Más matemáticas = Mejor ciencia

Una de las tentaciones más nefastas en la que las cabezas pensantes que definen los planes de estudio de educación primaria y secundaria pueden caer es el “cortoplacismo”, una suerte de miopía cínica que impide ver los beneficios a largo plazo que determinadas disciplinas pueden tener en la formación del estudiante. Las materias más proclives a resultar damnificadas por este motivo (y por otros asociados) son las lenguas clásicas por el lado de las letras, y las matemáticas por el lado de las ciencias. En el caso concreto de estas últimas no voy a repetir los argumentos bien conocidos sobre las cualidades intelectuales de alcance general que las matemáticas potencian. En su lugar, voy a hacer referencia a datos tangibles que acaban de ser publicados recientemente en Science. Se trata más precisamente de un trabajo
titulado

• The Two High-School Pillars Supporting College Science

realizado por los Philip M. Sadler del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, y por Robert H. Tai de la University of Virginia. Puede verse un resumen general de dicho trabajo en la edición digital del USA Today, y Lumo aporta también sus dos céntimos en The Reference Frame.

Básicamente, Sadler y Tai han realizado un estudio estadístico sobre una muestra de 8474 estudiantes de 63 universidades de los EE.UU. El objeto de dicho estudio es ver hasta que punto la preparación durante el bachillerato en física, química, biología o matemáticas ayudaba en cada una de las correspondientes disciplinas universitarias, y el resultado a buen seguro que ha sorprendido a más de uno. Para empezar, la situación para los estudiantes de química es que por cada año de matemáticas que estudiaran durante secundaria (nótese que en los EE.UU. la composición del currículo es más flexible que por ejemplo en España), su calificación subía 1.86 puntos (sobre 100), mientras que cada año de química lo hacía en 1.72 puntos, y los estudios previos de física o biología no tenían influencia significativa. La situación es análoga para los estudiantes de biología, para los que cada año de matemáticas en el instituto les proporcionaba un aumento de 1.84 puntos, y cada año de biología 1.35 puntos (física y química no tenían influencia significativa). Finalmente, para los estudiantes de física, cada año de matemáticas supone 1.28 puntos y cada año de física 1.32 (ni biología ni química influyen). Este resultado en física puede interpretarse a la luz de la mayor carga matemática de la propia física. De hecho, una de las conclusiones que Sadler resalta en una entrevista es que:

La cosa más importante para los profesores de ciencias en educación secundaria es asegurarse de que haya muchas matemáticas en cualquier asignatura de ciencias que impartan.

Aunque indudablemente cualquier estudio estadístico debe ser tomado con precaución (no es lo mismo correlación que causa-efecto), no estaría más que este tipo de recomendaciones calaran en quienes tienen la capacidad de decidir contenidos educativos. Adecuadas políticas tempranas pueden ser mucho más efectivas y menos gravosas que sesudos planes de mejora de la calidad en etapas más tardías. Y es que parafraseando al gran Groucho sólo cabe decir “¡Más matemáticas! ¡Es la ciencia!“.

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Música para el domingo – One night in Bangkok (Murray Head)

El domingo es día de asueto y nada mejor que algo de música para amenizarlo. Por ejemplo, este gran éxito de Murray Head en 1984 titulado “One Night in Bangkok“. Se trata de una canción compuesta por Benny y Björn de ABBA, y que luego formaría parte del musical Chess. El ajedrez juega de hecho un papel muy importante en la imaginería del vídeo (pregunta muy sencillita: ¿qué apertura es la que se desarrolla en una escena en torno a los 2:20 segundos del vídeo?). Por supuesto, también abundan los detalles de ambientación del sudeste asiático, incluyendo el fantástico segmento musical de entrada. ¡Que lo disfruten!

¿Hemidactylus turcicus o Tarentola mauritanica? He ahí la cuestión

Acabo de cruzarme con este simpático geco, que ha tenido la gentileza de permitirme que le tome una fotografía ya que su coloración me ha llamado la atención. Indagando sobre el ejemplar, estoy en duda sobre si se trata de una salamanquesa rosada (Hemidactylus turcicus) que suele presentarse en colores amarillos o blanquecinos, o de una salamanquesa común (Tarentola mauritanica) que más raramente puede tomar un color gris blanquecino (aunque lo normal es el gris pardo). ¿Algún biólogo con conocimiento sobre estos adorables reptiles puede arrojar algo de luz sobre este inquietante dilema?

