Dia de Reis al CERN

Els que seguiu iCIENTIFICats a Facebook i/o Twitter ja sabeu que un servidor va passar uns dies a Ginebra. Tot i que per mantenir la meva reputació us podria assegurar que ja entrava als meus plans visitar el CERN, us enganyaria. El cert és que fer un tomb per un dels centres de recerca més importants d’Europa només em va venir al cap en adonar-me que és l’estació terminal de la línia 14 del tramvia de la ciutat suïssa.

L’Organització Europea per a la Recerca Nuclear (l’acrònim CERN ve del francès) va fundar-se el 1954, com una manera d’unir en un esforç comú l’Europa destrossada per la Segona Guerra Mundial. Des del primer moment es va plantejar instal·lar-ne la seu a Suïssa, país ben conegut per la seva neutralitat (i la seva xocolata). Des de llavors, i durant més de 50 anys, els seus gairebé 10.000 investigadors han intentat posar una mica més de llum sobre el món de la física de partícules.

El recorregut de l'LHC sota la frontera alpina. Els llums verds i vermells representen feixos de protons llançats en els dos sentits fins a xocar tot alliberant grans energies

Quan es parla del CERN, un té la sensació que tot és gegantí. El 2009 disposava d’un pressupost de 724 milions d’euros, aportats pels 20 països membres (Espanya n’és el cinquè contribuent, amb un 8,5% dels fons). Contè la màquina més gran del món, l’LHC (Large Hadron Collider, o Gran Col·lisionador d’Hadrons), un accelerador de partícules ubicat en un túnel de 27 km de longitud que travessa la frontera francosuïssa 100 metres per sota dels Alps. Des de la seva posada en marxa el 2009 s’hi generen feixos de protons (o d’ions de plom) que fan unes 11.000 voltes cada segon al túnel. Aquests feixos arriben a xocar amb una energia de 14 TeV, concentrada en tot just un parell de nanòmetres. Així es generen explosions que disparen leptons, muons, quarks i bosons diversos. Totes aquestes partícules es detecten als sensors dels quatre experiments que el CERN té en marxa ara mateix: ATLAS, ALICE, LHCb i CMS són els noms dels buscadors de l’arxifamós bosó de Higgs. Cada experiment recull les dades d’un detector al voltant dels carrils de l’accelerador; cadascun d’aquests detectors fa 40 metres de llarg i 25 d’alçada.

L'interior d'un dels detectors de l'LHC, amb imants basats en superconductors que necessiten temperatures prop del zero absolut per funcionar.

Podria continuar molta estona, però us aconsello que visiteu vosaltres mateixos el complet lloc web del CERN. O encara millor, que el veieu in situ. Perquè, efectivament, el pot visitar tothom qui vulgui a un preu molt interessant: totalment gratis!

Això és així perquè el CERN, a banda de fer recerca bàsica sobre física de partícules, generar noves aplicacions a partir de la seva feina (sabíeu que la intranet del CERN és l’origen d’Internet?) i unir els científics europeus i del món en una tasca conjunta, vol explicar a la gent què fa. Per aquest motiu, disposen d’un programa de comunicació al públic que a mi em sembla exemplar.

Per una banda, el visitant pot visitar dues exposicions obertes al públic pràcticament de manera ininterrompuda. La primera, Microcosm, es centra en explicar els fonaments de la física de partícules, les quatre forces que actuen a l’Univers i com s’aspira a poder unificar-les en una de sola gràcies a la Teoria del Tot. A partir d’aquí trobem una descripció dels quatre experiments (que abans esmentàvem) amb què es treballa a l’LHC i dels resultats que permetran confirmar (o refutar) el model estàndard en què la Física es basa actualment. En segon lloc, Universe of particles ens mostra algunes de les peces úniques del CERN (com ara l’article amb què va nèixer Internet o alguns sensors d’un antic accelerador) i com, realment, vivim en un món ple de partícules.

