"No hay que tomarse nada a pecho -se repite quien se enoja consigo mismo cada vez que sufre y no pierde ninguna ocasión de sufrir." El aciago Demiurgo (Emil Cioran)
Previous versions of AlphaGo initially trained on thousands of human amateur and professional games to learn how to play Go. AlphaGo Zero skips this step and learns to play simply by playing games against itself, starting from completely random play. In doing so, it quickly surpassed human level of play and defeated the previously published champion-defeating version of AlphaGo by 100 games to 0.
If similar techniques can be applied to other structured problems, such as protein folding, reducing energy consumption or searching for revolutionary new materials, the resulting breakthroughs have the potential to positively impact society.
(Profesor David Silver)
Hace unos meses Google DeepMind hizo público uno de sus resultados más asombrosos: una versión del modelo neuronal que fue capaz de derrotar al campeón del mundo de Go, solo que esta vez no necesitaron hacer uso de ningún aprendizaje supervisado de juegos entre humanos (hablé en este mismo blog en esta otra entrada con más profundidad sobre el asunto).
El modelo era capaz de aprender a jugar cual tabula rasa a partir exclusivamente de su propia experiencia jugando contra sí mismo una y otra vez.
Pues bien, siguiendo esta línea de pensamiento he realizado por mi cuenta dos versiones de estas ideas para demostrar su validez (utilizando la librería Keras para Python). En primer lugar realicé una versión con un modelo neuronal capaz de aprender a jugar por sí solo al juego Conecta 4. El resultado ha sido espectacular (abajo encontrarás más información). En pocas horas una red neuronal aleatoria fue capaz de alcanzar un nivel de juego similar al de cualquier programa de IA tradicional...¡sólo que yo no tuve que explicarle ni indicarle ninguna estrategia de juego! La red neuronal se ajustó gradualmente conforme jugaba ella sola hasta el punto de superar mi propia capacidad de juego en muy poco tiempo.
El código fuente lo puedes descargar desde aquí: https://github.com/Zeta36/connect4-alpha-zero
También he realizado una versión de esta propuesta orientado al juego del ajedrez (https://github.com/Zeta36/chess-alpha-zero), aunque por motivos de falta de un Hardware lo suficientemente potente no he sido capaz de entrenar esta versión aún y no sé su capacidad real. Os dejo a continuación más información técnica sobre estos dos proyectos:
About
Connect4 reinforcement learning by AlphaGo Zero methods.
data/play_data/play_*.json: generated training data.
logs/main.log: log file.
If you want to train the model from the beginning, delete the above directories.
How to use
Setup
install libraries
pip install -r requirements.txt
If you want use GPU,
pip install tensorflow-gpu
set environment variables
Create .env file and write this.
KERAS_BACKEND=tensorflow
Basic Usages
For training model, execute Self-Play, Trainer and Evaluator.
Self-Play
python src/connect4_zero/run.py self
When executed, Self-Play will start using BestModel. If the BestModel does not exist, new random model will be created and become BestModel.
options
--new: create new BestModel
--type mini: use mini config for testing, (see src/connect4_zero/configs/mini.py)
Trainer
python src/connect4_zero/run.py opt
When executed, Training will start. A base model will be loaded from latest saved next-generation model. If not existed, BestModel is used. Trained model will be saved every 2000 steps(mini-batch) after epoch.
options
--type mini: use mini config for testing, (see src/connect4_zero/configs/mini.py)
--total-step: specify total step(mini-batch) numbers. The total step affects learning rate of training.
Evaluator
python src/connect4_zero/run.py eval
When executed, Evaluation will start. It evaluates BestModel and the latest next-generation model by playing about 200 games. If next-generation model wins, it becomes BestModel.
options
--type mini: use mini config for testing, (see src/connect4_zero/configs/mini.py)
Play Game
python src/connect4_zero/run.py play_gui
When executed, ordinary chess board will be displayed in ASCII code and you can play against BestModel.
Tips and Memo
GPU Memory
Usually the lack of memory cause warnings, not error. If error happens, try to change per_process_gpu_memory_fraction in src/worker/{evaluate.py,optimize.py,self_play.py},
"There are no real one-particle systems in nature, not even few-particle
systems. The existence of virtual pairs and of pair fluctuations shows that
the days of fixed particle numbers are over."
(Viki Weisskopf)
Ayer terminé de seguir el curso que el profesor Leonard Susskind impartió para la Universidad de Stanford hablando sobre una introducción a la teoría cuántica de campos (Quantum Field Theory - QFT). La lectura es bastante amena y fácil de entender (desde un punto de vista matemático), pero a pesar de esta sencillez el profesor es capaz de transmitir la base esencial de la que es actualmente la teoría física más precisa y avanzada de la que disponemos: el modelo estándar de partículas. Podéis acceder a estas 10 charlas desde YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=2eFvVzNF24g.
El curso completo es excepcional, pero el último de los vídeos es realmente extraordinario. El vídeo es el siguiente y os lo recomiendo con mucho énfasis:
Hace unos meses ya os intenté transmitir una introducción a la QFTen esta entrada, pero creo que me quedó demasiado formal y matemática. Con el anterior vídeo (con el curso completo en realidad) me gustaría que aquellos que no llegaron a entender del todo lo que quise transmitir en aquel momento, puedan comprender el asunto ahora de una manera más cualitativa e interpretativa.
