moléculas en el espacio; esta detección ha crecido exponencialmente porque los niveles de detección de los radiotelescopios han mejorado notablemente. Además, sabemos que cuanto más grande la molécula es más difícil detectarla. Pero es importante ir incrementando el tamaño de las moléculas y el nivel de sensibilidad de los radiotelescopios, esto permitirá obtener más información de cómo se han podido formar esos primeros seres vivos”, afirma.

Cocinero se felicita de que han abierto una vía de colaboración con astrónomos, con los que han trabajado conjuntamente para buscar o detectar eritrulosa en el medio interestelar en tres regiones diferentes usando los nuevos datos experimentales. Por ahora la búsqueda ha dado un resultado negativo en estas tres regiones, “no se han encontrado señales de eritrulosa en el medio interestelar, pero no es de extrañar que dentro de unos años se obtenga un resultado positivo, cuando se mejoren los niveles de detección de los radiotelescopios. Estos datos servirán para realizar futuras búsquedas y posibles detecciones en otras regiones del espacio interestelar”.

Referencia:

Aran Insausti, Elena R. Alonso, Belen Tercero, José I. Santos, Camilla Calabrese, Natalja Vogt, Francisco Corzana, Jean Demaison, Jose Cernicharo, and Emilio J. Cocinero (2021) Laboratory Observation of, Astrochemical Search for, and Structure of Elusive Erythrulose in the Interstellar Medium The Journal of Physical Chemistry Letters doi: 10.1021/acs.jpclett.0c03050

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

 

El artículo Se busca azúcar en el espacio interestelar se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Wolfgang Amadeus Mozart a los 14 años, en enero de 1770. Escuela de Verona, atribuido a Giambettino Cignaroli. Fuente: Wikimedia Commons

Si alguna vez has escuchado hablar del oído absoluto, probablemente lo identificarás como uno de los superpoderes musicales atribuidos al mismísimo Mozart. Desde muy joven, el célebre compositor dio muestras de su prodigioso oído. Según cierta anécdota popular, con solo siete años de edad, lo usaba para corregir a otros músicos de la corte de Salzburgo:

—Señor —le espetó una día a Andreas Schachtner— si no ha cambiado usted la afinación de su violín desde la última vez que yo lo toqué, está un cuarto de tono más grave que el mío.

Esto demuestra que el joven Wolfgang no solo debía de ser un niño bastante repelente. También era capaz de recordar sonidos exactos de un día para otro, sin ninguna referencia adicional y con una precisión superior a la que muchos adultos son capaces de discernir siquiera.

La mayoría de los mortales no tenemos esta habilidad. Escuchamos un sonido y no tenemos ni la más remota idea de qué nota es. Si alguien quiere hacer un brindis y golpea animadamente su copa, la gente no suele contestar “¡fa sostenido!”. Fue así, de hecho, como mi familia descubrió que uno de mis primos políticos tiene oído absoluto. En una cena de Navidad, empezó a responder con nombres de notas al sonido de las copas. Todos pensábamos que el pequeño Daniel —entonces era solo un niño— estaba bromeando hasta que, por pura curiosidad, se me ocurrió sacar el afinador que suelo llevar en el móvil. ¡El tío las acertaba todas!

Para los que tenemos algún entrenamiento musical, averiguar el nombre de una nota no es demasiado difícil siempre que nos indiquen otra como referencia (típicamente, la nota la). En algunos casos, esto nos puede servir para desarrollar un falso oído absoluto (o quasi-absolute pitch, como se denomina en la literatura científica). Basta con recordar una canción de manera precisa y usarla como punto de comparación para identificar el resto de los sonidos de nuestro entorno. Yo misma suelo suelo acertar bastante, gracias a un nocturno de Chopin que he tocado hasta la saciedad y tengo grabado a fuego en mi memoria musical.

Pero a Dani no le hacía falta recurrir a ninguna canción. Le bastaba con escuchar el tañido de cada copa para nombrarlo directamente. Su percepción del sonido es probablemente similar a la que cualquiera puede tener de un color o de un sabor, que no necesita más referencias para poder ser identificado. Aquella Navidad, todos nos quedamos ojipláticos. Aparte de mi primo, Mozart y cuatro gatos más, el oído absoluto es un rareza, un superpoder presente en menos de una de cada mil personas1… y también, un truco con pocos beneficios reales y algún que otro inconveniente.

En realidad, no parece que el oído absoluto de Mozart le fuese de utilidad o tuviese relación alguna con su talento musical. Aunque a lo largo de la historia esta característica se ha asociado a muchos compositores, parece deberse de una correlación más que una relación causal. Para tener oído absoluto es importante recibir un entrenamiento musical desde muy pequeño y esto es algo bastante común entre los músicos, sobre todo dentro de la tradición clásica. Dicho de otro modo, no es que el oído absoluto dé lugar a mejores músicos, sino que el entrenamiento típico de los músicos hace más probable la prevalencia de esta característica. No es que la calvicie dé lugar a monjes budistas, es que los monjes budistas, por lo que sea, se quedan sin pelo.

Más allá de amenizar las cenas de Navidad, no hay ninguna prueba de que el oído absoluto ofrezca ninguna ventaja para los músicos (o para los no músicos, ya puestos). En cambio, sí hay estudios que muestran ciertos inconvenientes, especialmente cuando interfiere con las tareas propias del oído relativo que es el verdadero héroe infravalorado de toda esta historia. Los músicos con oído absoluto pueden encontrar dificultades para reconocer ciertos intervalos, o identificar una misma melodía en distintas tonalidades2 3 4, precisamente porque el nombre de las notas (esa identidad que es tan nítida para ellos) se antepone a la relación entre los sonidos, mucho más importante para completar este tipo de tareas. Para colmo, el oído absoluto puede “desafinarse” con el tiempo, de manera que el mundo sonoro de estos músicos pasa a estar equivocado.

Mientras el oído absoluto sirve para identificar la altura de una nota aislada, algo así como las coordenadas GPS de un sonido, el oído relativo es sensible a las distancias entre sonidos, da igual dónde se encuentren, de manera que, conociendo uno, puede calcular todos los demás. El oído absoluto puede sentirse perdido si le dan una nota desafinada, o escucha una canción en el tono incorrecto, como un madrileño al que le cambian su parada de metro. El oído relativo, en cambio, se busca la vida donde sea. Es como un rastreador experto, que pasa del GPS y pijadas parecidas porque se sabe de memoria todos los mapas del mundo. El Bear Grylls de la exploración sonora. Basta con que le digan dónde está y él se solito se apaña para llegar donde haga falta.

El secreto de su éxito se basa en poder reconocer las proporciones entre frecuencias sonoras, lo que en música se conoce como intervalos. Esta es una habilidad que todos compartimos (incluidos Mozart y mi primo, claro), quizás por eso no la valoramos suficientemente. ¡Pero este es el verdadero superpoder de nuestro oído! Cada vez que imitamos o reconocemos una melodía, cada vez que leemos las emociones del habla, su prosodia, las inflexiones de la voz, estamos usando nuestro oído relativo. Esto ha llevado a algunos psicólogos a pensar que el oído absoluto no es un don, sino un vestigio: una habilidad que perdimos a lo largo de la evolución, en favor de su hermano tímido, el oído relativo. Pero esta es otra historia y será contada en otra ocasión.

Recomiendo este fantástico vídeo de Adam Neely sobre oído absoluto.

Referencias:

1Profita, Joseph, et al. 1988. “Perfect pitch”. American Journal of Medical Genetics, 29(4), 763–771. doi:10.1002/ajmg.1320290405.

2Miyazaki, K., 1992. “Perception of musical intervals by absolute pitch possessors”. Music Perception. 9, 413–426.

3Miyazaki, K., 1995. “Perception of relative pitch with different references: some absolute-pitch listeners can’t tell musical interval names”. Perception and Psychophysics. 57, 962–970.

4Kim Seung-Goo, Knösche, Thomas, R. “On the Perceptual Subprocess of Absolute Pitch”. Frontiers in Neuroscience. 2017 Oct 6;11:557. doi: 10.3389/fnins.2017.00557.

Sobre la autora: Almudena M. Castro es pianista, licenciada en bellas artes, graduada en física y divulgadora científica

El artículo El oído absoluto de Mozart se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. El oído absoluto y las lenguas tonales
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3. Escuchar Mozart no te hará más listo

 

En mi anterior entrada del Cuaderno de Cultura Científica, titulada Exposiciones matemáticas en el metro de Bilbao (I), estuvimos hablando del Día Internacional de las matemáticas, del proyecto Marzo, mes de las matemáticas, realizado en colaboración con toda la comunidad matemática española y con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología – Ministerio de Ciencia e Innovación (FECYT), de las actividades que se están organizando dentro de este proyecto y de los excelentes e interesantes materiales que se están creando (a los cuales podéis acceder a través de la página web del proyecto), de cómo en el País Vasco (contando con el apoyo y colaboración de la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea y el Basque Center for Applied Mathematics-BCAM, así como el Ayuntamiento de Bilbao y Metro Bilbao) se están organizando una serie de actividades, entre ellas, dos exposiciones matemáticas en el metro de Bilbao, Geometría Natural y Matemáticas para un mundo mejor, a la primera de las cuales dedicamos gran parte de la anterior entrada.

Con motivo del Día Internacional de las Matemáticas, la rectora de la UPV/EHU, Eva Ferreira, el director de BCAM, José Antonio Lozano, y la directora de Marketing y Comunicación de Metro Bilbao, Susana Palomino, visitaron las exposiciones matemáticas organizadas en Metro Bilbao, junto a los profesores de la UPV/EHU y responsables de la organización de las exposiciones, Marta Macho, Pedro Alegría y Raúl Ibáñez.

 

En esta entrada hablaremos de la otra exposición expuesta en el metro de Bilbao, que finalmente titulamos Matemáticas para un mundo mejor, aunque se podría haber titulado Sabías que … las matemáticas, puesto que surge a partir de las tarjetas matemáticas Sabías que desarrolladas dentro del proyecto Marzo, mes de las matemáticas.

Por lo tanto, empecemos hablando de la actividad de las tarjetas matemáticas. Mi compañero Pedro Alegría y yo mismo, asumimos la responsabilidad de la organización de la actividad de estas tarjetas. Primero montamos una comisión para la creación de los tres tipos de tarjetas matemáticas que habíamos planteado: Matemáticas + Literatura; Pasatiempos matemáticos; y ¿Sabías que…?. En esta comisión estabamos las siguientes personas: Marithania Silvero (Andalucía), José Muñoz Santuja (Andalucía), Julio Bernués (Aragón), Ignacio García (Canarias), Diego Alonso Santamaría (Castilla y León), Claudi Alsina (Cataluña), Dolores Gómez (Galicia), Pedro Alegría (responsable, País Vasco), Raúl Ibáñez (responsable, País Vasco), Alberto Magreñán (Rioja), Lara Orcos (Rioja), Manuel de León (Madrid), Alejandro Miralles (Valencia). A todas ellas quiero agradecerles su colaboración y el magnífico trabajo que han realizado.

