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CURIOSIDADES CIENTÍFICAS PARA COMPARTIR

Archivo de noviembre, 2017

¿Puede un robot pintar un Rembrandt?

Por Mar Gulis (CSIC)

“¿Sería posible revivir a Rembrandt?”. A partir de esta provocadora pregunta, Ramón López de Mántaras, investigador del CSIC, explica uno de los éxitos de la inteligencia artificial aplicada al arte: la creación de un cuadro que, según los expertos consultados, podría pasar por un auténtico Rembrandt. Científicos, ingenieros e historiadores del arte trabajaron durante más de un año para ‘enseñar’ a una computadora a ser ‘el próximo Rembrandt’. The Next Rembrandt, como se denomina este proyecto, ha sido impulsado por varias multinacionales, la Universidad Técnica de Delft y los museos Mauritshuis y Rembrandthuis. ¿El resultado? Este cuadro, una obra que imita a la perfección los trazos y el estilo del gran pintor holandés.

El software ‘pintó’ la obra tras analizar 326 obras del famoso pintor holandés / The Next Rembrandt

Para ello, “el software analiza detalladamente el trazo de las pinturas originales, las proporciones y distancias que se observan en los retratos de Rembrandt y otras muchas variables que se repiten en las obras del pintor: rostros masculinos, con bigote o barba, con sombrero, con la cabeza generalmente ladeada y mirando a la derecha… Después, con una impresora 3D, esta inteligencia artificial ‘pinta’ un Rembrandt”, comentó Mántaras, director del Instituto de Investigación en Inteligencia Artificial del CSIC, durante una charla del ciclo Inteligencia artificial y robótica en la Residencia de Estudiantes de Madrid.

Previamente, los desarrolladores identificaron y clasificaron los patrones más comunes de la obra del pintor, desde su composición hasta las dimensiones de los rasgos faciales de los personajes retratados. Así, la obra resultante se basa en el análisis pormenorizado de miles y miles de fragmentos pictóricos de los 346 cuadros conocidos del autor. El procesamiento estadístico de todos los datos hace que el software ‘fabrique’ un cuadro que integra las variables que más se repiten; en este caso, la pintura resultante debía ser un retrato de un hombre caucásico, de entre 30 y 40 años, con vello facial, ropa oscura, cuello blanco, sombrero y la cara girada hacia la derecha, como muchas de las obras del maestro del barroco.

A lo largo del proceso, la computadora combina un algoritmo de reconocimiento facial con un software de aprendizaje profundo. Después, ‘aprende’ a pintar una nariz, unos ojos o una boca como lo haría Rembrandt. Como resultado, pinta un nuevo cuadro, no una réplica de uno existente.

El proyecto refleja hasta qué punto está perfeccionándose la capacidad de los ordenadores para realizar tareas específicas mejor que las personas. Este no es el único ejemplo: jugar al ajedrez, buscar soluciones a fórmulas lógicas o realizar diagnósticos más rápido que los médicos son actividades que algunas máquinas resuelven con más pericia que los humanos. Ahora bien, ¿es posible construir máquinas con una inteligencia similar a la humana? Esta es una de las preguntas que planteaba Mántaras, también coautor del libro Inteligencia artificial (CSIC-Catarata). En su opinión, “los intentos de crear este tipo de inteligencia artificial se enfrentan a la dificultad de dotar a las máquinas de sentido común”. Este conocimiento es fruto de nuestras vivencias y experiencias, que a su vez son el resultado de una interacción constante con el entorno, algo que no pueden adquirir las computadoras.

“Ese es el gran desafío. No nos acercamos a la inteligencia artificial general porque desarrollamos inteligencias muy específicas. Hay que integrar todo eso”, añadió. Como señala en su libro, “necesitamos nuevos algoritmos que puedan responder a preguntas sobre prácticamente cualquier tema. Y además, estos sistemas deberán ser capaces de aprender nuevos conocimientos a lo largo de toda su existencia”. Eso sí, mientras se avanza hacia esa inteligencia profunda, ya podemos admirar obras maestras realizadas por computadoras; aunque quizá nos hallemos también ante una nueva pérdida del aura de la obra de arte, tal y como advirtió Walter Benjamin.

 

¿Te inspiran la fotografía y la ciencia? Participa en #FOTCIENCIA

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Te gusta la fotografía? ¿La ciencia y la tecnología disparan tu creatividad? Pues estamos esperando tus propuestas. FOTCIENCIA es una iniciativa que celebra su 15ª edición y que seleccionará las mejores imágenes de ciencia del año para conformar un catálogo y una exposición itinerante. La muestra resultante recorrerá una veintena de museos y centros culturales de España en 2018. Las fotografías pueden presentarse hasta el próximo 14 de diciembre de 2017 a las 14:00 horas.

