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CURIOSIDADES CIENTÍFICAS PARA COMPARTIR

Archivo de agosto, 2017

¿Se puede resolver el juego del ajedrez?

Por Razvan Iagar (CSIC)*

Cuando la gente me pregunta a qué me dedico, al responder que aparte de investigador en matemáticas soy un jugador activo de ajedrez en competiciones, me hacen preguntas como: “Pero, ¿no está el ajedrez ya resuelto?, ¿no hay ya máquinas que pueden dar la mejor jugada?”. Voy a dar respuesta a estas cuestiones, argumentando por qué el ajedrez no solo no está acabado, sino que goza de muy buena salud y tiene un gran futuro por delante.

Por “resolver el ajedrez” entendemos establecer una estrategia óptima para jugar la partida; es decir, encontrar el camino que contiene las mejores jugadas tanto para las blancas como para las negras, desde el principio, o desde cualquier posición dada, hasta el final. En un sentido más débil, también podemos entender por “resolver el juego” el hecho de predecir el resultado óptimo (con el mejor juego posible) de una partida. Es decir, a partir de la posición inicial, cuál de los tres resultados posibles -victoria de las blancas, victoria de las negras o el resultado de tablas- es el resultado del juego óptimo de un encuentro entre dos jugadores perfectos sin exponer necesariamente la estrategia óptima.

Tan solo a través de fuerza bruta de cálculo, ninguna máquina puede resolver en la actualidad el ajedrez

Se trata de un problema abierto que ha surgido a partir del desarrollo de los programas informáticos de ajedrez. Pero esta cuestión ya se ha intentado solucionar antes. Claude Shannon, ‘el padre de la teoría de la información’, explicó en un artículo en 1950 la tarea de una máquina para analizar todas las variantes posibles de jugadas y concluyó que “una máquina operando con una tasa de una variante por microsegundo necesitaría un tiempo de 1090 años para calcular todas las posibilidades desde la primera jugada”. Shannon argumenta así que, tan solo a través de fuerza bruta de cálculo, ninguna máquina razonable podrá completar esta tarea.

Más recientemente, en 2007, se ha podido resolver el juego de las damas, emparentado con el ajedrez, pero con una complejidad mucho menor, sobre todo porque aquí todas las piezas son idénticas -tienen el mismo valor-, mientras que en el ajedrez las piezas tienen valores y capacidades diferentes. El equipo investigador liderado por el canadiense Jonathan Schaeffer, experto en inteligencia artificial, pudo comprobar que en las damas siempre se acaba en tablas si no se comete ningún error por parte de ninguno de los dos jugadores. El esfuerzo computacional para analizar de forma exhaustiva todas las posiciones ha tomado 18 años, utilizando en algunos periodos incluso 200 ordenadores conectados trabajando en paralelo y sin pausa, para analizar un número de posiciones del orden de 1014. ¡Todo un esfuerzo!

En 2007 se resolvió el juego de las damas.

Sin embargo, se trata un esfuerzo no extrapolable al ajedrez, ni en el aspecto de la capacidad computacional necesaria, ni en cuanto a método de demostración. Si miramos la complejidad del ajedrez desde el punto de vista del número total de partidas posibles que se pueden jugar (lo que en términos de la teoría de juegos recibe el nombre de ‘complejidad del árbol del juego’, game-tree complexity) alcanzamos un número muy grande, del orden de 10123. Esta estimación se deduce usando un cálculo basado en dos aproximaciones: que el número medio de jugadas completas de una partida es de 40 y que, en cada paso, el número medio de jugadas legales disponibles es de 35. El mismo Jonathan Schaeffer opina que solo después del establecimiento de una nueva tecnología de cálculo —ordenadores cuánticos— tendría sentido intentar ponerse a la tarea de resolver este juego milenario.