Cartel del proyecto Marzo, mes de las matemáticas, diseñado por Carla Garrido

 

La idea de esta actividad era la creación de una serie de materiales que podrían utilizarse como tarjetas para repartir, carteles para colocar en paredes o paneles de exposiciones, en función de las ideas que se desarrollasen en cada nodo del proyecto. Por ejemplo, en el País Vasco hemos impreso 15 tarjetas, de tamaño A5, de cada uno de los tres tipos (en castellano y euskera) para repartir en librerías, bares y comercios; hemos desarrollado la exposición Matemáticas para un mundo mejor en el metro de Bilbao, con algunas de las tarjetas del tipo ¿Sabías que…?; y vamos a realizar una exposición en la Biblioteca de Bidebarrieta (Bilbao) con algunas de las tarjetas del tipo Matemáticas + Literatura. O en Canarias se ha firmado un convenio con el Cabildo de Tenerife para mostrar las tarjetas en las pantallas del transporte público de la isla.

Tarjeta ¿Sabías que … se puede cambiar la válvula aórtica usando matemáticas? mostrada en una de las pantallas del transporte público de Tenerife

 

En el primer tipo de tarjetas matemáticas, que decidimos denominar Matemáticas + Literatura, se trataba de incluir en cada tarjeta una cita de una novela contemporánea en la que aparecieran reflejadas, de alguna forma, las matemáticas. Por ejemplo, en la siguiente imagen se muestra la tarjeta que lleva el título Las matemáticas ¿se inventan o se descubren? cuyo texto hemos extraído de la novela La fórmula preferida del profesor, de la escritora japonesa Yoko Ogawa.

Cara A de la tarjeta Las matemáticas ¿se inventan o se descubren?, de la novela La fórmula preferida del profesor (Yoko Ogawa), con la cita literaria. Diseño de la tarjeta de Carla Garrido.

 

Cara B de la tarjeta Las matemáticas ¿se inventan o se descubren?, de la novela La fórmula preferida del profesor (Yoko Ogawa), con la cita literaria. Diseño de la tarjeta de Carla Garrido.

 

Incluyo, a continuación, la cita:

—¿Qué especialidad de las matemáticas investigó usted en la universidad? —le pregunté, con la intención de hablar sobre algo relacionado con las matemáticas, en señal de agradecimiento por haber atendido a mi ruego y salido a la calle.

—Es un campo que suele llamarse la reina de las matemáticas —me comentó, después de un ruidoso trago de café—. Es tan hermoso como una reina, noble y al mismo tiempo cruel como un demonio. Es fácil de explicar en pocas palabras, pues son los números enteros que todo el mundo conoce. Estaba investigando la relación de los números 1, 2, 3, 4, 5, 6…

No esperaba que el profesor utilizara una palabra como “reina”, que parecía salida de un cuento. Se oía el ruido de una pelota de tenis botando a lo lejos […].

—¿Así que está usted descubriendo esa relación?

—Efectivamente, es un descubrimiento. No es una invención. Es como excavar y sacar de debajo de la tierra teoremas que ya existían mucho antes de que naciera, sin que nadie haya detectado su existencia. Es como transcribir línea tras línea una verdad que sólo está escrita en el cuaderno de Dios. Nadie sabe dónde está ese cuaderno ni cuándo se abre.

Al decir “teoremas que ya existían…”, señaló el punto en el espacio que siempre fijaba cuando estaba “pensando”.

Otro ejemplo es la tarjeta titulada Investigación policial versus investigación matemática, de la novela Los crímenes de Oxford, del escritor argentino Guillermo Martínez.

Cara A de la tarjeta Investigación policial versus investigación matemática, de la novela Los crímenes de Oxford (Guillermo Martínez), con la cita literaria. Diseño de la tarjeta de Carla Garrido.

 

Cara B de la tarjeta Investigación policial versus investigación matemática, de la novela Los crímenes de Oxford (Guillermo Martínez), con una breve información y una sencilla ilustración del escritor Guillermo Martínez. Diseño de la tarjeta de Carla Garrido.

 

La cita contenida en esta tarjeta es la siguiente:

Hay una diferencia entre la verdad y la parte de verdad que puede demostrarse: ése es en realidad un corolario de Tarski sobre el teorema de Gödel – dijo Seldom-. Por supuesto, los jueces, los forenses, los arqueólogos, sabían esto mucho antes que los matemáticos. Pensemos en cualquier crimen con sólo dos posibles sospechosos.

Cualquiera de ellos sabe toda la verdad que interesa: yo fui o yo no fui. Pero la justicia no puede acceder directamente a esa verdad y tiene que recorrer un penoso camino indirecto para reunir pruebas: interrogatorios, coartadas, huellas digitales… Demasiadas veces las evidencias que se encuentran no alcanzan para probar ni la culpabilidad de uno ni la inocencia del otro. En el fondo, lo que mostró Gödel en 1930 con su teorema de incompletitud es que exactamente lo mismo ocurre en la matemática. El mecanismo de corroboración de la verdad que se remonta a Aristóteles y Euclides, la orgullosa maquinaria que a partir de afirmaciones verdaderas, de primeros principios irrebatibles, avanza por pasos estrictamente lógicos hacia la tesis, lo que llamamos, en una palabra, el método axiomático, puede ser a veces tan insuficiente como los criterios precarios de aproximación de la justicia. […] Gödel mostró que aun en los niveles más elementales de la aritmética hay enunciados que no pueden ser ni demostrados ni refutados a partir de los axiomas, que están más allá del alcance de estos mecanismos formales, enunciados sobre los que ningún juez podría dictaminar su verdad o falsedad, su culpabilidad o inocencia.

Las diecinueve tarjetas pertenecientes a la clase Matemáticas + Literatura las podéis encontrar en la página del proyecto Marzo, mes de las matemáticas, en concreto aquí.

Este es un material que se puede utilizar en diferentes formatos y lugares. Como tarjetas se pueden repartir en librerías (por ejemplo, se están repartiendo en algunas librerías de Bilbao, como la Librería Cámara o la Librería Louise Michel), en bibliotecas públicas (se están repartiendo tarjetas y colocando carteles en distintas bibliotecas de España), en centros culturales o en bares; como carteles pueden colocarse en medios de transporte, ya sea en el propio medio de transporte, en las instalaciones relacionadas o en las pantallas informativas en versión digital o en centros escolares; y son ideales como pósteres para una exposición (como la exposición que estamos organizando en la Biblioteca de Bidebarrieta y otras bibliotecas de Bilbao); o para todo lo que se nos pueda ocurrir, el límite es nuestra imaginación. Más aún, ese material, como el resto de materiales que se han subido a la página del proyecto Marzo, mes de las matemáticas, está ahí para que lo podáis utilizar.

La librería Cámara, de Bilbao, es una de las librearías que está colaborando en el reparto de tarjetas de Matemáticas + Literatura, así como de Pasatiempos matemáticos. Más aún, en su página web han añadido un apartado con el título Marzo, mes de las matemáticas, para recomendar novelas con algún contenido matemático.

 

En el segundo tipo de tarjetas matemáticas, que denominados Pasatiempos matemáticos, se trataba de incluir problemas de ingenio de diferentes dificultades. En una de las caras de la tarjeta se incluye el enunciado del pasatiempo matemático, acompañado de una ilustración, mientras que en la otra cara se incluye información relacionada con ese pasatiempo matemático. Por ejemplo, en las siguientes imágenes vemos un problema de ingenio cuyo título es Aquí hay gato encerrado.

Cara A de la tarjeta Aquí hay gato encerrado. Diseño de la tarjeta de Carla Garrido.

 

Cara B de la tarjeta Aquí hay gato encerrado. Diseño de la tarjeta de Carla Garrido.

 

El enunciado del problema Aquí hay gato encerrado, es el siguiente:

Hay 5 cajas numeradas del 1 al 5. Cada noche el gato duerme en una caja adyacente a la de la noche anterior. Cada mañana puedes abrir una caja y mirar si el gato está dentro. ¿Cuántos días necesitas para asegurarte de encontrar al gato?

Y el comentario que aparece en la otra cara es:

Este pasatiempo pertenece a la familia de problemas de tipo persecución-evasión (como el juego policías y ladrones), que son aquellos en los cuales un grupo –en este caso quien juega– intenta localizar a los miembros de otro grupo –el gato– en un entorno cerrado –las cinco cajas–. El rompecabezas fue presentado en 1999 por dos matemáticos rusos en el entorno de las olimpiadas matemáticas, aunque el estudio matemático de los problemas persecución-evasión se remonta a la década de 1970. En 2014 este pasatiempo se hizo famoso a raíz de su aparición, en una versión más general, en el periódico New York Times.

Sobre este problema en concreto escribí no hace mucho en el Cuaderno de Cultura Científica, podéis leer la entrada aquí: Buscando una matemática en el castillo.

Las diecinueve tarjetas pertenecientes a la clase Pasatiempos matemáticos las podéis encontrar en la página del proyecto Marzo, mes de las matemáticas, en concreto aquí. Además, ahí mismo podéis encontrar las soluciones a los diferentes pasatiempos.

De nuevo, este es un material que se puede utilizar en diferentes formatos y lugares. Por mencionar un par de ejemplos, en Bilbao estamos repartiéndolas en diferentes bares, librerías y comercios o en Tenerife se están mostrando en las pantallas del transporte público.

Fotografía de una pantalla con uno de los pasatiempos matemáticos preparados para el proyecto Marzo, mes de las matemáticas, en el transporte público de La Laguna (Tenerife). Fotografía de Edith Padrón.

 

El problema que aparece en esa pantalla de La Laguna es Con todas las cifras, que dice así:

Con todas las cifras, del 1 al 9, en orden creciente, intercalar los signos «+» y » –» de forma que el resultado de la operación sea 100. Por ejemplo, 1 + 2 + 3 – 4 + 5 + 6 + 78 + 9 = 100.

El tercer tipo de tarjetas es el denominado ¿Sabías que?, que recoge aplicaciones, más o menos actuales, de las matemáticas. Por ejemplo, en la siguiente imagen se incluyen las dos caras de la tarjeta ¿Sabías que … tus deportivas se diseñan utilizando matemáticas?.

Cara A de la tarjeta ¿Sabías que … tus deportivas se diseñan utilizando matemáticas? Diseño de la tarjeta de Carla Garrido

 

Cara B de la tarjeta ¿Sabías que … tus deportivas se diseñan utilizando matemáticas? Diseño de la tarjeta de Carla Garrido.

