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Eureqa: Software que deduce leyes científicas

por Ariel Palazzesi 4 diciembre, 2009, 1:31 pm 21 Comments

Un par de investigadores de la Universidad de Cornell han puesto a punto un software capaz de deducir leyes físicas. Los algoritmos imbuidos en Eureqa, tal es su nombre, hizo posible que un ordenador sea capaz de inferir -en solo unas horas de trabajo- las leyes del movimiento y otras propiedades del universo sobre las que Isaac Newton y sus predecesores tuvieron que trabajar durante siglos. Eureqa logró esto a partir de los datos proporcionados por un péndulo doble, y sin ningún tipo de instrucción previa sobre leyes físicas, geometría o cinemática.

A lo largo de los siglos el hombre ha ido creando mecanismos y máquinas capaces de servirle de ayuda en aquellas tareas que le resultaban -por uno u otro motivo- pesadas, difíciles, peligrosas o incómodas. Desde la invención de la rueda o la palanca, la civilización nos ha provisto de una increíble cantidad de ingenios que hacen más fáciles nuestras vidas. Hace tiempo que dejamos de frotar dos ramitas para obtener fuego, o de recorrer kilómetros a pie para cazar nuestra comida. Se podría decir que -al menos una buena parte de la humanidad- ha dejado de depender de su fortaleza física para sobrevivir: todo el trabajo pesado se encuentra en manos de nuestras máquinas. Nos hemos convertido en una raza que depende casi exclusivamente de su cerebro e inteligencia para sobrevivir.

Tiene lógica, ya que estos dos elementos son los que nos colocan en una posición de privilegio frente al resto de nuestros “compañeros de planeta”. La creación de teorías nuevas, evaluación de hipótesis o elaboración de conjeturas sobre el funcionamiento de la vida y el universo se han convertido en uno de nuestros principales trabajos. Los robots industriales construyen para nosotros casi todos los artefactos que utilizamos a diario. Sin embargo, puede que esta posición de privilegio, en la que la humanidad se ha colocado luego de milenios de trabajo, esté llegando a su fin. Los robots, en no mucho tiempo, comenzarán a realizar por nosotros el trabajo científico. Y no estamos pensando en un brazo cibernético que ayude a mezclar sustancias peligrosas en un laboratorio. En absoluto.

Hod Lipson y Michael Schmidt, ambos de la Universidad de Cornell, han puesto a punto Eureqa, un software capaz de deducir leyes científicas a partir de los datos en bruto. Exactamente lo que hace un investigador humano, pero más rápido y sin tomar café. El programa estuvo listo en abril, cuando se utilizaron las lecturas de un péndulo doble para deducir la segunda ley de Newton del movimiento y la ley de conservación del impulso luego de unas pocas horas de análisis. Realmente, no estuvo nada mal como primer trabajo, sobre todo si tenemos en cuenta que a una mente como la de Isaac Newton le tomó varios años deducir lo mismo, a pesar de utilizar todo lo aprendido por sus predecesores. Eureqa hizo el mismo trabajo, pero sin disponer de ningún tipo de instrucción previa sobre las leyes de la física, la geometría o la cinemática. Lo más interesante de todo es que Lipson y Schmidt han liberado su software, lo que permitirá a cualquier investigador del mundo utilizar Eureqa libremente en su trabajo diario.

Sin dudas, Eureqa está destinado a convertirse en una herramienta inestimable a la hora de revelar otras leyes fundamentales, a menudo más complicadas y que han eludido el esfuerzo de los seres humanos durante décadas. “Tendemos a pensar de la ciencia como una búsqueda de ecuaciones, del tipo de E = MC2, que son simples y elegantes. Pero tal vez algunas teorías son complicadas, y parece que [los humanos] sólo podemos encontrar las más simples”, dice Hod Lipson. “Esas constituyen un bastión inalcanzable por ahora. Pero los algoritmos que hemos desarrollado nos podrían permitir llegar a ellas,” asegura. Hod, autor principal de este trabajo, se hizo conocido en el mundo de la robótica gracias a Starfish, un robot capaz de repararse a sí mismo cuando sufría algún tipo de daño hasta volver a tener la imagen de sí mismo que consideraba más apropiada.

El programa Eureqa comienza su labor realizando una búsqueda dentro de un conjunto de datos, intentando encontrar relaciones en los números que el modelo bajo análisis le proporciona. Cuando cree que algunos de estos valores están conectados entre sí, propone una serie de ecuaciones sencillas para describir los vínculos. La mayoría de las veces estas ecuaciones iniciales no son correctas, pero algunas son “menos malas” que las otras. Las que mejor se ajustan a la realidad son conservadas por Eureqa, mientras que las otras se descartan. Eureqa repite este ciclo una y otra vez, hasta que encuentra las ecuaciones correctas. Corriendo sobre un ordenador personal “decente”, es capaz de deducir las leyes mencionadas en 4 o 5 horas. Lipson espera que este software pueda realizar la misma magia a partir de los datos que ahora desafían a los científicos, especialmente los que trabajan en las fronteras de la biología. Algunos temas relacionados con el genoma, las proteínas y la mecánica celular han resultado increíblemente difíciles de analizar, ya que sus interacciones parecen seguir reglas que los métodos tradicionales de análisis no pueden revelar fácilmente.

John Wikswo, un biofísico de la Universidad de Vanderbilt, uno de los primeros en utilizar el motor de Eureqa en su propio laboratorio, dice: “Hay una famosa cita de Emerson Pugh que reza ‘Si el cerebro humano fuera tan simple que pudiéramos entenderlo, seríamos tan simples que no podríamos.’ Creo que esto se aplica a toda la biología. Nos resulta muy complicado encontrar soluciones a su complejidad. Y la solución a este problema es el proyecto Eureqa.” Otros científicos han comenzado a utilizar este programa para descubrir la forma en que interactúan algunas drogas en la sangre, o los mecanismos que permiten a las células dividirse y multiplicarse. Algunas terapias destinadas a curar el cáncer dependen de este tipo de investigaciones, por lo que no sería extraño que algún día venzamos esta enfermedad gracias a la ayuda de Eureqa o alguno de sus descendientes.

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