Por otro lado, el método de demostración que ha funcionado en las damas falla completamente en nuestro caso debido a los valores y capacidades diferentes de las piezas, y también por la existencia de algunas piezas con características especiales como el rey, cuyo mate acaba la partida en cualquier momento, incluso con todas las demás piezas en el tablero; o el peón, cuya coronación hace que reaparezcan en el tablero piezas más fuertes que posiblemente habían desaparecido antes en el transcurso de una partida. Así pues, no se puede establecer una base de finales de partidas con, por ejemplo, un número máximo de 10 piezas, de tal manera que cualquier partida tenga que pasar por una de esas posiciones. En efecto, un jaque mate puede ocurrir mucho antes de haber llegado a una situación de menos de 10 piezas en el tablero. Este razonamiento sencillo demuestra que es necesario tener la capacidad de analizar todas las posiciones posibles, sin simplificaciones.

Por todas estas razones, aunque el reto de resolver -o no- el ajedrez queda abierto (no hay una demostración matemática o lógica formal de que este hecho sea imposible), la mayoría de los especialistas consideran que no hay nada que indique una posibilidad práctica de llegar a una solución. Ni siquiera en el sentido débil, es decir, predecir el resultado sin decir las jugadas, a corto o medio plazo. Así pues, los maestros y aficionados pueden estar tranquilos: ¡el juego tiene todavía mucho futuro!

*Razvan Iagar es investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT) de Madrid y autor del libro Matemáticas y ajedrez, de la colección ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC y Los Libros de la Catarata.

Cinco falsos mitos sobre la leche

Por Ascensión Marcos (CSIC)*

Durante los últimos años, la leche de vaca se ha convertido en uno de los alimentos más controvertidos en materia de salud. Aunque se considera uno de los alimentos más nutritivos y completos, también se asegura que es dañina para la salud, debido a su composición particular. En el momento actual ha descendido el consumo de leche de vaca y sus derivados, e incluso algunas personas han dejado de consumirla, sustituyendo estos productos por las mal denominadas ‘leches vegetales’ de almendras, soja, tofu, etc. Antes de tomar una decisión de este tipo, es importante informarse sobre los mitos y realidades alrededor del consumo de leche de vaca y sus derivados.

La leche de vaca tiene mayor valor nutritivo que las conocidas como ‘leches vegetales’. / Patty Jansen

Por este motivo, la Fundación Iberoamericana de Nutrición (FINUT) y la Fundación Española de la Nutrición (FEN) elaboraron un informe que la Federación Española de Sociedades de Nutrición, Alimentación y Dietética (FESNAD) apoyó científicamente.

Veamos algunos falsos mitos en torno a la leche:

  • La leche debería consumirse solo en la niñez porque el ser humano no está hecho para tomarla. La evolución del ser humano le ha permitido tomar leche más allá de la infancia. En un principio, la leche era sinónimo de veneno, ya que el ser humano precisaba de la enzima lactasa para tolerar y digerir la lactosa, el azúcar de la leche. En el Neolítico, hace unos 11.000 años, comenzó la domesticación de los animales y con ello la obtención de leche y elaboración de productos lácteos en el norte de Europa y en el Medio Oriente. Poco a poco el ser humano comenzó a producir esta enzima y pudo digerir la leche y con ello aprovechar un alimento muy rico en nutrientes.
  • La leche sin lactosa es mejor. La intolerancia a la lactosa es un trastorno de metabolización del organismo que impide digerir este azúcar. No hay ninguna necesidad de tomar la leche sin lactosa si no sufrimos de intolerancia, ya que no hay estudios que confirmen que este producto sea mejor para la digestión, tal y como se nos quiere hacer creer. Incluso se está investigando si podría crearse una intolerancia a la lactosa por dejar de consumir leche y derivados lácteos. De hecho, el mayor riesgo de intolerancia aparece en África y Asia (65-100%), mientras que en España es mucho menor la incidencia (10-15%) y los niveles más bajos se dan en los países nórdicos (5%).
  • Las ‘leches vegetales’ son buenos sustitutos de la leche de vaca. Las bebidas vegetales no tienen las mismas propiedades que las leches de origen animal. Los lácteos contienen proteínas de un elevado valor biológico, muchas más vitaminas, calcio y otros micronutrientes, además de una mejor biodisponibilidad (son fácilmente asimilables por el organismo). Incluso UNICEF elaboró un informe en el que solicitó la eliminación de este término (leche) para las bebidas vegetales, y la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) se ha pronunciado recientemente sobre este asunto, ya que puede confundir al consumidor.

