jueves, 12 de julio de 2012

¿Puede una computadora hacer una demostración?

Hemos visto que las computadoras han invadido cotos que pensábamos profundamente humanos. En los años setenta(de hecho en 1968) el Maestro Internacional y experto en computación David Levy lanzó un famoso reto señalando que ninguna computadora podría vencerlo en una partida de ajedrez. En aquella época, a pesar de la participación de genios del ajedrez y la ingeniería como Shannon y Botvinnik, el nivel de juego de las computadoras era escasamente el de un principiante avanzado. La situación cambio rápidamente. Ya en 1989 Levy fue derrotado por un computador. Recuerdo en el año 90 correr en un computador 286 mi copia de Chessmaster 3.0 y sufrir para poder ganarle en el máximo nivel. La situación ahora es muy distinta. Los programas que corremos en nuestras computadoras sólo pueden ser derrotados por jugadores de extraordinario nivel. El mejor jugador de todos los tiempos Garry Kasparov fue humillado por Deep Blue en 1997, finalizando el dominio del hombre en el juego ciencia. IBM, quien construyó Deep Blue, la picó en pedazos para evitar que Kasparov tuviese la revancha, es decir, IBM fue la versión corporativa de Alekhine    quien evitó volver a ver a Capablanca en un match  despues de derrotarlo en Buenos Aires en el año 1927.  Pero, ¿pueden ser exitosas las computadoras en matemática? El ajedrez es un juego y  es un juego finito, las computadoras con su extraordinaria rapidez de cálculo pueden moverse en el árbol de variantes buscando la mejor opción. La matemática es más rica y pensamos que la demostración en matemática es más cercana al arte que a la lógica. Por eso sorprendió cuando un venerable problema no resuelto fue demostrado por medio de un computador. Se trata del problema del mapa de los cuatro colores. Los matemáticos habían observado que  cualquier mapa, por intrincada que fuera la ubicación de los países, podía ser coloreado con 4 colores(cada país usando uno de los colores) de forma que dos países con regiones adyacentes siempre tuvieran distintos colores. El problema es demostrar que con 4 colores basta. Por mucho que los matemáticos lo pensaban, el problema se resistía. Finalmente en 1976 Appel y Haken usaron una computadora para ¡demostrar! el resultado. Por supuesto, la computadora verificó todas las configuraciones posibles, reduciendo las mismas, a ciertos casos básicos. Esta implementación usaba teoremas anteriores que permitían la clasificación de los mapas y después una verificación por fuerza bruta realizada por la máquina. Distintas voces se opusieron a esta manera de hacer matemáticas. ¿Como verificar los cientos de líneas del programa?  Esta objeción me parece absurda. Todos recordamos que hacia la mitad de los años 90, Andrew Wiles dio con la prueba del último teorema de Fermat, dicha prueba consistía en cientos de páginas de las matemáticas más abstractas que podemos imaginar, que tenían un error inicial que fue subsanado en otro artículo  igual de abstracto y de otras cien páginas(escrito con Richard Taylor). Me temo que ver esto con cuidado(¿lo habrá hecho alguien?) es más pesado que ver el código de un programa. La aceptación de la prueba de Wiles tiene mucho del visto bueno de la cofradía de expertos.
 Las demostraciones con computadora no han parado y otro venerable problema, el del empacado de esferas,  ha sido tratado igualmente, usando una computadora, por Hales en 1998. El veredicto de los árbitros que recibieron el artículo es que ellos  están seguros en un casi 99% de que el resultado de Hales es correcto, como vemos cuando se trata de pruebas asistidas por un computador la lógica se vuelve probabilidad.

miércoles, 30 de mayo de 2012

Kindle y el libro de arena

En el cuento " El libro de arena" Borges crea un libro infinito dispuesto de manera aleatoria y donde el lector después de leer una página no la puede encontrar mas. De alguna manera Borges continua con su línea de trabajo que usa el infinito de manera literaria. Recordamos los extraordinarios cuentos "El Aleph "y "La Biblioteca de Babel" junto con sus ensayos sobre Aquiles y la tortuga para observar su fascinación sobre el infinito. Fascinación con cabal conocimiento matemático como puede darse cuenta el lector que conoce nuestra ciencia. De alguna manera en el "Libro de Arena" Borges se da cuenta que no se necesita una biblioteca infinita para que en ella esten todos los libros: basta un solo libro como el descrito en el cuento. Hace un par de semanas mi hermano me trajo la versión electrónica del libro monstruoso de Borges: el Kindle. 




Un artilugio para leer que puede almacenar miles de libros, descargar revistas y periódicos conectándose a cualquier red wi-fi disponible. Por supuesto, algunos de los libros disponibles para descargar son costosos pero la buena noticia es que hay centenas de miles de libros gratis disponibles.  Nada puede superar la presencia física de un libro pero en estos tiempos de crisis del ambiente el Kindle puede salvar literalmente a millones de arboles. Además, dentro de organizaciones que promuevan la educación a distancia puede ser un organizador y almacenador maravilloso del material instruccional. Nuestras casas siempre  atapusadas de libros pueden sentir un maravilloso alivio cuando descarguemos decenas de libros a un aparato que ocupa, escasamente, el espacio de un libro(mi esposa también me lo agradecerá). Creo que pronto la capacidad de almacenamiento crecerá y que un Kindle podrá almacenar la cantidad de libros que contenía la biblioteca de Alejandría disipando la posibilidad, favorita de los escritores de ciencia fiicción, que alguién pueda destruir todos los libros.


viernes, 27 de abril de 2012

El mono de Borel

El matemático francés Borel expresó un principio probabilístico importante: si un evento tiene una probabilidad muy pequeña de ocurrir entonces nunca ocurrirá. Para ilustrar su idea pensó en un mono que tipea letras al azar en una máquina de escribir. ¿Cuál es la probabilidad que escriba Romeo y Julieta? Muy pequeña dirá nuestro lector. En realidad pequeñisima. Por ejemplo, la probabilidad que escriba la expresión "la casa" es fácilmente calculable y de hecho es pequeña. Pensemos en una máquina de escribir que solo contenga treinta caracteres y la tecla de espacio, la probabilidad de escribir " la casa" es (1/31) elevado a la septima potencia es decir 3,6346964194877555959189893353279x10^(-11)(en el orden de 0,00000000001). Luego de acuerdo a Borel nuestro mono, para su eterna frustación, nunca podrá ser Shakespeare. Sin embargo, Arnold pensó un interesante experimento imaginario. Suponga que Ud. tiene un recipiente cerrado en forma de cubo con dos compartimentos separados por un tabique. En uno de los compartimentos hay un gas, el otro está vacío. Si retiramos el tabique, el gas ocupará todo el recipiente. Arnold señala que de acuerdo a la Teoría Ergódica en algún momento el gas regresará integramente al espacio que ocupaba inicialmente, dejando una parte del recipiente vacía. ¿Cuál es la probabilidad que esto ocurra? Muy pequeña pero va a ocurrir eventualmente. Y,¿qué pasa con Borel y su metaprincipio? Arnold dice que para tranquilidad de nuestro sentido común, el tiempo de espera es astronomicamente grande, tan grande que el sistema solar habrá desaparecido antes que los átomos decidan fulminar a Borel y su principio. De todas formas encuentro perturbador que eso tenga que pasar. Eso indica que si le damos suficiente tiempo a nuestro mono quizas escriba la frase: Querido Monsieur Borel  Ud. está equivocado.