L'edifici que allotja l'ATLAS, únic experiment situat dins de Suïssa

A més a més, però, el CERN també ofereix la possibilitat d’una visita guiada per una part de les seves instal·lacions. Les places per assistir-hi són limitades (al voltant de 20 cada dia), però si us hi apunteu podreu veure un vídeo de la història del CERN i visitar l’edifici on s’ubica l’ATLAS. I tot això, en companyia d’un guia del centre mateix (des d’una investigadora a un administratiu). Tot i que vaig quedar un pèl decebut amb aquesta visita (segurament a causa de les altes expectatives), us aconsello no deixar-la passar.

Molt lícitament us podeu preguntar: i aquest per què ens explica tot això ara? Doncs perquè, a banda de fer-vos dentetes i animar-vos a conèixer el CERN, no em vaig oblidar de vosaltres.

Estimats lectors, aquí teniu el regal de Reis (tardà) d’iCIENTIFICats:

Una estoreta de ratolí i un imant gentilesa dels Reis d'iCIENTIFICats

Per agrair-vos la confiança (i la paciència amb la manca d’actualitzacions), sortejaré aquest detallet entre tots els que retwittegeu la foto a Twitter, hi cliqueu M’agrada al Facebook o comenteu el post aquí abans del 12 de febrer a les 23:59. A més a més, si el comentari al post inclou recomanacions sobre altres instal·lacions de recerca que puguem visitar, tindreu tres números al sorteig, que faré el 13 (o 14) de febrer. Llavors ja em posaré en contacte amb el guanyador per trobar la millor manera de fer-li arribar el premi.

Gràcies, doncs, per iCIENTIFICar-vos i fer millor el blog!

Pere Estupinyà — El lladre de cervells

Ja fa uns quants mesos que aquest llibre està disponible a les llibreries, tant en la seva versió castellana (la que jo he llegit, i que ens va arribar primer, editada per Debate), com en la catalana (editada per La Magrana). No tinc cap dubte que ha estat tot un èxit i, en cas contrari, és que aquest món no gira del tot rodó.

I és que el que en Pere Estupinyà ens ofereix en aquest llibre és una molt bona mostra dels motius pels quals molts li tenim una sana enveja. Químic i bioquímic, periodista científic, col·laborador de diversos mitjans de comunicació (començant pels seus Apuntes científicos desde el MIT de la comunitat blogaire de El País), guionista i editor del “Redes” de fa uns anys… i afortunat / esforçat receptor d’una beca Knight per passar-se un any a l’estat amb més universitats per metre quadrat (Massachusets), i concretament al MIT i la Universitat de Harvard. Aquí sí que l’enveja es desferma del tot: es va passar tot un any xerrant amb alguns dels millors científics del món, visitant i experimentant als seus laboratoris, picotejant una mica d’aquí i d’allà… i encara continua allà, als Estats Units, amb contactes privilegiats. Qui no voldria ser ell?

L'afortunat lladre, Pere Estupinyà

Gràcies a aquest accés tan directe a les fonts, podem fer un viatge per gran varietat de camps de la ciència guiats per aquells que hi han fet—i hi continuen fent—algunes de les aportacions més brillants. Aquí es parla de tot: biologia, neurociències, astrofísica, química, viatges espacials… i de política i economia, perquè també són interdependents amb la ciència.

Em resulta difícil explicar-vos de què va el llibre. En bona part perquè m’he adonat que, des que me’l vaig llegir, m’he anat oblidant de moltes coses, i per tant el més recomanable és que el torni a llegir ben aviat. Sí que us puc dir, però, que l’autor ens transmet totalment la visió privilegiada de la que ell va gaudir a Cambridge. Amb un estil planer, gens farragós, que no et refrega a cada moment que ell ha compartit molts moments amb guanyadors (actuals i futurs) del Nobel, Estupinyà s’obre la gavardina i ens ensenya tot el mostrari dels seus coneixements “robats“. I, si bé potser no és cert del tot—perquè els científics tot sovint són molt gelosos de les seves decobertes—, acabes amb la sensació que aquest lladre ha pogut triar el que es volia endur de cada habitació tranquil·lament.