Un símil sobre la propuesta que se esconde tras la QFT.
Para entender la propuesta de la física moderna de partículas creo que es interesante pensar en el siguiente símil que, aunque no es ni de lejos exacto, creo que puede valer para que nos hagamos una idea de lo que propone la teoría cuántica de campos:
Pensemos por un momento en la superficie de una piscina llena de agua. Pues bien, eso se puede entender como el equivalente de un campo en física: una representación formal mediante la cual a cada posición del espacio y el tiempo se le asigna una propiedad o valor. En el caso de la superficie de la piscina el valor de cada posición infinitesimal de la misma puede venir representado por ejemplo con la altura de la cresta del agua en cierto lugar (y momento).
La superficie del agua en toda la piscina conforma una figura ondulada con valles y crestas, y dicha apariencia puede ser matemáticamente formalizada por lo que se conoce como la función del campo: una manera de describir la situación actual de la superficie de toda la piscina de tal manera que es posible describir la altura de cualquier posición de la misma. Por ejemplo, podemos trabajar matemáticamente con esa función φ(x, t) y pedirle que nos diga que altura tiene el agua en la posición (x=5, y=4.3) en cierto momento t. La función retornará un valor con la altura, por ejemplo: 1 mm (lo de utilizar milímetros es una licencia que me tomo con fines de claridad argumental).
Continuemos con otra analogía de la que nos vamos a servir: el hecho de que esta altura de la onda en cada posición infinitesimal de la superficie de la piscina nos va a indicar cuántas partículas y con qué momento (energía) hay en esa posición x de la misma. En realidad la situación incluso cualitativamente es más complicada, y lo que nos va a interesar son dos parámetros de la onda en cierta posición: su altura y el modo en que vibra. La altura va a representar el número de partículas (a más altura más partículas habrá), mientras que el modo en que la onda se encuentra vibrando en ese lugar va a indicar la velocidad (momento o energía) de todas esas partículas.
Mira el ejemplo del gráfico de arriba y quédate con la parte azul. Imagina que observamos el agua en cierto punto y que existe allí una cresta de altura igual a 3 mm. Esto nos indica que allí hay 3 partículas. Luego miramos la frecuencia a la que vibra la onda en ese punto (por ejemplo: 2.0 hercios (Hz)) y eso nos indica la velocidad (el momento en realidad) de cada una de esas 3 partículas.
Y eso es todo. Cuando sólo hay partículas de un tipo y cuando no interaccionan unas con otras, esa superficie de la piscina y esa función φ(x, t) nos dan toda la información que podemos captar del mundo microscópico. Una piscina tranquila, casi sin "oleaje" ni ondulaciones en la superficie se corresponde con un espacio de vacío cuántico; donde no hay partículas aunque sí energía (la energía del vacío cuántico que se corresponde con la de un oscilador armónico simple en su estado fundamental). Donde no hay partículas por tanto tenemos aún así una minúscula cresta de agua fluctuando con la mínima energía.
Por otra parte, si en cierto lugar de la piscina perturbamos el sistema lanzando por ejemplo una piedra, provocaremos en ese punto grandes ondulaciones. Ese hecho se puede interpretar como que la energía que poseía la piedra ha inducido la creación de numerosas partículas que se desplazarán por toda la piscina vibrando a gran frecuencia. Y cuanta más energía posea la piedra (ya sea porque posea más masa o más momento), mayor será la agitación de la piscina: es decir; más partículas se crearán y más velocidad llevarán.
¡De hecho esto es precisamente lo que hacen en el acelerador de partículas del LHC en el CERN! Hacen colisionar partículas con una velocidad tan alta (cercana a la máxima velocidad de la luz) que la perturbación en los campos cuánticos es explosiva. Decenas de miles de partículas "nacen" tras la colisión y posterior desintegración de sólo 2 partículas iniciales (hadrones).
Diferentes tipos de piscina.
Hemos hablado sobre las crestas y los valles de una piscina de agua, y hemos dicho que eso se corresponde con el concepto de campo, pero en realidad se corresponde con el concepto de un campo. En el mundo físico real existen simultáneamente cientos de campos físicos. Puedes imaginar, por ejemplo; que nuestra piscina de agua se corresponde con el campo cuántico de los fotones. Pero hay un campo distinto para cada partícula existente. Así pues, debemos extender nuestra analogía y pensar en la existencia de muchos otros tipos de piscina.
Una piscina llena de aceite, por ejemplo; podría representar a los electrones. Una piscina llena de mercurio podría representar a los bosones W y Z, etc. Lo importante del asunto es comprender que cada campo responde de manera distinta a las perturbaciones porque cada campo posee unas cualidades físicas esenciales distintas. Es decir; que la piedra de antes que sobre la piscina de agua provocó alta perturbación, provocará una perturbación muy distinta sobre la piscina de mercurio.