Biotrajes espaciales: La segunda piel

Si uno observa alguna de las famosas imágenes de Neil Armstrong caminando sobre la Luna, o las de cualquier astronauta actual realizando alguna labor de mantenimiento por el exterior del transbordador espacial observará que a pesar de los 40 años transcurridos no hay gran diferencia entre los trajes espaciales de los protagonistas. Por supuesto, la tecnología ha avanzado enormemente y se han conseguido mejoras sustanciales en materiales, electrónica, capacidad de soporte vital, etc. Sin embargo, la idea básica sigue siendo la misma: situar al astronauta dentro de una burbuja presurizada. El resultado no es sólo incómodo y pesado (alrededor de 150 kg), sino que limita la movilidad del usuario, y le deja a merced de una descompresión fatal en caso de que se produzca una perforación accidental.

Todo esto puede cambiar con los biotrajes espaciales que se están desarrollando en el MIT, bajo la dirección de la Prof. Dava Newman. El concepto de los mismos es totalmente diferente al anterior, y se asemeja más al de una malla elástica al estilo de lo que la ciencia-ficción clásica solía imaginar. La idea básica es la de disponer de un traje que se ajuste al cuerpo, aplicando presión sobre el mismo para aislarlo del posible vacío exterior (puede verse una recreación en la imagen lateral; evidentemente, las zapatillas deportivas no forman parte del traje). Esto permitirá sobre todo que brazos y piernas tengan mucha mayor libertad de movimientos (para el torso no es precisa tanta flexibilidad, y se puede disponer de un chaleco rígido, amén de un casco, como es lógico). Para combinar esta flexibilidad con la necesidad de disponer de un soporte estructural que dé consistencia al conjunto, los investigadores del MIT trabajan en identificar las denominadas “líneas de no-extensión” en brazos y piernas, esto es, segmentos longitudinales que pueden doblarse, pero no extenderse. A partir de estas líneas de no-extensión puede llegar a definirse una especie de exoesqueleto que asista al astronauta (y que le ayude a mantener la musculación, ejerciendo cierta resistencia al movimiento).

Por supuesto, el traje podrá estar dotado de todo tipo de tecnología electrónica, incluyendo por ejemplo sistemas de auto-reparación. Incluso en el caso en el que se produzca una perforación en el traje bastaría con realizar el equivalente a una vendaje sobre la zona dañada para evitar la descompresión (en una de las últimas películas de de Star Trek, Worf usaba un torniquete en un momento de apuro en el exterior de la USS Enterprise). Más aún, la capa externa del traje podría ser reciclable y/o desechable, aplicándose mediante un spray sobre la malla interna, lo que podría ser de gran utilidad a la hora de realizar reparaciones rápidas sobre el terreno. Todo esto está evidentemente en pañales, pero si la raza humana pretende extenderse alguna vez por el espacio, es algo que sin duda habrá que resolver convenientemente.

Música para el domingo – Keep on Running (Spencer Davis Group)

El domingo es día de asueto y nada mejor que un poco de música para amenizarlo. Por ejemplo, tomemos el túnel del tiempo hasta 1965 para oír este clásico de Spencer Davis Group titulado “Keep on Running“. Esta banda británica alcanzó su cima precisamente durante la segunda mitad de los 60s, con un sonido beat-rock que más tarde iría adquiriendo influencia psicodélica. Este tema en concreto -repopularizado gracias a su inclusión en la banda sonora de “Forrest Gump“- fue su primer número uno. ¡Que lo disfruten!

Sushi USB

Los amantes de la comida japonesa están de enhorabuena con este pendrive de 1GB que demuestra que el sushi es compatible con los ordenadores. Deliciosa y saludable memoria, sin duda. Espero impacientemente que salga pronto el teriyaki USB.

Tirarse al barro puede ser antidepresivo

Todos hemos visto aquellas escenas del festival de Woodstock, una de las cimas de “flower power” hippie, con la gente cubierta de barro hasta las cejas y repartiendo paz y amor. Pues bien pudiera ser que la fuente del “buenrollismo” aquel no fuera filosófica o cannábica, sino bacteriológica. Eso es lo que podría indicar un reciente estudio de investigadores de la Universidad de Bristol y del University College London, liderados por el Dr. Christopher Lowry. Dicho estudio se titula

• Identification of an immune-responsive mesolimbocortical serotonergic system: Potential role in regulation of emotional behavior

y ha sido publicado en Neuroscience. El objetivo del estudio es estudiar la relación entre la producción de serotonina y la respuesta inmunológica. Ya de antiguo se sabe aquello de mens sana in corpore sano, y que existe una cierta relación entre respuestas inmunológicas y estados de humor. En este sentido, la serotonina es un neurotransmisor popularmente conocido como la “hormona del humor” e incluso la “hormona del placer”. Su falta se asocia con estados depresivos, de ansiedad, e incluso agresivos. Relacionado con todo esto, el equipo dirigido por el Dr. Lowry ha detectado que la bacteria Mycobacterium vaccae (figura inferior) es capaz de inducir en ratones la activación de las neuronas que producen serotonina.

