Un computador vegetal |
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El Correo, 31 de Marzo de 2004 - CIENCIA Y TECNOLOGÍA JAVIER ARMENTIA ¿Cómo sabe un árbol cuánta fotosíntesis deben hacer sus hojas y cuántos materiales deben absorber del suelo? La forma en que un organismo multicelular se relaciona con el entorno, manteniendo una serie de equilibrios muy amplia que le permite asegurar su supervivencia y la de su descendencia es muy variada, y existen numerosas soluciones diferentes a lo largo de los diferentes reinos de la vida terrestre. En el caso de los cordados, en que existe un sistema nervioso capaz de canalizar informaciones de una parte a otra del organismo, y procesarlas, parece todo más intuitivo. Aunque realmente no sea así: numerosos de los balances se establecen por presencia de ciertas sustancias químicas que viajan entre las células de los organismos, mucho más allá de las labores de coordinación de los sistemas nerviosos de los animales. De hecho, los otros reinos, las plantas o los hongos, también son capaces de establecer sus criterios de sostenibilidad sin necesidad de usar un sistema nervioso central. Por ejemplo, las plantas verdes: en un esquema simplista y general, pero que nos permite hacernos una idea de la complejidad de los procesos a los que hacemos mención, una planta toma del suelo una serie de nutrientes y agua, y del aire, oxígeno -mediante la respiración de sus hojas-. Además a través de la fotosíntesis obtiene energía solar con la que puede mover la máquina metabólica completa, proporcionando alimento y oxígeno a las células de todo el organismo, asegurando la posibilidad de que en ciertas zonas se produzca el crecimiento y de esta manera, manteniéndose viva. Procesos similares asegurarán la reproducción de la planta. Y todo ello en su justa medida. Problemas Evidentemente, todo el proceso depende de que la planta pueda encontrar suficientes nutrientes y obtener energía: es obvio que en suelos pobres las plantas crecen menos, o que muchas especies pierden la capacidad de crecer cuando reciben poca luz (hagamos notar que numerosas especies vegetales son capaces, sin embargo, de aprovechar esas circunstancias: la adaptación al medio, motor de la evolución existe, obviamente, también en el reino vegetal). Todo lo que hemos comentado resulta elemental y, sin embargo, si nos preguntamos por el límite superior, la cosa comienza a no estar tan clara. En cierto modo, damos por supuesto que una planta seguirá respirando, alimentándose y haciendo la fotosíntesis siempre que pueda, sin parar. Pero eso llevaría a un crecimiento anómalo y exagerado, algo que no observamos. Por el contrario, cuando se realizan los cálculos cuantitativamente, se comprueba que cada planta establece unos criterios muy exactos a la hora de realizar su metabolismo. Ha de existir, por lo tanto, un sistema capaz de contabilizar globalmente -para todo el organismo - las tasas adecuadas de los diferentes procesos metabólicos. ¿Quién hace las cuentas? No hay un órgano específico que se responsabilice de todo este cómputo y análisis en tiempo real. El modelo que parece más apropiado para explicarlo todo se asemeja más a una red de ordenadores independientes que trabajan coordinadamente: algo que en informática se denomina computación distribuida y que empieza a ser familiar en la Era Internet porque numerosos proyectos de investigación emplean esta forma de trabajar para realizar cálculos complejos que de otra forma requerirían mucho tiempo de proceso o bien un ordenador extremadamente rápido. Desde 1999 comenzó una iniciativa en la Universidad de Berkeley denominada seti@home (Seti -búsqueda de inteligencia extraterrestre- en Casa), en la que un simple salvapantallas en un ordenador personal que se pueda conectar a Internet aprovecha los tiempos muertos del ordenador para hacer cálculos. Los resultados de cada ordenador se envían a una central que procesa todos los datos. Actualmente, casi cinco millones de ordenadores participan en este proyecto de computación distribuida, habiéndose realizado ya unos cinco mil cuatrillones de operaciones matemáticas, el equivalente a dos millones de años de trabajo de un ordenador sencillo. Seti@home no es el primero ni el único proyecto de este tipo actualmente en la Red, aunque sí el más famoso. Y da una buena idea de la capacidad enorme de cálculo que consigue un organismo con muchos ordenadores. Y tienen un precedente más sencillo. Las ideas de matemáticos como Alan Turing o físicos como John Von Neumann en los años 40 sobre la manera en que máquinas podrían realizar cálculos finitos para realizar procesos más complejos condujo a la aparición de los autómatas celulares en los años 60, como los modelos teóricos de Conway. En estos sistemas, que se han empleado a menudo en investigaciones de inteligencia artificial, pequeños elementos capaces de hacer cálculos sencillos consiguen interactuar para realizar procesos más complejos. Son los antecedentes de estos salvapantallas de Internet. Un equipo interdisciplinar de físicos, biólogos y matemáticos de la Universidad del Estado de Utah (EE UU) ha aplicado los modelos de computación distribuida al mecanismo por el cual las hojas de un árbol abren o cierran sus poros (denominados estomas) para regular la cantidad de dióxido de carbono que se introduce para realizar la fotosíntesis. comprobando que cada célula del estoma procesa, con una serie de reglas muy sencillas, informaciones que, en conjunto, aseguran una tasa de fotosíntesis o de respiración concreta. Precisamente la que la planta necesita. Modelos matemáticos Estos ordenadores vegetales no son algo único. Numerosos procesos de los seres vivos, no sólo de los organismos sino incluso la acción de comunidades de ellos, pueden ser modelados matemáticamente mediante este tipo de autómatas celulares. Por ejemplo, la conducta de defensa o ataque de las sociedades de insectos, como las hormigas, exigirían complicados sistemas de comunicación y toda una jerarquía de gobernantes y supervisores, si no fuera porque realmente la efectividad se consigue de manera mucho más sencilla aplicando las leyes de la computación distribuida. Igualmente la respuesta inmediata de un cardumen de peces al ataque de un depredador, la forma en que se ordena una bandada de estorninos, incluso la manera en que se establecen los atascos de una carretera a la entrada de cualquier gran ciudad o la forma en que en el córtex visual se reconstruyen los mapas de visión a partir de los estímulos que llegan a la retina son ejemplos de sistemas que consiguen realizar tareas complejas y creativas (en el sentido de que producen resultados que no son obvios a partir de los datos de entrada) gracias al trabajo coordinado de elementos que no lo podrían hacer por separado. |
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