angelitoMagno: Hola Pedro, gracias por venir a responder preguntas por aquí.Una de tus frases más conocidas es “en el espacio no se distinguen fronteras”. Sin embargo, hasta donde yo sé, la Estación Espacial Internacional tiene secciones separadas, la parte rusa y la parte americana. Es decir, desde el espacio no se ven las fronteras, pero en el espacio sigue habiendo fronteras.Esta división en la ISS, ¿es mera formalidad o notas la existencia de una “frontera”? Es decir, no te van a pedir el pasaporte, claro, pero una vez allí, ¿cada astronauta suele estar en su zona correspondiente u os movéis libremente de un lado a otro?

Pedro Duque: En la Estación solo hay fronteras de broma, a veces hablamos de ello en los vídeos. Sin embargo, las diferentes partes de la estación se fabricaron en diferentes sitios y siguen siendo responsabilidad de las diferentes agencias. Es común que los astronautas rusos estén más frecuentemente encargados de arreglar los sistemas suyos, por ejemplo, pero no es categórico: si hace falta más gente, ayudamos todos y a todos nos han enseñado a hacerlo.

Minha: Hola, un honor poderte hablar de tú a tú. ¿Cómo te sentiste en el hormiguero cuando Pablo Motos te cortó en seco mientras hacías el mejor resumen de la misión Rosseta que he visto nunca? Me pareció de muy, muy mal gusto como te trataron, entiendo que en la TV las cosas funcionan así, pero hay maneras y maneras.

Pedro Duque: La velocidad con que se suceden las cosas en directo en la TV sorprende mucho siempre. Nunca me he sentido ofendido por la forma como los periodistas de TV mantienen los tiempos. Cuando ves la tensión que tienen por dentro, lo comprendes muy bien. Quizás debí responder más sucintamente en la parte primera del programa, y así me lo tomo. En el siguiente programa, comenzamos por proseguir la explicación a sugerencia de Pablo, y creo que el asunto, si lo hubo, quedó cerrado.

AaLiYaH: Hola Pedro, gracias por estar aquí. Es maravilloso encontrar un pregúntame que fomente la ciencia. Seguramente te hayan hecho ya esta pregunta mil veces, pero me gustaría una respuesta extensa para aquellos con inquietudes y ganas de colaborar también en la investigación espacial. ¿Qué hace falta para entrar en la ESA o la NASA? ¿Cómo se llega a ser astronauta?

Pedro Duque: Para entrar en la ESA, o en las industrias que hacen para la ESA el trabajo técnico, hay muchas oportunidades y se puede hacer desde diversas profesiones. Únicamente es común a todas un nivel de precisión y coordinación entre los equipos mucho mayor que el necesario para otras industrias. Aeroespaciales, telecos, informáticos, y algo menos las otras especialidades están representadas en el sector espacial. Técnicos de altas cualificaciones en trabajo en metal, en electricidad, en adhesivos, en manejo de combustibles, etc. son imprescindibles.

Para astronauta, pedimos una carrera de ciencias o técnica superior, experiencia profesional destacada de al menos 3 años, muy buen nivel de inglés (no nos da tiempo a enseñarlo ya una vez que entras), capacidades operativas (hacer algo fuera del trabajo de oficina), y diversas condiciones sicológicas importantes (aunque difíciles de definir). 

A veces hemos necesitado pilotos experimentados, cuando la gente se suponía que fuera a hacer pruebas de nuevas naves hechas en Europa. Si no, los pilotos tienen que cumplir las mismas condiciones que los demás y se cuenta su experiencia como muy buenas “capacidades operativas”.

JoulSauron: Dado que la Estación Espacial Internacional tiene una órbita de 90 minutos aproximadamente y un huso horario, ¿cómo hacéis para vivir las 24 horas de la tierra? Es decir, ¿cómo sabéis que toca levantaros o acostaros? ¿Seguís un uso horario terrestre concreto? ¿Dependéis de las luces de la Estación para que los ritmos circadianos no se vuelvan locos? Yo estuve un año viviendo en Finlandia y hacia el solsticio de verano recuerdo que si no miraba el reloj era imposible saber si era hora de irse a dormir o no porque la luz era muy fuerte incluso a las 2 de la madrugada. ¿Ocurre algo parecido allí arriba?

Suikoden: @JoulSauron Se rigen por el horario del meridiano de Greenwich, lo sé porque se comentó en un documental que dieron en la 2... Seguían a los astronautas desde el entrenamiento hasta el lanzamiento y la vida en la estación internacional. No recuerdo el título, lo siento.@JoulSauron

oliver7: @JoulSauron Como dice @Suikoden se rigen por el horario de Greenwich. En este documental que salió el otro día en la 2 lo explican muy bien, como otras cosas de astronáutica: www.rtve.es/alacarta/videos/documenta2/documenta2-gravedad-cero-mision@JoulSauron@Suikodenwww.rtve.es/alacarta/videos/documenta2/documenta2-gravedad-cero-mision

Pedro Duque: Las respuestas de @oliver7 y @Suikoden son correctas. Es un factor problemático a bordo de naves espaciales como lo es imagino en largas estancias en minas o a bordo de un submarino nuclear (que están mucho tiempo sumergidos). En el espacio es algo peor porque las ventanas sí dan luz, aunque cada 90 minutos, y eso despista, no como en un submarino que toda la luz es artificial y se puede controlar bien para darle a la gente un ritmo adecuado.

Epaclon: Después de todas las pruebas físicas que se hacen a los astronautas antes de llegar al espacio, ¿crees de verdad que estos viajes se podrían realizar “para todos los públicos”?

@Epaclon Las pruebas físicas están muy relacionadas con la necesidad de que mantengamos la capacidad operativa durante los días, o meses, que dura el vuelo. Para simplemente ir de turismo no hace falta tanto. Por supuesto los pilotos de un Airbus tienen unas exigencias físicas muchísimo mayores que los pasajeros, y aquí lo mismo podría hacerse. Como se hizo para la aviación, para poder acercar el vuelo espacial a todos hacen falta años de inversiones grandes en desarrollo de tecnologías, que den como resultado naves cómodas, seguras y fiables. Hay varias industrias que están intensamente en ello para viajes de corta duración (Virgin, XCOR, Sierra Nevada, me vienen a la mente). Para ofrecer estancias de días en el espacio hay mucho trabajo que hacer.

The_Hoff @StuartMcNight ¿Cómo se siente uno al terminar la carrera con media de Matrícula de Honor, ser el primero de su promoción, y ver cómo es el segundo el que va a la ISS?@StuartMcNight

Pedro Duque: [emoticón de :rolleyes:, un emoticón que quiere decir entornar los ojos, o ponerlos en blanco]

Miguel_Enriquez: Una pregunta cinéfila. ¿Has visto la película Interstellar? Si es así, ¿qué te ha parecido en el aspecto científico-astronáutico? ¿Has pensado, al ver las distintas escenas “Esto es imposible”, “A este director se le va la pinza” y cosas así? Interstellar¡Gracias!

EGraf: @Miguel_Enriquez para sumar a lo que pueda contestar Pedro, aquí la opinión de Neil deGrasse Tyson, parece que es bastante realista, le da un 8-9 sobre 10: www.youtube.com/watch?v=l7tV7v71k-I@Miguel_Enriquezwww.youtube.com/watch?v=l7tV7v71k-I

sonixx: @Miguel_Enriquez @EGraf La película tiene cosas creíbles que no tienen nada de raro, y cosas absurdas pero a más no poder, primera parte creíble, y cuando empieza a hablar del amor empieza la segunda parte totalmente absurda. A Neil le han tenido que pagar o sacar dinero por la película porque científicamente es bastante mala.@Miguel_Enriquez@EGraf

Pedro Duque: Desde el punto de vista de la astrofísica, está muy estirada pero las imágenes de un agujero negro y la posibilidad de que el tiempo pase subjetivamente más deprisa en un planeta cerca de él que más lejos, están dentro de lo aceptable, y así lo reconoce Neil dG-T (@EGraf). Según él también dice, lo que haya dentro del horizonte de un agujero negro no se sabe, así que ¡“tira millas”! La ingeniería ya es otra cosa: las naves no tienen depósitos de combustible o materia eyectable, tienen unas aceleraciones brutales que descuajaringarían la nave en un segundo, y otros detalles. @sonixx Por supuesto lo de que los sentimientos humanos puedan curvar el espacio-tiempo de masas millones de veces la solar, claro, eso es de risa.

emolina: Como plus de la pregunta, tirando para el cine patrio, ¿qué te parece el próximo estreno de animación “Atrapa la Bandera”? Se han escuchado algunas críticas por ser una “americanada” (la NASA intenta volver a la Luna antes que un magnate, quien se quiere aprovechar del mito conspiranoico sobre que realmente no se puso el pie allí, para llevarse el mérito y explotar sus reservas de Helio 3).

Pedro Duque: No conozco esta película, pero me gusta el cine de animación español casi siempre y trataré de verla y comentarla. A mí me encanta, en una línea parecida (pero cine de humor con actores hecho en Finlandia), “Iron Sky”.

pkreuzt: Aquí todo el mundo se pregunta lo siguiente: sabemos que en una misión espacial los tripulantes pasan mucho tiempo encerrados juntos en espacios muy reducidos. ¿Surgen tensiones sexuales entre esos fornidos astronautas? ¿Cómo se lidia con ese tipo de tensiones?

Pedro Duque: Toda mi experiencia me indica que la estación espacial parecería a la mayor parte de la gente “aburridamente profesional” desde ese punto de vista.

Usul._.: @pkreuzt ¿No has visto el estudio de la NASA sobre prácticas sexuales en gravedad cero?@pkreuzt

Pedro Duque: No, dudo mucho que exista.

Kirin: Muy muy bienvenido. ¿La tortilla con o sin cebolla? ¿Hay tortilla española liofilizada? ¿Como llevais el tema comida alli arriba? PD. ¿La proxima vez que subas me llevas de polizón en una maleta?. No ocupo mucho.

Pedro Duque: Yo no le pongo cebolla a la tortilla pero no soy radical, siempre que la cebolla esté bien rehogada y no se note crujir. La comida que tenemos, de momento, es necesario que se conserve muy largo tiempo. No nos podemos fiar del todo de la nevera, y a veces (se ha visto este año) falla una nave de carga y hay que tirar de las latas de conserva. Se puede llevar tortilla de patatas (la que se compra ahora en el súper en una funda de plástico) pero debería consumirse rápido en los primeros días.

angelitoMagno: Viendo entrevistas que te han hecho veo que te suelen preguntar las mismas cosas. Cómo se duerme en el espacio, que si tenías miedo, que cómo era ir al baño, etc. Sin embargo no te suelen preguntar lo que tal vez sea lo más importante. ¿Cuál fue tu trabajo en las misiones en las que participaste? ¿Qué tipo de experimentos y que tipo de misiones científicas realizaste? ¿Nos puedes contar algo sobre los mismos?

Pedro Duque: En cada viaje al espacio hay experimentos de las diversas áreas: mecánica de fluidos, ciencia de materiales, biología, fisiología, y a veces alguno especial. La tarea es aprender muy bien cómo se hacen, ser una especie de ayudante de laboratorio de lujo para los científicos, y operarlos de la forma más eficiente y precisa posible. A veces los astronautas inventamos algún experimento (nosotros también tenemos cada uno nuestra especialidad) pero eso ocurre pocas veces. Yo, por ejemplo, inventé una forma nueva de fijar el cuerpo en gravedad cero usando las rodillas en vez de los pies, y lo probamos en la ISS.

Zzelp: Señor Pedro Duque, ¿qué opina del carácter comercial que se le está dando a la colonización de Marte? Gracias.

Pedro Duque: Yo todo lo que sea sacar fondos del mercado para que los compañeros ingenieros y técnicos puedan hacer su trabajo, lo aplaudo. En este caso concreto, por lo visto el asunto está cerrado y los fondos no han aparecido. Pero animo a que lo intenten con algo más sencillo, ¿por qué no un reality en órbita, en una estación nueva comprada al efecto? Yo les llevo y me vuelvo (enseguida).

scarecrow: ¿Cuál es tu película favorita sobre astronautas? ¿Cuál crees que es la que más se ajusta a la realidad?

