Retroacción

La retroacción o retroalimentación es una forma como se logra la interacción entre diferentes sistemas. Un sistema habitualmente regula su comportamiento usando este mecanismo. Lo importante es la información que existe en los mensajes que se envían entre sí  los sistemas. Los portadores de  son de diferente naturaleza física dependiendo del sistema y su entorno, pero lo importante es la información que llevan. Los agentes transmiten o reciben información con algún tipo de energía, sin embargo este  transporte no se basa en la energía sino en la cantidad de información, la cual dependerá de la variedad de mensajes que es capaz de procesar el sistema. Actualmente este término introducido por Wiener (1943, op cit) se usa ampliamente en diferentes disciplinas, por lo que puede decirse que es una idea básica de la multidisciplina en el estudio de sistemas complejos.

La retroalimentación es el mecanismo de control o regulación de un sistema complejo. Podemos observar ejemplos en el entorno físico, biológico, social e inclusive para autorregular nuestro comportamiento. Este mecanismo trabaja de acuerdo con a la diferencia entre la meta deseada y el resultado obtenido, de ahí que se que diga que está basado en el error. Sabemos que los organismos y operan de esta manera, por ensayo y error. La retroalimentación negativa consiste en disminuir el error y la retroalimentación positiva en incremantar el error. Cuando se busca que un sistema alcance un estado de equilibrio se usa la rettroalimentacción negativa, en caso contrario se usa la retoralimentación positiva.

Un ejemplo de retroalimentación negativa es la homeostasis en un organismo vivo en el que se tiene estos mecanismos para su supervivencia, tales como la regulación de la temperatura o de nuestro metabolismo. Podemos hablar de una homeostasis de tipo psicológica, como una tendencia de los seres humanos a encontrar un estado de equilibrio.

Como un ejemplo de una retroalimentación positiva es lograr la oscilación de un sistema al que no se deja mantenerse en un estado y se desea la oscilación permanente. coo es el caso de los dipositivos transmisores de diferentes tipos de ondas. Sin embargo si se desea modular la frecuencia o amplitud de la oscilación se debe usar un mecanismo que la regule también con retroalimentación negativa.

¿Qué es la cibernética?

Norbert Wiener  la definió como «la ciencia del control y de la comunicación en el hombre y en la máquina» surge en 1942 y es un  campo muy extenso  de trabajo interdisciplinario y tal vez fundadora de movimientos de ideas con una  naturaleza interdisciplinaria, multidisciplinaria y transdiciplinaria para abarcar el estudio de sistemas complejos. Su origen etimológico está en la palabra griega kybernes de la cual se deriva la palabra gobierno disciplina orientada a regular el comportamiento social.

Desde su origen la cibernética se aplica a fenómenos complejos de diversa índole: físico, biológico y social. Es por excelencia la disciplina que estudia los sistemas complejos capaces de la autorregulación y su acción sobre el medio ambiente así que también se le podría llamar la ciencia de la acción. Existen conceptos centrales como la retroalimentación o retroacción. Caja negra con entradas y salidas  que también se le conoce como sistema relativamente aislado, ya que tiene vías bien definidas a través de las cuales interactúa con su entorno y con las que podemos estudiar su comportamiento y que  son las vías de comuniccaión y control, portadoras de información que transmiten a otros sistemas. 

Ross  Ashby en su libro «Introducción a la cibernética» introduce el concepto de la variedad de mensajes que puede emitir un sistema y que es fundamental para establecer la cantidad de información que maneja  un sistema,  desarrolló una expresión binaria similar, a la entropía de los sistemas termodinámicos, introducida por Claude E. Shannon.  En el diagrama de la figura (tomado de la wikipedia)  se muestra el conocido modelo de un sistema de información, basado en un transmisor que porta el mensaje de la fuente de información, un canal de comunicación por el cual senvía el mensaje y en el cual existe una fuente de  ruido, del otro lado está el receptor que lo tomará en cuenta si es relevante para lo que el   lo que el  destinatario quiere informarse. Este modelo se usa actualmente en una gran cantidad de disciplinas. En notas subsiguientes iré desarrollando los conceptos centrales de la cibernética, así como la obra de otros autores básicos en este campo.