Se conocen hoy día cientos de partículas fundamentales por lo que debemos hacernos a la idea de que existen cientos de tipos de piscinas "conviviendo" e interaccionando en cada punto infinitesimal del espacio. Así pues debemos pensar nuestra realidad como si estuviésemos sumergidos en una combinación (no mezclada) de fluidos que se "molestan" unos a otros produciendo cambios de oleajes que podemos interpretar como destrucción de partículas de cierto tipo de campo y apariciones de partículas de otro tipo de campo.
Para entender ésto imagina el siguiente caso: nuestra piscina contiene dos tipos de líquidos que no se pueden mezclar (agua y aceite, pongamos por caso). Toda la agua conformaría por ejemplo el campo cuántico de los fotones, y todo el aceite sería el campo cuántico de los electrones. Vayamos a la superficie. Si todo el líquido está carente de olas (no hay crestas ni valles), podemos aventurar que en la piscina no hay partículas (vacío cuántico). Imagina ahora que producimos una pequeña perturbación en el aceite en las posiciones x e y. Si la perturbación es lo suficientemente pequeña lograremos la creación y posterior desplazamiento de dos pequeñas crestas de aceite de altura 1mm (que hemos supuesto que corresponde con la creación de 1 sólo electrón en x y otro único electrón en y). Pues bien, conforme esas dos crestas independientes de aceite se desplazan, llegará el momento en que se puedan aproximar una a la otra. Cuando estén a cierta distancia d, comenzará a ser probable la ocurrencia de un curioso fenómeno de interacción entre el aceite y el agua. En concreto, es posible que en cierto momento la distancia d sea tal que permita un acoplamiento entre una cresta "virtual" de agua (un fotón "virtual") y las dos crestas de aceite (los dos electrones). Precisamente este acoplamiento haría las veces de repulsión entre las dos crestas de aceite puesto que podemos imaginar como si la cresta de agua "virtual" se interpusiera entre las dos crestas de aceite y las "empujara" hacia direcciones opuestas.
Pero hay que dejar muy claro que se trata de una cresta "virtual", puesto que su aparición supone una violación de la conservación de la energía: en el caso descrito una partícula de agua (un fotón) salió de la nada y se interpuso entre los electrones, y por lo tanto la duración en la existencia de dicho fotón tuvo que ser tan pequeña que la Naturaleza no lo "notó" (gracias al principio de incertidumbre de la mecánica cuántica).
Este caso de ejemplo que acabamos de comentar supone la base teórica de la QED (Quantum electrodynamics-electrodinámica cuántica), y describe como entiende la física de partículas del modelo estándar lo que antiguamente en mecánica clásica se entendía como la fuerza a distancia de repulsion de Coulomb entre partículas con carga.
El bosón de Higgs.
Si alguna vez te has preguntado qué es en realidad el tan cacareado bosón de Higgs, ahora lo puedes entender como un nuevo tipo de campo (otro tipo de contenido líquido en nuestra piscina). Y no tiene gran cosa de especial a parte de tratarse de un campo con la propiedad de poder acoplarse e interaccionar con casi todos los demás campos. De hecho, es esta cualidad tan especial la que produce que el resto de partículas masivas conocidas posean dicha masa. Es decir, que es por ejemplo la interacción del campo del electrón con el campo de Higgs lo que produce que el electrón posea masa (resistencia al movimiento). Puedes imaginar el proceso como que continuamente una cresta de aceite se ve afectada en cada paso por una cresta "virtual" de Higgs (muy importante lo de virtual), lo que le impide entonces al electrón el movimiento a la máxima velocidad de la luz c. Las diferentes masas de las partículas se explican así según sea la frecuencia o probabilidad con la que estas interacciones con el campo de Higgs se producen. Si el acoplamiento entre ambos campos es alto la masa será alta (porque ocurrirán muchos más eventos de interacción en el tiempo).
¿Y qué fue entonces lo que descubrió el LHC? ¡Pues descubrió una partícula real de Higgs! Y es que, aunque hemos dicho que existe un infinito campo "virtual" de bosones de Higgs pululando alrededor de cada partícula real (masiva), dada esta virtualidad no son observables por definición. El LHC fue capaz de invertir la suficiente energía de colisión como para sacar a un bosón de Higgs real de su campo (produciendo uno de esos pesados bosones al lograrse perturbar lo suficiente el "líquido" del campo de Higgs y crear una cresta a la altura de 1 mm que hemos venido utilizando como símil). Hasta la llegada del LHC sencillamente no disponíamos de la suficiente capacidad de choque como para alterar lo suficiente ese campo de Higgs que lo cubre todo. Lo mismo se supone que podría ser cierto para otras partículas que aún no hemos logrado detectar ni siquiera con los 14 TeV del LHC.
La dinámica de los campos.
Cuando uno mira la superficie de una piscina "alterada" es evidente que existe una dinámica en el movimiento ondulado del conjunto. Valles y crestas se mueven siguiendo un patrón muy concreto y en ocasiones predecible a primera vista. Los campos físicos de la realidad también siguen una dinámica muy concreta y de características similares a la del símil del agua con la que venimos trabajando. En concreto, los diferentes campos poseen una dinámica que favorece aquellos estados de mínima acción.