Las imágenes deben estar relacionadas con la investigación científica o sus aplicaciones, y pueden reflejar aspectos como el objeto de estudio de la investigación, las personas que la realizan, su instrumentación e instalaciones, los resultados del avance científico, etc. Para participar es necesario presentar las fotografías en formato digital a través de un formulario disponible en la página web www.fotciencia.es, junto con un texto que permita interpretarlas. El jurado valorará tanto la imagen –su calidad técnica, originalidad y valor estético– como la claridad de la explicación aportada por el autor o autora.

En esta iniciativa puede participar cualquier persona mayor de edad que presente fotografías propias que no hayan sido seleccionadas en procesos similares. Pero también hay una modalidad, ‘La ciencia en el aula’, dirigida al alumnado de centros educativos y de formación profesional, que pueden participar a través de sus profesores y profesoras.

 

Vídeo con las imágenes seleccionadas en la pasada edición de FOTCIENCIA (2016).

 

Las propuestas se pueden presentar a una de las siguientes modalidades:

  • Micro, cuando la dimensión real del objeto fotografiado sea menor o igual a 1 milímetro o la imagen haya sido obtenida mediante un instrumento de micrografía (óptica o electrónica) o técnicas de difracción.
  • General, cuando la dimensión real del objeto fotografiado sea mayor de 1 milímetro.

Además, los autores y autoras también pueden adscribir su imagen a otras modalidades específicas, como ‘Agricultura sostenible’ ‘Alimentación y nutrición’, que cuentan con el apoyo de dos centros del CSIC: el Instituto de Agricultura Sostenible (IAS) y el Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA).

Las dos mejores imágenes de la categoría General y las dos mejores imágenes de la categoría Micro, según los criterios mencionados anteriormente, serán remuneradas con una cantidad de 1.500€ cada una. En las demás modalidades, se seleccionará una foto que recibirá 600€.

La organización hará una selección adicional de fotografías para incluirlas en el catálogo y en la exposición itinerante, que se prestará gratuitamente a las entidades que la soliciten. Todas las fotos presentadas pasarán a formar parte de la galería de imágenes de la web de FOTCIENCIA.

FOTCIENCIA es una iniciativa organizada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), con la colaboración de la Fundación Jesús Serra.

Toda la información y normas de participación están disponibles en www.fotciencia.es

 

Cuando el arsénico se usaba para decorar los hogares

Por M. Teresa Telleria (CSIC)*

En el siglo XIX se puso de moda el color verde intenso que proporcionaban algunos pigmentos elaborados a base de arsénico y cobre. Primero fue el verde Scheele (arsenito cúprico), sintetizado por el químico sueco Karl W. Scheele en 1775, y después, en 1814, el verde Scheweinfurt (acetoarsenito de cobre), también conocido como verde París, verde Veronese, verde Viena y, sobre todo, como verde esmeralda. Su fabricación, sencilla y barata, lo hizo asequible a todos los bolsillos y su uso trascendió al del mundo del arte. Pasó así de los paisajes de Joseph Turner y la obra de Edouard Manet a la manufactura de papeles pintados, envoltorios, tapicerías, cortinas, vestidos, juguetes e incluso a los alimentos. Todo se vistió de verde esmeralda, un verde que en su fórmula llevaba más de un 40% de arsénico. Tal fue la magnitud de su uso, que llegó a estimarse en varios millones de km2 la superficie de pared en los hogares británicos que, allá por 1860, estaba recubierta por papeles pintados con verde Scheweinfurt.

Detalle de papel pintado, según diseño de William Morris, hacia 1880. Denisbin/Flickr.

El arsénico nunca ha gozado, y con razón, de buena fama y, poco a poco, diferentes casos de indisposición, enfermedad y alguna que otra muerte comenzaron a ser atribuidos a las paredes empapeladas con trazos de este temible elemento; el peligro se había filtrado en los hogares europeos de la mano de su decoración. No tardó el químico alemán Leopold Gmelin en percatarse de que las habitaciones así decoradas, máxime si eran húmedas y mal ventiladas, despedían un olor desagradable que definió como “olor a ratón”. Gmelin atribuyó este tufo a un componente volátil del arsénico, que llamó “alkorsin”. En noviembre de 1839, el científico remitió una carta al Karlsruher Zeitung dando cuenta del hecho. No fue casual el medio utilizado para hacer circular la noticia, ya que lejos de elegir una publicación científica optó por un periódico y, además, en su edición dominical.