Diagrama de comunicación Shannon

Brevísimo 1-0111: Redes de comunicación

Leonard Euler encontró un problema interesante al estudiar una pequeña red de puentes en la ciudad de Köninsberg (ahora Kaliningrado). Para estudiarlo construyó un gráfico planar, esto es una representación geométrica que dió origen a la teoría de gráficos. El problema consistía en saber si se podía hacer un recorrido que pasara por todos los puentes sólo una vez, iniciando y terminando el recorrido en el mismo punto. Era el entrenimiento favorito de los habitantes de la ciudad que paseaban y paseaban sin encontrar un recorrido que cumpliera con la condición dada. Euler encontró que no era posible hacer un recorrido de ese tipo por los siete puentes de Könisberg, (imagen tomada de http://elbustodepalas.blogspot.mx/

Pero no paró ahí, además estableció la expresión algebraica que establecía las propiedades de una red que admitía un recorrido, al cual se le llamó recorrido euleriano; llamó a los puntos vértices y a las lineas aristas, y enunció qué: «debe haber al menos dos vértices al que lleguen un número par de aristas. Con este resultado inició una rama de las matemáticas conocida como teoría de gráficas, que tien múltiples apliaciones entre otras a las redes de comunicación (Referencia: Teoría de las aplicaciones de los gráficos. Oystein Ore.)

Ejercicios: 1) Di porqué no se puede hacer un recorrido euleriano por los siete puentes 2) construye redes que admitan un recorrido euleriano 3) escribe una expresión algebraica que que establezca la condición que debe cumplir una gráfico que admite un recorrido euleriano. Envía tus soluciones a jblasquez@gmail.com.

Brevísimo 1-0000: Microciudades

Vista-interna-microcircuito

La primera ocasión que observé una tableta de plástico, con pistas y pequeños módulos electrónicos, la imagen que tuve la de un microciudad. Me habían dicho que los pequeños módulos en efecto eran construcciones hechas de semiconductores, y que en ellos existían diferentes tipos de elementos arquitectónicos con los que se construían edificios con diferentes funciones. Les llamaron circuitos integrados o microcircuitos, con «diferente nivel de integración», esto es de diferente complejidad de acuerdo a la función que iban a desempeñar en la ciudad. Desde luego había palacios de gobierno que controlaban todo lo que ocurría en esa ciudad, les decían «unidades centrales de proceso», los llamados CPU,  que se comunicaban con otros edificios con una gran vía de comunicación, llamado «canal de comunicación (bus)», es el conjunto de vías rápidas de acceso. Habían otros que se encargaban de  controlar la comunicación enviando señales de una manera parecida a los semáforos. Otros especializados con la comunicación con el exterior, llamados puertos, a través de los cuales enviaban y recibían los mensajes cifrados en bits y bytes. Me dijeron que con otras ciudades, también complejas que desempeñaban funciones específicas y eran unidades especializadas de producción de información, les llamaban equipo períférico. En particular conocí  unos muy interesantes llamados «convertidores» que pasaban la información de un formato «analógico» del «mundo real» a un formato digital que  era el lenguaje de este mundo binario. Algo parecido a lo hace los diferentes módulos especializados de nuestro sistema nervioso, llamados «sentidos».

Algo fascinante ¿no creen?

Brevísimo 1-0011: Un invento revolucionario

abaco romano reconstruído

Tal vez pensemos que el ábaco es un juguete sólo para enseñar a contar a los niños muy pequeños, no es  así.  El ábco es el uno de los instrumentos  más importantes que se han desarrollado. Apareció en diferentes culturas, y recibió diferentes nombres.  En latín se empleaban los términos abacus y el plural respectivo, abaci; En griego se usaba abax o abakon, que significan «superficie plana» o «tabla; en lenguas e origen semítico se le lamaba Abaq que significa «polvo» y en muchos dialéctos actuales significa «semilla»; en chino es Suan Pan; el japonés Soroban; en coreano Tschu Pan ; en rusoSchoty y en armenio  Choreb.  Las semillas, junto a pequeñas varillas y los guijarros o piedras, denominadas «calculi» en latín y que se empleaban para calcular en el ábaco; es posibles probable que su inicio fuera en una superficie plana y piedras que se movían sobre líneas dibujadas con polvo.  Actaulmente  se tiende a pensar que el origen del ábaco se encuentra en China  , donde el uso de este instrumento aún es notable al igual que en Japón. Para elaborar  esta nota se tomó material de la wikipedia.