Una portada no pot ser més clara: feu-ne cas i llegiu les confessions dels seus cops

Tot i això, el llibre no són només explicacions fantàstiques de la feina d’aquests científics. Aquest assaig també té, i en bones dosis, moltes històries personals de l’autor. Aquesta és l’eina que tot sovint fa servir per introduir la seva opinió; una opinió, subjectiva per definició, fonamentada tant com pot en l’objectivitat científica. Per exemple, hi ha una postura molt clara respecte a les pseudociències (no se’ls ha de “donar bola”). Però també hi ha opinions que han variat amb el pas del temps (vegeu el cas dels viatges tripulats a l’espai), o algun cas on la posició encara no s’ha definit del tot perquè hi ha arguments a favor de totes les postures (quina és la millor manera d’ajudar els més pobres, invertint-hi enormes quantitats de diners o afavorint un autèntic lliure mercat?).

La principal pega que li veig a aquesta recopilació de coneixements privilegiats és que et deixa amb gana. Justament quan es comença a posar més interessant, quan tens la sensació que t’estàs endinsant—per fi!—ens els secrets més ben guardats, justament llavors… s’acaba el capítol i toca canviar de tema. Si en vols saber alguna cosa més, vés a Internet i perd-te pel nou món que se t’acaba d’obrir al davant. I això passa a cada apartat! És clar que, si tenim en compte que això és precisament el que l’autor pretén (com ja ens confessa en la introducció), doncs més que una crítica, és un “Missió acomplerta, Sr. Estupinyà“.

Sigui com sigui, és una lectura d’allò més recomanable. És un molt bon llibre per endur-vos de vacances (segur que molts encara en teniu uns dies, o les feu al setembre per tenir unes condicions immillorables), però també per al dia a dia, perquè és d’aquells que no cal seguir el fil. Si avui et ve de gust llegir sobre cèl·lules mare, tot teu, i si demà prefereixes l’energia fosca, ningú t’impedirà fer el salt a la biologia.

Entre altres històries, el llibre us explicarà els secrets de les "Torres de la Creació" (NASA) i del cuc de 8 caps (P. Estupinyà)

I per acabar-ho de rematar, té dos dels take-home messages més potents que he tingut la sort de trobar darrerament. Dos consells que prometo fer esforços perquè no se me’n vagin mai del cap:

No ens traguem les ulleres de la ciència. La Ciencia ens aporta la millor visió possible (i més en profunditat) del món; per què hi hem de renunciar?

Rascar donde no pica. En poques paraules (i molt certes): no hi ha absolutament res que no sigui interessant. I segurament el més interessant de tot és allà on no t’ho esperaries mai. [Aquí, el mateix Estupinyà us en dirà alguna cosa més]

Si l’autor pretenia deixar els dos missatges ben clars, amb mi ho ha aconseguit. La resta, és accessori… i sempre ho puc tornar a llegir ;-).

I ara us toca a vosaltres. Algú més s’ha llegit el llibre? Quines sensacions us ha deixat? Teniu alguna part preferida? Alguna que us desagradi especialment? Heu captat altres missatges a part dels dos que jo he procurat gravar-me ben clars? Els comentaris són vostres…

VdM – Poders del 10

Ja em disculpareu la traducció lliure del títol, però la veritat és que aquest em sembla més suggerent que no pas el més correcte de Potències de 10.

El que podeu veure en aquest post, avui que recupero la secció Vídeo del Mes (que, com vaig profetitzar, es convertirà aviat en Vídeo del Semestre), és un petit clàssic de la divulgació. Es tracta d’un curtmetratge documental de 1977, pensat i fet per dos dissenyadors nord-americans (Bernice “Ray” Eames i el seu marit Charles Eames), i narrat per Philip Morrison, professor emèrit de Física del Massachusetts Institute of Technology (més conegut com MIT o “em-ai-ti”, si sou molt anglòfils).

L’origen de la pel·lícula és un llibre il·lustrat de 1957, Cosmic View (“Visió còsmica”), de l’holandès Kees Boeke. Boeke va ser un educador que va crear aquest projecte en col·laboració amb els alumnes de l’escola que ell mateix va fundar a Bilthoven. Tenia la idea de mostrar que la Terra es troba immersa en un Univers inabastable, però després es va adonar que també podia mostrar les meravelles que es troben a una escala infinitament petita, al nostre interior. L’obra original completa es pot trobar a la pàgina de Mitchell Charity, i hi he arribat gràcies a aquesta entrada que Microsiervos va dedicar al llibre i les seves diverses derivades.