 

El texto de esta tarjeta es el siguiente:

Diversas empresas del sector del calzado sanitario y deportivo colaboran con especialistas en matemáticas para analizar la calidad final de sus productos. Para ello se utilizan modelos matemáticos complejos que traducidos al lenguaje de un ordenador permiten predecir el confort y calidad de un diseño a partir de su geometría y de las propiedades térmicas de los materiales utilizados en su fabricación.

Esto permite a la empresa reducir enormemente los tiempos de la fase de diseño y desarrollo del producto, pues se evitan por un lado la fabricación de diferentes prototipos físicos y por otro el ensayo en laboratorio con distintos materiales. De este modo, es posible incrementar la calidad final del producto reduciendo su coste. Además, con esta simulación virtual, se reduce el impacto medioambiental del proceso gracias al ahorro de materiales y energía de fabricación de los diferentes prototipos.

El texto de esta tarjeta está basado en una investigación de los profesores J. Durany, L. Poceiro y F. Varas, de la Universidad de Vigo, a quienes agradecemos su generosidad. Además, quien quiera saber más sobre el tema puede leer este artículo.

Las dieciocho tarjetas pertenecientes a la clase ¿Sabías que…? las podéis encontrar en la página del proyecto Marzo, mes de las matemáticas, en concreto aquí. Y una vez más, este es un material que se puede utilizar en diferentes formatos y lugares. El ejemplo que traemos a esta entrada del Cuaderno de Cultura Científica son los paneles de la exposición Matemáticas para un mundo mejor, que se puede ver en el metro de Bilbao.

Finalmente, el diseño de las tarjetas matemáticas es un magnífico trabajo de la diseñadora canaria Carla Garrido.

Antes de empezar con la exposición del metro de Bilbao me gustaría dar las gracias a los profesores Jose Ignacio Royo y Alex Aginagalde por traducir al euskera los textos de las tarjetas.

Vista parcial de la exposición Matemáticas para un mundo mejor en la estación de Moyua de Metro Bilbao. Fotografía de Marian Espinosa

 

Empezaremos por el panel de presentación de la exposición, que fue colocada en la estación de metro Moyua del metro de Bilbao el pasado 1 de marzo, que podéis ver en la siguiente imagen.

Panel de presentación de la exposición Matemáticas para un mundo mejor, en Metro Bilbao. Fotografía de Marian Espinosa

 

El texto de ese panel de presentación es el siguiente:

Esta exposición, cuyo título corresponde al lema elegido para conmemorar el Día Internacional de las Matemáticas del año 2021, ofrece un pequeño recorrido por algunas cuestiones relacionadas con aplicaciones actuales de las matemáticas al mundo que nos rodea, en áreas tan diversas como la industria, ingeniería, tecnología, sanidad, economía y deporte.

Empecemos nuestro paseo por la exposición Matemáticas para un mundo mejor, que físicamente estará en la estación de Moyua de Metro Bilbao durante el mes de marzo y en la estación de Portugalete durante el mes de abril, por el panel ¿Sabías que … se puede cambiar la válvula aórtica usando matemáticas?.

Panel ¿Sabías que … se puede cambiar la válvula aórtica usando matemáticas?, dentro de la exposición Matemáticas para un mundo mejor, en Metro Bilbao. Fotografía de Marian Espinosa

 

El texto que acompaña a este panel, que es una versión reducida del texto de la correspondiente tarjeta y que está basado en una investigación de Marcos Loureiro, de la Universidade de Vigo (más información en la página web de Marcos Loureiro), es el siguiente:

La estenosis aórtica es una enfermedad que provoca un funcionamiento incorrecto de esa válvula coronaria, obligando en casos graves a su recambio. Además de la operación a corazón abierto, se puede cambiar la válvula accediendo a los órganos interiores a través de un catéter (técnica TAVI).

Gracias a técnicas de simulación numérica es posible realizar virtualmente varias TAVI a un mismo paciente. Así pueden predecirse posibles complicaciones durante la intervención, modificaciones en la válvula o las tensiones a las que estará expuesto el anillo aórtico durante el procedimiento.

Otro de los paneles de la exposición es ¿Sabías que … Suiza ganó la Copa América de vela gracias al uso de las matemáticas?, cuyo texto recoge una investigación dirigida por el matemático italiano Alfio Quarteroni (Politecnico di Milano, Italia y EPFL, Suiza) y sobre la que podéis más en la página de Alfio Quarteroni.

Panel ¿Sabías que … Suiza ganó la Copa América de vela gracias al uso de las matemáticas?, dentro de la exposición Matemáticas para un mundo mejor, en Metro Bilbao. Fotografía de Marian Espinosa

 

El texto de este panel es el siguiente:

Hace pocos años, la manera de probar el rendimiento de un barco era exponerlo a situaciones de flujo realistas en túneles de viento. Utilizando modelos matemáticos se puede simular en un ordenador la respuesta del barco bajo distintas condiciones. Por ejemplo, se puede mejorar el diseño del yate para que navegue con la menor resistencia posible u obtener nuevas formas de velas que interactúen mejor con el aire, o crear modelos para ayudar al navegante a tomar decisiones. Estas técnicas se aplicaron al barco suizo Alinghi, que ganó la Copa América en 2003 y 2007.

Otro de los paneles es ¿Sabías que … multitud de paisajes de películas se generan por ordenador usando fractales?

Panel ¿Sabías que … multitud de paisajes de películas se generan por ordenador usando fractales?, dentro de la exposición Matemáticas para un mundo mejor, en Metro Bilbao. Fotografía de Marian Espinosa

 

El texto de este panel es:

Los fractales son objetos matemáticos cuya estructura se repite a distintas escalas o que son extremadamente rugosos. Tienen aplicaciones en medicina, biología, geología, telecomunicaciones, economía o compresión de imágenes digitales, entre otras. Han sido utilizados incluso en el cine, como en Star Trek 2: La ira de Khan (1982) para generar un paisaje realista, en Guardianes de la galaxia, vol. 2 (2017) para crear el planeta de Ego o en Aniquilación (2018) para representar a un alienígena.

Uno de los fotogramas de la película Aniquilación (2018) en el que se ve a la actriz Natalie Portman frente al alienígena para el que se ha utilizado en su diseño el fractal Mandelbulb

 

Otro interesante panel de la exposición es el que corresponde al tema ¿Sabías que … escuchas música gracias a la transformación matemática de los sonidos?

Panel ¿Sabías que … escuchas música gracias a la transformación matemática de los sonidos?, dentro de la exposición Matemáticas para un mundo mejor, en Metro Bilbao. Fotografía de Marian Espinosa

 

Y el texto del panel es el siguiente:

Cuando se graba digitalmente música, los sonidos se descomponen en frecuencias (notas musicales) y amplitudes (volumen). Los sonidos se transforman y almacenan como un listado de números. Esa transformación, llamada transformada de Fourier, permite distintas manipulaciones sobre la señal (el listado de números almacenados): comprimirla, filtrarla, quitar ruidos, añadir efectos, elaborar apps de reconocimiento de canciones, etc. Luego la operación inversa de la transformada permite su reproducción en cualquier dispositivo digital.

Otro panel basado en una investigación actual es ¿Sabías que … las matemáticas son fundamentales en la predicción de tsunamis?, en concreto, la investigación del grupo EDANYA de la Universidad de Málaga, a quienes agradecemos su colaboración.

Panel ¿Sabías que … las matemáticas son fundamentales en la predicción de tsunamis?, dentro de la exposición Matemáticas para un mundo mejor, en Metro Bilbao. Fotografía de Marian Espinosa

 

Cuyo texto, reducido del texto de la tarjeta correspondiente como en los demás paneles, es:

Las matemáticas son la base de los modelos usados para la simulación numérica de flujos geofísicos. A partir de datos precisos del terreno, estos modelos muestran desde la inundación que puede producir el desbordamiento de un río hasta la dinámica del mar de una zona costera. Incluso pueden predecir el tiempo de impacto de una onda de tsunami y la altura con que la ola va a alcanzar la costa. Para ello combinan algoritmos numéricos y hardware gráfico que simulan el tsunami y sus efectos en pocos minutos; así dotan a las autoridades de importantes herramientas de prevención.

E incluimos un panel más como muestra de esta exposición, el panel ¿Sabías que … los nudos pueden ayudar a curar enfermedades?

Panel ¿Sabías que … los nudos pueden ayudar a curar enfermedades?, dentro de la exposición Matemáticas para un mundo mejor, en Metro Bilbao. Fotografía de Marian Espinosa

 

Cuyo texto es el siguiente:

El ADN es la molécula que almacena nuestro código genético. Consiste en dos cadenas que se enrollan en forma de doble hélice y una serie de “peldaños” que las conectan. A veces el ADN está superenrollado, lo que hace difícil que tengan lugar ciertos procesos indispensables para la vida, aunque el organismo dispone de topoisomerasas, enzimas que manipulan y desenredan las cadenas. La teoría matemática de nudos ayuda a entender la acción de estas enzimas y a decidir cómo llevar el ADN a su estado normal.

Terminamos con la imagen que durante unos días ha estado colocada en las máquinas expendedoras de Metro Bilbao, anunciando las exposiciones.

Para terminar, una vez más, agradecer a Metro Bilbao que haya colaborado con el proyecto Marzo, mes de las matemáticas y que nos haya brindado la oportunidad de realizar estas dos exposiciones, Geometría Natural y Matemáticas para un mundo mejor, en un espacio tan especial como son las estaciones del metro.

Sobre el autor: Raúl Ibáñez es profesor del Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU y colaborador de la Cátedra de Cultura Científica

El artículo Exposiciones matemáticas en el metro de Bilbao (II) se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Exposiciones matemáticas en el metro de Bilbao (I)
2. Poesía métrica, ¿de metro?
3. Más FUN WITH MATHS, diversión con matemáticas

Planta de ensamblaje de Bell Aircraft Corporation en 1944. Los aviones que se ven en distintas frases de montaje corresponden a dos modelos, el Bell P-39Q-30-BE «Airacobra» y el Bell P-63A-8-BE «Kingcobra». Fuente: Wikimedia Commons.

Las personas difieren entre sí en su capacidad para comprender ideas complejas, para adaptarse eficazmente al entorno, para aprender de la experiencia, para usar diversas formas de razonamiento, para, en definitiva, superar dificultades a base de pensar. Aunque estas diferencias individuales pueden ser sustanciales, nunca son completamente consistentes: el rendimiento intelectual de una persona determinada variará con las circunstancias, con la tarea y según cómo se juzguen los resultados.

