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Desarrollan una aplicación informática capaz de explicar leyes físicas naturales

El ordenador logra abstracciones científicas en base a datos de la realidad


Una investigación efectuada en Estados Unidos, más concretamente en la Universidad de Cornell, y que cuenta con el apoyo de la National Science Foundation, ha logrado desarrollar una aplicación informática que puede obtener conclusiones científicas en base a datos de fenómenos reales. El software permitiría a los científicos concentrar sus esfuerzos en la interpretación de los fenómenos, mientras que el ordenador se dedicaría al trabajo inicial con los datos. Por Pablo Javier Piacente.




Los investigadores explican el trabajo con el ejemplo del mecanismo de doble péndulo
Los investigadores explican el trabajo con el ejemplo del mecanismo de doble péndulo
Dos científicos de la Universidad de Cornell han creado un algoritmo informático que puede obtener conclusiones sobre diferentes leyes naturales, creando modelos matemáticos con potencialidad para explicar estos fenómenos o ampliar el conocimiento humano sobre los mismos.

El profesor Hod Lipson y el estudiante Michael Schmidt, de la Universidad de Cornell, son los encargados de la investigación, que ha recibido el apoyo de la National Science Foundation. La investigación se publica en la revista Science y ha sido difundida en una nota de prensa de la Universidad de Cornell.

Los científicos pusieron como ejemplo en la presentación de su trabajo el funcionamiento de un doble péndulo. El software desarrollado registra la posición y velocidad del péndulo en movimiento. Posteriormente es capaz de derivar ecuaciones de movimiento y otras informaciones matemáticas más complejas, desde los datos de ese nuevo algoritmo.

Sintéticamente, la aplicación desarrollada puede enseñarle al ordenador la forma de hallar en la naturaleza las regularidades que constituyen el basamento de las leyes físicas naturales, por lo menos de aquellas que hasta hoy han sido comprobadas o son aceptadas por la ciencia oficial. Esto se logra sin ningún tipo de conocimiento científico especial aportado a la computadora, solamente con el desarrollo de fórmulas matemáticas.

¿Cómo trabaja esta aplicación?

El método, que trabaja con algoritmos y sistemas mecánicos simples, ha sido puesto a prueba con ejercicios sencillos (como el mencionado del doble péndulo). Sin embargo, los especialistas creen que sería posible extrapolarlo a sistemas más complejos, como por ejemplo en cuestiones relacionadas con la biología y la cosmología.

Al mismo tiempo, destacan que podría ser de utilidad para el análisis de la gran cantidad de datos electrónicos que se generan actualmente mediante experimentos científicos de variada índole. Con respecto a los autores del trabajo, vale destacar que Hod Lipson es profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial, mientras que Michael Schmidt es un estudiante graduado en el área de la biología computacional.

El proceso de trabajo del ordenador se inicia adoptando una fórmula matemática que puede medir la manera en la que cambian distintas variables en un fenómeno dado. Como próximo paso, la computadora genera al azar mediante la aplicación creada diferentes ecuaciones, con constantes y variables concretas a partir de los datos obtenidos.

Posteriormente, la aplicación prueba al azar las diferentes ecuaciones, las modifica y las vuelve a cotejar, hasta llegar a un momento en el que logra exponer un conjunto de ecuaciones a modo de conclusión, que describen con la mayor exactitud posible el comportamiento del sistema real estudiado.

Una ayuda para el esfuerzo humano

Sin embargo, los investigadores aclaran que los datos obtenidos son solamente “pistas” o “indicios”, requiriéndose el trabajo de un intérprete científico humano para poder llegar a conclusiones más fidedignas con respecto a los fenómenos naturales. En consecuencia, esta aplicación informática no suplanta al conocimiento humano en términos de interpretación de los fenómenos naturales.

Los investigadores han trabajado hasta el momento con sistemas físicos simples, como un muelle lineal oscilador, un péndulo y un doble péndulo. En base a los datos obtenidos sobre la posición y velocidad en el tiempo en estos ejemplos, el equipo informático con la aplicación desarrollada fue capaz de hallar los fundamentos de las leyes de energía y de la ley de conservación de impulso. Esto quiere decir que el sistema puede gestar abstracciones científicas en base a datos reales analizados.

Además, los responsables de la investigación resaltaron que el equipo logra conclusiones con relación a estas leyes sin ningún tipo de conocimiento previo sobre física, cinemática o geometría. Vale destacar igualmente que la evolución del trabajo del ordenador insume su tiempo hasta llegar a las conclusiones buscadas.

Por ejemplo, el análisis del mecanismo de doble péndulo lleva alrededor de 30 a 40 horas de trabajo con los ordenadores. Agregando algunos datos iniciales, el proceso puede resumirse en alrededor de 8 horas. Es que el funcionamiento del mecanismo informático es similar al que llevan adelante los científicos mediante el análisis de teorías y trabajos efectuados con anterioridad al desarrollo de un nuevo postulado.

De acuerdo a las conclusiones de estos especialistas, este tipo de progresos puede ser especialmente útil para que los científicos se dediquen con mayor tiempo a la interpretación de los datos y significados y a las conclusiones, delegando al ordenador el “trabajo duro” inicial.


Pablo Javier Piacente
Miércoles, 8 de Abril 2009
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