Tres etapes de referència als viatges per les potències de 10 que ens proposen Cosmic View i Powers of Ten: el nucli atòmic, la visió familiar d'una persona i la immensitat de l'Univers

El que més m’agrada del llibre i del documental dels Eames, i que sobretot aquest últim reflecteix particularment bé, és la idea de la continuïtat entre el més microscòpic (del que encara no ho sabem tot) i el més macroscòpic (del que tampoc ho sabem tot) dels móns.

Gràcies al vídeo (tot i alguns mínims errors que podeu trobar a l’entrada a la Wiki), fem un viatge a través de 40 (!) ordres de magnitud: la diferència d’augment entre els extrems és de 10.000 sexilions (una paraula que no he pogut confirmar si existeix). O dit d’una altra manera, la diferència és de

10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000

de vegades. Passem, com es veu, dels 10^-16 m (0,000001 ångstroms) del nucli atòmic als 10^24 m (100 milions d’anys llum), proper al límit de la vastitud de l’Univers que podem veure.

Tot plegat són xifres que maregen, però que queden perfectament ben lligades gràcies a l’escala humana, que coneixem perfectament bé.

Espero que en gaudiu, que al·lucineu amb com en som alhora de grans i de petits i, sobretot, que no us talleu per comentar qualsevol cosa que us cridi l’atenció de tot plegat!

Via el Tumblr de Josep Maria Ganyet (@ganyet)

Un resultat negatiu també és un resultat

La idea resulta lògica, oi? Un resultat sempre és un resultat, sigui positiu o negatiu. Doncs això tan obvi no sempre es veu així al “mundillo” de la Ciència. Per entendre-ho, però, abans cal explicar com funciona aquest món:

La Ciència o, més ben dit, la ciència acadèmica, gira al voltant d’un element principal: les publicacions. Si tu publiques (si el teu grup publica), és més senzill aconseguir diners per investigar, guanyes prestigi, el teu currículum millora i pots optar a millors llocs de feina… Tot això afavoreix que continuïs publicant, i així el cicle torna a començar. El mecanisme és senzill, oi? Bé, doncs, avancem.

La Ciència gira al voltant dels papers (articles científics): llegir-ne buscant idees i publicar-ne com més millor

I què es publica? La resposta lògica (i correcta): els resultats de la recerca. I en aquest punt és on hem de posar-hi un “Sí, però…“

Sí, es cert que els científics publiquen els resultats de la recerca que han fet. Però en la immensa majoria de casos NO publiquen (no sé si dir publiquem) tots els resultats, sinó només aquells que els donen la raó, els que confirmen la seva hipòtesi. I això per què ho fan? Volen amagar-nos alguna cosa? No, és clar: senzillament no es dóna valor als resultats negatius.

Des del meu punt de vista (i tinc la sensació que no sóc l’únic que pensa així) aquest és el gran problema de la publicació científica avui en dia. I és un problema perquè—al meu entendre—alenteix la Ciència. El fet que els resultats negatius no es publiquin els converteix en invisibles i, per tant, es repeteixen una vegada i una altra en laboratoris de tot el món… sense ni tan sols saber-ho!

Parleu amb qualsevol persona que es dediqui a la ciència professionalment, i us podrà dir com n’és de frustrant que un experiment “no surti“. Moltes vegades aquest experiment significa setmanes o mesos de feina, seguir protocols estrictament per no ometre’n cap pas, allargar les jornades al laboratori perquè entre pas i pas del protocol has d’esperar un parell d’hores… i creuar els dits perquè, després de tot aquest esforç, el resultat sigui justament el que esperes. I no. El coi d’experiment no surt com esperaves.