Pedro Duque: Hay diversas, pero la que mejor refleja el trabajo de astronautas y equipo de tierra ante emergencias y adversidades es sin duda Apolo 13. Las imágenes de dentro de la estación en Gravity son bonitas (pero una parte corta de la película). Cuando les hablabas de Elegidos para la gloria a los que salían en ella (por ejemplo John Glenn) soltaban un bufido enorme, no debe de ser fiel reflejo de nada.

Chota: Pedro, ¿sabrías decirnos por qué desde 1972 no se ha vuelto a la Luna? Ya sabes que hay mucha conspiranoia al respecto y quizá tu puedas aclararnos este punto. ¿Acaso no hay nada que hacer alli? (aparte de un parque de atracciones, claro)

Pedro Duque: Muy sencillo, se consiguió la victoria sobre la URSS, se colocaron los experimentos sobre la Luna que hacían falta, se trajeron cientos de kilos de rocas, polvo lunar etc., para estudio durante las décadas siguientes, y.... el interés del gobierno de los EEUU se centró más en la guerra de Vietnam. El presupuesto de NASA se redujo a la quinta parte. Hay que volver.

natrix: Hola, muchas gracias por participar en Menéame, es todo un honor poder hacerte algunas preguntas. -Una de las críticas más frecuentes a la investigación espacial es su elevado coste, aunque es cierto que también ha sufrido la crisis ¿por qué invertimos más en la investigación espacial que en conocer la profundidad de los océanos, o en desarrollar una tecnología energética 100% renovable, por ejemplo?-He visto frecuentemente a científicos (entre los que le incluyo) afirmar que creen en la existencia de vida extraterrestre, de la que sin embargo no hay ni un solo indicio, ¿no se trata más de un deseo que de una afirmación racional con base empírica? Es cierto que el inconmensurable número de galaxias da pie a pensar que alguno más habrá, pero desconocemos la probabilidad con la que se genera vida estable; solo sabemos que ocurrió una vez, nada hace pensar que la probabilidad de esta ocurrencia es mayor que el número de posibles lugares habitables, hasta donde sabemos.

Kelthoras: Gracias Pedro, aún recuerdo el día que viniste a la politécnica de Madrid :). Mis preguntas son claras, y me encantaría obtener una respuesta honesta.

a) Entre compañeros astronautas ¿se han dado o comentado casos de sucesos “paranormales”? Me refiero a asuntos relacionados con el tema UFO.b) A título personal ¿crees en la vida extraterrestre?c) ¿Qué opinas de la compañera Heidemarie Stefanyshyn-Piper? Sufrió un desmayo en plena rueda de prensa “recordando” un suceso UFO ¿qué ocurrió?

Pedro Duque: (a) Ná de ná, ni una sola vez he oído a un compañero hablar sobre ello. John Glenn se parte cada vez que VUELVEN a sacar a la luz que él vió “como mariposas de colores que le seguían” -que eran cristales de hielo, como se determinó horas después.

(b) De una forma general, por causas estadísticas, sí. @natrix

(c) No sé qué le pasaría a Heidi (estudiamos juntos) pero seguro que no tuvo nada que ver con UFOs. A veces hacemos ruedas de prensa o entrevistas una después de otra y alguna vez tiene que pasarle algo a alguien.

sombrerero_loco: Como coincidencia, mi peque empieza este año en su nuevo colegio. El que lleva tu nombre y tú inauguraste. Seguro que en aquellos años muchos niños querían ser astronautas. Me llama la atención que, a día de hoy, hay bastantes personas a las que ya no les suena tanto tu nombre como entonces. ¿Crees que el interés por la astronomía y el espacio ha sido en España una “moda pasajera” o sigue en alza?

Pedro Duque: Yo veo un gran interés, y veo diferencia positiva con respecto a otros países. Falta que los muchos ingenieros y técnicos que van a surgir tengan dónde ejercer, que se incremente la inversión en I+D en general y en la exploración del espacio en particular.

Hasta aquí puedo contestar, muchas gracias a todos por participar y nos hablamos en una próxima ocasión.

Puedes ver toda la conversación y el resto de preguntas en el Pregúntame de Pedro Duque.  Pregúntame de Pedro Duque.

El lector conoce, sin duda, que en el Egipto faraónico de los ptolomeos, Eratóstenes halló la longitud de la circunferencia de la Tierra, asomándose a un pozo que reflejaba los rayos del Sol. Pero quizá le sorprenda saber que, de todo el antiguo mundo occidental, solo allí podía hacerse ese descubrimiento.

Otra historia mil veces repetida cuenta que Tales de Mileto, con la sola ayuda de un palo, pudo determinar la altura de la Gran Pirámide, pero un poco de astronomía plantea hoy serias dudas sobre la versión popular. En esta obra se recogen muchas historias antiguas, porque es probable que la invención de las matemáticas –pues invención fue– viniese impulsada en su origen por el deseo de medir el mundo.

No en vano Aristarco, utilizando sus eclipses como una regla graduada, fue capaz de decir a sus coetáneos cuán lejos estaba el Sol y cuán cerca la Luna. Así, de la mano de personajes como Tales de Mileto, Eratóstenes, Al-Juarismi, Arquímedes, Bach y Beethoven, este libro nos pasea por estos y otros relatos –relatos exactos, al decir de los autores– para desvelarnos la belleza de las matemáticas.

El LHC, el Gran Colisionador de Hadrones que se encuentra en el CERN, el Laboratorio Europeo de Física de Partículas, en la frontera francosuiza cerca de Ginebra, está a punto de ponerse en marcha de nuevo.

Después de más de dos años de parón, el 23 de marzo los protones volverán a recorrer unas 11.000 veces por segundo los 27 kilómetros que forman el anillo a velocidades cercanas a la de la luz. Durante estos dos años, cientos de ingenieros y técnicos han realizado importantes tareas de mantenimiento de la máquina que aseguran su correcto funcionamiento durante este segundo periodo que se espera que dure hasta 2018.

Descubrimientos del LHC

El 4 de julio de 2012 se anunció el descubrimiento ansiado del bosón de Higgs. Han hecho falta más de cuarenta años para que la predicción teórica llevada a cabo por el físico escocés Peter Higgs, se hiciera realidad (y con ella su premio Nobel). Hemos necesitado aceleradores tan potentes como el LHC para dar con la pieza clave del Modelo Estándar de la física de partículas.

No obstante, el LHC ha llevado a cabo muchos más experimentos que no tienen relación directa con el bosón de Higgs. Se han realizado medidas precisas de fenómenos ya conocidos como las masas del top quark o del ángulo de violación de la simetría CP. A su vez, en el experimento LHCb, uno de los cuatro experimentos que se encuentran en el LHC, se han descubierto nuevas resonancias, es decir, nuevas configuraciones que dan lugar a nuevos tipos de partículas jamás observadas hasta el momento. Es mucho todavía lo que nos queda por descubrir en los próximos años. Citando a Martí i Pol: “Tot està per fer i tot és possible”, (todo está por hacer y todo es posible). 

La supersimetría y el origen de la materia oscura

El bosón de Higgs ha levantado mucha expectación desde entonces, así como lo ha hecho el propio LHC. Todos tenemos los ojos puestos en este segundo periodo donde quedan muchas cosas por descubrir. El incremento de energía nos va a permitir generar una cantidad todavía más grande de bosones de Higgs, de manera que vamos a poder incrementar la precisión de nuestros experimentos y así desvelar el el origen concreto del Higgs. Como dice la expresión británica, “el demonio está en los detalles”.

Otro de los grandes misterios por resolver es la existencia de supersimetría. La supersimetría es una teoría que complementaría el actual Modelo Estándar de la física de partículas y que explicaría algunas de las cuestiones que todavía quedan por explicar. Dicha teoría dice que por cada partícula que hoy conocemos existe una correspondiente partícula supersimétrica.

Si se confirmase, la supersimetría podría desvelar cuál es el origen de la materia oscura que compone alrededor del 23% de todo lo que hay contenido en el Universo. También permitiría solucionar algunos problemas asociados con el bosón de Higgs y que hoy siguen siendo un misterio.

¿Por qué el Universo está hecho de materia y no de antimateria? Esa es la pregunta que intentan responder los científicos de algunos de los experimentos que tienen lugar en el CERN. Creemos que el Universo se debería haber creado con la misma cantidad de materia que de antimateria.

No obstante, la parte que observamos del Universo está en su totalidad compuesta por materia ordinaria. ¿Qué ha pasado con la antimateria proveniente del Big Bang? Creemos que en realidad inicialmente hubo una pequeña descompensación y que por cada mil millones de partículas de antimateria, se crearon mil millones y una partículas de materia. Toda materia se aniquiló con la antimateria menos esas partículas que son las que forman hoy nuestro Universo.

El aumento de energía en el LHC dará lugar a una mayor producción de partículas de antimateria que aportarán una información valiosísima para intentar dar respuesta a esta cuestión.

Más allá de la cuarta dimensión

Si entramos en terrenos que hasta hoy han sido propiedad de la ciencia ficción, encontramos investigaciones sobre dimensiones adicionales. Nuestro universo podría estar compuesto por más dimensiones además de las tres a las que estamos acostumbrados. Dimensiones extra a las cuales no tenemos acceso, pero la gravedad por ejemplo, sí podría tenerlo. Estas dimensiones extra podrían detectarse como resultado de la detección de nuevas partículas que solamente tendría sentido considerar si existen nuevas dimensiones por las cuales pueden moverse. Si ese fuese el caso, podríamos llegar a entender por qué la gravedad es una fuerza tan débil comparada con el resto de fuerzas de la naturaleza.

En los primeros instantes del Universo, justo después del Big Bang, el estado de la materia no era exactamente como el que conocemos hoy en día. Toda la materia formaba una sopa cósmica que hoy conocemos como plasma de quarks y gluones, los componentes de los protones y neutrones. Para recrear esa sopa se hacen colisionar núcleos de plomo. A mayor es la energía de la colisión, más cerca del momento cero podemos observar.

Más colisiones, más partículas, más información

Para llevar a cabo este nuevo conjunto de experimentos, la energía a la cual van a circular los protones en el LHC se va a incrementar considerablemente, pasando de los 4 teraelectronvoltios (TeV) a los 6.5 TeV. Esto nos permitirá explorar regiones nunca vistas y nos da la oportunidad de analizar un poco más de cerca los instantes posteriores al Big Bang. Este incremento de energía ha requerido más de dos años de parón técnico en los que se han llevado tareas de mantenimiento y sustitución de algunas de las partes fundamentales del acelerador.

Entre otras muchas tareas, se han substituido 18 de los 1232 imanes superconductores que componen el anillo y que permiten curvar los protones en su trayectoria circular. Se han revisado todas y cada una de las interconexiones entre estos imanes y se han instalado sistemas de seguridad que previenen de incidentes como el que ocurrió en 2008 y que retrasó la puesta en marcha del LHC casi dos años más.

Desde el punto de vista operacional, los haces de protones van a ser más pequeños todavía en los puntos de colisión. De esta manera se incrementa el número de colisiones que se producen cuando los dos haces colisionan enviando así mucha más información al detector. A su vez, se va a reducir el tiempo que separa dos paquetes consecutivos de protones, pasando de 50 a 25 nanosegundos (una mil millonésima de segundo).

Al aumentar su energía, los protones emitirán más radiación y los componentes electrónicos del acelerador han de estar preparados para soportar altas dosis. Para ello, se han realizado más de 40.000 pruebas y se han reemplazado muchos de los materiales por otros más resistentes a la radiación.

El aumento de energía también conlleva que las cavidades de radiofrecuencia, que son las encargadas de acelerar el haz mediante campos eléctricos, tengan que funcionar a un voltaje más alto.