    Surtido de bebidas vegetales./Amodo

  • La leche engorda. La grasa de la leche no es la responsable de la obesidad. Como todo lo que ingerimos, los excesos aumentan el riesgo de subir de peso. Lo recomendable es consumir entre 2 y 4 lácteos al día, y que la mayor ingesta se produzca en la infancia y adolescencia, así como en el embarazo, durante la lactancia y en personas mayores para compensar algún déficit nutricional.
  • La leche sube el colesterol. Aunque la leche entera y los productos lácteos con elevado contenido graso podrían aumentar los niveles de colesterol total, su consumo tiene un efecto muy pequeño sobre el aumento del colesterol malo. De hecho, se ha demostrado que el riesgo de contraer una enfermedad cardiovascular es menor en individuos que consumen leche, debido al aumento del colesterol bueno favorecido por el tipo de ácidos grasos de la leche, y por la presencia de derivados de sus proteínas, que tienen incluso un efecto hipotensor.

La población española está disminuyendo de forma preocupante la ingesta de calcio y vitamina D. La leche tiene un alto contenido de estos nutrientes y su bajo consumo puede contribuir a un mayor riesgo de osteoporosis en la edad adulta. Actualmente el 40-60% de la población española no alcanza las ingestas diarias recomendadas de calcio, mientras que en el caso de la vitamina D esa cifra se eleva al 80%.

Se sugiere consumir entre 2 y 4 lácteos al día. / Pezibear

La leche es la principal y mejor fuente dietética de calcio, tanto por los altos niveles de este mineral en su composición, como por su elevada biodisponibilidad, que facilita la absorción de este micronutriente.

En ciertos colectivos especialmente vulnerables (niños, adolescentes, adultos mayores inactivos, mujeres embarazadas y postmenopáusicas, deportistas o fumadores), la mejor opción es consumir leches enriquecidas en calcio y vitamina D para mejorar su perfil nutricional.

* Ascensión Marcos es Directora del Grupo de Inmunonutrición del Dpto. de Metabolismo y Nutrición en el Instituto de Ciencia y Tecnología de los Alimentos y Nutrición (ICTAN) y Presidenta de la Federación Española de Sociedades de Nutrición, Alimentación y Dietética (FESNAD).

El Sarmiento de Gamboa rescata de 1804 al ‘Nuestra Señora de las Mercedes’

Por Mar Gulis (CSIC)

El buque Sarmiento de Gamboa puede que no se parezca al DeLorean de ‘Doc’ y ‘Marty McFly’, pero este 17 de agosto ha zarpado desde Cádiz para realizar un auténtico viaje en el tiempo: una campaña de arqueología subacuática que transportará a su personal científico, técnico y tripulantes al 5 de octubre de 1804, día del hundimiento de la fragata de la armada española Nuestra Señora de las Mercedes. Con sus 70 metros de eslora y 16 metros de manga, el buque oceanográfico del CSIC surcará las aguas del golfo gaditano, pero en esta ocasión su misión no será la circulación oceánica global o evaluar la biodiversidad, sino recuperar piezas patrimoniales de este pecio histórico.

Buque Sarmiento de Gamboa. / CSIC

Hace doscientos años…

Trescientas personas zarparon el 9 de agosto de 1804 desde Montevideo rumbo a Cádiz a bordo de la fragata Nuestra Señora de las Mercedes. Su misión era llevar a la malograda y necesitada Hacienda de Carlos IV miles de monedas de plata y oro recaudadas en las colonias. La ‘Mercedes’, junto a otras tres fragatas, ‘Medea’, ‘Fama’ y ‘Santa Clara’, conformaba la flota comandada por José de Bustamante y Guerra, reconocido marino que incluso había ocupado el cargo de gobernador de Montevideo y que había colaborado con el célebre Alejandro Malaspina en su expedición científica.