Los hongos hacen su entrada en esta historia de la mano de Bartolomeo Gosio, médico y microbiólogo italiano que entre 1899 y 1944, fue director de los laboratorios científicos de la Direzione di Sanità en Roma. Conocía Gosio algunas teorías previas sobre el posible origen de los gases volátiles del arsénico; teorías que postulaban la capacidad de determinados microorganismos para volatilizar los compuestos de arsénico. Sobre esta base, Gosio propuso la siguiente hipótesis: la humedad y temperatura de las estancias favorecían el crecimiento de hongos y bacterias en las paredes forradas con papeles pintados; en su crecimiento, estos organismos producían hidrógeno que, al reaccionar con el arsénico del pigmento, lo transformaban en trihidruro de arsénico (AsH3), también conocido como arsano o arsina, un gas incoloro, inflamable, reductor y altamente tóxico que despide un ligero olor a ajo.

Hongo Scopulariopsis brevicaulis. J. Scott/EOL.

Gosio se encargó de demostrar que, en estos menesteres, era particularmente activo un hongo que identificó, en principio, como Penicillium brevicaule y que hoy conocemos como Scopulariopsis brevicaulis. Para llegar a esta conclusión diseñó el siguiente experimento: en un sótano colocó distintos medios de cultivo expuestos al aire que contenían patata y diferentes compuestos de arsénico, incluidos los pigmentos; hizo crecer en ellos las especies de hongos y bacterias que pretendía testar y quedó a la espera de que estas prosperaran y produjeran el buscado material volátil. Él lo detectaría gracias a su característico olor a ajo. El ensayo resultó un éxito; el cultivo de Scopulariopsis brevicaulis emanaba este particular olor, lo que claramente demostraba, en opinión de Gosio, la presencia del arsénico volatilizado.

En 1901, Gosio y su colega, el químico Pietro Biginelli, lo identificaron como dietilarsina. Treinta años después, Frederick Challenger y colaboradores lo identificaron definitivamente como trimetilarsina. Así quedó ya desvelada definitivamente la naturaleza química de este arsénico volatilizado que se conoce como “gas Gosio”, en honor a su descubridor. Bartolomeo Gosio siempre estuvo convencido de la toxicidad del gas que lleva su nombre y, aunque las pruebas realizadas para demostrarlo nunca fueron del todo concluyentes, la balanza acabó decantándose de su lado.

Las paredes de las estancias decoradas con llamativos tintes esmeralda y, por tanto, cargadas de acetoarsenito de cobre, un ambiente húmedo que favorecía el crecimiento de S. brevicaulis y el proceso de biometilación que este hongo era capaz de generar eran los elementos y circunstancias necesarios para que el gas hiciera acto de presencia. Los culpables de los envenenamientos ya estaban identificados: el verde Scheweinfurt y S. brevicaulis.

XYZ Buildings en la 6th Avenida de
Nueva York. Wally Gobetz/Flickr.

Pero en el relato de la funesta conjunción del verde esmeralda y S. brevicaulis quedaban aún algunos cabos sueltos. En un trabajo publicado en 1914 se plasmaban los resultados de un detallado estudio sobre varios microorganismos que volatilizaban el arsénico utilizando para ello diferentes sustratos. Su autor R. Huss, del Pharmaceutical Institute de Estocolmo, realizó además una serie de pruebas clínicas sobre el posible efecto que estos gases producían en ratones, conejos y cobayas. Tras el estudio, demostró la falta de efecto nocivo que tenían los gases sobre los animales e incluso sobre él mismo, que durante medio año había estado expuesto diariamente en el laboratorio a los nocivos vapores. Gracias a las conclusiones de este y otros estudios contemporáneos, la hipótesis del gas tóxico comenzó a desinflarse por la evidencia de los hechos. Que muchos de los compuestos de arsénico sean altamente tóxicos no quiere decir, necesariamente, que lo sean todas sus formas gaseosas. Hoy se sabe que la trimetilarsina es un genotóxico, pero también se sabe que su tasa de letalidad por inhalación es relativamente baja.