Otro de los sistemas que se han revisado ha sido el sistema de vacío. La tubería por la cual circulan los protones debe contener el mínimo número de moléculas de aire para evitar que estas choquen y el haz desintegre rápidamente. Para ello, un potente y complejo sistema de vacío no solamente elimina el aire del interior del LHC si no que se encarga también de eliminar las partículas que el haz va arrancando de las paredes metálicas a su paso. Mantener este alto vacío va a ser uno de los grandes retos de los próximos años.

La nueva era de los exploradores

La ciencia sigue hoy los pasos de los antiguos exploradores. Aventurándonos en lo desconocido y abriéndonos camino en zonas nunca antes contempladas, nos adentrándonos poco a poco en la era del conocimiento.

No sabemos si vamos a encontrar lo que buscamos. Es más, nos encantaría encontrar algo que nunca antes nos habíamos imaginado. La conciencia de nuestra ignorancia es lo que nos hace humanos. Y también lo que nos hace avanzar cada día, como decía Carl Sagan: “el estudio del Universo es un viaje para autodescubrirnos”.

Encender la cafetera. Lo hacemos casi al despertarnos y nos invade esa sensación de no poder afrontar el día sin nuestra dosis matutina de cafeína.

En nuestro organismo todavía circula una gran cantidad de melatonina, la hormona que controla el ciclo circadiano, nos provoca el sueño y que necesita unas 8 horas para ser absorbida. El ritmo frenético al que nos sometemos hace que el dormir tantas horas sea un placer reservado para los fines de semana, y para contrarrestar el efecto de la melatonina, el café nos da ese impulso que necesitamos antes de salir de casa.

Pero el café no es solamente un empuje de energía. Para muchos se ha convertido en una de las bebidas más placenteras y eso no es casual. Para conseguir su sabor, el café es producto de un complejo proceso que va desde la plantación y recolección del grano verde, hasta la preparación y posterior ingesta y metabolización que sufre en nuestro organismo. Veamos cuál es la química que hay detrás de todo ello.

Desde la planta de café

De las 66 especies de plantas de café que hay destacan comercialmente dos: la Coffea arabica, con unas dos terceras partes de la producción mundial, y el café robusta, con un tercio del total.

La variedad robusta produce un café con un cuerpo sustancial y un aroma duro y de tierra. El contenido en cafeína puede llegar a ser relativamente alto, de entre un 2.4 y un 2.8 por ciento del peso. Pese a ser ampliamente distribuido, el robusta no es al café de más alta calidad.

La especie arábica, originalmente de Etiopía, requiere un clima temperado y unos cuidados considerables. El café de esta especie tiene un aroma intenso con reminiscencias de flores, frutas, miel, chocolate, caramelo o pan tostado. La cantidad de cafeína no suele superar el 1.5 por ciento de su peso. Por su calidad superior, el precio de venta es también más elevado que el café robusta.

Ni un solo grano en mal estado

El procesado del café se debe realizar apenas se recolecta para evitar que el grano verde se estropee. El primer paso es secarlos al sol. Inicialmente contienen un 65 % de agua y después del secado se reduce a un 10 ó 12 %.

Una vez que los granos están secos, se extrae la cáscara con una máquina que los deja listos para el empaquetado. Mediante una serie de técnicas basadas en fluorescencia ultravioleta los granos de baja calidad o con imperfecciones son descartados automáticamente. Un solo grano en mal estado puede estropear toda la mezcla.

El tueste: una variedad de reacciones químicas

Una vez seleccionado, el grano pasa a otro de los tramos claves del proceso para conseguir el aroma y sabor tan característicos del café: la torrefacción o tueste. El tueste del café es un proceso pirolítico que incrementa la complejidad química del café.

El aroma del café verde contiene unas 250 variedades diferentes de moléculas volátiles mientras que después del tueste, esta cifra se triplica. La torrefacción elimina los restos de agua que quedan en el grano de café y activa toda una variedad de reacciones entre azúcares, proteínas, lípidos y minerales.

A una temperatura de entre unos 185 y 240 grados centígrados, los azúcares se combinan con los aminoácidos, péptidos y proteínas siguiendo el proceso de caramelización conocido como la reacción de Maillard, el mismo que transforma el rojo de la carne cruda en el marrón sabroso de barbacoa.

El resultado de esta reacción es de color marronoso y con un sabor agridulce compuesto por glicosilamina y melanoidina, que dan lugar al sabor característico del café. A la vez, una gran cantidad de moléculas volátiles emergen creando el característico aroma.

Al calentarlo, la presión dentro de cada grano de café puede alcanzar las 25 atmósferas ya que el dióxido de carbono contenido en su interior intenta escapar. Algunas de los granos pueden llegar incluso a reventar creando un característico “pop” parecido al de las palomitas de maíz. Durante la torrefacción el volumen del grano aumenta en un 50 % mientras que su peso se reduce una quinta parte.

Dependiendo de la temperatura, el tueste puede durar entre 90 segundos y 40 minutos. Un tiempo corto necesita una temperatura elevada dando lugar un sabor más bien amargo debido al polifenol. Torrefacciones más largas se usan con variedades de menor calidad dejando escapar todo el sabor. A más alta la temperatura de tueste, menos gustoso y más amargo será el resultado. Temperaturas bajas, en cambio, no llegan a desencadenar las reacciones que dan lugar al sabor propio del café y el resultado tiende a ser ácido.

La magia de la preparación del café

Ya tenemos el café en la cafetera propiamente molido. Para extraer los componentes hacemos pasar agua caliente a través del polvo de café a una presión de unas 9 atmósferas y una temperatura de entre 92 y 94 grados. Cuando el polvo de café se comprime en la cafetera, las partículas de este polvo se mantienen unidas gracias a una sustancia aceitosa mientras que entre ellas quedan algunos espacios de aire.

Algunos experimentos han demostrado que la presión a la que hay que someter el café triturado ha de ser ligeramente menor que la presión del agua de manera que la mezcla final fluya a un ritmo de un mililitro por segundo. Treinta segundos de percolación (proceso de hacer pasar agua entre las partículas de café) dan como resultado un denso café de unos 30 mililitros, con la correspondiente espuma, por supuesto.

Si el color de la espuma es demasiado claro quiere decir que el café no estaba bien prensado, la temperatura del agua era demasiado baja o el tiempo de extracción demasiado corto. Si el color de la crema es demasiado oscuro y se forma un agujero en el centro, significa que la mezcla estaba sobreprensada y la cantidad de polvo de café en el agua demasiado alta.

La gran ventaja que presenta la última generación de cafeteras a base de cápsulas es que el café siempre sigue el mismo proceso optimizado de antemano.

El resultado final es lo que se conoce como un coloide polifásico, en el cual las moléculas de agua se unen a pequeñas burbujas de aire, minúsculas gotas de aceite y algunos fragmentos sólidos. El carácter coloidal le da cuerpo, viscosidad y una baja tensión superficial. Los componentes aromáticos se van volatilizando lentamente del aceite que los contiene de manera que un buen expreso puede dejar rastro de su sabor incluso 20 minutos después de su ingesta.

Los efectos del café

Una de las consecuencias más notables del café además del placer de su ingesta son los efectos que provoca en el organismo. El primero, y motivo por el que mucha gente “necesita” ese café matutino, es el de despertarnos. Pero un exceso de cafeína nos puede afectar negativamente. Detrás de cada uno de esos efectos hay un sinfín de reacciones químicas implicadas.

Inyección de energía: la melatonina es la hormona que controla el ciclo día/noche también conocido como ciclo circadiano. Es la responsable de que a determinada hora de la noche nos dé sueño. La concentración de esta hormona empieza a reducirse después de unas 8 horas de sueño.

Por lo general dormimos menos de las horas recomendadas así que cuando nos despertamos nuestro organismo no ha tenido tiempo de absorber toda la melatonina. La cafeína suprime la melatonina haciendo así que nos sintamos más despiertos. El problema es que la falta de melatonina puede provocar insomnio, sobre todo si se ha ingerido café pocas horas antes de ir a dormir.

Efectos en el cerebro: La cafeína es una molécula muy parecida a la adenosina, una sustancia que se encuentra en el cerebro y que nos protege reduciendo su actividad nerviosa cuando nos sentimos cansados. Al tener una estructura parecida, la cafeína se insertar en los receptores de adenosina bloqueando así su entrada y dejándonos sin su protección. El resultado: la actividad nerviosa se incrementa y nos mantiene alerta y estimulados. No o obstante, una privación prolongada de la adenosina puede tener efectos muy negativos en el cerebro.

Efectos en el hígado: la cafeína puede romperse en tres moléculas diferentes: la paraxanthina, la theobromina y la theofilina. La paraxanthina mejora el rendimiento atlético enviando grasa a los músculos como fuente de energía. La theobromina incrementa los niveles de oxígeno y nutrientes del cerebro. Finalmente, la theofilina incrementa el ritmo cardiaco, la fuerza de contracción del corazón.

¿Demasiada cafeína?

La cafeína está presente en muchos alimentos y bebidas que ingerimos a lo largo del día. Aparte del café, el té, las bebidas carbonatadas y el chocolate son ejemplos de bebidas cafeinadas.

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Pero, ¿cuál es la cantidad máxima de cafeína diaria recomendada? En los adolescentes unos 200-300 miligramos, unos tres Red Bulls. En adultos es de unos 400 miligramos, el equivalente a 4 tazas de café, aunque depende del metabolismo de cada uno.

Una sobredosis de cafeína tiene un efecto similar a las anfetaminas. Puede provocar nerviosismo, dolor de cabeza y taquicardia. Asimismo, los antibióticos bloquean el procesado de la cafeína y su combinación puede ser peligrosa. La mezcla de cafeína y alcohol también puede tener efectos muy negativos en el organismo.

Café descafeinado con sacarina, por favor

También es posible disfrutar del sabor y aroma del café sin sufrir después los efectos de la cafeína mediante el café descafeinado. ¿Cómo se extrae la cafeína del café?

El método más utilizado emplea cloruro de metileno como disolvente. Los granos de café verde se humedecen para que se vuelvan porosos y se ponen en remojo en el cloruro de metileno hasta que la cafeína se haya disuelto. Se elimina el disolvente con un evaporador y se lava el grano. Finalmente el grano se seca con aire caliente. Los cafés de más alta gama sustituyen el cloruro de metileno por dióxido de carbono.

Otros efectos en la prevención y causa de enfermedades

Pese a que muchas veces se asocia el consumo de café con sus posibles efectos perjudiciales para la salud, algunos estudios revelan que en realidad podría tener efectos que van más allá del empuje energético.

Muchos de estos estudios son preliminares y nunca deberían tomarse ni como remedios ni curas para ciertas enfermedades. Por ejemplo, se ha observado que el café es una de las principales fuentes de fenólicos de la dieta occidental, siendo éstos unos importantes antioxidantes que mantienen a raya ciertos procesos de envejecimiento.

Otros estudios también revelan que los bebedores habituales de café tienen una probabilidad ligeramente más baja de contraer algunos tipos de cáncer, como el cáncer de hígado, cáncer de colon o cáncer de boca.

Un estudio de la universidad de Harvard asegura que el consumo de café no está relacionado directamente con un incremento de la mortalidad. De hecho, el mismo estudio asegura que estas personas tienen en realidad una probabilidad más baja de morir de una enfermedad cardiovascular.

También se sugiere que el café puede proteger de enfermedades como la gota, la caída de los dientes y de los cálculos biliares además de proteger de la diabetes de tipo 2.

Por otro lado, la cafeína podría tener efectos positivos en pacientes con Alzheimer. Administrando cafeína a ratones con esta enfermedad, se observa una disminución de los beta-amiloides, los péptidos que se acumulan y dañan el cerebro durante la enfermedad. En humanos todavía no se ha demostrado que la cafeína provoque tal efecto. Lo que si que se ha observado es una disminución de la pérdida de capacidad cognitiva en hombres de avanzada edad.

Pero por suerte, no hace falta saber nada de química ni de producción de café para poder disfrutar de una buena taza matutina, pero saber lo que los misterios que se esconden detrás hacen del café algo incluso más placentero.

