Entropía, información y vida

Cuando, en los años 50, estudiaba el concepto de entropía en la asignatura de Termodinámica no tenía ni la menor idea de que este concepto tuviese alguna relación con el concepto de "información". La función de entropía definida como dS= dQ/T parecía tener que ver solo con las variaciones de calor y temperatura en un ciclo termodinámico. El principio termodinámico de Carnot-Clausius lleva a la constatación de que, en un sistema aislado, la energía se mantiene constante mientras que la entropía tiende siempre a aumentar. Para nuestro Universo se podría afirmar que su energía es constante y su entropía crece constantemente.

Pero la entropía es también una medida del desorden y, consecuentemente, es el opuesto del orden que significa información. Cuando Boltzman, y después Shannon, introdujeron los conceptos estadísticos y de probabilidades en la medida de la entropía, la relación con la información quedó meridianamente clara. Porque la información necesita de algún tipo de orden para manifestarse.

Un ejemplo simple puede aclarar algunos conceptos para el lector profano: si ordenamos una baraja de cartas de acuerdo con los distintos palos y las clasificamos de mayor a menor valor, podemos decir que la baraja está ordenada y suministra la máxima información (podríamos adivinar el valor de una carta sin más que contar su posición en la baraja ordenada). Si barajamos una y otra vez las cartas, la información disminuye y aumenta la entropía o desorden. Cada vez que barajamos las cartas las probabilidades de acertar disminuyen porque el desorden aumenta. Es muy improbable que, barajando las cartas una y otra vez, lleguemos al orden que teníamos al principio. En definitiva, la noción de información está ligada a la de entropía de forma que cuando la entropía aumenta la información disminuye.
No podemos aquí entrar en el detalle de la teoría de la información, según Shannon, y menos en su cálculo matemático, pero cuando menos hay que dejar claras dos cosas:

• Todo sistema de información requiere el uso (o envío) de un conjunto de símbolos según algún código definido.
• Un sistema (o mensaje) contiene tanta más información cuanto más improbable sea su configuración.
  

Un libro como el Quijote constituye un sistema de información compuesto de símbolos (palabras y frases) codificado según los caracteres de la lengua castellana (incluídos espacios y acentos). La probabilidad de que alguien, pulsando el teclado de un ordenador al azar, llegase a escribir el Quijote es tan ínfima que nos da idea de la gran cantidad de información que el libro contiene.

Si bien la entropía de nuestro Universo, como sistema aislado, tiende a crecer de forma contínua en su conjunto, en determinados espacios de este Universo puede haber sistemas temporales de alta información y baja entropía. Los casos más caracteristicos de este tipo de configuración serían los de los sistemas vivos. La vida está constituida por sistemas de información creciente, al menos de forma temporal puesto que toda vida acaba con la muerte.

No hace muchos años que se descubrieron los elementos que contienen toda la información de un sistema vivo: las moléculas de doble hélice del ácido desoxiribonucleico o ADN.
En el núcleo de casi todas las células de nuestro cuerpo se encuentra enroscada una molécula de unos 2 metros de longitud de ADN, conteniendo la información necesaria para la construcción de un ser humano. Como curiosidad, y teniendo en cuenta que tenemos unas 10 billones de células, la longitud total de ADN contenida en nuestro cuerpo sería equivalente a dos veces la distancia de la Tierra a la Luna. Tal es la cantidad de ADN que albergamos en nuestro cuerpo y, también, en el de cualquier ser vivo. La codificación de la información contenida en el ADN está constituida por 4 bases nitrogenadas: adenina, guanina, tiamina y citosina que se simbolizan por las 4 letras, a, g, t, c.
De la misma manera que una determinada representación que vemos en nuestra pantalla del ordenador es una configuración material resultante de un programa que, para nuestro ordenador, es una ristra en código binario (1 y 0), un ser vivo es una configuración proteínica creada a partir de la información que suministra una ristra de bases a, g, t y c contenida en el ADN (la información para la creación de proteínas no se da directamente, sino a través de una molécula mensajera de ARN). En definitiva, el ADN constituye el "manual de instrucciones" para la fabricación de un ser vivo y es asombrosamente similar para todos los individuos, tanto animales como vegetales. Para nuestra especie humana, el 99,9% del ADN es común a todos los individuos. Solo por un 0,1% de genes nos diferenciamos unos de otros. El 98%-99% es común con los antropomorfos (chimpancés, gorilas...), el 90% es igual a los de los ratones y el 60% igual a la mosca drosófila.