Casi un siglo después, una publicación de William R. Cullen y Ronald Bentley (2005) desmontó lo que ellos consideraron una leyenda urbana, la toxicidad del gas Gosio y la relación entre el verde esmeralda (acetatoarsenito de cobre), los hongos y las muertes por envenenamiento. En su opinión, estas bien pudieron estar más relacionadas con los desórdenes que origina lo que hoy se conoce como “síndrome del edificio enfermo”, un conjunto de afecciones de etiología desconocida como ronquera, erupciones cutáneas, náuseas o vértigos, que afecta a ocupantes de edificios no industriales, siendo los síntomas difícilmente objetivables mediante pruebas diagnósticas. De nuevo la mezcla de un mal sistema de ventilación, humedad y  la consecuente proliferación de hongos y bacterias podría ser un cóctel nocivo para la salud. En este caso también se quiso establecer, no sin controversia, una relación directa entre Stachybotrys chartarum y el mencionado síndrome. Un hongo volvía a ser el culpable, ahora sin el arsénico, y como en otro tiempo, también sin pruebas concluyentes.

María Teresa Telleria es investigadora del CSIC en el Real Jardín Botánico y autora del libro Donde habitan los dragones y de Los hongos, disponibles en la Editorial CSIC Los Libros de la Catarata.

Semana de la Ciencia del CSIC: viajar al pasado, hacer catas científicas y más

Por Mar Gulis (CSIC)

Viajar al pasado a través de los restos orgánicos de un yacimiento navarro (Instituto de Ciencias de la Vid y el Vino), aprender sobre los caballitos de mar (Instituto de Investigaciones Marinas) o realizar catas catas de queso para conocer sus propiedades nutricionales (Instituto de Productos Lácteos de Asturias) son tres de las 331 actividades con las que el CSIC abre este año la Semana de la Ciencia. A través de los más de 81 centros de investigación participantes, esta iniciativa, organizada con apoyo de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), ofrecerá propuestas para todos los públicos en torno a diversas áreas del conocimiento.

Muchas de las actividades de la Semana de la Ciencia del CSIC han sido diseñadas para que el público asuma un papel activo e interactúe con el personal investigador.

Las actividades, gratuitas y dirigidas al público general, se presentan en formatos clásicos, como exposiciones, rutas científicas o conferencias, y en otros más novedosos, como degustaciones, cafés científicos, concursos o los innumerables talleres diseñados para que el público interactúe con la ciencia. Así, ‘Convierte tu móvil en un microscopio’, organizada por el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla, el taller ‘Experimenta con partículas’, del Centro Nacional de Aceleradores, o ‘Iluminación estroboscópica’, una iniciativa del Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión, reflejan la vertiente práctica de la Semana de la Ciencia.

En esta edición, el CSIC estrena ‘Ciencia de Tomo y Lomo’, una aventura conjunta entre investigación y librerías en Madrid. Además, el consejo también ha incorporado la ciencia ciudadana a su programación, a través de iniciativas como ‘Plásticos 0 en la playa’, un taller del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados. El objetivo en este caso es que la propia sociedad recabe datos valiosos para evaluar los efectos de los residuos marinos sobre los ecosistemas costeros.

El pasado 2 de noviembre arrancó la cita anual con la divulgación científica en muchas comunidades autónomas. En la mayoría de ellas, la Semana de la Ciencia se prolongará hasta finales de mes. ¡Consulta la programación y participa!

¿Por qué se quema antes una sabana que un bosque? Cinco cuestiones sobre inflamabilidad e incendios

Por Juli G. Pausas (CSIC)*

La inflamabilidad de las especies vegetales es relevante en los incendios, aunque su papel depende de diversas condiciones. Vamos a intentar aclarar algunas cuestiones al respecto:

  • La inflamabilidad es la capacidad de prender y propagar una llama

La inflamabilidad no se debe confundir con la cantidad de biomasa, que es la carga de combustible. Es decir, una planta, una comunidad vegetal o una plantación es más inflamable que otra si, teniendo aproximadamente una misma biomasa, prende y propaga mejor el fuego.

  • Hay especies de plantas más inflamables que otras

Todas las plantas son inflamables, pero unas más que otras. Una aliaga o un brezo arde mejor que un lentisco o un alcornoque. Entre las características que incrementan la inflamabilidad nos encontramos, por ejemplo, tener hojas y ramas finas, madera ligera, retener ramas secas o tener elevado contenido en compuestos volátiles. En cambio, tener hojas gruesas y pocas ramas, gruesas y bien separadas, reduce la inflamabilidad. Árboles con abundantes ramas basales son más inflamables que árboles con las primeras ramas elevadas y con espacio entre el sotobosque y la copa.