La fragata ‘Mercedes’, capitaneada por José Manuel de Goicoa y Labart, transportaba en sus bodegas cerca de dos millones de pesos entre monedas y pasta de plata y oro (según datos del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte). A estos valores hay que añadir barras de bronce, lana de vicuña, cubertería de plata e incluso un cargamento de plantas medicinales muy apreciadas en la época. Cuando apenas faltaba un día de navegación para llegar a Cádiz, pasando justo frente al cabo Santa María en el Algarve portugués, la flota fue atacada por navíos de la armada británica. En medio de la batalla fue alcanzada la ‘santabárbara’, o recámara de custodia de la pólvora, de la fragata ‘Mercedes’, saltando por los aires la embarcación y yendo a parar al fondo del mar todo su valioso cargamento. Este hecho tuvo como consecuencia el final del acuerdo de paz de Inglaterra y España, y fue el preludio de la batalla de Trafalgar.

La misión

Los trabajos de arqueología se llevarán a cabo a más de mil metros profundidad, utilizando un equipamiento considerado como el más moderno de la flota oceanográfica financiada por el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad.  Entre estos equipos de vanguardia se encuentra un ROV (Remote Operated Vehicle) de altas profundidades del Instituto Español de Oceanografía (IEO) y un AUV (Autonomous Underwater Vehicle). Estos sofisticados artilugios servirán para bajar en busca de tesoros como los cañones de la fragata, que podrían estar en riesgo de desaparición, bien por la fragilidad debida al paso del tiempo o por su difícil ubicación, a más de mil metros de profundidad.

Con esta campaña también se busca seguir documentando el estado actual de los restos del pecio y las condiciones en las que se encuentra toda la extensión del sitio arqueológico, especialmente tras el sonado altercado en mayo de 2007 a causa del expolio de la empresa de ‘cazatesoros’ norteamericana Odyssey Marine Exploration. Tras la comprobación de que el cargamento fue extraído de la fragata Mercedes, las autoridades españolas determinaron que se trataba de patrimonio español. Después del litigio, finalizado en septiembre de 2011, el Tribunal de Apelaciones de Atlanta ordenó que la empresa entregara el tesoro a España. Las 17 toneladas de monedas y otros objetos viajaron desde Florida hasta su actual destino, el Museo Nacional de Arqueología Subacuática de Cartagena.

Historia del Sarmiento de Gamboa

El buque oceanográfico Sarmiento de Gamboa ya ha cumplido diez años dedicados a la ciencia, realizado más de 70 misiones en diferentes proyectos de investigación marina y recorrido más de 250.000 millas náuticas, equivalente a dar la vuelta al mundo por el ecuador diez veces. Construido y botado en los Astilleros Freire de Vigo en 2006, la variedad de misiones en las que se emplea este buque ha incluido desde monitorizar la sismicidad de la región en la falla de Al-Idrissi, en el Mar de Alborán, hasta el salvamento de 194 refugiados sirios en diciembre de 2014 cerca de las aguas de Sicilia.

El buque realizó su primera campaña de investigación oficial en 2007 y desde esa fecha ha conseguido hitos como el despliegue del primer laboratorio submarino (GEOSTAR) para alertas de tsunamis en el Golfo de Cádiz; la instalación del primer laboratorio submarino cableado de España (OBSEA) en la costa catalana; la participación en la expedición de circunnavegación Malaspina, o la primera obtención de imágenes de la corteza terrestre de la zona de colisión de Eurasia/África.

El capitán del Sarmiento de Gamboa, Pablo Fernández (izda.). / Miguel A. Jiménez

Bajo el mando de su actual capitán, Pablo Fernández (Argovejo, León, 1982), sus últimas misiones fueron las actividades de apoyo logístico al proyecto de remodelación de la Base Antártica Española (BAE) Juan Carlos I, empleando un total de 323 días fuera de su puerto base. La campaña de 2017 cubrirá un amplio espectro de investigaciones marinas, como el estudio de procesos ecológicos y demográficos de la merluza, el impacto antrópico en las zonas de pesca o la dinámica de las masas de aguas oceánicas.