Entre las circunstancias que moldean a esta capacidad de aprender y adaptase para resolver problemas que llamamos inteligencia está la experiencia. Una experta es una persona que no solo tiene una información superior a la media en un campo concreto, sino que también es capaz de analizar información nueva más eficientemente y resolver nuevos retos más fácilmente, eso sí, en ese campo. La especialización, por tanto, aumenta la eficiencia, en general.

A comienzos del siglo XX se produjo una revolución en el uso de estas ideas que llevó a la producción en masa de productos muy sofisticados a un precio que una parte estimable de la población podía pagar: la producción en cadena. Donde antes un artesano era capaz de realizar todas las fases de fabricación de un producto, ahora cada una de las fases pasaba a ser el campo de especialización de una persona, que usaba herramientas y utensilios diseñados expresamente para esa fase de la producción. La producción en cadena, pues, requiere de la hiperespecialización en las distintas etapas, de forma que se optimice la eficiencia a la hora de resolver los problemas de esa etapa.

Esta especialización extrema lleva al problema de que el reciclaje de utensilios y capacidades de las personas se haga extremadamente complicado. Pensemos en una línea de producción de coches: cualquier cambio en la forma, dimensiones o tecnología conlleva unas inversiones enormes en utensilios; si el cambio es radical, como pasar a construir vehículos eléctricos en vez de con motores de combustión, lo mismo incluso compensa crear una fábrica entera desde cero en vez de adaptar lo que ya hay. Y no digamos nada de las personas trabajadoras: reciclar las capacidades en algo complejo y muy especializado, como las de quien ha estado 30 años operando una cuba de electrolisis de alúmina, por ejemplo, para que ahora se pueda dedicar a otra cosa con un nivel de eficiencia competitivo no es nada fácil.

En la revolución industrial que vivimos hoy la resolución de estos problemas de adaptación, tanto de las líneas de producción como de la operación de esas líneas, para fabricar los productos tecnológicamente sofisticados, pero a un precio asequible, que demanda la sociedad actual pasa por el uso de la inteligencia que no se cansa y que no tiene problemas personales asociados: la inteligencia artificial.

Fuente: Vicomtech

Un ejemplo de hacia donde nos encaminamos es el proyecto ACROBA, financiado por la Unión Europea, y que ha comenzado el 1 de enero de este año. El proyecto tiene como objetivo desarrollar y demostrar la operatividad de unas nuevas plataformas robóticas inteligentes que sean capaces de adaptarse sin problemas a prácticamente cualquier circunstancia industrial. La idea es hacer frente a los cambios que demandan los consumidores de forma ágil, barata y manteniendo altos estándares de calidad

Estas nuevas plataformas industriales se basarán en el concepto de plug-and-produce (algo así como enchufa y produce), con una arquitectura modular y escalable que permitirá la conexión de sistemas robóticos con capacidades cognitivas mejoradas en entornos de producción que cambian rápidamente. En otras palabras, la plataforma ACROBA aprovechará la inteligencia artificial y los módulos cognitivos para cumplir con los requisitos de cada fabricante y mejorar la personalización productos de fabricación masiva (las casi infinitas combinaciones de las opciones de un coche de alta gama, por ejemplo), usando para ello sistemas robóticos avanzados capaces de autoadaptarse a las diferentes necesidades de producción.

Este tipo de plataforma permitirá la creación y la viabilidad de pequeñas y medianas empresas industriales, frente a las macro fábricas que requiere la producción en cadena normal. No es de extrañar, por tanto, que en el proyecto participe la vasca Vicomtech, que aporta sus conocimientos y experiencia en desarrollo de tecnologías de visión artificial e inteligencia artificial. En concreto participará en tareas cruciales en la colaboración persona-robot: extracción de características, comprensión de imágenes, descripción y reconocimiento de escenas. Tareas, todas ellas también, características de eso que llamamos inteligencia.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

El artículo Actúa localmente: robots inteligentes autoadaptativos para la producción industrial se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. Actúa localmente: convertidores de potencia basados en carburo de silicio
2. Máquinas inteligentes (II): Inteligencia artificial y robótica
3. Máquinas inteligentes (y III): Deep blue, HAL 9000 y más allá

Hace unos años comenté en el Cuaderno de Cultura Científica la situación de los cangrejos de río en la Península Ibérica como especies autóctonas o invasoras. Ahora repasaré lo que sabemos y las últimas investigaciones.

Hay varias especies introducidas o invasoras y solo una, Austropotamobius pallipes o italicus que, según algunos expertos, es autóctona y para otros es una especie introducida. Y, como ven, hasta el nombre científico está en discusión.

Procambarus clarkii. Fuente: Wikimedia Commons

La especie invasora más extendida y conocida es Procambarus clarkii, el cangrejo rojo o de las marismas. Su introducción buscaba el cultivo y comercialización de la especie, tal como se hace en su país de origen, en Estados Unidos. Llegó, por primera vez, a Badajoz en 1973, desde Louisiana. Eran 500 ejemplares y parece que no prosperó el cultivo. En 1974, fue introducido en las marismas del Guadalquivir, en concreto en Puebla del Río. Desde Estados Unidos enviaron 500 kilogramos, unos 40000 ejemplares, aunque solo llegaron vivos unos 100 kilogramos. Tanto de Badajoz como del Guadalquivir escaparon ejemplares y colonizaron los tramos medios y bajos de los ríos ibéricos.

En un estudio reciente de la diversidad genética de Procambarus, Lucía Acevedo y su grupo, de la Estación Biológica de Doñana, y con muestras de 28 lugares de la península, encuentran dos grupos diferentes separados en regiones geográficas distintas. Uno de los grupos es dominante en Portugal y los autores proponen que se originó a partir de los ejemplares que llegaron a Badajoz en 1973. El segundo grupo, que ocupa los ríos de España, vendría de la introducción en el Guadalquivir.

Pacifastacus leniusculus. Fuente: Wikimedia Commons

La segunda especie introducida es el cangrejo señal o Pacifastacus leniusculus. Llegó desde piscifactorías de Suecia aunque su origen está en Estados Unidos. Se importaron en 1974 y 1975 a criaderos de Soria y Guadalajara y, en 1976, a Cuenca y Burgos. Colonizan los tramos altos de ríos y arroyos ocupando hábitats y por su conducta los entornos preferidos del Austropotamobius. Durante varias temporadas se utilizó para repoblar los ríos de los que había desaparecido esta especie. Tanto el señal como el rojo se extendieron por los ríos peninsulares por que escaparon de los criaderos pero, también, porque fueron transportados de arroyo en arroyo por iniciativa individual de pescadores aficionados.

Cherax destructor. Fuente: Wikimedia Commons

Una tercera especie de cangrejo introducido en la península es el yabby o Cherax destructor que llegó en 1983 desde Los Angeles aunque su origen está en el suroeste de Australia. Se encuentra en pocos lugares, en Aragón y Navarra, y coloniza fondos blandos y limosos en aguas lentas como pantanos, balsas y tramos finales de grandes ríos. En Australia es una especie muy apreciada y, quizá por ello, llegó a la península.

Cherax quadricarinatus. Fuente: Wikimedia Commons

Hace unas semanas se publicó el hallazgo en Asturias de otra especie del género Cherax. Andrés Arias y Antonio Torralba, de la Universidad de Oviedo, encontraron Cherax quadricarinatus en Colloto, cerca de Oviedo. Los primeros ejemplares los recogieron en 2013.

Orconectes (ahora Faxonius) limosus. Fuente: Wikimedia Commons

Otra especie de cangrejo de agua dulce encontrada en la península es Orconectes (ahora Faxonius) limosus, detectada en un pantano de Girona. El muestreo se hizo en 2010 y publicaron los resultados en 2011 Lluis Benejam y su grupo, del Centro del Estudio de Biología de Conservación Terrestre y Acuática de Figueres. El origen de esta especie también es Estados Unidos.

Austropotamobius italicus. Fuente: Wikimedia Commons

Y la sexta especie de cangrejo de río en la península es el citado Austropotamobius pallipes o italicus que, como decía, mantiene la incógnita sobre su origen. Sería, por tanto, una especie criptogénica según la definición de James Carlton, del Colegio Williams de Williamstown, en Estados Unidos. Según su publicación de 1982, una especie criptogénica es aquella en que no se puede determinar si es autóctona, introducida o invasora.

Según algunos grupos de investigación, esta especie llegó a la península en el siglo XVI, por la intervención directa de Felipe II. Desde la paleontología o la arqueología no hay datos sobre la presencia de alguna especie de cangrejo d erío en la península. No hay que olvidar que la conservación y fosilización de sus restos no es fácil. Otra fuente de datos son los libros de gastronomía pero, hasta 1611 y en el libro de Francisco Martínez Motiño, Cocinero Mayor de Felipe II, no se mencionan los cangrejos de río.

La historia que se ha deducido sobre el origen de estos cangrejos dice que llegaron desde Milán, con un mensajero de Felipe II, hasta Alicante en 1588 y, desde el puerto, fueron transportados a Madrid, quizá a El Escorial.

A finales del siglo pasado, el Austropotamobius casi desapareció. En 1978, comenzó a extenderse por las aguas dulces de la península el hongo Aphanomyces astaci, patógeno mortal que provoca la afanomicosis en los cangrejos europeos. Los primeros casos se diagnosticaron en primavera y se identificó el Aphanomyces en Burgos y Ciudad Real. El hongo venía de Norteamérica donde tiene una presencia continua y no daña a los cangrejos locales. Llegó a Europa con la importación de los cangrejos rojo y señal, que son portadores, y extendieron la enfermedad por todo el continente.

Para evaluar si el Austropotamobius es autóctono o introducido, se analizó su diversidad genética. El estudio del ADN mitocondrial, publicado por Beatriz Matallana y su grupo, de la Universidad Complutense, con datos de 160 ejemplares de 16 lugares de ríos del norte, centro y este peninsulares, revelaron la existencia de dos grupos, uno de ellos en el norte, en el área cantábrica y el Alto Ebro, y el segundo grupo, que llamaron central, en el este y centro peninsulares.

Sin embargo, estos estudios no sirvieron para aclarar el origen de esta especie. La diversidad genética es grande, habitual en una especie autóctona, pero con una distribución en manchas discontinuas, típico de una especie introducida varias veces y, a menudo, transportada por iniciativa personal para ampliar las zonas de pesca.

El debate continua y tiene importancia práctica pues supone la concesión de tiempo y recursos para recuperar una especie dañada por la enfermedad. Pero para ello se debe considerar si es una especie autóctona y no una introducida que, en principio, se supone que perjudica a los ecosistemas del entorno. Quizá se debe reconsiderar la definición de introducida o invasora para especies como el Austropotamobius que, según algunos expertos, lleva ya cinco siglos en el entorno y es importante por su integración en la cultura y en las tradiciones del país.