Imagina la superficie de la piscina en cierto tiempo t1 (como si echaras una foto a la misma). La pregunta que nos podemos hacer es: de entre todos los posibles estados finales que puede presentar la piscina transcurrido cierto intervalo de tiempo (t2-t1), ¿cuál será el estado real que seguirá el sistema? Es decir, si vamos sacando fotos de la superficie del agua por ejemplo cada segundo, ¿cómo determinar el aspecto que presentará el agua en cada fotograma?
La respuesta viene del hecho de que la naturaleza es económica en todas sus acciones. La dinámica del campo será aquella que minimice la acción invertida; es decir, será aquella que mantenga estacionaria la diferencia entre la energía cinética y la potencial de entre el conjunto del sistema (a esa diferencia de energías se la denomina lagrangiano L = T -V). Así pues, si queremos prever el aspecto del campo cada cierto intervalo de tiempo, sólo tenemos que seleccionar de entre todas las trayectorias posibles aquellas que minimizan la variación de la acción.
Esa respuesta es sin embargo válida en mecánica clásica pero no en mecánica cuántica y mucho menos en la teoría cuántica de campos. De todas formas al entrar en juego grandes números de partículasla respuesta es no obstante similar: el aspecto del campo cada intervalo de tiempo será en principio imprevisible (debido a los postulados de la mecánica cuántica), pero la probabilidad de cada estado final posible irá relacionado directamente con lo cercano que dicho sistema se encuentre del estado de mínima acción del que hablamos antes. Cuanto más se asemeje cierto estado final al estado de mínima acción, más probable será encontrar al sistema microscópico en ese estado. Aunque como decimos de todas formas se pierde el determinismo en nuestra capacidad de observación.
Acoplamiento entre campos.
Ya hemos visto que el mundo fenoménico se encuentra constituido por cientos de campos que comparten (aunque no se mezclan) el espacio-tiempo. El símil es el de una piscina llena de cientos de líquidos insolubles. Todos ellos independientes o libres y poseyendo unas cualidades infinitesimales particulares (masa, carga, etc.). Pero si eso fuese todo, el mundo sería muy aburrido e inerte. No ocurriría gran cosa en realidad. No obstante, resulta que todos esos líquidos como hemos comentado anteriormente son capaces de interaccionar entre ellos cuando se dan las circunstancias adecuadas. En nuestra alegoría existe la probabilidad de que una gota de cierto líquido se transforme espontáneamente en una o varias gotas infinitesimales de otro líquido (aparecen crestas en un campo y quedan planos otros). Esta transformación supone en realidad la creación y aniquilación de partículas de distintos tipos, pero a nivel más fundamental sabemos que lo que ocurre es que una vibración de cierto tipo de líquido se convierte en una vibración de otro tipo de líquido, o se reparte en varias vibraciones (de menor energía) en distintos tipos de líquidos mientras que la vibración en el campo o fuente original desaparece y queda plana.
Imagina el caso de que la cresta de una onda de agua en nuestra piscina choca con la cresta de una onda de aceite y como resultado ambas crestas desaparecen al mismo tiempo que aparecen varias crestas de mercurio que se mueven en direcciones opuestas (por poner un ejemplo).
El caso es que estas apariciones y desapariciones de crestas en los campos suponen la aparición y desaparición de partículas del tipo de cada campo, y la única regla que la Naturaleza necesita respectar es la conservación en el estado inicial y final (sin importar los estados intermedios) de las tradicionales cantidades fundamentales denominadas masa, momento lineal, momento angular, energía, carga, color, número leptónico, etc. Es decir, que son las leyes de conservación y el principio de mínima acción las únicas herramientas de la que se vale el mundo natural para guiar y dirigir el fenómeno. Todo lo que en cierto estado sea viable que pase (al respetarse las leyes de conservación) puede pasar. Y dado que todo puede ocurrir, el Universo necesita de alguna guía que le permita decidir y dictaminar qué es lo que le "gusta" o "desea" que pase. Para eso se basa en el principio de mínima acción, y para el cálculo de dicha acción hace uso del ya mencionado lagrangiano L. Por último, ese lagrangianoviene determinado por una función de campo φ(x, t) (y su derivada espacio-temporal) para cada uno de los cientos de campos. De manera que el lagrangiano general está compuesto por cientos de términos dependientes de cientos de funciones de campo φ(x, t), Ψ(x, t), Φ(x, t), etc. Finalmente, aparte de los términos en L dependientes exclusivamente de las funciones de campo y sus derivadas, existen términos interrelacionados entre campos. Esos términos son de la forma: λ[Φ(x,t)Φ(x,t)Ψ(x,t)].
Son precisamente estos términos que mezclan funciones de varios campos los que son capaces de hacer desaparecer una cresta de onda en cierto campo y hacer aparecer dos crestas en campos distintos. En la fórmula anterior por ejemplo tenemos la posibilidad de que una cresta en Ψ desaparezca (acabe en un valle plano) y por contra aparezcan dos nuevas crestas de ola en Φ (siempre que se mantengan las leyes de conservación, puesto que en caso contrario la aportación al lagrangiano de esa combinación sería de 0). Mencionar por último que la probabilidad de que tal evento de creación y aniquilación se produzca viene determinado por la constante de acoplamiento λ. En resumen se puede entender que la dinámica del sistema la dictamina en último término un lagrangiano L compuesto por una grandísima cantidad de términos aditivos cada uno acompañado de su constante de acoplamiento. Gráficamente esta suma infinitesimal se representa por los famosos diagramas de Feynman, cada uno de los cuales representa uno de estos infinitos términos y su probabilidad. Finalmente, cuando observamos, la Naturaleza selecciona (colapsa a) un estado final de entre todos los posibles siguiendo la señalada distribución de probabilidad.