Sin duda, el descifrado del código genético del ADN de las diferentes especies será el trabajo científico de bioquímica más relevante y, con toda probabilidad, de resultados más útiles del siglo XXI.

¿Planeta feliz?

Conforme el planeta Tierra se hace relativamente más pequeño (por efecto de la globalización medioambiental y el uso masivo de la Red) se multiplican los estudios relacionados con el bienestar y la felicidad en diferentes países. Recientemente, se han publicado dos diferentes rankings de "felicidad" con muy diferentes resultados. Todos ellos se basan en algún trabajo psico-sociológico con encuestas de satisfacción más o menos subjetivos, además de otros datos objetivos como la esperanza de vida o el nivel educativo. Pero hay uno que concede la mayor importancia a la riqueza o ingresos per cápita y otro que lo hace, teniendo en cuenta el futuro, considerando que la "huella ecológica" generada por cada país operaría inversamente al grado de satisfacción del colectivo.

El primero, ha sido desarrollado por la Universidad de Leicester y establece un "mapa de la felicidad" en el que aparecen en los 10 primeros puestos (top ten) países nórdicos como Dinamarca, Finlandia, Islandia o Suecia, otros europeos como Suiza y Austria y, finalmente, otros como Bahamas, Bhutan, Brunei y Canadá. Los EE.UU quedan en el puesto 23, UK en el 41 y España en el 46. En español, hay un artículo publicado por el periódico mejicano Excelsior titulado "Dinamarca es el país más feliz del mundo" donde se da también noticia de los resultados para países de habla hispana.
En este estudio, los países que ocupan puestos de cabecera suelen tener un PIB per cápita alto, salvo el caso de Bhutan (un país budista del Himalaya) que solo tiene 1.400 $ per cápita (según la CIA) pero que aparece en el puesto 8º. No obstante, casi todos los países de bajo nivel de ingresos se encuentran también en puestos bajos. Así, la mayoría de los países africanos están por debajo del puesto 120.

El segundo estudio al que me refiero, ha sido desarrollado por la NEF (New Economics Foundation) cuyo lema es "la economía, como si la gente y el planeta nos importaran (economics, as if people and the planet mattered)" y utiliza la siguiente fórmula para la elaboración del "índice de felicidad (HPI)":

HPI = Satisfacción en la vida x Esperanza de vida / Huella ecológica

La explicación de estas variables se puede encontrar con detalle en la web que determina la lista de países por orden de HPI. La gente de países como Vanuatu y de bastantes latino-americanos parecen estar satisfechos con su vida y, puesto que tienen una buena esperanza de vida, y un consumo material bajo, que genera una huella ecológica pequeña, el índice de felicidad es alto. Esta huella ecológica se mide en gha (media de hectáreas globales), o sea por la superficie per cápita que requiere el consumo de recursos medio del país. Tajikistán o Bangladesh solo requieren 0,6 hectáreas mientras que USA o Qatar gastarían 9,5 ha. En estos momentos, la huella ecológica media del planeta se calcula en 2,2 gha por persona y la capacidad de carga biológica en 1,8 gha por lo que ya estamos excediendo los límites ecológicos en más de un 20%, lo que no sería sostenible a largo plazo. Así las cosas, España aparece en el puesto 87, Dinamarca en el 99, UK en el 108 y EE.UU en el 150. Bastante diferente del anterior estudio.

Se podría objetar, no sin razón, que la gente "desea" también tener acceso a un alto consumo material (ropa, coches, viajes, buena casa...) pero si tomamos en consideración un futuro sostenible para los niños de ahora, el mantenimiento de una huella ecológica muy superior a la capacidad de carga del planeta llevará ineludiblemente al desastre, o sea a la reducción forzosa del consumo junto con una disminución drástica de la población por hambre y falta de recursos básicos como el agua potable.

Ahora bien, lo paradójico del caso es que, cuando los recursos escaseen y los desastres naturales derivados del cambio climático se hagan más presentes, los primeros que sufrirán las consecuencias serán, como siempre, los más pobres, a pesar de ser los que menos hayan contribuido a ese desastre.