Fotos: Mark Prince, MarkSweep, Noyolcont

La Soyuz TMA-15M, con tres tripulantes a bordo, se acopla a la EEI. Entre ellos está Samantha Cristoforetti, la primera mujer astronauta italiana de la historia, con 37 años. La acompañan el ruso Antón Shkaplerov y el estadounidense Terry Virts.

Los astronautas llevan provisiones, frutas, 140 raciones de leche iofilizada y 15 latas de caviar pedidos por los astronautas para su comida de año nuevo. Además, una cafetera espacial, a la que se le dio el nombre de “ISSpresso” (por la sigas de la EEI en inglés) y que permitirá degustar por primera vez un café expreso a bordo de la plataforma orbital.

Según el plan de vuelo, la expedición 42/43 tendrá una duración de 169 días e incluye la recepción de naves de carga, así como un vasto programa de experimentos científicos.

Piezas dentales como un fragmento de mandíbula, tejidos y hasta órganos para trasplantes –un equipo de científicos estadounidense se ha propuesto sintetizar un corazón para el año 2023– se podrán conseguir mediante la bioimpresión 3D en el futuro.

Cada vez hay más literatura científica sobre este tema, como el texto publicado este verano en la revista Nature, que daba idea de los avances que se han venido produciendo en los últimos años. Sin embargo, pese a la creciente afluencia de noticias relacionadas con este campo, la experimentación sigue siendo compleja.

Todo surge de la puesta en común de tres ciencias o especialidades: la biología, la creación de biomateriales y la impresión 3D. A esta última tecnología se le están encontrando aplicaciones en sectores diversos, desde la industria a la decoración, pasando por otros tantos campos entre los que se cuenta la investigación biomédica. En este caso se trata de que el archivo informático que envíe las órdenes a la impresora 3D contenga la información necesaria (obtenida mediante escaneado) para la reproducción de un trozo de órgano, de un hueso o de un tejido.

Esta pieza impresa en 3D tiene que estar basada en materiales biocompatibles, que no sean rechazados por el cuerpo, y que además permitan sembrar células, cuyo objetivo final será producir la actividad funcional necesaria. La misión de estos biomateriales no sería otra que servir de armazón a las células para que una vez insertada la pieza en el organismo estas se reproduzcan ocupando el espacio que les corresponde, incluido el del propio material, que es biodegradable. Poco a poco la estructura compuesta de biomaterial va dejando paso a las células que el propio organismo genera, hasta retirarse una vez cumplido su papel como estructura base.

Los retos de la bioimpresión 3D

La teoría es bonita, pero los retos que quedan no son fáciles. José Becerra, catedrático de Biología Celular en la Universidad de Málaga y director científico del Centro Andaluz de Nanomedicina y Biotecnología (BIONAND), se hace eco de las dificultades por solventar. “Por el lado biológico existe la tecnología y el conocimiento, basado en las células madre y basado en la ciencia de los materiales. Es decir, existen los materiales, existen las células y la posibilidad de cultivarlas, ahora lo que hay que hacer es poner las dos cosas juntas”.

Para hacer esto hay que calcular de forma precisa cómo se lleva a cabo el proceso. Cuál es el momento adecuado para ponerlo en marcha, qué cantidad de células hay que inyectar o cuánto tiempo se tienen en cultivo en el laboratorio antes de ser implantadas son cuestiones aún por documentar. También es imprescindible tener muy claro cómo se alimentan las células en el tiempo en que la pieza esté cultivándose en el laboratorio. Esta es una cuestión básica.

“Las células tienen que vivir cada minuto y por tanto cada minuto les tienen que llegar nutrientes. La llegada de los nutrientes en un sistema 3D es compleja porque los nutrientes tienen que atravesar por difusión de una manera físicamente posible esa estructura 3D. Esto solo es posible con unas máquinas que se llaman biorreactores, que son capaces de perfundir los nutrientes en un líquido”, indica Becerra. Los biorreactores introducen oxígeno, retirando el dióxido carbónico y los otros restos del metabolismo de la célula. Esto es necesario desde que se pone en marcha el cultivo hasta que se implanta en el cuerpo humano.

“Esas células que hasta ahora se han alimentado en el biorreactor ahora tienen que alimentarse en el organismo receptor. Esto quiere decir que la sangre del organismo le tiene que llegar a todas esas células que han vivido hasta ahora en un ambiente especialmente diseñado para que sigan vivas”, explica el director científico del centro BIONAND. Conseguir la vascularización –la creación de vasos sanguíneos que lleven los nutrientes a las células implantadas– es el verdadero reto. Se pueden cultivar células en diferentes sustratos en el laboratorio, así como promover la creación de pequeños vasos sanguíneos. Pero todo esto hay que conectarlo con la circulación del organismo y esto es un problema que tardará en resolverse, según incide Becerra.

De lo sencillo a lo complejo

Las primeras pruebas tienen que hacerse con estructuras pequeñas y sencillas. “No podemos pensar que vamos a crear un riñón o un corazón, lo vamos a colocar en el paciente y ya está todo solucionado”, señala Becerra. Hoy en día se cuenta con la parte de manufactura (impresión 3D), el conocimiento biológico (para sembrar las células) y la ciencia de los materiales (la creación de biomateriales). Pero la bioimpresión 3D aún es un campo muy joven y queda mucho trabajo por delante.

“Se llevan no más de tres años en búsqueda de soluciones a los problemas”, recuerda Becerra. Más que la reproducción e implantación de órganos lo que toca hoy es pensar en soluciones a cuestiones más inmediatas. Por ejemplo, aunque se ha avanzado mucho en el ámbito de los cultivos celulares en los últimos años, ahora hay que aplicar este conocimiento a la bioimpresión 3D, que es un tipo de cultivo con características especiales.

Se implantan células madre, que tienen la capacidad de multiplicarse y después especializarse en las diferentes funciones que las células realizan en cada órgano. Y las células cultivadas deben ser prioritariamente las del paciente para evitar que sean rechazadas. En cuanto a la impresión 3D de la pieza se puede llevar a cabo de dos formas. De la máquina puede salir un armazón hecho con biomaterial al que luego se le siembran las células, o bien, el propio material que expulsa la impresora 3D contiene el cultivo celular. Pero siempre teniendo en cuenta que las células no pueden pasarse 15 minutos sin recibir oxígeno.

Las perspectivas de futuro

A pesar de su bisoñez la bioimpresión 3D puede mirar al futuro con optimismo. “Si uno pone la palabra ‘bioprinting’ en una base de datos científica internacional cada día aparecen más citas”, señala Becerra. “Creo que esto va a tardar mucho tiempo, pero puesto que se tienen los elementos que forman parte del proceso creo que va ser posible. Lo lógico es que en los próximos años se realice mucho trabajo de experimentación y vayan consiguiéndose resultados en parcelas diferentes”. La creación de pequeños vasos sanguíneos es una de las áreas donde se pueden producir avances más rápidamente.

“Cuando uno tiene un infarto de miocardio es porque se le obstruyen las arterias que irrigan el corazón. En este caso lo primero que se suele hacer es intentar desatascar las arterias y cuando eso no es posible se pone un stent, una especie de muelle que abre las arterias. Cuando esto tampoco es posible se hacen implantes de arterias, que pueden ser naturales o sintéticas”, explica Becerra, añadiendo que normalmente se usan arterias naturales, tomadas de otra parte del cuerpo del paciente. Pero la bioimpresión 3D podría sintetizar pequeños trozos de vasos sanguíneos que sean implantables. De esta forma los implantes no se tienen que tomar del propio paciente, que solo dispone de unos pocos centímetros de arteria para hacer un trasplante.

Queda claro que lo primero es empezar con estructuras sencillas, como pequeños vasos sanguíneos e incluso arterias. Posteriormente se puede pensar en huesos para colocar prótesis. “Así se va a seguir avanzando con la finalidad de en un futuro de poder construir un riñón y de esta forma tener riñones a la carta, sin depender de la donación de órganos, que es algo muy limitado. Hoy día la necesidad de implante de órganos nuevos aumenta cada día y la donación no aumenta. O se inventan sustitutos a los órganos donados o ahí tendremos un problema”, Becerra ve en la bioimpresión 3D una posibilidad de disponer de órganos no dependientes de la donación.

En todo caso la bioimpresión 3D de órganos queda aún lejos, “bastante lejos”, en palabras del científico, si bien no estamos tan lejos de sintetizar las partes. “Ya se han implantado trozos de tráquea. Pensemos en que se pueden fabricar dos centímetros de tráquea que se necesitan para sustituir un trozo de tráquea que está defectuosa por cualquier causa, ya sea un tumor o un traumatismo”. En este terreno tampoco está todo resuelto. En los pocos casos –dos o tres– que se ha trasplantado una parte de la tráquea de esta manera los resultados no han sido buenos a largo plazo y ha habido que tomar otra medida pasado un tiempo.

Otras partes por las que empezar serían la vejiga o un uréter (el tubito que comunica cada riñón con la vejiga de la orina). “Son estructuras tubulares o huecas que tienen una pared bastante simple y ahí se puede progresar bastante”, indica Becerra. Su trabajo y el de su equipo en bioimpresión 3D, sin embargo, está dirigido a reproducir estructuras como la mandíbula, una parte de la cual se puede reproducir a medida basándose en un TAC. El material para crear esta pieza es titanio poroso. En este caso no se trata de un material biodegradable, pero los poros se rellenan con estructuras del cuerpo humano para que el conjunto se integre mejor. Las encargadas de llevar a cabo esta función son las células osteogénicas, capaces de formar hueso.

¿Nuevos negocios?

Hay varias líneas de negocio que pueden salir de la bioimpresión 3D. Una de ellas es la creación de biomateriales. Actualmente hay muchos recursos dedicados exclusivamente a investigar nuevos materiales. Así ha surgido el grafeno y otros de propiedades verdaderamente valiosas. Aparte de esto, en cuanto existan productos biomédicos aprobados por las autoridades para implantarse en las personas aparecerán empresas que los construirán.

La propia fabricación de las máquinas de bioimpresión 3D es otro nicho de negocio. Un estudio de la consultora IDTechEX calcula que en general el sector de la bioimpresión 3D podría generar un negocio de unos 6.000 millones de dólares anuales dentro de diez años. Becerra opina que estos números no pasan de ser estimaciones, que pueden estar más o menos cerca de la realidad. El científico es miembro del comité de expertos de la European 3D Printing Summit, un evento dedicado a la impresión 3D que tendrá lugar en Madrid del 18 al 19 de febrero del próximo año. La sola celebración de este evento indica que los organizadores han previsto la existencia de un interés suficiente en este campo como para ponerlo en marcha.

Los bancos de células pueden ser otro de los negocios que se generen. “Si las células pueden no ser necesariamente del paciente sino que pueden ser alogénicas, no del paciente sino de otra persona, entonces existirán bancos de células como ya están existiendo para la medicina regenerativa en general”, Becerra cree que este modelo se puede hacer extensible en el futuro y acabar estableciendo bancos para la creación de vasos sanguíneos, de uréter, de vejigas o de trozos de hueso.

Al fin y al cabo la velocidad a la que se avance en bioimpresión 3D dependerá, como en muchas otras cosas, de los ingresos que se generen. “Allí donde haya un nicho rentable aparecerán las empresas. Si no hay rentabilidad económica y hay rentabilidad clínica a lo mejor las empresas no prosperan y lo hacen los poderes públicos. Pero como valdrá mucho dinero seguramente a los poderes públicos no les será fácil”, puntualiza Becerra. Un dilema que es todo menos nuevo.

Imágenes: sea turtle, Adam J. Taylor y Steve Jurvetson

El primer germen de la idea se le ocurrió a Elizabeth Holmes en 2003 cuando con 19 años, siendo aún estudiante de ingeniería química, pasó un semestre en los laboratorios del Instituto del Genoma de Singapur, donde trabajó en la investigación y desarrollo de nuevos métodos de diagnóstico del virus de la neumonía atípica. Su experiencia le llevó a la conclusión de que las pruebas de sangre realizadas en el laboratorio se podrían realizar de un modo mucho más efectivo y rápido.