El símil en 3 dimensiones.
Si queremos acercar más el símil de la piscina al mundo real podemos imaginarnos no ya la superficie del agua, sino inmersos en el interior de la piscina. Y podemos además utilizar la analogía de corrientes en lugar de hablar de crestas y valles de olas. En cierto sentido realmente se puede decir que vivimos sumergidos en un inmenso mar de mares...y el cálculo que realiza el Universo en cada instante para determinar qué debe pasar en cada punto infinitesimal del Universo viene descrito por un complejo lagrangiano L muy similar al siguiente:
¿Qué probabilidad hay de pasar de un estado inicial |i> a un estado final |f>?
Para poner en perspectiva todo lo dicho, tomar por ejemplo un periodo de tiempo determinado por t1 y t2, suma la aportación de cada una de las infinitas trayectorias (con creaciones y aniquilaciones de todo tipo) que el lagrangiano anterior permite en este intervalo de tiempo, premultiplica por el estado final y multiplica por el estado inicial. Finalmenteeleva este resultado al cuadrado y ya tienes la probabilidad de observar el estado final |f> partiendo de |i>. Esta es precisamente la máxima capacidad de previsión que permite el modelo estándar de partículas. Se acabo aquello de calcular observables con certezas puesto que ahora sabemos que debemos limitarnos a calcular distribuciones de probabilidad. Y cabe recordar que esta limitación no es algún tipo de incapacidad humana, sino que es causa del modo en que funciona el mundo en esencia: finalmente "Dios" sí juega a los dados, y lo hace incesantemente en cada momento y en cada lugar infinitesimal. Así pues no es ya sólo que vivamos en un mar de mares, es que vivimos en un gigantesco mar de probabilidades.
Os dejo a continuación un texto colaborativo escrito por mi buen amigo José Carlos Gil Jara. Se trata a grandes rasgos de un interesante contraargumento a mi último artículo escrito en este mismo blog.
“Cuando se elimina lo imposible, por muy improbable que pueda parecer lo posible, puede ser lo factible.”
Con esta cita adaptada de Sir Arthur Conan Doyle por boca de su célebre Sherlock Holmes, me dispongo a recoger el guante que nos lanzaba Samu en su último post y así tratar de responder, desde otro punto de vista, a la pregunta que encabezaba el mismo: ¿estamos solos en el Universo?
Ciertamente la improbabilidad en el origen y la existencia de la consciencia/inteligencia es muy alta, pero no imposible. Y aunque así se dedujera de alguna de esas hipótesis estadísticas, no es menos cierto que podría darse el caso de que estuvieran aquí al lado, pero que no estén capacitados aún para transmitir señales en el espectro electromagnético y/o lo hagan de una forma que nosotros no comprendemos; bien porque lo hagan con alguna tecnología que desconocemos, bien porque esas señales no sigan patrones que nosotros identificamos como señales inteligentes conscientes.
En definitiva, la lotería puede tocar a un número y al siguiente en dos sorteos consecutivos. Es improbable que te toque dos veces seguidas con dos números seguidos, pero se trata del mismo rango de improbablildad que con otros dos números cualesquiera.
Sin duda se trata en el fondo de un tema estadístico (por ahora), pero hay que notar que se viene atacando por dos lados opuestos a la llamada paradoja de Fermi. Por una lado a partir de la ecuación de Drake y las modificaciones a la misma realizadas por varios investigadores, como Sara Seager y Luis Dévora. La otra versión viene a partir de los resultados del SETI y lo que apunta Max Tegmark en su libro “Life 3.0: Being Human in the Age of Artificial Intelligence” al respecto. Dos estadísticas contrapuestas. El bueno de Max concluye que con los órdenes de magnitud deducidos a partir del alcance que detecta SETI, y tras su fracaso hasta el momento en su objetivo, parece sesgar la balanza en favor de que la inteligencia en el Universo es extremadamente rara, y/o tan dispersa en el espacio y el tiempo, que es muy improbable detectar cualquier emisión realizada por éstas. Tan rara que bien podría ser nuestro caso, el de los humanos, un hecho aislado (o como poco parte de un exclusivo y selecto grupo de casos aislados aquí y allá). Singularidades conscientes que, con tan pocos especímenes disponibles no sería raro que en algún momento una serie de cataclismos naturales acaben borrando del Universo cualquier rastro de conciencia inteligente consciente de sí misma.