Fabricando enemigos

Aún tratando de ponerme en su pellejo, no consigo entender la política exterior y militar de los EE.UU y de Israel. Asumiendo que tenemos algún enemigo común, es decir el islamismo fanático y terrorista, no comprendo el que cada nueva acción diplomática y, especialmente, militar les lleve a crearse nuevos enemigos o a reforzar a los que ya tienen.
Un ejemplo de esto ha sido la guerra de Irak. Es cierto que Sadam era un dictador sanguinario, pero era también un freno a la expansión del fanatismo islamista y de los chiies aliados de los ayatolás iranies. Y no parecía que llegase a ser un aliado de Al Qaeda, ni un peligro para Israel. Se decía que esa guerra iba a durar solo unos meses y que iba a ser la solución para el conflicto israelo-palestino para lo que se había establecido hasta una Hoja de Ruta (de la cual nunca más se supo). Y hasta una ministra del Gobierno del PP, de cuyo nombre no quiero acordarme, nos había asegurado que uno de los efectos beneficiosos de la guerra iba a ser el abaratamiento de la gasolina para nuestros coches (no se sabe si había consultado a Rappel) con el resultado que todos hemos podido experimentar en nuestros propios bolsillos.
Sin embargo, lo que ahora tenemos es un ejército USA, empantanado en una guerra sin final (con un coste muchas veces superior a toda la ayuda occidental al desarrollo), una insurgencia cada vez más sanguinaria con un campo de entrenamiento para terroristas de Al Qaeda que, en absoluto, hubiese podido existir anteriormente y un mayor poder para los chiies amigos de Irán. Y multitud de nuevos enemigos entre los países árabes e islámicos.
En el caso del conflicto con Israel, la situación ha evolucionado hacia un mayor poder de las milicias radicales de Hamás y un debilitamiento de las posiciones más moderadas que podrían haber llegado a acuerdos de paz duraderos. Ante la provocación de las milicias libanesas de Hezbolá, secuestrando a unos soldados, Israel responde no tanto con el intento de destrucción selectiva de esas milicias, algo harto difícil, sino con la destrucción indiscriminada de objetivos civiles (incluida una instalación de la ONU) con numerosos muertos entre mujeres y niños.
Durante unos días, en los medios españoles se han multiplicado las declaraciones y artículos en favor del "derecho a la defensa" de Israel y ridiculizando a los que, como nuestro Gobierno, pedían un alto el fuego inmediato. Ha bastado un nuevo y brutal ataque a un edificio repleto de niños para que los mismos que antes tachaban de "paletos" a los que no aplaudían incondicionalmente las posiciones de Bush y de la señora "Arroz", se apresuren ahora a "exigir" el inmediato alto el fuego.
En Beirut, una multitud indignada ataca oficinas de la ONU, por su pasividad, y se manifiesta con pancartas del tipo "Todos somos Hezbolá". De nuevo, los que eran solo una minoría -aunque poderosa- en el Líbano, se ve reforzada por el pueblo llano y se crean nuevos "enemigos de Occidente".
Digámoslo claramente: la política militarista y suicida de Bush e Israel está llevando a Occidente a una situación de muy difícil salida.
En lo que puede ser el último decenio de mi vida, vislumbro dos grandes amenazas para el mundo: una la de un conflicto armado entre el islamismo radical y Occidente con la posibilidad, no descartable, del uso de armamento nuclear; otra la de un colapso medioambiental provocado por la continuación de políticas económicas no sostenibles.
Creo que ambas amenazas solo podrán superarse mediante un cambio radical de las políticas de Occidente hacia el resto del mundo, cambiando militarismo por diplomacia, prepotencia por multilateralismo, egoismo por cooperación, crecimiento sin límites por desarrollo sostenible, autoritarismo por democracia..
En suma, Occidente debería poner en práctica los valores democráticos y solidarios que dice tener y, poco a poco, ganar la confianza de los pueblos, debilitando así a los fanatismos extremistas. El camino que siguen los EE.UU de Bush es justamente lo contrario y no podemos extrañarnos que, cada vez, Occidente cuente con más enemigos y que los fanatismos vayan ganando terreno.
¡Mal asunto!