Y aquí es donde se pone en marcha la maquinaria típica del sueño americano. La firme consecución de un objetivo hizo que esa idea remota de una chica de 19 años la convirtiera once años después en una de las pocas mujeres -solo hay dos más en una lista de 400- en entrar en el ranking Forbes de personas más ricas de EE. UU.

Para perseguir ese sueño, Elizabeth Holmes tenía claro qué debía hacer. Abandonó sus estudios estando en segundo curso de la Universidad de Stanford y con el dinero que tenía ahorrado se encerró en un garaje de una vivienda en Palo Alto, California, al más puro estilo Steve Jobs. Allí sentó las bases de la que es hoy la empresa de biociencias Theranos en la que desarrolló una tecnología pionera en extracción y análisis de sangre.

En primer lugar, se aumenta el flujo sanguíneo hacia la mano y luego se extraen unas pocas gotas de sangre de los vasos capilares. La sangre llega a un tubo en un cartucho que Holmes denomina “nanotenedor”, que guarda microlitros de una muestra, el equivalente a una gota de lluvia. Solo con una pequeña muestra se puede “realizar cualquier combinación de pruebas, incluyendo pruebas de seguimiento” al mismo tiempo y rápidamente.

La tecnología desarrollada por Theranos elimina las agujas, el dolor, reduce al máximo las cantidades de sangre que se tienen que extraer para hacer diferentes pruebas y elimina la necesidad de hacer múltiples viajes al laboratorio. Como explicaba Holmes en una entrevista para Forbes, los médicos y pacientes recibirán los resultados en “un mínimo de dos horas” y pueden incluso obtener a través del correo electrónico su análisis detallado, con marcadores metabólicos e inmunológicos, conteo de células, etc. antes de que concluya su visita al doctor, aunque siempre dependiendo de la recomendación del médico.

“En Silicon Valley estamos en el corazón del mundo de la tecnología de consumo y lo que creemos que estamos creando es la primera empresa tecnológica de salud orientada al consumidor. Los pacientes sienten el poder de acceder a su propia información de salud y de poseer sus propios datos”, declaraba Holmes.

Ubicada la empresa actualmente en las antiguas oficinas de Facebook en Silicon Valley, los comienzos fueron lentos pero decididos. “Sabía que tendría que llamar a las puertas de más de 200 personas, con la ilusión de que al menos una estuviese interesada”, decía la emprendedora. Theranos logró el apoyo de varios inversores privados y de la compañía Draper Fisher Juvetson (inversor de Tesla y SpaceX). Cuenta además, como miembros del consejo con estadistas como Henry Kissinger y el ex secretario de Estado de Estados Unidos, George Schultz, quien afirmaba que Holmes podría ser “la próxima Steve Jobs o Bill Gates”.

Los último datos revelan que el 27% de pacientes en Estados Unidos se realizan las analíticas a través de Theranos y el laboratorio ya tiene un contrato con una red de farmacias estadounidenses, Wallgreen, donde pretende instalar terminales de análisis de sangre. Theranos ha recaudado, según datos de Forbes, 400 millones de dólares de capital de riesgo, valorando la compañía en 9 mil millones de dólares, y el 50% de las acciones de Elizabeth Holmes en 4,5 mil millones de dólares.

Artur Ávila ha sacado la medalla Fields fuera del triángulo habitual Europa-EEUU-Japón. El pasado 13 de agosto se convirtió en el primer latinoamericano en obtener el mayor reconocimiento de las matemáticas. Ávila tiene nacionalidad brasileña y francesa y doble afiliación: en el Instituto Nacional de Matemática Pura e Aplicada (IMPA, Brasil) y en el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS, Francia). Formado en Brasil, terminó su doctorado en el IMPA con 21 años para seguir con su carrera postdoctoral en París. Sus trabajos han revolucionado la teoría de los sistemas dinámicos, la rama de las matemáticas que estudia sistemas que evolucionan en el tiempo en base a una serie de reglas, como el movimiento de los planetas, las bolas de billar, o el crecimiento de las poblaciones. Hablamos con él antes de su conferencia plenaria en el Congreso Internacional de Matemáticos (ICM) de Seúl.

¿Cómo puede su medalla contribuir al desarrollo de la matemática en Brasil?

Desde hace algún tiempo ha habido un progreso de las matemáticas brasileñas, y ahora tiene más visibilidad, en parte gracias a la Olimpiada Matemática, y esta es una oportunidad para seguir ese camino. No creo que yo tenga especiales habilidades para convencer a la gente de la importancia de las matemáticas y estoy muy alejado del ámbito educativo, pero puedo ayudar mostrándome en el ámbito público. Puedo tener un rol como un modelo, como un símbolo que la gente pueda reconocer, para mantener presentes las matemáticas y más aun de cara a la celebración del próximo ICM en Río de Janeiro, en 2018.

¿Su medalla, es más brasileña o francesa?

Matemáticamente debo ser considerado brasileño y francés en la misma medida. Hice mi tesis en el IMPA, así que fui formado en Brasil hasta el final del programa de doctorado. Muchos matemáticos destacados provienen de países en vías de desarrollo, pero realmente no se han educado allí. No es mi caso, hice mi formación en Brasil. Después fui a Francia, primero dos años como investigador postdoctoral en el Collegè de France y luego ya entré como miembro del CNRS. Mi formación se completó en Francia, y parte de mi estilo es francés. Ahora vivo en los dos países, viajo del uno al otro continuamente, y trato de llevarme lo mejor de los dos lugares. A veces es cansado, pero por lo general estoy muy contento de tener la oportunidad de ir a un sitio al otro, y tengo muchos amigos en ambos lugares.

¿Por qué decidió quedarse en Brasil para hacer el doctorado?

Empecé muy pronto con mi tesis. Ya conocía a algunos investigadores del IMPA del programa de la Olimpiada [la final se hace en el IMPA], y me parecía una buena institución de investigación. No tenía ningún planteamiento estratégico sobre mi carrera, mi objetivo era aprender matemáticas, pero creo que fue muy bueno quedarme allí. Estar en Princeton o en Harvard hubiera sido demasiado para mí en ese momento. En el IMPA recibí un tratamiento más cuidadoso, los profesores prestaban mucha atención a mi desarrollo. Estar en un entorno demasiado competitivo, con mucha presión, puede ser estimulante, pero también conlleva peligros.

¿Cuándo empezó a interesarse por las matemáticas?

No recuerdo que no me gustaran las matemáticas nunca. En la escuela me interesaban también otras ciencias, pero con 13 o 14 años entré en el programa de la Olimpiada Matemática y empecé a concentrarme en esta disciplina. Con 15 años dejé todo lo demás. Estaba en el Instituto, y en el IMPA me ofrecieron un curso previo al máster. Luego hice el máster y después el doctorado, que terminé con 21. En el IMPA tienen una política muy abierta, tienen un programa que te permite hacer la formación básica en investigación matemática de manera rápida, si puedes seguirlo. Mi caso no es el primero ni el último, cuando yo estaba allí con 18 años entró un chico de 13 que terminó su doctorado con 19. Ahora está en el CNRS.

¿Qué le llevó a investigar en sistemas dinámicos?

En el IMPA hay un grupo de investigación en dinámica muy fuerte y uno de los profesores empezó a hablar conmigo de manera regular después de un curso, invitándome a aprender más sobre el tema. Antes de darme cuenta estaba ya en esa área de investigación, empecé a desarrollar una cierta intuición que ahora es muy natural para mí. No hice una elección, aunque desde luego acabó siendo que me gustaba. Tienes muchas diferentes direcciones, puedes encontrar aplicaciones de muchas otras herramientas de las otras disciplinas a los sistemas dinámicos.

¿En qué direcciones ha trabajado?

Mi tesis se engloba en el área de sistemas dinámicos en una variable real y compleja, y seguí trabajado en ello un par de años más. Después en Francia mi investigación se centró en el flujo de Teichmuller en espacios de modulares, y operadores cuasiperiódicos de Schrödinger. Ambos casos se relacionan con ideas de renormalización.

A partir de entonces ha abordado con éxito diversos problemas de sistemas dinámicos usando la idea de renormalización, como un principio unificador de la teoría. ¿Podría explicarnos en qué consiste?

El concepto de renormalización existe en muchas áreas de las matemáticas, pero en mi campo es una manera de analizar algunos tipos de sistemas dinámicos, en los que si aumentas una pequeña parte del sistema, actúa de manera parecida al todo. Esa ampliación es la renormalización.

¿Cómo usa esa idea en su trabajo?

Partimos de un sistema dinámico. Observamos su comportamiento en una parte particular del espacio durante un largo periodo de tiempo, y se obtiene otro sistema relacionado con el primero, con un cambio de escala de tiempo y espacio, como si hicieras zoom en el primero. En general, podrías tener propiedades muy diferentes a las del sistema original, pero hay un tipo de sistemas particulares que al renormalizarlos se obtiene un sistema del mismo tipo. El proceso puede repetirse hasta tener una secuencia de microescopios que te permiten mirar a escalas cada vez más pequeñas, con el mismo comportamiento. A veces eso resulta ser la mejor manera de entender el sistema original, porque la dinámica en muchas dimensiones es habitualmente muy caótica, si constriñes el comportamiento a pequeñas escalas consigues observar un cierto orden.

¿Estos planteamientos pueden aplicarse a la realidad?

No lo sé. No me interesan las posibles aplicaciones de mis trabajos, solo escojo los problemas por su interés matemático. Aunque incluso así, la investigación pura en matemáticas en muchas ocasiones acaba teniendo aplicaciones, por razones misteriosas. No es algo que puedas predecir cuando estás trabajando en las matemáticas, pero mirando el registro histórico ves que es así.

¿Cuál es su método de trabajo como matemático?

Me gusta mucho hablar con la gente, y aprendo de esta manera, en vez de leyendo. Leo muy poco: nada de libros, y partes muy pequeñas de artículos. Cuando empiezo a trabajar en un campo nuevo entro a colaborar con otra gente, les pregunto sobre qué debo trabajar, me van mostrando cosas y avanzamos juntos. Por otro lado, también al desarrollar las ideas, el explicarlo a otras personas me hace entenderlo mejor.

¿Nunca trabaja solo?

Sí, alguna vez. Después de trabajar por muchos años en una dirección, llegué a una posición en la que se unían campos muy diferentes, y el conjunto de conocimiento que tenía no era compartido con otras personas, así que tenía que trabajar solo. Pero generalmente creo que es más rico colaborar con la gente, de otras maneras ni siquiera sabes si tu problema le interesa a nadie más.

¿Le sorprendió recibir la medalla?

No pensaba que tuviese muchas posibilidades en esta ocasión, pensé que solo habrían seleccionado a la gente que era su última posibilidad de obtenerla [la Medalla Fields se otorga a menores de 40, y Ávila tiene 35, en el próximo ICM, que será en 2018 en Río de Janeiro, todavía podrían habérsela dado]. Cuando me avisaron, hace unos meses, fue una sorpresa.

Durante la ceremonia de apertura, ¿en qué estaba pensando?

Estaba muy preocupado por seguir de manera precisa las reglas que nos habían indicado el día anterior, durante el ensayo. Me parecía un proceso muy complicado: tienes que seguir una secuencia de pasos, hay unos turnos, tienes que dirigirte al público y a la presidenta, etc. Así que estaba concentrado para no olvidar ninguno de los pasos.

El científico más famoso y delicado del mundo va a pasar un mes en España, concretamente en la isla de Tenerife. Como ciudadano británico que es, la estancia de Stephen Hawking no sería muy noticiable de no ser por su frágil estado de salud y porque el objetivo de su viaje es ofrecer dos charlas “originales” sobre cosmología y agujeros negros para el público español.

¿Cómo se ha conseguido? “Hemos logrado hasta que se implique en la organización del festival, está muy ilusionado”, cuenta Garik Israelian, astrofísico y director del Starmus, el macrofestival de ciencia que ha logrado seducir al icono de la silla de ruedas y la voz robótica.