Referencias:

Acevedo-Limón, L., et al. 2020. Historical, human, and environmental drivers of genetic diversity in the red swamp crayfish (Procambarus clarkii) invading the Iberian Peninsula. Freshwater Biology 65: 1460-1474.

Angulo, E. 2016. El caso de los cangrejos viajeros. Cuaderno de Cultura Científica 26 septiembre.

Arias, A. & A. Torralba-Burrial. 2021. First record of the redclaw crayfish Cherax quadricarinatus (Van Martens, 1868) on the Iberian Peninsula. Limnetica DOI: 10.23818/limn.40.03

Benejam, L. et al. 2011. First record of the spiny-cheek crayfish Orconectes limosus (Rafinesque, 1918) introduced to the Iberian Peninsula. Aquatic Invasions 6: S111-S113.

Bolea Berné, L. 1996. Primera cita de Cherax destructor (Crustacea: Decapoda: Parasticidae) en Europa. Boletín de la SEA 14: 49-51.

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Sobre el autor: Eduardo Angulo es doctor en biología, profesor de biología celular de la UPV/EHU retirado y divulgador científico. Ha publicado varios libros y es autor de La biología estupenda.

El artículo Los invasores: Cangrejos de río se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

Entradas relacionadas:

1. El caso de los cangrejos viajeros
2. Los invasores
3. Los invasores: Invasiones biológicas

José Manuel González Gamarro

Cuando yo era estudiante (me refiero a edad estudiantil, porque los músicos, como muchas otras profesiones, siempre estamos estudiando) pululaba en el ambiente una cuestión: ¿eres de ciencias o de letras? En los últimos años esta cuestión ha ido perdiendo su identidad como dicotomía. Hemos podido comprobar cómo la cultura de la sociedad necesita a las humanidades tanto como a la ciencia. La cultura científica es tan importante para un doctor en historia como la cultura clásica para un doctor en biología, otra cuestión es el interés de cada uno en alejarse de su materia. Hacernos expertos en algo nunca justifica la ausencia de cultura básica en otros ámbitos ajenos a nosotros. La denominada Tercera Cultura ya fue definida por Charles Percy Snow en 1959 donde la interdisciplinariedad es la base del pensamiento. Aunque el término interdisciplinariedad pueda parecer muy moderno, a decir verdad, cuánto más hacia atrás vamos en el tiempo, más personajes ilustres encontramos que practicaban esta suerte de mezcla de conocimiento para avanzar en diferentes disciplinas. Para no alejarnos demasiado del momento presente, si nos vamos al siglo XIX tenemos un claro ejemplo interdisciplinar en Hermann von Helmholtz, que hizo aportaciones a la matemática, física acústica, filosofía, psicofísica, fisiología y teoría musical.

Foto: Robbie Down / Unsplash

Como decía Jorge Wagensberg, la realidad misma es interdisciplinar, otra cosa es como se pactan los planes de estudio de escuelas y universidades para poder estudiarla y entenderla. En la música ocurre una analogía con respecto al planteamiento de Wagensberg, existe una frontera artificial que en los últimos años parece estar difuminándose. Si nos centramos en la música académica que se estudia en los conservatorios y universidades, podríamos deducir que la música es una disciplina perteneciente a las humanidades, a juzgar por la cantidad de estudios que existen con este enfoque. Podemos encontrar un gran volumen de investigación musical donde predominan los estudios sobre la teoría musical y su puesta en práctica, y por otro lado están los estudios de la musicología histórica, con sus diferentes ramificaciones. El predominio de la musicología histórica proviene del siglo XIX, pero ¿y antes? Hasta 1600, la musicología entendida como la ciencia que estudia la música, fue principalmente sistemática, es decir, mucho más ligada al pensamiento acústico y matemático. Esto vuelve a ser una tendencia actual. Vestir a la música únicamente de humanidades es ponerle la mitad de la ropa, negándole su inherente realidad científica.

Respondiendo a la pregunta que da título a este artículo, hay que decir que la música está repleta de ciencia, aunque eso no la convierta en una disciplina científica. Nadie negará a estas alturas el increíble cariz matemático de la música en la explicación de su teoría. Esta personalidad matemática de la música no sólo se encuentra en la analogía del código que crea su propia realidad, sino también en todos los aspectos numéricos básicos, tales como intervalos, tonalidades, compases, ritmos y en la manera de analizarla y componerla. Los más iniciados en la materia pensarán en músicas relativamente recientes, donde prima el atonalismo o el serialismo, con una técnica compositiva en base a series de elementos (ya sean notas o cualquier otro parámetro musical). Precisamente para el repertorio atonal existe una teoría de análisis desarrollada por Allen Forte1, la teoría de conjuntos de clases de alturas, donde incluso hoy en día podemos encontrar ejemplos de calculadoras específicas que nos ayudan a realizar este análisis musical. También en el análisis de la música tonal o la música pop o rock, existen teorías de análisis basadas en las matemáticas2 que provienen de Euler, que después redefinió Hugo Riemann. A partir de aquí aparecen la teoría de los vectores armónicos de Nicolas Meeùs o David Lewin y su teoría neo-riemanniana, con nuevos sistemas de representación basados en diagramas o Tonnetz.

Pero la dimensión matemática no es algo reciente en lo que se refiere a la composición musical, unos años antes de que Poisson diera a conocer su distribución de probabilidad, músicos como Kirnberger, Carl Philip Emanuel Bach, Haydn o Mozart, entre otros, ya hacían composiciones aleatorias tirando dos dados, basándose en la certeza de que no todos los números son igualmente probables. Desde Pitágoras, la teoría musical se explica desde las matemáticas, pero como vemos, esto no solo afecta a la teoría, sino a la materia prima para crear música. Más recientemente existen composiciones que hacen uso de la geometría fractal, la teoría del caos o de sistemas basados en agentes.

Sin embargo, la matemática no es la única ciencia que está en la música, también la física si pensamos en el sonido, cómo se genera a partir de vibraciones periódicas y cómo aquello que llamamos timbre es simplemente (o más bien complejamente) una diferencia de amplitud de las ondas resultantes en las que se puede descomponer cualquier sonido real. También esto es una fuente inagotable para la composición musical, ya que existen obras basadas en el timbre, es decir, en las frecuencias de los sonidos resultantes de un sonido principal. Un ejemplo paradigmático es la obra Partiels, de Gérard Grisey, basada en el espectro armónico de un sonido. Por otro lado, están los compositores de música electroacústica y la síntesis de sonido, que no es más que la creación de nuevos sonidos gracias a la informática y las funciones de forma de onda o la teoría de los cuantos acústicos de Dennis Gabor, entre otras muchas posibilidades. El estudio de la física también está presente en la historia de los diferentes sistemas de afinación de la música occidental3 y la explicación de por qué hoy en día se usa un temperamento igual (dividir una escala en 12 semitonos iguales).

La ciencia que esconde la música también la podemos encontrar en la biología, ya que existe música creada únicamente con algoritmos genéticos, que desarrollan en universidades como la de Málaga. Esta biología también la encontramos en la búsqueda del origen de la música y la evolución de los homínidos, que además podemos unir a la arqueología y su búsqueda de los primeros instrumentos musicales y formas de representar la música. Es posible hallar algo de biología en algunas teorías de análisis musical, desarrollando principios de crecimiento orgánico. En este caso habría que volver a mencionar a Hugo Riemann.

Podríamos seguir hablando de psicoacústica y entropía, análisis de la interpretación mediante espectrogramas para poder analizar lo audible pero invisible en la partitura, estudios conductuales, neuroimagen, etc. y todo esto omitiendo toda la ciencia implicada en la construcción y desarrollo histórico de los instrumentos musicales. Tampoco deberíamos olvidarnos de que la enseñanza musical se basa, o ha de basarse, en los datos que nos ofrecen investigaciones en psicología cognitiva y en la medicina especializada en el deporte o las artes escénicas. Como podemos comprobar, la dimensión científica de la música es abrumadora en cuanto dejamos la superficie de su estudio atrás.

Volviendo al principio de este artículo, aludiendo a la interdisciplinariedad, podríamos hacer un diagrama de Venn con dos grandes círculos donde estuvieran, en uno la ciencia y en el otro las humanidades. Esa área de intersección característica de estos diagramas sería la música. Si alguna vez me volvieran a preguntar si soy de ciencias o de letras, tengo clara la respuesta: soy de música.

Referencias:

1 Forte, Allen. The structure of atonal music. Vol. 304. Yale University Press, 1973.

2 Capuzzo, Guy. «Neo-Riemannian theory and the analysis of pop-rock music.» Music Theory Spectrum 26.2 (2004): 177-199.

3 Gaínza, J. Javier Goldáraz. Afinación y temperamento en la música occidental. Alianza, 1998.

Sobre el autor: José Manuel González Gamarro es profesor de guitarra e investigador para la Asociación para el Estudio de la Guitarra del Real Conservatorio Superior de Música “Victoria Eugenia” de Granada.

El artículo ¿Cuánta ciencia hay en la música? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Foto:  Willian Justen de Vasconcellos / Unsplash

Cuando pensamos en las expediciones más importantes de la historia, frecuentemente olvidamos la conquista del Ártico, pero durante más de cinco siglos, incontables barcos y marinos se han adentrado en sus gélidas aguas en busca de tierras desconocidas o rutas más rápidas para el comercio. Pocas de aquellas expediciones consiguieron sus objetivos; los más afortunados regresaron a casa con las manos vacías, otros se quedaron allí para siempre.

Javier Peláez es un divulgador y comunicador científico, uno de los fundadores de la plataforma Naukas.com y editor de ciencia de Yahoo! Durante más de una década ha escrito en diferentes medios de comunicación (El País, El Español, National Geographic, Voz Populi). Es coautor de los podcasts Catástrofe Ultravioleta y La Aldea Irreductible y ha colaborado en diferentes proyectos radiofónicos (Radio Nacional de España, Radio Televisión Canaria). Es ganador de tres premios Bitácoras, un premio Prisma a la mejor web de divulgación científica y un Premio Ondas al mejor programa de radio digital. Autor de «500 años de frío. La gran aventura del ártico» (Ed. Planeta, 2019).



Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por eitb.eus

El artículo Javier Peláez – Naukas Bilbao 2019: Una odisea ártica se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. Naukas Bilbao 2017 – Javier Fernández Panadero: Si tú supieras
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Biopsia de intestino delgado en la que se aprecian los efectos de la enfermedad celíaca: atrofia de las vellosidades intestinales, hiperplasia de las criptas y linfocitosis intraepitelial. Fuente: Wikimedia Commons

La enfermedad celíaca es un trastorno autoinmune complejo que afecta a personas genéticamente susceptibles. El gluten de la dieta desencadena una respuesta inmunitaria, frente a la que el único tratamiento disponible hasta ahora es seguir una dieta estricta sin gluten de por vida. Seguir dicha dieta no resulta nada fácil para los pacientes, ya que les limita mucho su calidad de vida.