Horror vacui

El concepto de "horror vacui" viene de la antigüedad y tiene significados muy diversos. En la filosofía es el miedo al vacío, el horror a la nada, o sea al nihilismo, porque implica la falta de principios o de fundamentos, algo que las religiones y filosofía clásica no querían admitir. En cambio, desde Newton o Torricelli, la física considera el vacío como parte fundamental del Universo.
Desde un punto de vista psicológico, el horror vacui significa la necesidad de llenar la vida con cosas, ideas, pensamientos... En el Arte, el horror vacui se manifestó, especialmente en el barroquismo, por la necesidad de llenar los espacios de los cuadros, los salones y los edificios. Solamente en el siglo XX aparecen obras de arte en el que el vacío juega un papel fundamental.
El vacío es, también, un elemento fundamental en algunas filosofías orientales como el taoismo o el budismo zen: el vacío, la nada es la base del todo. Y, también, el vacío juega un papel clave en el misticismo cristiano.
En otro orden de cosas, más superficial y cotidiano, el horror vacui se manifiesta más en las culturas mediterráneas que en las nórdicas. En la cultura mediterránea hay una tendencia a la aglomeración, a huir de la soledad y el vacío. Si observamos una playa, vemos que la gente tiende a concentrarse donde hay más gente y no siempre a buscar espacios muy vacíos. A veces me pregunto si la tendencia de la gente a entrar en bares más concurridos, evitando los más vacíos, no será más consecuencia del horror vacui que de la desconfianza en el servicio que pueda generar una falta de clientela.
Por otra parte, el urbanismo meridional, al contrario que el nórdico, tiende a la aglomeración y no a la dispersión. Se evita la soledad, el aislacionismo y hasta el silencio, algo apreciado en el Norte y aborrecido en el Sur. Nuestro país presenta un lleno en la periferia y en el centro, y un gran vacío en el resto. ¿Horror vacui?
Las formas de evitar el horror vacui son muy variadas. Cuando era estudiante, un compañero, que era hijo único, no soportaba estar en soledad ni una hora; hasta para estudiar necesitaba compañía. Algo incomprensible para mí; quizás porque vengo de una familia numerosa, la soledad constituye un valor muy apreciado por mí. El consumismo compulsivo parece ser también una forma de llenar el vacío del alma. Alguien con horror vacui, por mucho dinero que tenga, se lo gastará irremisiblemente. Conozco una señora de más de 80 años que necesita compulsivamente comprar y vender pisos (que no le harían falta para nada), sospecho que para evitar el vacío de su propio espíritu.
¿No será también una manera de escapar del horror vacui el que yo escriba este weblog?

Extralimitación y Sostenibilidad

Los autores del libro "Los límites del crecimiento: 30 años después" introducen el concepto de sostenibilidad en oposición al de extralimitación que era el concepto característico de las anteriores ediciones del libro principal "The limits to growth". Estos autores elevan la "sostenibilidad" al rango de una nueva revolución del tipo de las dos grandes revoluciones globales de la humanidad: la neolítica, iniciada hace más de 10.000 años, que transformó la base del sistema productivo de la recolección y la caza al asentamiento agrícola, lo que dió lugar a grandes civilizaciones y permitió pasar de una población mundial de 10 millones a otra cercana a los 800 millones, y la industrial, que pasó de la utilización de una energía viva (de animales y plantas) a la energía del carbono con la utilización masiva de las máquinas. Esta gran revolución, iniciada en el siglo XVIII en Inglaterra, ha permitido llegar a los 6.000 millones de habitantes actuales del mundo pero está dando ya señales de agotamiento por la "extralimitación" de los recursos renovables y no renovables del planeta.
La idea original de la "sostenibilidad" como una nueva revolución global, necesaria para la supervivencia de la humanidad a largo plazo, es muy reciente y tiene tantos detractores como acérrimos partidarios. Independientemente de que se considere, o no, como una nueva revolución global, el concepto de "sostenibilidad" está siendo ya acogido por las más altas instituciones del mundo como queda claro en el discurso de Wolfensohn, Presidente del Banco Mundial sobre "prioridad mundial".
En el mundo, estamos teniendo ya numerosas señales de la extralimitación en la producción y consumo de recursos materiales, tanto renovables como no renovables: la creciente deforestación de grandes bosques, auténticos pulmones del planeta, junto a inquietantes ejemplos de desertificación y escasez de agua potable; agotamiento de grandes bancos de pesca y reducción de la biodiversidad; incremento de los incendios; mayor incidencia de las catástrofes naturales como tsunamis y tifones; aumento de la contaminación en las grandes ciudades.... Sin embargo, de momento son problemas que la mayor parte de la gente contempla como algo que sucede a "otros" y no a "nosotros". Solo cuando las catástrofes amenacen a la mayor parte de la población mundial, la sociedad tomará conciencia de la necesidad de un cambio hacia la sostenibilidad. Un cambio que implicará cambios drásticos en nuestro comportamiento medioambiental y en nuestras formas de consumo: reciclado y reutilización de materiales, ahorro energético, utilización de bicicletas en las ciudades, preferencia por el transporte publico y urbanización con amplias zonas verdes. Una auténtica revolución social.
Los países en desarrollo no podrán imitar las pautas actuales del mundo desarrollado y los países desarrollados tendrán que cambiar sustancialmente sus pautas de consumo por otras de mayor austeridad material.
En estos momentos, la huella ecológica mundial ya excede de la capacidad de carga del planeta, en unas zonas más que en otras, mucho más en los países más desarrollados. La sostenibilidad se logrará cuando se consiga reducir la huella ecológica a los límites de la capacidad de carga de nuestro planeta. Algo imposible de conseguir a corto plazo. Nuestra supervivencia a largo plazo, sin que la humanidad sufra un gran colapso (previsiblemente, entre 2020 y 2050), depende de que la revolución de la sostenibilidad tenga éxito.