Aunque el Starmus es conocido por la extraordinaria popularidad de sus ponentes –la anterior edición fue la última aparición de este tipo de Neil Armstrong–, conseguir incluir en el cartel a Hawking era un reto titánico. “Desde hace un par de años, sus médicos no le dejan volar. Su salud es muy delicada y los doctores tienen la última palabra para todo”, explica Israelian mientras muestra entusiasmado en su móvil un vídeo tomado por encima del hombro de Hawking, en el que se ve lo mismo que el científico mientras escribe un email en el que sella su acuerdo para acudir al festival.

Esa reunión, la primera de tres encuentros entre Israelian y Hawking, se produjo en mayo de este mismo año. El celestino, un divulgador de lujo: el guitarrista de Queen y astrofísico Brian May, que ya acudió a la primera edición del Starmus y que mantiene una excelente relación con Israelian. “Garik, voy a cenar esta noche con Stephen Hawking y le voy a proponer que se venga al festival”, le dijo por teléfono. El músico y el científico compartían mesa como regalo de cumpleaños: May llevó a Hawking al musical We will rock you sobre la banda Queen en Londres y luego cenaron juntos: “Pensamos que el universo es infinito. Hay infinitas copias de nosotros cenando”, explicó el físico teórico.

En esa cena se dio el primer gran paso: “Dice que ya conoce el festival y que le interesa ir”, explicó al día siguiente May, que mandó un email con copia a Hawking e Israelian para presentarles formalmente. Posteriormente, su manager dio su aprobación pero levantó un gran obstáculo: nada de aviones. El organizador del Starmus se puso a trabajar en superar este impedimento: los médicos le tienen prohibido volar al cosmólogo de la Universidad de Cambridge. Lejos quedaron aquellos días, en 2007, en que hizo ocho vuelos consecutivos en gravedad cero. Solo quedaba una posibilidad para que Hawking acudiera a un festival de ciencia que se celebra en una isla como Tenerife: el barco.

Un séquito de nueve personas

Israelian, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias, localizó un crucero de lujo que trasladará al miembro de la Royal Society con todas las comodidades. Y no solo a él, lógicamente: le acompañará su séquito de nueve personas, algo que encarece el viaje y la estancia de casi un mes en la isla del Teide y que obligó a solicitar apoyo económico de las autoridades canarias y el Cabildo de Tenerife.

Para terminar de atar cabos, Hawking invitó en mayo a su casa a Israelian, que recuerda la experiencia con pasión: “Tarda unos 15 minutos en contestar cada vez que le dices algo. Hay que tener paciencia porque se cansa mucho y hay que dejarle descansar cada hora más o menos”. Por ello, el primer encuentro duró ocho horas, que hubo que completar al día siguiente con otras cinco. Más adelante, en junio, volverían a reunirse en su despacho para que Hawking aceptara cuatro preguntas del público en su visita al Starmus, a quienes responderá en vivo y en directo sobre sus inquietudes.

Cuando tenía 21 años, a Hawking le diagnosticaron esclerosis lateral amiotrófica (ELA), una dolencia que ha ido desactivando poco a poco todos los músculos de su cuerpo. En la actualidad, solo mueve con suficiente control un punto muy limitado de la mejilla, que es con lo que controla el ordenador con el que se comunica: de ahí que hoy por hoy solo sea capaz de escribir una palabra por minuto, aunque ya se está investigando en futuros métodos de comunicación para cuando pierda incluso la movilidad de la mejilla.

A pesar de estos impedimentos físicos, Hawking se ha implicado en el consejo asesor del Starmus, sugiriendo por ejemplo que se incluya entre los ponentes al físico teórico John Ellis. En Tenerife dará dos charlas con un nivel científico accesible para todos los públicos: una el 22 de septiembre sobre cosmología y otra el 27 sobre agujeros negros. “No se conforma con dar su charla”, explica Israelian, “y ha pedido que le reservemos espacio entre el público para asistir a las de los demás [también estarán el biólogo Richard Dawkins y el astronauta Charlie Duke]. Y no se quiere perder los conciertos. Me dijo que tiene muchas ganas de conocer toda la isla de Tenerife y de viajar por primera vez en un crucero”.

Información de Materia.

Un platillo volante de casi cinco metros de diámetro ha sido lanzado a la atmósfera por la NASA para llevar a cabo unas pruebas que han tenido que retrasarse repetidamente debido a las condiciones meteorológicas. El vehículo tiene poco que ver con lo que se entiende en general por ‘platillo volante’, ya que esta exuberante denominación no encierra imágenes cinematográficas de ciencia ficción.

La forma, aunque aplanada y redonda (los propios empleados de la NASA llaman platillo volante al dispositivo), es la que usan los sistemas de aterrizaje de los vehículos que descienden sobre Marte.

Probar nuevos sistemas de aterrizaje ha sido el principal objetivo del proyecto LDSD (low density supersonic decelerators). El platillo se envió a la atmósfera terrestre con un nuevo tipo de paracaídas y dos anillos inflables destinados a ayudar a suavizar el aterrizaje en Marte. Todo el equipo ha funcionado bien excepto el paracaídas, que no llegó a abrirse del todo, al menos no como esperaban los técnicos de la NASA.

Ahora toca aprender las lecciones. La NASA ha recuperado el vehículo con todo el hardware y los dispositivos registradores de información, a partir de los cuales podrá analizar detalladamente cómo ha ido el lanzamiento. Desde los años 70, concretamente desde 1976, cuando el Programa Viking puso una sonda sobre Marte, la agencia espacial estadounidense ha utilizado el mismo sistema para frenar la velocidad antes de alcanzar la superficie del Planeta rojo (en 2012 el Curiosity también lo usó).

El platillo, lanzado desde una base militar en Hawai, alcanzó una altura de unos 35 kilómetros con ayuda de un globo. Llegado a este punto, puso en marcha un motor de cohete que lo elevó hasta los 54 kilómetros, donde existen unas condiciones similares a las de la atmósfera en Marte. Cuando la velocidad, cuatro veces superior a la del sonido, comenzó a descender se desplegó el sistema de frenado compuesto por dos anillos inflables. Una vez aminorada la marcha considerablemente, ya resultaba seguro extender el paracaídas de 30,5 metros de diámetro, que está preparado para soportar los envites de la velocidad del sonido.

Aunque esta parte del ejercicio no salió según lo previsto, algo que tendrán que revisar los técnicos de la NASA, el vehículo recaló en el océano tal y como estaba planeado, de donde fue rescatado al poco tiempo.

Innovaciones en el sistema de frenado

El paracaídas de 30,5 metros de diámetro del proyecto LDSD constituye la última fase en el sistema de frenado probado por la NASA (PDF). Los dos anillos inflables, que se denominan SIAD o supersonic inflatable aerodynamic decelerators, también cumplen un papel clave. El primero de ellos tiene seis metros de diámetro y el otro mide ocho metros, se inflan con gas caliente y aire a presión. Están pensados para integrarse en vehículos como el Curiosity y frenar su velocidad antes del aterrizaje (si es que se le puede llamar así a posarse sobre la superficie de Marte).

El sistema de aterrizaje del Curiosity, llamado skyscrane, seguramente sea utilizado de nuevo para depositar cargas sobre Marte, pero la idea es que el nuevo sistema de frenada permita lanzar con éxito vehículos y sondas más grandes. El portavoz de la NASA Ian Clark ha asegurado que con la tecnología que ha probado la agencia espacial será posible multiplicar por dos la masa que puede alcanzar la superficie de Marte, así como ganar precisión ante una situación tan crítica.

Tal vez lo más destacable del sistema ensayado es que los SIAD se pueden utilizar en grupos, aumentando significativamente la masa que pueden soportar, que según Clark podría llegar a las 20 ó 30 toneladas. El objetivo no es solo poder llevar vehículos más grandes al Planeta rojo sino allanar el camino para futuras expediciones tripuladas. La NASA tiene previsto realizar otros dos experimentos de este tipo el año próximo.

Imágenes: NASA

En marzo se cumplieron 25 años de la creación del sistema de navegación World Wide Web dentro del Consejo Europeo para la Investigación Nuclear, que es más conocido como el CERN, por su acrónimo en francés. Actualmente, la mayoría de sus usuarios asocian la tecnología de la WWW con el propio concepto de internet, y su crecimiento exponencial ha estado inextricablemente unido a la expansión de la Red en el mundo desarrollado.

Aunque millones de personas acceden cada día a sitios web en busca de entretenimiento, ocio, cultura e información, muchos de ellos desconocen el origen de esta herramienta. En marzo de 1989 Tim Berners-Lee, un científico británico del CERN, propuso el desarrollo de un nuevo método para compartir resultados e información científica entre investigadores de altas energías de todo el mundo. En 1993 ya había desbordado su objetivo inicial, y el CERN permitió que la nueva tecnología fuese de dominio libre.

Ahora bien, no serán pocos los que vinculen al CERN y a otros centros de investigación fundamental a una cantidad ingente de dinero público destinada a la construcción de mastodónticos artefactos, cuyo único propósito es satisfacer la curiosidad de los científicos. Muchos ciudadanos -es decir, contribuyentes- hicieron una mueca confusa ante la noticia bomba del descubrimiento del bosón de Higgs, pero seguro que ninguno necesitó una explicación sobre la WWW al enterarse, quizás gracias a este artículo, de que fue ideada para la misma organización que anunció el descubrimiento de la partícula de Dios.

Por eso es tan importante destacar el retorno que la investigación básica tiene en la sociedad, especialmente en estos tiempos de quebranto. A continuación explicamos 5 ejemplos de aplicaciones interesantes derivadas, o estrechamente relacionadas con la investigación básica desarrollada en el CERN en los aceleradores de partículas de todo el mundo:

Terapia protónica

Se trata de una técnica de tratamiento médico similar a la radioterapia tradicional pero con ventajas sustanciales. En este caso, se ataca el tejido canceroso con protones en lugar de radiación con fotones. La principal diferencia estriba en la capacidad de concentración de la energía sobre el tumor: mientras que la radioterapia tradicional daña los tejidos sanos en su penetración hasta éste, la terapia con protones permite enfocar mucha más energía sobre el área deseada, lo que convierte a este segundo en especialmente indicado para tumores internos.

Además, dichos tumores pueden presentar resistencia a la radioterapia, mientras que son mucho más vulnerables frente al ataque de partículas, lo que eleva los porcentajes de éxito de la terapia protónica muy por encima de los métodos tradicionales. Desgraciadamente, es una tecnología cara, ya que implica la construcción de un pequeño acelerador de protones, similares a los construidos en el CERN.

Tomografía por emisión de positrones

También es conocida como PET por su acrónimo en inglés. Se trata de una técnica in vivo de diagnóstico e investigación, es decir, que permite observar dinámicamente el interior del cuerpo humano y ver cómo se desarrolla a tiempo real. Al paciente se le suministra un fármaco radiactivo de decaimiento rápido que libera positrones, una antipartícula que en contacto con los electrones contenidos en la materia biológica del paciente, libera dos fotones en la misma dirección, pero en sentidos opuestos. El sistema de detección tiene forma de anillo y rodea al paciente, ya que es necesario medir simultáneamente (en escala de nanosegundos) cada uno de los dos fotones emitidos en sentidos opuestos. El sistema de detección del PET está basado en calorímetros, y es esencialmente igual que los utilizados en el CERN.

Transmutación de desechos nucleares

Actualmente, la gran mayoría de las centrales nucleares tradicionales obtienen su energía del procesamiento nuclear de isotopos del Uranio. Cuando se reemplaza el combustible, se extraen los productos de la reacción nuclear y se depositan en una piscina hasta que su radiactividad se reduce lo suficiente como para trasladarlos a un cementerio nuclear donde quedarán confinados. Sin embargo, su desactivación radiactiva llevará decenas de miles de años.

Ante esta perspectiva, la transmutación es una propuesta consistente en reintroducir los productos de fisión en el propio ciclo del combustible nuclear en una suerte de “reciclaje”, donde los desechos se convierten ahora en material fisible, es decir, en combustible de nuevo. Como resultado, los nuevos productos serían ahora isótopos con una vida media de unos 300 años, y por lo tanto, mucho más gestionables. Además, el proceso de transmutación de los productos libera energía por lo que podría aumentarse un 30% la capacidad de las centrales nucleares. Uno de los principales grupos de investigación que desarrollan esta tecnología se encuentra en el CERN y está liderado por el premio nobel Carlo Rubbia.