En este instrumento encontraremos propiedades sorprendentes sobre la diferentes maneras de contar y calcular, usando el número de elementos (piedras, cuentas o semillas). Así vamos a llegar en notas subsiguientes a estudiar  los secretos de la aritmética modular.

Cambio en el modelo de trabajo

En la era digital el modelo de trabajo convencional está cambiando rápidamente, en el área de servicios muchas empresas están dejando de tener una estructura de organización basada en el empleo que requiere la presencia del personal en una oficina, lo que conlleva gastos fijos muy grandes tanto en nómina, pago de servicios profesionales e infraestructura. Las empresas están recurriendo cada vez más al «outsourcing» delegando en una empresa experta el manejo de muchos aspectos de su modelo de negocio, por otra los llamados «call-center» y «e-service» también manejan multiplicidad se servicios que con anterioridad significa una planta de personal y una infraestructura costosa. La compra por internet ya es una realidad en muchos productos y que ha posicionado a empresas como Dell o Amazon, ahora ya es natural hacer el pedido de una computadora, de un libro o una película por internet y con el soporte de créditoo de los bancos.

Pero no toda la gente está «on-line», y literalmente no está en línea con lo que ocurre, los negocios de mercado libre y los prestadores de servicios por internet son cada vez más amplios. Junto con el concepto de comercio justo ya también se distribuyen a nivel mundial artesanías, productos agropecuarios, y manufacturas que bien pueden hacer con pequeñas fábricas robotizadas en una cochera, las manufacturas a la medida ya son una realidad y creo que en los próximos años desplazarán a muchas formas de manufactura y comercialización convencionales.

Esto quiere decir que el empleo fijo convencional está desapareciendo y las cifras de más de 200 millones de jóvenes que se incorporan a la vida productiva, no tendrán oportunidades de encontrar algún trabajo convencional. Por otra parte las perosnas de más de 40 años, o menos, tampoco encuentran oportunidades e inclusive las capacidades y experiencia en muchos son obsoletas y tendrían nuevamente que capacitarse en otros aspectos e inclusive estudiar una nueva carrera, digamos hacer un «cambio de giro», mi pregunta es: ¿En México cuantas personas están preparadas para estos cambios?… preocupante el panorama.

Telecosmos

En el libro «Telecosm: How infinte Bandwith will revolutionize our World» publicado en 2000 (The free Press, Simon and Schuster, Inc.) su autor George Gilder plantea los inquietantes cambios que se darán en la era digital, al aumentar el ancho de banda en las telecomunicaciones. Estos cambios ahora son una realidad,   vemos como ahora los dispositivos móviles y las diferentes conexiones a la internet   han cambiado la forma de comunicación. Los medios ópticos  dispostivos  como el CD y DVD y otros convencionales que se creían firmemente establecidos y que iban a durar por mucho tiempo están siendo sustituidos, incluso se pronostica que quedarán en desuso como ocurrió con los acetatos y los medios mágnéticos. La interfaz USB ha sustituído a otras como los puertos de comunicación paralelo y serial, y la memoria digital (flash) se usa cada vez más para llevar información a cualquier parte dónde estemos y están sustituyendo a los medios ópticos convencionales. Ahora bien  tanta tecnología ¿apar qué?, ya tenemos las herramientas ahora queda por delante la tarea de como usarlas para fines productivos.

En su libro «La tercera ola»  Alvin Toffler habla de la era de la información que sustituíra a la era industrial (segunda ola) y que a su vez sustituyó a la era agrícola (primera ola); ahora se habla de «la cuarta ola», aunque personalmente la considero otra fase de la era de la información con los grandes alcances de interconexión que han logrado las TIC (tecnologías de la información y la comunicación). Así algunos autores consideran  que las TIC son un conjunto de herramientas, como un conjunto de habilidades y competencias para hacer lo de siempre pero de una manera más fácil, económica y productiva. Así desde el punto de vista de la nueva industria y las instituciones. De esta manera las TIC se convierten y poderoso agente de cambio por su valor de comuniación, transferencia de información, difusión del conocimiento y por la interconexión social que conlleva. El cambio en nuestra forma de comunicación ya es un hecho, y los medios de comunicación masiva, muy influyentes en la primera fase de la «Tercera Ola», están siendo sustituídos por la acelerada emergencia de las llamdas «nuevas tecnologías»