El Sarmiento de Gamboa es una de las cuatro embarcaciones dedicadas a la investigación científica en las que participa el CSIC. A la lista de buques oceanográficos que gestiona el Consejo hay que sumar el Hespérides (propiedad de la Armada española), el García del Cid y el Mytilus. Todos ellos prestan servicios tanto a equipos científicos de diferentes centros del CSIC, como a otras instituciones nacionales e internacionales, pero además tanto el Hespérides como el Sarmiento de Gamboa, por sus particulares dimensiones, características y costes, son considerados ‘Infraestructuras Científicas y Tecnológicas Singulares (ICTS)’, instalaciones únicas y excepcionales con un alto coste de inversión y gracias a las cuales es posible la materialización de proyectos de vanguardia.

 

 

Ciencia, literatura y viaje: ¡coge tu cámara y participa!

Por Mar Gulis (CSIC)

Julio Verne, Ida Pfeiffer y Marco Polo. / Wikimedia

Ya en el siglo XIII, el mercader veneciano Marco Polo viajó a lugares tan remotos –y entonces desconocidos– como las tierras de Oriente Medio y Asia. Sus aventuras le llevaron a China, Japón, India o Sri Lanka, entre otros países. Aquellas experiencias quedaron luego plasmadas en obras como El libro del millón, conocido en castellano como Los viajes de Marco Polo. Estos relatos dieron a conocer en la Europa medieval de la época las lejanas tierras y civilizaciones de oriente. Varios siglos más tarde, Daniel Defoe primero y Julio Verne después se convirtieron en referentes de una literatura de viajes que cristalizó en títulos como Robinson Crusoe y La vuelta al mundo en ochenta días. Y en el siglo XIX el espíritu aventurero llevó al científico Charles Darwin a emprender una expedición por todo el mundo que quedaría plasmada en El viaje del Beagle y numerosos documentos  gráficos.

Siempre menos conocidas y a menudo olvidadas por la historia, mujeres como la escritora y viajera austriaca Ida Pfeiffer, que dio dos veces la vuelta al mundo, la exploradora y etnóloga Mary Kingsley, que se marchó sola a África en 1893, o Isabella Bird, naturalista inglesa del siglo XIX, contaron también sus vivencias en diferentes continentes.

Estos y otros nombres evocan y representan la fascinación del ser humano por conocer y explorar nuevos territorios. Precisamente esa idea es la que subyace en Ciencia, literatura y viaje, el título del concurso de fotografía convocado por la biblioteca Tomás Navarro Tomás del CSIC. Su objetivo es homenajear la literatura de viajes, el viaje científico y sus protagonistas animando a participar en el certamen y a descubrir, cámara en mano, lugares, personajes y acontecimientos recogidos en las novelas de aventuras y las expediciones científicas. (Pincha en la imagen de debajo para ver el vídeo del certamen).

Para participar en esta iniciativa, que se enmarca en la Semana de la Ciencia de 2017, solo tienes que fotografiar y realizar composiciones fotográficas sobre elementos, lugares, monumentos, libros, paisajes, etc., relacionados con esta temática. Eso sí, en las imágenes no podrán aparecer retratadas personas cuyos rostros puedan ser identificados.

Las fotografías ganadoras recibirán un lote de libros de la Editorial CSIC y una selección de las imágenes recibidas se exhibirán en una exposición en el Centro de Ciencias Sociales y Humanas del CSIC.

El plazo de presentación de los trabajos se iniciará el 1de septiembre y finalizará el 17 de octubre. Puedes consultar las bases del concurso aquí.

¡Prepara tu cámara y participa!

Menús de algas contra el cambio climático y la superpoblación

Por Mar Gulis (CSIC)

Si eres fan de la cocina japonesa, te habrás hartado a comer nori, wakame o espaguetis de mar. Y si no, puede que acabes degustando estas y otras algas más pronto que tarde. Hablamos de un alimento que, aunque aquí se vincule aún con restaurantes modernos, en el continente asiático se consume habitualmente desde tiempos remotos. En Japón, por ejemplo, “se emplean más de 20 especies diferentes de algas en platos comunes”, afirman los investigadores del CSIC Elena Ibáñez y Miguel Herrero. Y en textos chinos de hace más de 2.500 años se describe a estos organismos como “una delicia para los huéspedes más selectos”, señalan en su libro Las algas que comemos (CSIC-Catarata). En la obra, Ibáñez y Herrero, del Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación –centro mixto del CSIC y la Universidad Autónoma de Madrid–, describen en tono divulgativo las propiedades nutricionales de las algas, su potencial en la alimentación o su papel en la lucha contra el cambio climático.