En resumen, partiendo de esas premisas y dejando a parte nueva física y señales desconocidas, se afirma que la vida inteligente y consciente es muy rara y/o muy dispersa basándonos exclusivamente en lo que sabemos de física y tecnología. Tan rara que, posiblemente, no exista nada ni nadie con parecida capacidad intelectual a la nuestra en el resto de la Vía Láctea. Esto dejaría solo un rango de 5 órdenes de magnitud donde buscar (hasta el borde del Universo visible); pero siendo ese rango tan pequeño en comparación con los 21 órdenes de magnitud anteriores, la esperanza matemática de que haya mucha vida inteligente ahí fuera sería muy poca. Como ven el "fracaso" de SETI es la premisa fundamental que toma Max Tegmark, pero ya sabemos que los errores suelen estar en las premisas y no en los desarrollos posteriores.
Y ahí es donde el bueno de Max tiende a hacer hipótesis, con este tipo de dudosas premisas (como ocurre con su "Universo Matemático" con postulados también poco justificados y/o sin sentido físico, inclusive).
Abundando y volviendo a la posible detección de emisiones por parte de una civilización extraterrestre, hay que tener en cuenta que muchas zonas nos siguen siendo opacas en parte del espectro electromagnético. Si esas civilizaciones no emiten en todas las longitudes de onda entonces puede que en las que emitan no podamos detectarlas al estar en esas zonas de sombra, ¡y que podrían ser muchísimas! Es decir, el argumento-premisa de que SETI no ha detectado nada y que, por lo tanto en una radio de 10^21 no hay nadie ni nada que esté emitiendo en el espectro electromagnético es pretencioso, cuando menos, porque obvia muchas posibilidades que pueden ser perfectamente factibles. A parte de que haya civilizaciones menos desarrolladas que no emitan nada (como nos sucedía a nosotros hace un par de siglos más o menos).
Desde luego lo más difícil es que dos civilizaciones en un grado de desarrollo suficiente como para emitir coincidan en el tiempo. Pero ya sabemos que el tiempo es relativo, o al menos así lo experimentamos desde un sistema relativo, y puede que ya no estén, aunque sus emisiones sí continúen vagando por el Universo. Y quizá puede que las detectemos, si es que no están en una zona opaca (entre otras muchas dificultades): sería como encontrar una aguja en un pajar, pero si están en una zona detectable, puede que algún día las encontremos y/o nos encuentren a nosotros.
Es la misma razón por la que no vemos las estrellas en el centro de nuestra galaxia en luz visible pero sí las vemos en longitudes de onda más largas (infrarroja por ejemplo). Igualmente no podríamos detectar a una civilización que allí estuviera y que emitiera solo en luz visible, ya que nos serían opacas esas emisiones debido al gas formado por partículas neutrales y el polvo. Algo similar a lo que sucedía en los llamados “años oscuros” de la Historia de nuestro Universo, que se estima se extendió durante sus primeros 500 millones de años de media.
Un ejemplo ilustrado de lo que comento a este respecto es el siguiente:
A la izquierda tenemos los famosos y bellos “Pilares del Universo” en la parte del espectro de luz visible. A la derecha en el infrarrojo. En el primero no podemos ver las estrellas porque su luz visible está bloqueada por las partículas neutrales y el polvo de esa espectacular formación. Lo mismo sucedería con una emisión en la zona de luz visible que se produjera en alguno de los planetas que orbitan alrededor de esas estrellas. SETI no detectaría nada y pensaríamos que allí no hay nadie si seguimos a pies juntitas la premisa de Max. Pero puede que sí haya emisiones y no las veamos por el mismo motivo que no vemos las estrellas.
Se podría argumentar que una civilización con capacidad para emitir en el espectro de luz visible también lo haría en el infrarrojo. Podría ser así, pero también podría ser que no perfectamente. De hecho nosotros no emitíamos en infrarrojo hasta hace bien poco. Un poco antes sí lo hacíamos en el visible. Y cuando digo bien poco, es tan poco que es un intervalo de tiempo insignificante a escalas cosmológicas. De hecho se podría despreciar por ser infinitesimal. Pero ahí estamos y sin embargo, probablemente no nos detectarían tampoco.
Así que puede que la inteligencia con consciencia sea muy rara y/o dispersa en el espacio y el tiempo, pero que no las detectemos con SETI no es una premisa ni argumento válido para afirmarlo. Hay muchos más vericuetos en este, nuestro Universo, que todavía nos son opacos. Tan opacos que pueden estar en la “zona oscura” de nuestro Universo. Imaginen una civilización que emite en el espectro no electromagnético, por ejemplo en lo que llamamos el “Universo Oscuro”. Sí, esa parte que desconocemos y calificamos como materia y energía oscura. O, simplemente, emiten en una zona del espectro electromagnético que nos es opaca por alguna razón. O que lo hacen con ondas gravitacionales exclusivamente. O de una forma que para nosotros no nos parece ni inteligente ni consciente. Hay tantas “O” por estudiar antes de descartar que esto se pone tan erótico que podría titularse: “Historia de O”.
Retorciendo más el asunto y poniéndonos en plan porno intelectual, quizá su percepción del espacio y el tiempo influya en su comunicación de forma tan decisiva que nosotros no entendamos que ahí hay una civilización inteligente y consciente. Incluso nuestro concepto de inteligencia y consciencia no tiene porque ser universal (de hecho no lo es). Por lo tanto solo estaríamos buscando especies que cumplan nuestros protocolos de inteligencia y consciencia, lo cual no quiere decir que existan otras con otros diferentes.