Caleidoscopio

El Caleidoscopio  (del griego kalós bella éidos imagen scopéo observar)  es un artefacto  construído con un cilindro dentro del cual se tiene tres espejos rectangulares cada uno con un ángulo de 60 grados, y pequeños trozo de vidrio de diferentes colores, una ventana circular que deja pasar la luz y una mirill a través de la que  observamos las imágenes que se forman mientras giramos lentamente el cilindro. «El caleidoscopio es también muy conocido por el teleidoscopio, pero no hay relación entre ambos. Aunque lo más común es que esté integrado por tres espejos, también puede construirse un caleidoscopio con dos, o más de tres para conseguir distintos tipos de efectos. El caleidoscopio moderno fue inventado en 1816 por el físico escocés David Brewster, tramitó la patente correspondiente y lo puso a la venta. El ritmo de venta fue enorme, pero la facilidad de fabricación fomentó las imitaciones y réplicas. En sólo pocos días, Brewster dejó de recibir  ganancias que pudieran ser consideradas atractivas. Es uno de los juguetes  más conocidos del mundo.» (elaborado en material tomado de la wikipedia).

Este invento nos muestra imágenes fascinantes en la que podemos reconocer ciertos patrones, debido a la estructura interna del aparato, que ee realidad no conocemos si no se nos explica o lo abrimos para ver como está construido, desde fuera sólo podemos observar las figuras aque se forman. El movimiento circular que le damos distribuye al azar los trozos de vidrio, pero observamos un orden que se debe a la estructura interna del caleidoscopio , en principio desconocida para el observador. Algo parecido  sucede cuándo hacemos observaciones de fenómenos naturales o  nos maravillamos del orden cósmico: observamos patrones, pero desconocemos exactamente porque se forman y que tipo de estructuras dan origen a ese orden en medio del caos aparente. Tanto para niños, como adultos, un calidescopio es divertido y nos podemos pasar mucho tiempo viendo como evolucionan las formas que observamos, en cierta forma nos convertimos en exploradores del este «cosmos en miniatura», es una buena aproximación de los que hacen los científicos. es recomendable tener uno en casa, incluso para relajarnos.

Machina Speculatrix

En los años 40 del siglo XX  se vió el surgimiento de ramas intediscplinarias de la ciencia y la tecnología, algunos de sus pioneros como Norbert Winner, Claude Shannon Rosh Ashy, y Walter Gray desarrollaron ideas geniales que fueron precursoras de áreas tales como la: cibernética, biónica, robótica, teoría de la información, inteligencia artificial  y de la teoría de general de sistemas.

Esta nota está dedicada a una de esas grandes ideas la  Machina Speculatrix con la que Walter Gray llamó al primer «autómata libre», diseñado y desarrollado por el mismo. Con la tecnología disponible en la época construyó el primer robot con movimientos libres, que era capaz de seguir una fuente luminosa. «Estos vehículos tenían un sensor de luz, sensor de contacto, el motor de propulsión, motor de dirección, y un equipo de vacío de doble tubo analógico. Incluso con este diseño simple, gris demostró que sus robots exhiben conductas complejas.» (tomado de extremenxt.com). En la foto se tiene a Elsie su primer autómata. Además Gray mostró con este tipo de desarrollos que los automátas podían ser dotados de cierto tipo de inteligencia, es particular la capacidad  se «aprender» un condicionamiento de su «conducta». Ya que en estos replicaba el modelo del condicionamiento clásico de Pavlov. En la década de los 50 Grey escribió el libro «El cerebro viviente», con edición en español publicada por el Fondo de Cultura económica). En la referencia citada se describen los detalles de los diseños de Walter Gray

En este libro recopila sus artículos publicados en Scientific American, entre otros Walter, W. Grey, «A Machine that Learns,» Scientific American, August 1951, p60-63. En este se muestra otro de los desarrollos del Walter Gray al que llamó tortuga (se muestra en la segunda figura), en el que explora las reacciones de la tortuga ante un obstáculo que tiene que rodear para llegar a la fuente de luz.

Se han desarrollado nuevos modelos,  siguiendo la idea de Gray, armables con piezas tipo lego  (LEGO Mindstorms) que son descritos por Michael Gasperi en su nota «machina speculatrix».  Algo que quise hacer en  1977 como tesis profesional, usando circuitos integrados incorporando una lógica de condicionamiento operante, pero que por falta de recursos, y el estado de la tecnología  no puede realizar.