Radiación de sincrotrón

Hay numerosos aceleradores de radiación sincrotrón en el mundo, incluyendo uno en Barcelona, el ALBA. Probablemente una de las aplicaciones más interesantes del desarrollo de los aceleradores sea el aprovechamiento de la radiación de las partículas para el estudio de la materia en diferentes áreas de la ciencia. Este tipo de aceleradores son construidos ex profeso con varios terminales de medición donde es posible conseguir una resolución energética imposible mediante otros métodos. Esta ventaja junto con otras, permite la caracterización de muestras en un gran rango de aplicaciones que van desde la caracterización de nuevos materiales para la industria aeronáutica o electrónica al funcionamiento biológico de ciertas bacterias, pasando por la medición de reacciones químicas a tiempo real o el desciframiento de la composición de obras prehistóricas en el mundo de la arqueología.

La GRID

Si bien la World Wide Web era un sistema de navegación en internet que permitía el acceso y compartición de información, la GRID es un sistema de computación diseñado para compartir y distribuir recursos entre usuarios. De esta manera, cálculos complejos de procesamiento, pueden ser repartidos por miles de usuarios distintos y heterogéneos (cada uno con su propia capacidad de cálculo).

Los detectores del LHC en el CERN generan unos 700MB por segundo de información. Para agilizar y optimizar el procesamiento de semejante cantidad de datos, el CERN ha desarrollado la Worldwide LHC Computer Grid cuyo propósito es dividir y distribuir la información mediante internet entre miles de centros, para que éstos traten y procesen los datos.

La GRID tiene aplicaciones en cualquier rama de la ciencia y la tecnología que requiera lidiar con una cantidad inmensa de datos. Es por ello que ha tenido un papel importante en el desciframiento del genoma humano o simulaciones de todo tipo de sistemas complejos, desde la predicción de escenarios económicos a la meteorología. Incluso en la búsqueda de vida extraterrestre promovida por la iniciativa SETI@home, donde cualquier persona puede poner los recursos de su ordenador doméstico a disposición de semejante fin.

Cuando pienses que el CERN y la ciencia básica es un sumidero de dinero público, recuerde cómo ha llegado a leer este artículo.

Foto: Henry Mühlpfordt

El archipiélago ha conquistado por segundo año consecutivo el certamen organizado por la NASA, Tournament Earth, y como homenaje, el observatorio ha elegido las cinco fotos más impresionantes tomadas a lo largo de su historia

En el libro The Signal and The Noise, Nate Silver analiza el caso de aquella serie de partidas entre el considerado mejor jugador de ajedrez de todos los tiempos Gary Kasparov y un ordenador de IBM, Deep Blue. Entra en el libro como una de las situaciones donde las predicciones son necesarias porque, aunque las reglas del ajedrez son claras y la suerte no es un factor, este juego nos enfrenta con una gran necesidad de procesamiento mental. La cuestión es fascinante: ¿podría un ordenador calcular todas esas probabilidades más rápido que un humano y ganarle?

La respuesta es: sí, lo hace, y mucho mejor que un cerebro humano. Calcular las probabilidades de las jugadas es posible en los primeros movimientos, pero rápidamente las opciones crecen exponencialmente y los números se vuelven astronómicos, a tal punto que hay más posibilidades de partidas de ajedrez que átomos en el universo, como escribió acertadamente Diego Rasskin-Gutman. Aquí es cuando el ordenador tiene ventaja porque puede calcular muchas de las ramificaciones posibles de ese árbol que es el partido y sus jugadas hacia adelante. Y puede hacerlo en un tiempo impensable para un cerebro humano. 

¿Qué es entonces lo que permite a un humano ganar a la máquina? Los jugadores de ajedrez hacen cálculos, pero aprenden a concentrar su esfuerzo mental a través de la memoria y su experiencia. A veces prueban calculando las posibilidades de muchas de estas ramas del árbol del juego, pero sin extenderse en cada una; otras veces se concentran en una a cambio de más profundidad en el cálculo. Aunque son muy efectivos en la táctica, el punto débil de los programas de ajedrez es que son incapaces de ver el “big picture”, el juego en una perspectiva amplia, y pensar estratégicamente. 

La jugada que volvió loco al campeón

Kasparov había entrenado muchas veces con ordenadores a lo largo de su carrera, y sabía cómo jugaban. Por eso ganó el match de 1996 y la primera partida de 1997. Pero hubo algo en esa sesión que turbó al maestro ajedrecista. Deep Blue hizo una jugada muy rara, al menos para Kasparov: movió una torre a una posición completamente carente de sentido cuando podría haber hecho un jaque al rey. Una jugada que era en esencia un pase de turno, para un turno después abandonar el juego.

¿Qué estaba pensando Deep Blue? Esta pregunta obsesionó al campeón. Esa noche, Kasparov y su amigo y asesor Frederic Friedel se quedaron analizando el juego, y descubrieron que la jugada, de haber continuado de forma convencional, hubiera llevado a la posibilidad de un jaque mate para Kasparov. Lo escalofriante de esto era que esa situación se producía 20 movimientos después, algo que por la complejidad del juego se considera imposible de calcular tanto por máquinas como por personas. (Uno de los momentos más gloriosos para Kasparov, como una vez contó, fue cuando en una partida en Holanda en 1999 pudo visualizar una posición ganadora unos 15 movimientos adelante). Hasta ese momento se suponía que Deep Blue estaba limitada a calcular unos 6-8 movimientos en la mayoría de los casos, con una capacidad de analizar 200 millones de posiciones por segundo. Aunque no podían estar seguros al 100% de lo que había “pensado” Deep Blue, esto fue suficiente para que Kasparov ya no volviera a sentirse invencible. 

La famosa segunda partida fue completamente diferente: Deep Blue jugó con un estilo mucho más agresivo, y según los expertos “muy humano”. Kasparov hundió su cabeza entre sus manos, abandonó la partida después del movimiento 45, y esa noche se fue sin hablar con la prensa. 

El humano contra la empresa

Se dice que los campeones de ajedrez suelen ser algo paranoicos, quizás por tener la mente enfocada en detectar patrones, y Kasparov empezó a cuestionar que hubiera habido intervención humana en Deep Blue a lo largo de ese juego. Tanto una máquina como un ser humano tienen sus ventajas y desventajas, pero la combinación de ambos puede ser invencible. Kasparov estaba muy irritado, pero su madre le dijo que tenía que salir a hablar con la prensa al día siguiente, como el profesional que era. Lo hizo. Cuando le preguntaron por el juego de Deep Blue del día anterior, dijo “Maradona lo llamó la mano de Dios”, haciendo referencia al gol a los ingleses en el Mundial de 1986, que en realidad fue con la mano. El equipo de IBM rápidamente se dio cuenta que estaban acusándolos de fraude, y no aceptaron la petición de Kasparov de mostrar los logs de Deep Blue cuando todo aquello terminara. 

Kasparov empezó a sucumbir a una gran presión psicológica y acusó a IBM de haberla provocado para crear las condiciones para ganar. En la historia del ajedrez este tipo de trucos sucios son muy frecuentes, y cualquier cosa que acentúe la presión psicológica de un oponente es utilizada. IBM tenía buenos motivos para no dejar nada librado al azar en este torneo: este fue uno de los mejores movimientos de marketing y marca de su historia. Sus acciones subieron un 15 % el día que se conoció la victoria de Deep Blue. Ganó millones y sobre todo cambió su imagen: de compañía que vende material de oficina, a una compañía moderna que vence a campeones de ajedrez.

It’s not a feature

It’s not a feature Una explicación curiosa de aquel movimiento que dejó sin sueño a Kasparov durante esos días es la de Murray Campbell, uno de los ingenieros jefes del proyecto desde una época en la que Deep Blue se llamaba Deep Thought. Cambell explica que al principio el programa se ejecutaba con simulaciones y cuando se encontraba una jugada “errónea”, es decir un bug, se revisaba y se eliminaba. El programa así se iba perfeccionando, pero llegó un punto en que Deep Blue se volvió más “inteligente” para jugar ajedrez que sus creadores. Y podía ejecutar una jugada que ellos no hubieran considerado pero que no era necesariamente un fallo informático, un bug, sino un movimiento que varios pasos más adelante significaba ganar. Cambell le dijo a Nate Silver, que lo entrevistó para su libro, que probablemente Kasparov obvió la posibilidad de que esa jugada que lo desconcertó fuese un bug, y eso lo llevó a sobreestimar la inteligencia de Deep Blue.

No lo sabremos, ya que los logs nunca se abrieron y a pesar de que Kasparov hubiera querido una revancha, IBM no la aceptó. El superordenador Deep Blue fue desmantelado al poco tiempo. 

Aquella competencia quizás nunca haya sido hombre versus máquina, ni el triunfo haya pertenecido enteramente a Deep Blue. “No jugaba como una máquina”, repetía un desolado Kasparov, “jugaba como el mejor ajedrecista del mundo”. Y así era, la máquina había sido hecha no para vencer a un humano, sino para derrotar a Gary Kasparov. 

El haber reconocido a un humano detrás de la supermáquina, la incapacidad de ver un fallo como un bug de la máquina, y la insoportable presión que juega la mente cuando es la propia enemiga de sí misma se conjuraron como en un Test de Turing de proporciones históricas, donde Kasparov ya no sabía si jugaba contra una máquina o contra otro humano: contra sí mismo.

El avión MH370 de Malaysian Airways ha desaparecido de manera misteriosa, no tardando en aparecer una serie de teorías conspiratorias acerca de la causa detrás del suceso: explosiones a mitad de vuelo, suicidio de los pilotos, secuestro milimétricamente planeado y hasta la posibilidad de que el avión esté oculto para usarlo posteriormente en un atentado terrorista.

Sin embargo, el hecho de que un avión deje de estar localizado en pleno vuelo no es algo tan extraordinario; desde 1948 son conocidas al menos 83 desapariciones de vuelos de los que de 80 nunca más se supo nada. Lo preocupante es cómo puede suceder este desconcierto con la tecnología de hoy, que nada tiene que ver con la de décadas pasadas.

¿Qué retos afronta esta búsqueda?

El básico y primordial es encontrar y almacenar información fiable sobre qué áreas geográficas ya fueron rastreadas. Normalmente se pierde la memoria sobre qué zonas han sido miradas y por quién. Luego debemos afrontar la probabilidad de que el avión aparezca en una zona ya investigada.

Revisar más de una vez el amplio arco de búsqueda es muy costoso, pero como nos recuerda la historia reciente, el vuelo Air France 447 de Rio de Janeiro a París estuvo desaparecido dos años y posteriormente un equipo de investigadores de Metro Scientific Solution lo encontró en apenas 6 días, en una zona donde ya había sido buscado ¿Qué utilizaron para encontrar los restos del avión? Inferencia bayesiana. Y aquí es donde entra en juego Nate Silver, el maestro de los modelos estadísticos aplicados a predicciones de actualidad, desde política a deportes, quien nos explica cómo la estadística puede ayudarnos a predecir dónde encontraremos el avión.

El teorema de Bayes es muy intuitivo y su importancia no es sólo una fórmula, sino que es el lema de una forma de pensar: a nueva información (recibida), nueva probabilidad (estimada). Es decir, los bayesianos realizan sus inferencias mejorando sus probabilidades iniciales asignadas previamente según va llegando nueva información. Es como añadir capas a tu modelo, de forma que cuantas más tengas, mejor probabilidad final tendrás. En investigación operativa es una herramienta muy utilizada, que funciona bien cuando tenemos buena forma de estimar las probabilidades iniciales (priors). Según avance la búsqueda del avión MH370 se actualizarán las probabilidades y quedará de mano del experto decidir en base a ellas.