Las dificultades para seguir una dieta tan estricta pueden aumentar el riesgo de desarrollar complicaciones como los cánceres gastrointestinales, por lo que es necesario conseguir otros tratamientos para combatir esta enfermedad. A pesar de estar probado que ciertos genes están relacionados con la susceptibilidad genética a la enfermedad celíaca, su papel en la aparición de la enfermedad sigue siendo desconocido, lo que dificulta el desarrollo de tratamientos.

Un grupo del Departamento de Genética, Antropología Física y Fisiología Animal de la UPV/EHU está investigando el desarrollo de la inflamación intestinal en la enfermedad celíaca y en casos de intolerancia al gluten. Según ha explicado la investigadora Ikerbasque Ainara Castellanos-Rubio, en un reciente estudio han obtenido importantes resultados: “Por una parte, hemos descrito por primera vez que el gluten modifica las moléculas de ARN. Estas modificaciones en el ARN pueden estar relacionados con el desarrollo de enfermedades. En concreto, hemos observado que el consumo de gluten por parte de células, ratones y seres humanos puede modificar el ARNm (ARN mensajero) del gen denominado XPO1, lo que se traduce en un aumento de la producción de proteínas XPO1 y en un aumento de la inflamación del intestino. Por otra parte, una variante genética incluida en el gen XPO1 incide en esta modificación del ARN y aumenta el riesgo de desarrollar inflamación intestinal en personas con variable de riesgo”.

Según explican en el artículo que recoge estos resultados, esta investigación propone nuevas alternativas para tratar la enfermedad celíaca y otras enfermedades inflamatorias intestinales: “Nuestra investigación ha descrito nuevas dianas terapéuticas (como la XPO1 y las proteínas que intervienen en la modificación del ARN), y ha abierto la posibilidad de desarrollar nuevos enfoques terapéuticos para tratar la enfermedad celíaca. En la actualidad estamos evaluando diferentes moléculas dirigidas a estas proteínas y algunas ya están siendo utilizadas para tratar otras enfermedades intestinales”, ha explicado Castellanos-Rubio.

Por otra parte, y desde el punto de vista de la ciencia básica, la descripción de la modificación que el gluten puede provocar en el ARN “abre nuevas puertas a la investigación, ya que hemos visto que agentes externos (como el gluten de la dieta, en este caso) pueden modificar nuestro ARN dando lugar a una respuesta inflamatoria”, afirma. En este sentido, de cara a un futuro más lejano, la investigadora concluye que: “Adaptando nuestra dieta o utilizando agentes dietéticos podremos ser capaces de modificar de una manera u otra el ARN, de forma que se frene o impida el desarrollo de determinadas enfermedades”.

Referencia:

Ane Olazagoitia-Garmendia, Linda Zhang, Paula Mera, Julie K. Godbout, Maialen Sebastian-DelaCruz, Iraia Garcia, Luis Manuel Mendoza, Alain Huerta, Iñaki Irastorza, Govind Bhagat, Peter H. Green, Laura Herrero, Dolors Serra, Jose Antonio Rodriguez, Elena F. Verdu, Chuan He, Jose Ramon Bilbao, Ainara Castellanos-Rubio Gluten-induced RNA methylation changes regulate intestinal inflammation via allele-specific XPO1 translation in epithelial cells Gut DOI: 10.1136/gutjnl-2020-322566

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

El artículo Alternativas para tratar la enfermedad celíaca se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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1. En busca de los genes de la enfermedad celíaca
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Celeste Campo

Foto: Markus Spiske / Unsplash

Muchas veces hemos escuchado la frase: “Nos entendemos porque hablamos el mismo idioma”. Aunque aplicado a los humanos esto no siempre es cierto, sí se cumple en las máquinas: gracias a los lenguajes (idiomas) comunes, pueden comunicarse y crear algo tan increíble como Internet, la red de redes que cambió el mundo por completo.

Los lenguajes que hablan las máquinas se denominan protocolos de comunicación. En ellos no solo se determina qué palabras usan las máquinas para comunicarse, sino también cuándo y cómo se utilizan estas palabras. De ahí el término protocolo.

Las máquinas usan un gran número de protocolos. Para cada tarea específica de comunicación que deben realizar utilizan uno. Algunos de estos protocolos son bien conocidos por todos, como HTTP, el protocolo que permite la navegación web y que Tim Berners-Lee presentó al mundo un 26 de febrero, hace ya 30 años. La mayoría solo son conocidos por expertos, aunque sin ellos nada funcionaría.

El avance de las redes de comunicaciones y de la microelectrónica permitió imaginar un mundo en el que, no solo los ordenadores estuvieran conectados a Internet, sino también los objetos cotidianos. Se les dotaba de inteligencia al poder comunicarse.

A día de hoy podemos decir que la Internet of Things (IoT) o Internet de las cosas, un término acuñado por Kevin Ashton ya en 1999, es una realidad.

Un gran número de cosas conectadas

El número de cosas que se pueden conectar a Internet es muy elevado. El término cosa abarca cualquier objeto cotidiano, desde una bombilla a un frigorífico o un automóvil.

Las máquinas conectadas a Internet se identifican con direcciones IP. Inicialmente, se usaron direcciones de 32 bits, conocidas como IPv4, y posteriormente de 128 bits, conocidas como IPv6. Si bien en las redes de ordenadores clásicas sigue estando muy extendido IPv4, en la Internet de las cosas se ha tenido que usar IPv6.

En 2019 existían 26.660 millones de cosas conectadas a Internet, y la previsión para 2025 es que existan más de 75 mil millones.

Mensajes más pequeños, menor velocidad

Dentro de la gran variedad de dispositivos de la Internet de las cosas hay muchos que funcionan con baterías. Por lo tanto, reducir el consumo que supone para ellos comunicarse es clave para maximizar su duración y eficiencia energética.

Pensemos, por ejemplo, en redes de sensores empleadas en agricultura para el control de las cosechas. Esta necesidad supuso un rediseño de muchos de los protocolos de comunicaciones pensados para ordenadores, donde el consumo energético no es algo tan importante.

Por otra parte, no necesitamos la misma velocidad de conexión para encender y apagar una bombilla u obtener la lectura de un sensor de temperatura que cuando vemos una serie en streaming.

Para comunicarse entre ellas, las cosas suelen emplear redes de baja velocidad en las que se intercambian mensajes pequeños, lo que permite reducir de forma importante el consumo energético. En muchas ocasiones no se emplean redes wifi o celulares como usan, por ejemplo, nuestros teléfonos, sino que se han diseñado otras nuevas como ZigBee o BLE (Bluetooth Low Energy), entre otras.

Estas nuevas redes que usan nuevos protocolos hacen necesario que muchos dispositivos necesiten para conectarse a Internet un elemento intermedio (una pasarela) que traduce los protocolos entre ellas. Por eso muchas veces, cuando compramos kits domóticos para nuestro hogar, necesitamos también este dispositivo adicional.

Protocolos alternativos a HTTP

Del mismo modo que en Internet las máquinas utilizan el conocido protocolo HTTP para intercambiar todo tipo de información, las cosas necesitan algún protocolo equivalente para hacerlo. Esto les permite ofrecer servicios a los usuarios. Por ejemplo, cuando un sensor de luz detecta que se ha hecho de noche, puede encender automáticamente varias luces del interior del hogar.

Uno podría preguntarse por qué no se usó HTTP. La razón es que la evolución de la Web y del tipo de servicios para la que la utilizamos hacen que HTTP sea un protocolo muy complejo. Consume un elevado número de recursos que las cosas, como hemos comentado antes, no suelen tener, ni tampoco necesitar. Por eso se han propuesto alternativas. Las dos más extendidas en la actualidad son MQTT y CoAP.

El MQTT (Message Queue Telemetry Transport) fue definido en 1999 por IBM y Arcom y estandarizado posteriormente por la ISO. El CoAP (Constrained Application Protocol), creado en el IETF y estándar desde 2014, simplifica el protocolo HTTP para adaptarse a las características de estas redes y de las cosas. Su fundamento es distinto. MQTT se basa en un sistema publicador-suscriptor, más complejo pero más escalable, y CoAP se basa en uno petición-respuesta, mucho más sencillo pero menos escalable.

Pongamos un ejemplo para entender las diferencias. En el caso del sistema petición-respuesta, cuando queremos conocer la temperatura de un sensor, simplemente se la pedimos y él nos contesta.

En el modelo publicador-suscriptor, para obtener la temperatura del sensor, primero le decimos a un sistema intermedio (denominado broker) que queremos suscribirnos a la información de temperatura. Cuando el sensor de temperatura publica una media de temperatura en el sistema intermedio, este informa a todos los sistemas que se hayan suscrito a este tipo de información (el valor de la temperatura).

Si alguien se pregunta cuál es mejor, la respuesta en ingeniería casi siempre es que depende del ámbito de aplicación en el que se quiera desplegar. Lo que está claro es que la inexistencia de un mismo lenguaje común complica el uso masivo de la tecnología.

Si las cosas no hablan el mismo idioma, tenemos que instalar traductores que permitan que se entiendan entre ellas, lo que complica, y mucho, su despliegue. Recordemos que, también en el caso de la tecnología, todo resulta más sencillo cuando se habla el mismo idioma.

Sobre la autora: Celeste Campo es profesora titular del Departamento de Ingeniería Telemáticade la Universidad Carlos III

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Artículo original.

El artículo ¿En qué idioma hablan las ‘cosas’ conectadas a Internet? se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Muchas veces he pensado cuán interesante sería un artículo de revista donde un autor quisiera –o, mejor dicho, pudiera– detallar paso a paso el proceso por el cual una de sus composiciones llegó a completarse. […] La mayoría de los escritores –y los poetas en especial– prefieren dar a entender que componen bajo una especie de espléndido frenesí […] He elegido El cuervo por ser el más generalmente conocido. Es mi intención mostrar que ningún detalle de su composición puede asignarse al azar o una intuición, sino que la obra se desenvolvió paso a paso hasta quedar completa, con la precisión y el rigor lógico de un problema matemático.

Edgar Alan Poe, Filosofía de la composición (1846). Traducción de Julio Cortázar

Encontré hace unos días, por azar, este interesante texto de Edgar Alan Poe. Me gusta comprobar a través de las palabras de un escritor al que admiro que, independientemente de la creatividad incluida en cualquier texto literario, nada se completa sin una planificación rigurosa. Me ha parecido una hermosa manera de introducir el sencillo problema de razonamiento lógico que se explica a continuación.

Foto: Andrey Zvyagintsev / Unsplash

Un problema de sombreros

Una caja contiene cinco sombreros, tres son negros y dos son blancos. Ana, Beatriz y Carmen extraen (sin mirar) un gorro de la caja y se lo colocan en la cabeza. Cada una de ellas ve el sombrero de las demás, pero no puede ver el suyo.