Credit: Laura Rosa Brunet, UCL

¿Y qué tiene todo esto que ver con Woodstock y el barro? Pues sencillamente que esta bacteria se desarrolla fundamentalmente en el barro, por lo que una exposición profunda del cuerpo al mismo (lo cual puede incluir ingestión, absorción cutánea, etc.) podría estar causando una respuesta bioquímica con producción de serotonina, y efectos similares al de los fármacos antidepresivos. No está mal como excusa para revolcarse en el barro, pero eso sí, con moderación, ya que también hay quien dice que la estimulación excesiva del sistema inmunológico puede llegar a producir una respuesta auto-inmune.

Alfombrillas energéticas: Adiós a los cables

Hace ya algunos meses que surgió la noticia de los avances en materia de transmisión inalámbrica de energía. Este objetivo ha dado un nuevo paso adelante en el marco de lo que se viene a denominar inteligencia ambiental, esto es, el diseño de un entorno electrónico que sea sensible a la presencia de personas u otros dispositivos electrónicos, y que interactúe con ellos de manera automática, adaptativa, y personalizada. Concretamente, un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio encabezado por el Prof. Takeo Someya ha diseñado un dispositivo de transmisión de energía en forma de láminas de plástico, tal como describen en un artículo titulado

• A large-area wireless power-transmission sheet using printed organic transistors and plastic MEMS switches

y publicado en Nature Materials. De manera más precisa, este dispositivo es similar a una alfombrilla muy fina (de sólo 1mm de espesor) con la que podemos tapizar por ejemplo nuestra mesa de despacho. Esta lámina está dotada de una matriz de sensores de posición, y de unidades de transmisión de energía. De esta manera, puede detectarse sin necesidad siquiera de contacto la presencia de un dispositivo electrónico en su cercanía (mediante acoplamiento electromagnético). En ese caso, se trasfiere energía de manera selectiva e inalámbrica hacia el mismo a través del campo electromagnético generado por unas bobinas de cobre controladas por un circuito con tecnología MEMS (microelectromechanical system) impreso en la lámina. El prototipo implementado hasta el momento tiene un área de 21 x 21 cm², pesa 50 gramos, y es capaz de transmitir unos 50 W con una eficiencia de en torno al 60%.

Credit: Takao Someya

Si esta tecnología finalmente se desarrolla de manera industrial, podemos imaginar un nuevo entorno libre de cables, en el que simplemente con poner el portátil o la PDA en la mesa empezarán a recargarse automáticamente. Si a esto le unimos la conexión automática para intercambio de datos con el sistema de cómputo ambiental (algo mucho más trabajado en la actualidad) podemos empezar a tener una idea del entorno que nos espera a la vuelta de la esquina.

Música para el domingo – Me and the Farmer (The Housemartins)

El domingo es día de asueto, y nada mejor que un poco de música para amenizarlo. Por ejemplo, este tema de The Housemartins titulado “Me and the Farmer“. The Housemartins eran un banda peculiar, que se autoproclamaban la “4ª mejor banda de Hull”, su pueblo natal. Al igual que Die Prinzen (que estuvieron por aquí hace nos domingos), algunos de sus miembros tenían formación musical clásica, lo que se trasluce en muchas de sus canciones (por ejemplo, en la gran vocalización; de hecho, su discografía incluye algunos temas a capella). “Me and the Farmer” fue uno de sus últimos éxitos antes de la disolución del grupo, y sigue siendo fiel al estilo de sus orígenes (véase por ejemplo “Happy Hour“). ¡Que lo disfruten!

Debate sobre complejidad y evolución

El esperado debate sobre complejidad y evolución tuvo lugar ayer por la tarde-noche, en el marco incomparable del Museo de Historia Natural de Londres.

El museo cierra a las 17:50, pero nos lo abrieron en exclusiva para nosotros a partir de las 19:00. La charla tuvo lugar en la galería principal, en la que se ubica el esqueleto del diplodocus. Previamente, hubo una sesión de pósters en una galería aneja, decorada también con restos paleontológicos, y en la que a decir verdad estábamos bastante apretados (éramos varios cientos de personas).

Cuando se acercaba la hora de comenzar el debate la gente se acomodó en los asientos, y por algún motivo reverencial los asientos centrales de la primera fila eran evitados. Ni que decir tiene que a la vista de aquello, tomé asiento con gran placer en primera fila, a escasos dos metros del panel, acompañado de JJ que tenía una pregunta pre-seleccionada para los expertos. Al llegar la hora, llegaron nuestros ilustres invitados (de izquierda a derecha, el Dr. Richard Dawkins, el Dr. Lewis Wolpert, y el Dr. Steve Jones).