Microscopía del cocolitóforo unicelular de la alga Gephyrocapsa oceanica / Neon ja

“Las algas son organismos fotosintéticos que poseen estructuras reproductivas simples y que pueden existir en forma de organismos unicelulares microscópicos o de organismos multicelulares de gran tamaño”, explican. Tienen características únicas que las diferencian de otros seres vivos, como su gran capacidad de adaptación a las condiciones ambientales y su rápido crecimiento, por lo que pueden obtenerse en grandes cantidades.

De su enorme diversidad da idea el siguiente dato: se considera que existen al menos 40.000 especies diferentes, con propiedades y composiciones químicas muy diversas. Hay también muchas clasificaciones, como la que diferencia entre microalgas (unicelulares y microscópicas) y macroalgas, más parecidas a lo que podríamos denominar plantas acuáticas. Dentro de esta última categoría comúnmente se habla de algas rojas, marrones, verdes… Sin embargo, desde el punto de vista nutricional sí pueden observarse algunas características comunes. En general, estos organismos “son ricos en polisacáridos y poseen muy poca grasa”, de ahí que se les considere alimentos saludables. En otras palabras, aportan fibra, que favorece el tránsito intestinal, y tienen poco aporte calórico.

Diferentes presentaciones culinarias a base de algas / Ewan Munro y Max Pixel

Además, Ibáñez y Herrero subrayan que algunas especies de algas son bastante ricas en proteínas. “Mientras que en las algas verdes y rojas la cantidad de proteína puede oscilar entre un 10% y un 30% de su peso seco, las algas marrones son más pobres en este tipo de componentes”. En concreto, los autores destacan las algas rojas, como Porphyra tenera (Nori), por su elevado contenido proteico. Respecto a su aporte vitamínico, este varía mucho según la especie y la estación del año, pero en general la vitamina C se encuentra presente en muchas algas en cantidades importantes.

Y aún hay más: los polisacáridos de algas pueden incluir otros componentes como los alginatos, utilizados por la industria alimentaria como espesantes para elaborar helados, salsas o las sofisticadas ‘esferificaciones’ propias de la cocina molecular. O los carragenanos, muy presentes en la alga roja Chondrus crispus, para formar geles. Asimismo, las algas más consumidas suelen “tener una buena cantidad de ácidos grasos poliinsaturados omega-3 y omega-6”, que pueden reducir el riesgo de desarrollar cáncer de colon, próstata y mama.

Algas empleadas en la preparación de maki sushi / Lizzy

Más allá de sus propiedades nutricionales, los investigadores inciden en otro aspecto: lo fácil que es su cultivo y lo rápido que crecen. Algo crucial a la luz de los pronósticos demográficos de la ONU. Según este organismo, para 2030 la población mundial aumentará en 1.000 millones de personas, situándose en unos 8.600 millones. Ante la necesidad de incrementar la producción de alimentos con valor nutritivo y cuyo cultivo sea sostenible mediambientalmente, los autores recuerdan la importancia de los recursos marinos, en particular las algas, para las próximas décadas. Estos seres vivos pueden ser una alternativa “a la síntesis química para la obtención a gran escala de determinados compuestos”, plantean.

Finalmente, su gran capacidad para absorber CO2, el principal gas causante del cambio climático, hace que el cultivo de algas se contemple como otra vía para reducir las emisiones a la atmósfera. Incluso el tratamiento de aguas residuales podría abordarse recurriendo a estos microorganismos, ya que son capaces de utilizar como nutrientes sustancias contaminantes que aparecen disueltas en este tipo de aguas, como el CO2, el nitrógeno y el fósforo.