Diana ha estado observando a sus amigas. Comprueba que el azar ha hecho que las tres hayan extraído un sombrero negro de la caja. ¡Vaya casualidad!

Conocedora de la honradez y las cualidades deductivas de sus amigas, Diana está segura de que Carmen sabrá cuál es el color de su sombrero si, por orden alfabético, cada una de ellas va declarando si conoce el color del sombrero que lleva.

Así que Diana pide a sus amigas que digan en voz alta si saben el color de su sombrero. Tras reflexionar brevemente, Ana contesta: «No lo sé». Atenta a la respuesta de su compañera, Beatriz responde un rato después: «Yo tampoco lo sé». Carmen, tras un corto periodo de reflexión, contesta finalmente con contundencia: «Yo sí lo sé. ¡Estoy segura de que mi sombrero es de color negro!».

Así que Diana tenía razón: Carmen ha sido capaz de dar la respuesta correcta. ¿Por qué? ¿Cuál ha sido ese razonamiento de Carmen que Diana sabía que no podía fallar?

Piensa un poco antes de mirar la respuesta…

Solución

Carmen, por supuesto, sabe que Ana y Blanca llevan sombreros negros. Y razona de la siguiente manera:

Mi gorro es blanco o negro. Si fuera blanco, mi amiga Beatriz vería que Ana lleva un sombrero negro y yo uno blanco…

Pero Beatriz no tiene un pelo de tonta. Si la situación fuera esa, Beatriz sabría con toda seguridad que su sombrero es negro. ¿Por qué? Porque si su sombrero fuera blanco, Ana (que es, igualmente, una excelente razonadora) vería a Beatriz y a mí misma con gorros blancos (de los que solo hay dos) e inmediatamente habría sabido que su sombrero es negro. Y ha declarado que desconocía el color de su gorro.

Es decir, si supongo que mi sombrero es blanco, la respuesta de Ana y Beatriz no tenía que haber sido la que han dado… y sé que mis colegas no mienten. Así que, sin ninguna duda, mi sombrero es negro.

Como decía Poe en su texto, Carmen ha sabido concluir «con la precisión y el rigor lógico de un problema matemático».

Visto (y adaptado) en: Aurélien Alvarez, «Coqito ergo sum», Images des Mathématiques, CNRS, 2014

Sobre la autora: Marta Macho Stadler es profesora de Topología en el Departamento de Matemáticas de la UPV/EHU, y colaboradora asidua en ZTFNews, el blog de la Facultad de Ciencia y Tecnología de esta universidad

El artículo El rigor lógico de un problema matemático se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Foto: Possessed Photography / Unsplash

Durante la segunda mitad del siglo XX se pusieron los cimientos de lo que Ignacio Mártil denominó “la mayor revolución silenciosa del siglo XX” [1], la microelectrónica. En los primeros años del siglo XXI la abundancia de materia prima y la madurez tecnológica de la microelectrónica basada en el silicio dio lugar a la revolución social que vivimos hoy día, en la que las redes sociales, el teletrabajo y el acceso a la información a cualquier hora y localización solo es posible por la existencia de dispositivos de una eficiencia y prestaciones inimaginables hace solo algo más de una década (el primer iPhone se lanzó al mercado en enero de 2007).

Sin embargo, la tecnología basada en el silicio está a punto de alcanzar su límite físico. De hecho, industrialmente, de unos años a esta parte los desarrollos se basan en aumentar el tamaño de la oblea, la placa sobre la que se construyen los microcircuitos. Sorprendentemente, desde el 2005 un incremento en el número de transistores no se ha traducido en un aumento de la rapidez: la velocidad de los circuitos integrados está estancada en un máximo de 5 gigahertz [2] desde entonces.

La industria, recientemente, ha cambiado la estrategia que se venía siguiendo desde la aparición de los circuitos integrados. Tradicionalmente primero se diseñaba el chip y luego se le encontraba aplicación; ahora se están llevando a cabo proyectos de investigación y desarrollo para los que se diseñan los circuitos integrados más apropiados. Este diseño incluye también la posibilidad de usar materiales distintos del silicio.

Un caso particular de especial interés para el futuro inmediato es el de los dispositivos de potencia. Son esos dispositivos que se van a encargar de controlar cosas como la siguiente generación de paneles solares, aerogeneradores o vehículos eléctricos. Tienen que ser dispositivos baratos, producibles de forma eficiente y capaces de soportar condiciones de trabajo mucho más extremas de las que se supone que ha de soportar un teléfono móvil o un ordenador. El principal requisito que deben cumplir estos circuitos integrados es que deben ser capaces de funcionar establemente en un rango de temperaturas muy amplio. Aquí es donde entra el carburo de silicio (SiC), un semiconductor compuesto.

Obleas de carburo de silicio industriales comercializadas actualmente. Fuente: II-VI

En comparación con el silicio los dispositivos de potencia de SiC son más eficientes en conversión de energía. Los interruptores de SiC operan a mayor frecuencia, lo que permite reducir el tamaño del interruptor o eliminar los componentes inductivos y los supresores (snubbers). Esto da como resultado una reducción en el tamaño y el peso general del sistema; el menor coste resultante debería compensar el costo adicional de usar dispositivos de SiC en lugar de silicio.

La lista creciente de aplicaciones comerciales actuales y proyectadas que utilizan tecnologías de SiC incluye fuentes de alimentación conmutadas, inversores para generación de energía solar y de molinos de viento, motores industriales, vehículos híbridos y eléctricos, y conmutación de energía de redes inteligentes.

Europa en la actualidad va por detrás de Asia y América en el desarrollo de esta tecnología clave para el ahorro de energía y la reducción de emisiones de dióxido de carbono, objetivos ambos que pasan por la movilidad eléctrica y la eficiencia energética industrial. Uno de los proyectos que financia la Unión Europea para salvar esta brecha tecnológica es REACTION.

El proyecto REACTION, en el que participan una veintena de instituciones y tiene un presupuesto cercano a los 50 millones de euros, pretende desarrollar la primera línea piloto de Europa y el mundo para la fabricación de obleas de carburo de silicio para tecnologías energéticas. Estas obleas serán de 8 pulgadas de tamaño, cuando el estándar actual está entre 4 y 6, lo que supone de facto un reordenamiento del mercado.

Una cooperativa vasca, Ikerlan, tendrá un papel clave en este desarrollo. Aparte de diseñar un inversor fotovoltaico para aplicación de media tensión basado en SiC y un convertidor DC/DC para conectar el inversor a un sistema de almacenamiento de energía, será en Mondragón (Gipuzkoa) donde se realicen los ensayos de todos los prototipos de convertidores de potencia desarrollados por el proyecto en la etapa final del mismo.

Notas:

[1] Ignacio Mártil (2018) Microelectrónica. La historia de la mayor revolución silenciosa del siglo XX. Ediciones Complutense. Librito de lectura muy recomendada.

[2] Mártil (2018). Pág. 118.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

El artículo Actúa localmente: convertidores de potencia basados en carburo de silicio se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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César Menor-Salván

Vista del delta en el cráter Jezero desde el rover Perseverance.
NASA

 

El 18 de febrero de 2021 aterrizó en el cráter Jezero de Marte el rover Perseverance, que estudiará la composición de rocas, el subsuelo y el clima. Este fue el primer éxito de la misión Mars 2020 y su desarrollo contó con participación española: MEDA es una estación ambiental desarrollada por el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA).

La llegada de Perseverance ha avivado el debate sobre si hay o hubo vida en Marte, y su habitabilidad presente o pasada. ‘Habitabilidad’ no quiere decir que los humanos podamos construir una casa allí, sino que define las condiciones geoquímicas y ambientales favorables para el origen y evolución de la vida. Entre los objetivos de la misión está estudiar la habitabilidad y la búsqueda de evidencias de vida microbiana antigua.

Hoy en día, por lo que sabemos, es improbable que en Marte haya vida. Pensemos en la de nuestro planeta: durante la mayor parte de su historia, la Tierra estuvo habitada solo por microorganismos. La evolución necesitó unos 3 400 millones de años para que surgieran plantas y animales. Tiene sentido asumir que, de haber existido vida en Marte, esta era microbiana.

En la exploración espacial tomamos como referencia la vida terrestre actual, pues no conocemos otra. El inconveniente es que, si no se ven evidencias de vida marciana (algo probable), nos preguntaremos si es porque no sabemos qué buscar exactamente.

¿Qué evidencias de vida buscamos?

La ubicación del Perseverance no es casual. Si queremos buscar evidencias de vida, debemos ir a un sitio favorable. En el cráter Jezero podría haber estado ese lugar: el delta de la desembocadura de un río. Pero, que haya evidencias de que el agua formó paisajes familiares, con sus ríos y valles, no implica que haya habido vida. Hay que buscar las evidencias.

Zona de operaciones del Perseverance en cráter Jezero. El cauce seco del río se ve en la parte superior izquierda, con el abanico de sedimentos del delta en su desembocadura.
Mars Express/ESA/DLR/FU-Berlin

Para la búsqueda, el Perseverance está equipado con SHERLOC, un instrumento capaz de encontrar moléculas orgánicas. Sin embargo, debemos diferenciar entre “molécula orgánica” y “biofirma orgánica” o “biomarcador”. Las moléculas orgánicas podrían ser un indicio de vida, pero, cuidado: en realidad, pocas lo son. A éstas las llamamos biomarcadores.

Para entenderlo, pensemos en el petróleo. En los años 1930 el origen biológico del petróleo se debatía, hasta que el químico Alfred Treibs descubrió porfirina en los combustibles fósiles. Esta deriva de la clorofila y no podemos explicar su presencia sin la vida. Así, estudiando los biomarcadores (compuestos cuyo origen solo podemos atribuir a la vida), sabemos que el petróleo es lo que queda de ecosistemas de hace millones de años.

Si SHERLOC encuentra moléculas orgánicas, debe evaluarse si son biomarcadores válidos. El problema es que ello implica asumir que el metabolismo terrestre es universal. Por ejemplo, si en Marte nunca hubo fotosíntesis con clorofila, nunca encontraremos la porfirina de Treibs como biomarcador.

Los minerales también pueden ser biofirmas:

Formiato de calcio del Alkali Lake (Oregón, Estados Unidos)

Recogimos estos cristales de formiato, un compuesto orgánico, en un lago salino similar a los que pudo haber en Marte. El (improbable) hallazgo de estos cristales en Marte tendría gran impacto y en las redes sociales se extendería la idea de que hubo vida.

A diferencia de la porfirina, el formiato puede ser abiótico y no es un biomarcador. Sabemos que lo es, porque la verdadera biofirma es el desequilibrio químico con los otros componentes del lago. El estudio de biofirmas es difícil y requerirá el transporte de muestras a la Tierra.