Al final puede que la gran barrera para detectar otra inteligencia consciente sea la propia concepción de qué es una inteligencia consciente y con conciencia de sí misma para nosotros, unos humildes seres locales en un rincón de una galaxia de entre centenares de miles de millones de esta parte observable de nuestro Universo. Un problema conceptual, a parte de ser un problema de comunicación, que también lo sería, ¡y muy grande! Quizá tan tan grande que nos impida considerar una potencial detección de una emisión extraterrestre como una comunicación inteligente. Puede ser algo insuperable. Tanto como las siguientes cuestiones:
¿Qué es la inteligencia y qué es la conciencia?
Preguntas muy difíciles de contestar de forma universal. ¡Ya lo son desde la propia concepción humana local! Un prisma que deforma eso que llamamos realidad de forma tan aberrante que solo sabemos que no sabemos nada y que existimos porque somos una especie pensante. Al final Sócrates y Descartes al rescate.
Sin embargo, si nos hacemos estas preguntas de la forma adecuada ya tenemos media respuesta,como decía Albert Einstein. Así que formulémoslas en clave del teneismo existencial:
¿Qué propiedades debe tener la inteligencia? ¿Y la consciencia?
Quizá ahora sea más fácil abordar esas cuestiones cuando sólo tenemos que buscar propiedades. Lo complicado es encontrar aquellas que sean universales. Y para ello debemos deshacernos de nuestras intuiciones, todas ellas locales. Eso es tanto como decir que nos deshagamos de nuestra condición humana y pasemos de observadores materiales a metaobsevadores intelectuales. Incluso debemos alejarnos tanto de nuestro ordinario sistema relativo como para arribar a los conspicuos y selectos sistemas universales. Desde ahí es de donde debemos metaobsevar, evadiéndonos de todo sesgo local.
Termino con Descartes nuevamente y con énfasis mío añadido:
Nuestros sentidos nos engañan. ¡Nuestras observaciones también! (Texto íntegramente escrito por José Carlos Gil Jara)
"Despite popular belief to the contrary, it’s quite plausible that we’re the only life form capable of making our observable Universe come alive in the future." (Max Tegmark)
Según un estudio reciente de la PNAS, parece ser que hay un planeta potencialmente habitable como la Tierra orbitando alrededor de al menos un 1% del total de estrellas del universo: esto es, un total de 100 millones de billones de planetas habitables parecidos a la Tierra. En otras palabras: hay 100 planetas análogos a la Tierra por cada grano de arena en nuestras playas -piensa en ello la próxima vez que estés en una ;). Y sin embargo...no hay ni rastro de señales de inteligencia extraterrestre por ninguna parte.
Piensa en ello: el SETI (Search for Extraterrestial Intelligence, o Búsqueda de inteligencia extraterrestre) es una organización dedicada exclusivamente a prestar atención a las señales de vida inteligente. Pues bien, si como muchos afirman hay 100.000 o más civilizaciones inteligentes en nuestra galaxia, e incluso si solo una fracción de ellas está enviando ondas de radio, rayos láser u otros modos de transmisión, ¿no debería esta colección de satélites del SETI haber captado en sus más de 30 años de funcionamiento todo tipo de señales? Pero no lo ha hecho. Ni una. Nunca. ¿Dónde está todo el mundo?
A este asombroso hecho se le conoce como la paradoja de Fermi, y según menciona el cosmólogo Max Tegmark en su último libro "Life 3.0: Being Human in the Age of Artificial Intelligence", esto podría ser una clara señal de que a pesar de todo el mencionado potencial de habitabilidad cósmica, podría ser que finalmente fuésemos los únicos seres inteligentes que pueblan el Universo.
Y no es que Max Tegmark niegue la posibilidad o la probabilidad de que exista vida ahí fuera, sino de que dicha vida haya logrado avanzar y evolucionar lo suficiente como para lograr un nivel de inteligencia adecuado para generar la ciencia y la tecnología necesarias para comenzar a utilizar para fines útiles los procesos electromagnéticos. Por lo tanto, el ser humano bien podría ser el único sistema vivo con la suficiente inteligencia como para poder transmitir radiológicamente al espacio, lo cual es un indicativo de que podemos ser el único ente consciente del Universo. Y es que, puesto que el razonamiento superior, la consciencia y las capacidades tecnológicas van tan de la mano, es difícil creer que existan muchos seres conscientes ahí fuera pero que luego no lleguen a dominar nunca estas técnicas que al Homo sapiens sapiens le llevo unos pocos milenios descubrir.
Y merece la pena insistir una vez más en que no se basa exclusivamente la paradoja de Fermi en el hecho de que no hayamos hasta ahora logrado un encuentro directo físico con una nave alienígena tipo película de Hollywood, sino de que no hemos recibido ni siquiera una sola señal electromagnética del espacio exterior que de cuenta de procesos complejos no explicables por fenómenos inertes. Como ya hemos comentado, el observatorio SETI de la NASA, por ejemplo; lleva recogiendo y procesando señales desde hace muchas décadas, y no se ha hallado absolutamente nada. Bien parece que la inteligencia en el Universo sea un evento extremadamente raro (incluso único).