Cuando tenemos demasiada información

Los investigadores armados con sus modelos bayesianos deben afrontar un obstáculo añadido: recopilar toneladas de información subjetiva. Véase el problema en la cantidad de información disponible y en la calidad de la misma. De nuevo Nate Silver nos explica en su libro “La señal y el ruido” que todo paquete de información se compone de una parte veraz (señal) y de ruido (aleatorio). El objetivo del estadístico será filtrar la señal del ruido, algo que en la búsqueda del MH370 se antoja realmente complicado: apreciaciones subjetivas de no expertos, recopilación de datos no contrastados, información en prensa y medios, etc. Demasiado ruido para ser filtrado por un único modelo.

Un torneo de predicciones

La tarea de encontrar el MH370 se antoja demasiado compleja para un solo experto, pero existe una forma a gran escala de agregar información dispersa, heterogénea y eliminar a la vez sesgos o ruido de la misma. Se trata de las herramientas de inteligencia colectiva, y en concreto, los mercados de predicciones. Ni más ni menos usar un crowdsourcing de predicciones con los incentivos de un mercado detrás, de manera que cual detectives a sueldo, todos los usuarios expertos y no expertos compitan por predecir dónde aparecerá el vuelo o cuál fue la causa.

Los mercados de predicciones se basan en la teoría de la “sabiduría de las masas”, descubierta en 1906 por el estadístico Francis Galton, padre de conceptos como la correlación o la regresión a la media. La idea central es que la predicción de un grupo de personas comportada como un todo, es más precisa que la de cualquiera de sus partes. James Suroweicki en su best-seller de 2004 “The Wisdom of Crowds” escribió sobre el potencial de las masas, demostrando dónde éstas se comportan bien, y donde no (por ejemplo, en labores donde se requiere habilidades no funcionarán: un grupo de personas pilotando un avión lo harán peor que un piloto experto).

Estadísticamente lo que ocurre es que al agrupar correctamente la opinión de muchas personas, el ruido se compensa con el ruido y nos quedamos con la señal. Para que esto ocurra tienen que darse ciertas condiciones: masa heterogénea (con distintas fuentes de información), opiniones independientes y un mecanismo adecuado para agregar la información. Existen distintos mecanismos válidos, pero el más reconocido por su elevado historial de aciertos son los mercados de predicciones: competiciones donde los expertos y no expertos invierten en sus mejores estimaciones.

Pensemos que un experto aparte de asumir un riesgo de modelo propio, tiene una capacidad limitada de absorber información, pero un mercado de predicciones, donde todo el mundo compite por acertar, tiene una capacidad ilimitada de incorporar información, cual teorema de Bayes, pero a escala mayor. Además, el mercado de predicciones actuará como un mercado bursátil a la hora de incentivar a los participantes a aportar solamente la mejor información disponible, puesto que los beneficios o pérdidas irán a parar directamente a ellos. Para asegurar la eficiencia (informativa) del mercado, éstos usan dinero virtual para evitar especulación.

Existen varios mercados de predicciones que hoy en día usan esta “externalización a las masas” o crowdsourcing para averiguar qué ha pasado con el vuelo MH370. En EEUU tenemos a SciCast.org que está cotizando actualmente preguntas al respecto, y en España está FuturaMarkets.com, donde se han listado dos preguntas que llevan ya unos 100 usuarios de media aportando información a través de unas 700 operaciones de compra y venta en los dos primeros días de cotización (empíricamente a partir de 65 - 100 usuarios los mercados de predicciones aumentan significativamente las tasas de acierto).

¿Cuál será la causa de la desaparición?

Actualmente las alternativas cotizan con las siguientes probabilidades: secuestro (37%), fallo del piloto (14,3%), fallo del avión (9,7%), bomba (9,5%), otro (29,6%).

¿Dónde aparecerá el avión?

Aquí hay mucha incertidumbre, ya que solamente la opción del mar Andamán destaca en SciCast con una probabilidad del 11%, mientras que la posibilidad de encontrarse fuera del arco oficial de búsqueda o no encontrarse antes el 30 de junio cotiza con un 69% de probabilidad. En cambio, en FuturaMarkets cotiza la probabilidad de que se encuentre el avión antes del 30 de abril en un 67%, lo cual claramente nos apunta a que la probabilidad condicional de que se encuentre el avión pasado el 30 de abril es realmente minúscula.

¿Encontrarán los mercados de predicciones el avión?

Predecir consta de tres partes: modelos dinámicos, análisis de datos y juicio humano. Nate Silver puede tener excelentes modelos, y ser gran analista de datos, pero la capacidad de introducir juicio humano en las estimaciones que otorgan los mercados de predicciones es infinitamente mayor que la de un solo experto.

Sin embargo, lo único cierto en la vida es que “nada es seguro hasta que ha sucedido”. La probabilidad cero no existe, y por ende, no podemos decir que hablamos de magia o certezas. Tanto Nate Silver como los mercados de predicciones podrán ayudarnos a navegar la incertidumbre, asignando probabilidades a las alternativas que los expertos consideran más posibles. Este mapa de probabilidades lo que nos permitirá es asignar los recursos de la búsqueda de manera eficiente. Como dijo, Kenneth Arrow, premio Nobel de Economía en 1972 y experto en predicciones económicas: “el buen pronóstico no es el que te dice que lloverá, sino el que te da las probabilidades”.

[Actualización 13:10] Con las noticias del avistamiento de objetos que podrían ser los del avión malasio, la probabilidad cotizada por el mercado de predicciones de que el avión sea oficialmente encontrado antes del 30 de abril suben del 67% al 83%. Somos capaces de transformar en probabilidad (un hecho) una mera agrupación de opiniones (¿serás los restos avistados los del MH370?). la probabilidad cotizada

Mezclar ciencia con humor es una buena aleación. Los monólogos científicos con la intención de divulgar la ciencia llevan más de ocho años organizándose en Reino Unido, en el Festival de Cheltenham, pero era la primera vez que se celebraban en España. Famelab, junto con FECYT y British Council, convocó a los científicos españoles a un concurso para desplegar en tres minutos su sentido del humor y su sapiencia. Eduardo Sáenz de Cabezón ha sido el ganador de esta primera edición y es, junto con doce científicos humoristas más, el creador de The Big Van Theory (juego de palabras entre la serie de humor y la teoría del Big Bang).

Un matemático, un biólogo, varios físicos, una astrónoma, un ingeniero electrónico, son solo algunos de los que forman parte de esta fauna científica que está haciendo una gira, el Relámpago Tour, por universidades, escuelas, teatros, bares y “demás centros del saber”. Empezaron en junio en el festival friki de Logroño, el Frikoño y, desde entonces, la furgoneta de sabios no ha parado de viajar.

¿La única forma de que la gente se interese por la ciencia es el humor?

No, hay muchas. Pero sí que es verdad que el humor la hace más accesible, más cercana, y el formato es bastante corto y muy fácil. En el espectáculo tenemos, además, una parte en la que al final contestamos preguntas del público. Y cada vez tienen más protagonismo en el espectáculo. La gente tiene ganas de saber cosas. Hay quien sabe mucho de ciencias y pregunta cosas de más nivel y hay gente que igual solo tiene curiosidades. Hay mucha mezcla.

¿Qué preguntas te han hecho a ti?

Desde cuál es el teorema más antiguo que existe, para qué sirve el número pi o para qué es la aceleración de partículas. Esta mañana, una niña de tercero de ESO me ha dejado impresionado, me ha preguntado si las matemáticas se inventan o se descubren y, no sé cómo, hemos acabado hablando de el cáncer.

Habrá cuestiones que no sean fáciles de responder

A veces no, claro. Pero hay otras preguntas que se repiten mucho, tanto que estamos pensando en hacer un ranking.

¿Cuáles son?

Probablemente, la que más nos hacen ahora es qué es el bosón de Higgs. Muchas veces nos hacen preguntas divertidas de superhéroes, como ¿quién ganaría en una pelea, Goku o el Doctor Manhattan? Y otra que, curiosamente nos hacen mucho y en todas partes, es: ¿qué fue antes el huevo o la gallina?

¿Y qué contestáis a eso?

El biólogo siempre responde que la salmonela (risas). La verdad es que vemos que la gente tiene muchas curiosidades científicas. A veces tienen que ver con los monólogos que hemos hecho, pero otras son inquietudes que ellos tienen.

Tienen la oportunidad de tener la ciencia al alcance de la mano

Sí, es un poco la sensación que tenemos todos. Cuando estuvimos actuando en un bar de Mallorca, nos quedamos hasta las dos de la mañana charlando con la gente. Se formaron mesas de física, de matemáticas, otra de biología... Era sábado por la noche y estuvimos ahí hasta que cerraron el bar.

¿Los doce que formáis el grupo de The Big Van Therory vivís de la ciencia?

Casi todos, sí. Hay varios que somos profesores en la universidad o investigadores, hay otros que están de becarios haciendo la tesis, pero también hay quien está en el paro.

¿La situación actual de la ciencia en España con tanto recorte es un poco reír por no llorar?

Sí. Nosotros tenemos la idea, y es compartida por muchos científicos, de que la ciencia se basa en lo comunitario, en lo colaborativo, y en el optimismo. Esto, que es algo muy fuerte, nos mantiene pegados a la ciencia aunque se reciben muchos palos. Y ahora mismo no es una prioridad.

¿No es una prioridad política?

No. El momento es muy difícil. Los políticos –en parte, también la sociedad– valoran el crecimiento rápido, y nuestros logros son lentos pero sólidos. Cuando recortan, parece que lo hacen en la investigación de alguien en particular pero lo que hacen es quitar a una sociedad su derecho a la ciencia y su papel científico. No es en concreto el trabajo de tal investigador, que también; es, sobre todo, una sociedad que se está autoamputando. Es una cuestión social.

¿Se continúa haciendo la clásica separación de ‘tú eres de letras y yo de ciencias’?

Todavía la gente identifica las letras con cultura y ciencia con algo alejado. La creatividad es la base de la ciencia. Yo disfruto leyendo a Gabriel García Márquez o a Rilke, por qué no va a disfrutar alguien ‘de letras’ sabiendo qué es el bosón de Higss, o cómo la gente no va a disfrutar si está entendiendo el cosmos o el teorema de pitágoras y su evolución para la historia.

En tu monólogo ganador del Famelab explicabas en qué se diferencia un teorema de una conjetura. ¿De qué trata tu otro monólogo?

Es sobre el problema PNP, complejidad computacional. Hay problemas más fáciles y más difíciles para los ordenadores... O no. Es algo que no se sabe, es uno de los temas abiertos más importantes que hay. Se trata de contar a la gente que existe eso y hacerlo también desde el humor, claro.

Este tema es precisamente tu terreno de investigación

Sí, mi área es el álgebra computacional. Digamos que enseño a los ordenadores a hacer matemáticas. Cuando los ingenieros cogen un programa que no es solo para sumar o restar, que puede hacer ecuaciones más complejas, los algoritmos que hay detrás, lo que los ordenadores hacen realmente con sus unos y sus ceros, son los programas que creamos la gente de álgebra computacional.

Os habrán llamado frikis alguna vez

Sí (risas), y orgullosos que estamos de serlo. En los institutos damos un mensaje de apoyo a los empollones de la clase. Ahora todos somos un poco frikis en algo, que en el fondo es salirte de la mediocridad.

¿Hay algún tema que sea difícil tratarlo con humor?

De todo se puede hacer humor, pero quizá el tema más delicado es un monólogo de Manuel Tardáguila que habla sobre el cáncer. Explica cómo los tumores se aprovechan del sistema inmune y lo conquistan para convertirlo en su aliado. Entonces Miguel lo hace en plan 'el ligue de un tumor con el sistema inmune'. Lo expone de una forma muy fina, y te ríes también.

¿De qué irá tu próximo monólogo?

Estoy pensando hacer uno sobre la teoría de los seis grados de separación. Aunque pueda no parecerlo, es una teoría científica comprobada. Todos estamos conectados a través de una cadena que no tiene más de cinco intermediarios.

Pero eso con las redes sociales habrá cambiado.

Desde luego, ahora los grados que nos separan unos de otros están disminuyendo muchísimo. Nos sorprendería.