La ronda de preguntas se inició con JJ, que planteó al panel la cuestión de si la Evolución es una ley universal, y que lo que podamos aprender de ella será de utilidad para comprender el Universo, la sociedad, o para la ingeniería. Las respuestas fueron dos noes, y un “no, pero un poco sí”. Los noes provinieron de Wolpert y Jones, el primero de los cuales dejó claro la diferencia entre evolución y desarrollo (éste último es su campo de estudio precisamente). Dawkins también expresó su rechazo al uso excesivo de metáforas evolutivas para explicar casi cualquier fenómeno, aunque matizó que no sólo en el campo biológico se pueden aplicar los principios evolutivos (curiosamente, planteó como ejemplo a los virus informáticos).

Otra cuestión interesante fue planteada por Anna, que lanzaba al aire la cuestión de si hay alguna ventaja evolutiva en la existencia de los machos (lo que por extensión puede entenderse aplicable a la reproducción sexual). Parece evidente que debe ser así, dada la cantidad de esfuerzo que numerosos seres vivos emplean en ello, pero hubo unanimidad entre los expertos en resaltar las incógnitas que subyacen en relación a su necesidad. Desde el punto de vista del gen egoísta, la clonación podría ser la estrategia más beneficiosa, pero como Jones indicó, el proceso de recombinación de genes puede ser fundamental a la hora de acelerar la adaptación de la especie. Wolpert añadió un matiz interesante: la reproducción sexual proporciona una forma de selección genética si es la hembra la que escoge al compañero. Sin embargo, si es el macho el que escoge a la hembra, la cosa empieza a hacer aguas (la referencia social está clara). Surgieron también menciones a los motivos (que no son conocidos) por los que hay precisamente dos sexos, y no 100 (lo que aparentemente aumentaría las posibilidades de reproducción).

Una pregunta posterior hacía referencia a la existencia de restricciones computacionales en la Evolución, complementarias a las restricciones de tipo físico, o histórico. Esta pregunta dejó en fuera de juego a Dawkins, que no sabía como interpretarla hasta que el autor de la pregunta aclaró que se refería a cuestiones cognitivas, de capacidad de procesamiento de información. La respuesta fue que la mayoría de las restricciones son de tipo históricos, y que no hay en principio una dirección evolutiva preferente hacia el desarrollo de cerebros complejos, como es evidente por el hecho de que la mayoría de los seres vivos no lo tienen. Relacionado con esto, una pregunta posterior planteó el tema de cómo el límitado número de genes que tenemos permite codificar los billones de conexiones de nuestras neuronas. La respuesta es evidente: ni se codifican (el cerebro es un sistema dinámico y autoorganizativo), ni habría problema para ello llegado el caso (para codificar N elementos bastan del orden de log N dígitos).

El tema de la teoría de la información enlaza precisamente con otra de las cuestiones planteadas en relación al surgimiento de complejidad. Surgió una discusión interesante ya que para empezar no estaba claro el concepto de complejidad. Wolpert negaba dicho aumento sobre la base de que el proceso de desarrollo del embrión (en términos de señales bioquímicas) es muy similar entre especies, como lo es en términos generales el proceso de funcionamiento interno de una célula de diferentes especies. Jones era de similar opinión, aunque Dawkins introdujo la teoría de la información (de manera similar a la complejidad descriptiva, de la que hablábamos hace unos días): aunque un milpiés y una langosta son artrópodos y tienen el cuerpo segmentado, para describir un milpiés basta describir uno de sus segmentos, mientras que la descripción de la langosta requiere de explicaciones separadas para cada parte del cuerpo. Si se dijo que en principio no hay tampoco una ventaja inherente en ser más complejo.

Otras cuestiones hicieron referencia a la corrección a la vista de la evidencia empírica actual de los planteamientos originales de Darwin, o a la modularidad de la estructura de los seres vivos (como dato anecdótico, Dawkins afirmó haber programado en código máquina un Apple Macintosh en sus años mozos). Por supuesto, hubo ocasión de que surgiera el tema de la religión (con la postura bien conocida de Dawkins), y del diseño inteligente (fervorosamente demolido por Jones).

Como impresión a nivel personal, y dejando de lado la obviedad de que intelectualmente los tres panelistas son genios, Dawkins me pareció un tanto arrogante, no por su tono, sino por su lenguaje corporal durante la conferencia, y por su huida a toda prisa una vez se finalizó. Sin embargo Wolpert me pareció una persona encantadora, lleno de fuerza y humor, apasionado en sus afirmaciones, y suficientemente accesible con los que fuimos a saludarle tras el debate. Chapeau por él.