¿Y si no se encuentran evidencias de vida?

Desde el punto de vista de la publicidad y la financiación, buscar indicios de vida es una buena estrategia. Es menos mediático, pero, que en Marte no haya vida, ni la haya habido, también sería una buena noticia.

Si Perseverance no encuentra indicios de vida, el público podría verlo como un fracaso. Sin embargo, la exploración de Marte siempre es un éxito, tanto por el conocimiento que nos aporta, como por las tecnologías derivadas. Disponer de un planeta en el que se reunieron las condiciones que (pensamos) propiciaron la vida, pero que esta se haya detenido en su inicio, sería un escenario único para entender el origen de la vida terrestre.

No es una idea descabellada. El rover Curiosity encontró materiales que pudieron ser claves en el origen de la vida, formando un escenario intacto durante millones de años, libre de los cambios provocados por una potencial biosfera marciana.

Rocas de fosfato (A), meteoritos de hierro (B) y vetas con sulfatos (C) encontrados en Marte por el rover Curiosity. Todos juntos son ingredientes para el origen de la vida.
NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/IRAP/LPGNantes/CNRS/IAS/MSSS

Es probable que no se encuentren evidencias de vida en Marte, y la pregunta seguiría sin respuesta (la ausencia de evidencia no es evidencia de ausencia). Pero, si tomamos la idea de que en Marte nunca proliferó la vida, podríamos centrarnos en las condiciones que, pensamos, debieron darse para su origen. Si lo que encontremos encaja, ¿por qué no evolucionó la vida? ¿Faltaba algún ingrediente? ¿La dinámica de Marte no lo permitió? ¿Proliferó un tipo de vida distinto? Junto con el trabajo de laboratorio y lo que sabemos sobre nuestro planeta, quizá podríamos entender cómo empieza la vida y su evolución.

Si en Marte hubiera existido vida avanzada (y los ecosistemas bacterianos lo son), las preguntas sobre el origen de la vida seguirían abiertas. Sin embargo, un Marte sin vida podría ser la gran oportunidad para conocer nuestro propio origen.

Sobre el autor: César Menor-Salván es profesor ayudante doctor de bioquímica y astrobiología en el  Departamento de Biología de Sistemas de la Universidad de Alcalá

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Artículo original.

El artículo Sería buena noticia que no hubiera vida en Marte ni la hubiese habido nunca se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Foto: Davyn Ben / Unsplash

Si alguien le dijese que hay un tratamiento que reduce el riesgo de morir por enfermedad cardiovascular, por cáncer y por todas las causas posibles hasta casi la mitad del riesgo normal, seguramente pensaría que no es cierto. O si lo creyese, pediría que le proporcionasen inmediatamente ese tratamiento. Y sin embargo, el tratamiento existe y está al alcance de muchísimas personas: basta con ir en bicicleta a trabajar.

Esa es la principal conclusión de un estudio realizado en el Reino Unido en el que evaluaron, dependiendo del medio de transporte utilizado para ir a trabajar, el riesgo de contraer enfermedades cardiovasculares y cáncer, así como de morir por alguna de esas dos causas o, también, por cualesquiera causas en conjunto. En la investigación participaron 263450 personas (52% mujeres; edad media: 52,6 años) de 22 localidades. Clasificaron a los participantes en cuatro categorías: caminantes, ciclistas, mixtos e inactivos (los que utilizan el vehículo público o particular).

Casi un 1% de los participantes (2430) fallecieron durante los cinco años de seguimiento en el estudio de mortalidad; de ellos, 496 por algún incidente cardiovascular y 1126 por cáncer; el resto murió por otras causas. Padecieron cáncer 3748 personas y 1110 sufrieron algún episodio de enfermedad cardiovascular.

El riesgo de morir por cualquier causa de quienes se desplazaban a su trabajo en bicicleta era un 59% del de quienes lo hacían en algún vehículo, y el de quienes combinaban el paseo con el ciclismo, un 76% del de los “inactivos”.

Los resultados fueron mejores incluso al limitar el análisis al cáncer. En quienes pedaleaban para ir a trabajar, la incidencia de este conjunto de enfermedades fue un 55% y el riesgo de morir, un 60% de los niveles característicos de las personas inactivas; y si combinaban bicicleta y paseo, esos porcentajes eran del 76% y del 64% para la incidencia de las enfermedades y para el riesgo de morir, respectivamente.

También fueron más favorables los resultados de la actividad física cuando se analizaba la probabilidad de sufrir un accidente cardiovascular o el riesgo de morir por esa causa. La probabilidad de sufrir un episodio cardiovascular de quienes iban en bici a trabajar fue un 54% de la probabilidad de sufrirlo quienes iban en coche, autobús o metro. Y la probabilidad de que una persona que iba a andando al trabajo tuviese un accidente cardiovascular era un 73% del de una persona “inactiva”. Los efectos del modo de desplazamiento sobre la mortalidad por esta causa fueron incluso mayores: la probabilidad de morir de quienes iban en bici fue un 48% y la de quienes iban andando, un 64% de la de quienes iban en automóvil o en transporte público.

El riesgo de morir por cáncer o por todas las posibles causas no era inferior en quienes iban andando a trabajar. Tampoco lo era en quienes combinaban la bici y el paseo.

Las conclusiones de esta investigación se suman a las obtenidas en otras en las que se han comprobado los beneficios que reporta la actividad física sobre la salud. Y en concreto, sobre la probabilidad de fallecer a causa de algún cáncer o de algún accidente cardiovascular. Lo interesante de este estudio es que una medida a priori tan sencilla como pedalear para desplazarse al trabajo tenga efectos tan espectaculares sobre el riesgo de morir.

Pensemos en las consecuencias que el extender el uso de la bicicleta como medio de transporte tendría sobre los costes del sistema sanitario, por un lado, y sobre la calidad y esperanza de vida de cada uno de nosotros, por el otro.

Fuente: Carlos A Celis-Morales et al (2017): Association between active commuting and incident cardiovascular disease, cancer, and mortality: prospective cohort study. BMJ; 357 doi: https://doi.org/10.1136/bmj.j1456

Sobre el autor: Juan Ignacio Pérez (@Uhandrea) es catedrático de Fisiología y coordinador de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU

El artículo Pedalear para ir al trabajo salva vidas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Fuente: Wikimedia Commons

¿Cómo decide una célula convertirse en una neurona, una célula epitelial o una célula intestinal si todas tienen el mismo material genético? Una de las formas de responder a esta pregunta es comprendiendo cómo unas células se comunican entre sí diciéndose lo que tienen que hacer. Sergio Pérez Acebrón nos lo explica.

Sergio Pérez Acebrón investiga las rutas de señalización celular involucradas en el desarrollo embrionario y en varios tipos de tumores como líder del grupo en The Centre for Organismal Studies (COS) de la Universidad de Heidelberg (Alemania).



Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por eitb.eus

El artículo Sergio Pérez Acebrón – Naukas Bilbao 2019: Conversando con células se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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Foto: National Cancer Institute / Unsplash

Las historias clínicas en formato electrónico de los pacientes contienen informaciones valiosísimas. La aplicación de técnicas de procesamiento del lenguaje natural a dichas historias puede ser una forma eficaz de extraer información útil en muchos ámbitos: desde el más obvio, mejorar la toma de decisiones clínicas, hasta el más burocrático, la documentación y la facturación clínicas, pasando por la predicción de posibles enfermedades. Todas estas cosas se pueden realizar historia a historia por el personal médico o administrativo. Pero existe una en el que se hace necesario el tratamiento de datos a gran escala: la detección de reacciones adversas a medicamentos. Este tipo de reacciones adversas son un problema importante de salud, ya que pueden provocar ingresos hospitalarios e incluso la muerte de algunos pacientes.

En este contexto, el Hospital Universitario de Basurto y el Hospital de Galdakao “estaban interesados en crear un sistema que, a través de técnicas de procesamiento de lenguaje natural, pudiera analizar los historiales médicos para identificar automáticamente los efectos adversos que hay en ellos”, explica la ingeniera y doctora en informática Sara Santiso. Tras ponerse en contacto con el grupo IXA de la UPV/EHU, varias investigadoras se pusieron a trabajar para encontrar un modelo robusto basado en la minería de textos clínicos con el que extraer los efectos adversos a medicamentos de historias clínicas en formato electrónico escritas en castellano.

Para ello, “hemos utilizado, por un lado, técnicas basadas en algoritmos tradicionales de machine learning, y por otro lado, hemos explorado técnicas de deep learning, llegando a la conclusión de que con estas últimas se detectan mejor los efectos adversos”, explica Santiso, una de las autoras del estudio. Tanto el machine learning como el deep learning imitan la forma de aprender del cerebro humano, y difieren en el tipo de algoritmos que se usan en cada caso.

Santiso remarca la dificultad que han tenido para conseguir un corpus de tamaño adecuado con el que trabajar: “En un principio empezamos con pocos historiales médicos debido a que es difícil conseguirlos por la privacidad, ya que hay que firmar acuerdos de confidencialidad para trabajar con ellos”. Las investigadoras han observado que “contar con un corpus más grande ayuda al sistema a aprender mejor los ejemplos que había en ellos, y por lo tanto el sistema daba mejores resultados”.

Con este estudio llevado a cabo con historias escritas en castellano, “estamos contribuyendo a cerrar la brecha existente entre la minería de textos clínicos realizada en inglés con respecto a la realizada en otros idiomas, que cubre menos del 5 % de los artículos publicados. De hecho, la extracción de información clínica no ha alcanzado aún su pleno desarrollo debido, entre otras cosas, al potencial de extracción de información entre hospitales y entre idiomas”, afirma la investigadora.

Aunque el procesamiento del lenguaje natural ha sido de gran ayuda en la detección asistida por ordenador de las reacciones adversas a medicamentos, todavía hay margen de mejora: “Hasta ahora, los sistemas tienden a centrarse en la detección de pares medicamento-enfermedad situados en la misma frase. Sin embargo, las historias clínicas tienen información implícita que podría revelar relaciones subyacentes (por ejemplo, la información de los antecedentes podría ser relevante para adivinar las causas de un evento adverso). Es decir, la investigación debe esforzarse por detectar las relaciones entre frases, tanto las explícitas como las implícitas”.

Referencia:

Sara Santiso, Alicia Pérez, Arantza Casillas Adverse Drug Reaction extraction: Tolerance to entity recognition errors and sub-domain variants Computer Methods and Programs in Biomedicine DOI: 10.1016/j.cmpb.2020.105891

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

El artículo Detección automatizada de reacciones adversas a medicamentos en las historias clínicas se ha escrito en Cuaderno de Cultura Científica.

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