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Calculando gota a gota

9 de Enero de 2015
No, no me refiero sólo a simular el consumo mundial de agua. Ni a predecir la próxima sequía. Cuando digo “calcular gota a gota” digo exactamente esto: cómo calcular con agua.

En 1936, por ejemplo, en algún lugar de la entonces URSS Vladimir Lukyanov construyó una máquina que realizaba cálculos de ecuaciones diferenciales parciales. Con agua. Varios depósitos interconectados con tubos conformaban el primer ordenador capaz de realizar este tipo de cálculos, que son comunes e imprescindibles en aeronáutica, mecánica y otras ramas de la ingeniería y las matemáticas.

(Máquina de Lukyanov)

En la otra punta del mundo, en 1949, la economía liberal también se simulaba con un engendro de tubos y depósitos  de agua. El MONIAC, desarrollado por el neozelandés William Phillips, era una máquina de agua capaz de simular los diversos componentes de un sistema económico (importaciones, exportaciones, etc.) y predecir su comportamiento futuro. Le valió una plaza de profesor en la prestigiosa London School of Economics.

El MONIAC se había pensado inicialmente como una herramienta pedagógica para ilustrar las interacciones de los distintos componentes de un sistema económico. Así, el sistema financiero del Reino Unido quedaba representado por un depósito de agua (el Tesoro) que fluía hacia otros depósitos como el de Salud o Educación. Jugando con espitas y válvulas se podía ver el efecto de aumentar o reducir impuestos o dedicar más dinero a inversión o a deuda. MONIAC tenía una precisión del 2%. Se conservan unas siete máquinas de este tipo. En su momento, sus capacidades de simulación de un sistema complejo como es la economía estaban mucho más allá de las que podían exhibir los ordenadores electrónicos de la época.

Estamos tan acostumbrados a pensar en un ordenador como una máquina de silicio que nos olvidamos que la computación empezó sobre otros muchos soportes. El ábaco no es precisamente un dispositivo electrónico que digamos. Tampoco lo eran las reglas de cálculo que algunos ingenieros muy veteranos todavía muestran con orgullo.

La computación puede ser material y el material, fluido. La fluídica o la “lógica fluida” recurre a los fluidos (aire, líquidos) para realizar cálculos según las operaciones lógicas de los ordenadores. Así, se pueden crear computadores analógicos (como los de Lukyanov y Phillips) o imitar los componentes digitales de un ordenador. Hay muchas técnicas para hacerlo. Por ejemplo, un grupo de investigación de la Universidad Aalto en Finlandia ha creado un sistema donde consiguen replicar los estados 0 y 1 de los bits de información con líquidos. Para ello han utilizado un material hiperhidrofóbico. Crean pequeños dispositivos capaces de memorizar información y tratarla con operaciones lógicas booleanas, la base de la computación digital. Aquí tenéis un vídeo que explica su funcionamiento:

Esta idea ha sido desarrollada con materiales menos sofisticados por un estudiante del MIT para crear una representación pedagógica de la lógica subyacente a los ordenadores. Trabajando con plásticos, piezas de Lego y una cortadora láser Paulo Blikstein ha ido construyendo ordenadores. Aquí podéis ver cómo funciona la operación AND («Y» lógica) :

Las dos líneas azules de la parte superior son chorros de agua. Cuando los dos están a “1” (tienen agua) se suman y van a parar a la pieza en forma de U.  Este es el aspecto de un sumador de cuatro bits.

El cálculo con agua y otros fluidos puede actuar a varias escalas con diversos órdenes de magnitud. La nanotecnología, por ejemplo, considera los fluidos como un material  habitual de trabajo. Podemos anticipar el uso de dispositivos de memorización y cálculo lógico hechos de agua a una escala pequeñísima. No sería extraño contar con dispositivos de “cálculo acuático” integrados en materiales de todo tipo y en todas partes. Lo artificial podría cubrir espacios naturales con una capa líquida de computación O de “computación líquida”.

Extender la idea de computador y de computación a soportes no habituales permite aproximarse a  los procesos de computación que se dan  en la naturaleza, fuera de los computadores artificiales.

Así la “informática natural” o la «computación natural» utiliza materiales naturales para realizar cálculos. También detecta, caracteriza y estudia procesos de computación en la propia  naturaleza.  Por ejemplo, en Barcelona, el grupo de investigación que lidera Ricard Solé ya utilizó células vivas para simular puertas lógicas. De manera simétrica es posible entender procesos como la autoreplicación como un cálculo de información expresada en genes u otros sustratos materiales.

Los líquidos, pues, son uno de los muchos sustratos naturales capaces de soportar procesos de computación. No en vano corre por ahí desde los años 60 la tesis Zuse-Fredkin que pone a la información como la base de toda la estructura del universo. Este no sería más que un ordenador que actualiza continuamente sus reglas de proceso.

Y el agua tendría su parte, claro está.

ACERCA DEL AUTOR

Ramon Sangüesa
Ramon Sangüesa, UPC y equipocafeína.
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