Aliaga_incendios

La aliaga (Ulex parviflorus) es una planta muy inflamable porque casi toda la biomasa es muy fina y acumula ramas secas. / Juli G. Pausas

No obstante,  todas estas características no tienen por qué estar correlacionadas entre sí; las plantas pueden tener diferente grado de inflamabilidad según la escala en que se mire. Por ejemplo, hay algunas especies de pino que tienen una alta inflamabilidad a escala de hojas pero baja inflamabilidad en la estructura del árbol, por tener la copa elevada. Por lo tanto, en incendios poco intensos el fuego se propagará superficialmente pero no alcanzará la copa, como en el caso de incendios de sotobosque.

  • Hay comunidades vegetales más inflamables que otras

En algunas comunidades pueden dominar especies más inflamables que en otras, lo que condiciona la inflamabilidad de toda la comunidad vegetal, ya sea natural o una plantación.

Además, hay otras características que incrementan o reducen la inflamabilidad a escala de comunidad. Entre ellas podemos mencionar:

    • la continuidad y distribución de las especies muy o muy poco inflamables
    • el número de plantas muertas por sequía, por ejemplo
    • las condiciones microclimáticas que se generan dentro de la comunidad. En bosques densos dichas condiciones pueden inhibir la probabilidad de fuego
    • las condiciones topográficas. Una mayor humedad en depresiones topográficas reduce la inflamabilidad de las plantas.

Así, se quema más fácilmente un aulagar o un brezal mediterráneo que un bosque denso y sombrio; o una sabana que un bosque. Los sistemas sabana-bosque tropicales son claros ejemplos de mosaicos determinados por diferente inflamabilidad.

Pinar de pino carrasco (Pinus halepensis). No solo las hojas son bastante inflamables sino que la continuidad entre el suelo y las copas hace que todo el árbol y el pinar sea muy inflamable, y genere incendios intensos de copa. / Juli G. Pausas

  • La gestión forestal puede modificar la inflamabilidad

La gestión forestal puede modificar la estructura de los árboles, de la comunidad, y del paisaje. Reduce la cantidad de biomasa, el combustible, pero también la continuidad, y por lo tanto, la probabilidad de que se propague el fuego. Por ejemplo, tanto en bosques como en plantaciones forestales, a menudo se realizan cortas del sotobosque y de ramas inferiores de los árboles, se introduce pastoreo o se realizan quemas prescritas, todo con el objetivo de estimular el crecimiento en altura de los árboles y generar una discontinuidad vertical entre el sotobosque y la copa. De esta manera, el fuego se propaga sólo por el sotobosque, los incendios son menos intensos, y la mayoría de árboles sobrevive.

Pinar de pino_incendios

Pinar de pino laricio (Pinus nigra) con árboles que tienen baja inflamabilidad, ya que hay una discontinuidad entre el sotobosque y la copa, de manera que el fuego se propaga por la superficie y no llega a alcanzar las copas (incendios de sotobosque). / Juli G. Pausas

En matorrales, la gestión puede reducir la biomasa, pero no es fácil reducir la inflamabilidad. Las plantaciones forestales a menudo son masas densas y homogéneas de árboles, muchas veces de especies muy inflamables como eucaliptos, y por lo tanto propensas a propagar incendios. Por lo tanto, la gestión forestal es clave para reducir la cantidad de combustible y la inflamabilidad de estas plantaciones. Además, a escala de paisaje, se puede disminuir la capacidad de propagación de un incendio mediante cortafuegos y generando paisajes en mosaicos.

 

  • El tamaño de los incendios puede estar  determinado por la inflamabilidad de las especies

En general, el tamaño de un incendio está condicionado por la cantidad, continuidad, y homogeneidad de la vegetación, sea natural o plantaciones, el grado de humedad de esta, y por el viento. La inflamabilidad de las especies también es relevante en el comportamiento del fuego y el tamaño de los incendios, pero su papel relativo depende de las condiciones. En incendios poco intensos, diferencias en la inflamabilidad (ya sea por cambios en la estructura forestal debidos a la gestión, o por diferencias naturales de las especies), pueden condicionar que una zona arda o no, y por lo tanto, el tamaño del incendio. En condiciones extremas de sequía y fuertes vientos, las diferencias en inflamabilidad serán poco relevantes. Igualmente, dependiendo de las condiciones, un cortafuegos puede o no frenar un incendio.

 

Juli G. Pausas  es investigador del CSIC en el Centro de Investigaciones sobre Desertificación Incendios Forestales (CIDE), y autor del libro Incendios forestales (CSIC-La Catarata) perteneciente a la colección ¿Qué sabemos de?, disponible en la Editorial CSIC Los Libros de la Catarata.