¿Por fin I+D+i?

No es la primera vez que me refiero al retraso tecnológico y científico español con respecto a la mayoría de los países europeos (excepto Grecia y Portugal) lo que constituye la principal explicación de la baja productividad y competitividad de nuestra economía. Los últimos 10 años han sido de una casi completa inoperancia en el avance tecnológico de nuestro país. Y no solo por el bajo gasto en I+D+i, que no llegaba al 1% del PIB, sino, sobre todo, por la baja participación de las empresas en ese gasto (~45%) y el bajísimo número de patentes internacionales, por millón de habitantes, de España. Mientras que países nórdicos, como Suecia o Finlandia, se acercan a las 100 patentes internacionales por millón de habitantes nuestro país presenta una cifra no superior a 5 (el número total de patentes solicitadas es mucho mayor).

Hay algunas señales de que las cosas están cambiando. Los presupuestos del Estado para I+D han aumentado un 30% anual en los dos últimos años y el programa Ingenio 2010 parece que está siendo tomado en serio. Es natural que los españoles nos tomemos con escepticismo cualquier programa tecnológico del Gobierno. Durante décadas, los distintos gobiernos han elaborado programas de I+D con la pretensión de arreglar el problema. Todos han fracasado e incluso, durante los 8 años de gobierno de la derecha, los tímidos avances conseguidos se han estancado.

El programa Ingenio 2010 tiene algunas características que merecen una mayor atención. El programa se divide en 3 Planes principales: CENIT, CONSOLIDER y AVANZ@. Los proyectos CENIT tienen características muy distintas de los tradicionales. Mientras que antes, los proyectos de I+D eran de corto plazo y cuantía limitada, y generalmente de carácter individual, los proyectos CENIT son acuerdos de colaboración a largo plazo en los que participan, al menos, 4 empresas (2 de ellas Pymes) y dos entidades de investigación. Son macroproyectos con un presupuesto mínimo de 5 millones de euros anuales (de 10 a 20 millones por proyecto) y una financiación mínima privada del 50%. Se trata de un modelo de gestión de proyectos ya experimentado con éxito en otros países de la OCDE.

El plan CONSOLIDER implica actuaciones para lograr la consolidación de grandes grupos de investigación que puedan acometer proyectos de largo alcance y calidad.

Finalmente, el plan AVANZ@ trata de lograr la convergencia con la UE en la Sociedad de la Información, dado nuestro actual fuerte retraso. Actualmente solo el 36% de las empresas pequeñas tienen conexión a Internet, pero lo más grave es que solo el 8% de nuestras empresas utilizan el comercio electrónico, frente al 35% de la media de la UE-15 o al 70% de Suecia o Finlandia.

Los objetivos del programa Ingenio 2010 son ambiciosos: para el año 2010, gasto del 2% PIB en I+D+i con un 55% de contribución privada. Si bien no llegan a los establecidos en Lisboa para la media de la UE-25 (3% PIB con 66% de contribución privada), suponen duplicar nuestra capacidad científica y tecnológica actual.

¿Será este un Plan fallido más o veremos una recuperación tecnológica de nuestro país? En unos pocos años lo sabremos. Y también, pocos años después, los resultados en nuestra economía.