Max Tegmark, de hecho va más allá y pone números al asunto. Descarta mediante hechos físicos Universales como son el límite de la velocidad de la luz, las ENORMES distancias espaciales implicadas, y la exponencial resistencia que un cuerpo opone en relación directa a su masa para aumentar su velocidad (acelerar) cualquier posibilidad de que existan civilizaciones capaces de lograr viajes galácticos (ni siquiera estelares); y se basa pues en la posibilidad más evidente: que el contacto entre civilizaciones, de llegar a existir, se produzca gracias a transmisiones electromagnéticas viajando a la velocidad de la luz. Pero a raíz de que ni siquiera este tipo de comunicaciones hayan llegado a ocurrir realiza la siguiente estimación:
Normalmente, dice el cosmólogo, la gente cree en la existencia de otras formas de vida inteligente basados en la estadística. Ya hemos comentado que se estima que existen 100 millones de billones de planetas similares a la Tierra en el Universo: ¿cómo no va a haber vida inteligente en ninguno de ellos? Pues bien, resulta que este argumento depende de un valor empírico que no se suele tener en cuenta: la distancia media o típica entre una civilización inteligente y su vecina más próxima.
Imaginemos que esta figura representa la historia cósmica acontecida desde el Big Bang, donde podemos ver como diferentes civilizaciones llegan a aparecer en distintos momentos (punto inferior de cada cono), y cómo tales civilizaciones han podido extenderse en el tiempo por el espacio al 50% de la velocidad de la luz (cono más opaco) y al 100% de la velocidad de la luz (cono más traslucido). Pues bien, la distancia típica a la que nos referíamos antes es precisamente la distancia media a la que se encontrarían todo ese conjunto de hipotéticos entes inteligentes (puntos en la figura) que, a parte de nosotros, poblarían el Universo.
Indudablemente nuestra aparición en el mundo no tiene ningún atributo no explicable mediante leyes físicas, y por lo tanto es de perogrullo que el mismo proceso se podría repetir, quizás con leves variaciones, en otros planetas; pero recalquemos que la cuestión de fondo es: ¿cómo de probable es el hecho de que surja en el cosmos una estructura inteligente? Dependiendo de esa probabilidad, la distancia media entre vecinos racionales será una u otra (y viceversa, esta distancia típica es un buen indicativo de lo probable que es el origen de la vida inteligente). Poniendo números podría ser que la distancia media (la distancia entre puntos en la figura de arriba) sea del orden de 10^20 metros (un uno seguido de 20 ceros), o podría ser del orden de 10^21, 22, 23,...,100, 101, etc.
Pues bien, si la distancia que suele separar una civilización de otra resulta ser mayor de 20.000 millones de años luz (y teniendo en cuenta que la región del espacio desde la cual la luz ha podido llegarnos hasta el momento desde el Big Bang es de 13.800 millones de años), se podría decir que la probabilidad de que estemos solos en la parte visible del Universo es inmensa. Por otra parte, tenemos el hecho de que hasta el momento no se ha recibido ninguna evidencia alienígena a pesar de nuestra insistencia durante décadas en el SETI, lo cual ha conseguido reducir el rango medio en el que pueden existir seres tecnológicos a una distancia de entre 10^21 (el borde de nuestra Galaxia) y 10^26 (el borde del Universo observable).
Y es que si la distancia típica fuese menor a 10^21 metros (lo cual supone que habría en nuestra Galaxia muchos otros seres inteligentes), inevitablemente ya habríamos recibido comunicaciones intencionadas (o por error) de alguno de todos esos seres. Pero como evidentemente no es así, es bastante atinado afirmar que la distancia media esperable entre civilizaciones es mayor que estos supuestos 10^21 metros (en realidad bastante mayor); lo que indica que como poco es casi una certeza que estamos solos en la Vía Láctea. Pero resulta que además la cota que este hecho nos deja para la separación media de vecinos inteligentes es muy estrecha. Es decir, que si en los primeros 21 órdenes de magnitud no se ha encontrado nada de nada, es complicado que en los 5 órdenes de magnitud que restan hasta el borde del Universo visible la cosa sea muy distinta: es decir; que bien podría ser el caso de que realmente el origen de una consciencia tecnológica sea un fenómeno tan raro (y deba pasar tantos filtros improbables), que realmente estemos solos (o MUY poco acompañados) en todo el Universo visible (esos 10^26 metros).
Para más inri, incluso si finalmente hay vida inteligente (o incluso si es abundante) más allá de esos 10^26 metros, resulta que estarán para siempre fuera de nuestro alcance comunicativo (debido al limite establecido por la velocidad de la luz), lo cual hace que a efectos prácticos podamos afirmar hoy por hoy que la probabilidad de que seamos los únicos seres sintientes en todo el cosmos (observable) es bastante alta y para nada descartable (a pesar de esos 100 millones de billones de planetas habitables).
Como señala Max Tegmark, si finalmente no hacemos nada al respecto y algún cataclismo natural acaba terminando con la existencia completa de nuestra especie (como le ocurrió por ejemplo a los dinosaurios), quizás la conciencia en todo el Universo desaparezca con nosotros, y quién sabe si dada su improbabilidad lo haga para siempre.