Toca repetir-lo. Si hi ha sort, podràs reprendre’l en algun punt intermig del procés; si no n’hi ha, doncs tornem-hi des del principi. Probablement, la repetició no servirà de res. Llavors és el moment de repassar tot el protocol per comprovar que no has comés cap error: sí, el material era el necessari i tenia la qualitat necessària; no, no m’he saltat cap pas; sí, és clar que la màquina estava endollada… Com és lògic, a vegades apareixeran errors humans, o algun reactiu fet malbé, que hi donaran una explicació. Però altres cops, l’experiment no surt per la senzilla raó que no pot sortir: la hipòtesi era errònia o, com a mínim, no es pot demostrar amb aquell procediment concret.

L'autèntic dia a dia del laboratori?

Tot aquest procés, l’acurada feinada de l’abnegat treballador de la Ciència, no sortirà mai a la llum. I, encara pitjor, és possible (fins i tot probable) que algú de l’altra punta del planeta  es trobi en la mateixa situació i tampoc ho expliqui. L’error (o més ben dit, el plantejament lògic però erroni) es pot repetir així ad infinitum. Em sembla que estareu d’acord que això és un problema, i més quan aquests experiments costen calés (sobretot calés públics).

Les raons per no publicar els resultats negatius són diverses, i aquí us en proposo unes quantes, però estic segur que entre tots en podem trobar més:

• Un resultat negatiu pot servir per desmuntar altres resultats. En general, la ciència es basa en aportar arguments que recolzen una hipòtesi. Els resultats contraris poden contribuir a desfer aquells que suporten la hipòtesi; però també és possible que, simplement, aquell experiment en concret no sigui el més adequat per provar una determinada idea. Sigui com sigui, fins i tot si l’investigador ha errat en la seva hipòtesi (equivocar-se és, en bona part, la base del progrés científic), seria bo anunciar els resultats negatius, ja que això serà útil a tots aquells que treballen en el mateix camp.
• Un resultat negatiu no ven. Tant en revistes científiques com als mitjans de comunicació es dóna valor al fet que A demostri B (i no al contrari), i es pensa en l’avenç pràctic que això pot suposar. El resultat negatiu no suposa fer un pas endavant, sinó quedar-nos on érem. Des del meu punt de vista, però, es pot convertir en un pas al cantó per seguir avançant per un camí paral·lel. Això sí, aquesta idea no sembla massa estesa entre els implicats en la publicació científica…
• Un resultat negatiu no es pot demostrar. Tècnicament, no hi ha manera d’estar segur que un resultat és negatiu. Molts possibles errors poden fer que un resultat positiu es torci. En canvi, un cop tens el resultat positiu, ja està clar que ho has fet tot bé (de fet, cal replicar-lo independentment, però el més difícil ja està fet). És clar que, amb la demostració del negatiu, tot és posar-s’hi:

El repte de demostrar un negatiu (PhD Comics by Jorge Cham)

Tot i aquests inconvenients, hi ha qui “s’atreveix” a oferir un lloc on publicar aquests resultats negatius: dos exemples que he trobat (més ben dit, que m’han trobat) són Journal of Negative Results – Ecology and Evolutionary Biology i Journal of Negative Results in Biomedicine. Aquesta darrera revista es presenta com un lloc on es promou “la discussió de resultats inesperats, controvertits, provocatius o negatius en el context dels principis [científics] actuals”.

Em sembla que aquestes iniciatives són essencials per afavorir la publicació de molts d’aquells resultats que són importants i que, d’un altra manera, es quedarien al tinter, fet que acaba provocant la repetició absurda d’experiments.

Espero que aquests temes més relacionats amb el món acadèmic us semblin atraients, i confio sobretot que aquells que fan vida al laboratori ho trobin interessant i vulguin aportar-nos també la seva visió de la qüestió. I per obrir el debat, us llenço unes quantes preguntes: Penseu que cal publicar els resultats negatius? Us estalviaria feina i “patiment”? Publicaríeu en revistes com les citades, fins i tot si el factor d’impacte no és gaire elevat? Espero  les vostres respostes i que comencem un bon debat.

PD: Preparant aquest post, vaig trobar un altre blog on també es tracta aquesta qüestió. De fet, és d’on he tret una de les imatges de més amunt; allà també es presenta una altra revista amb l’objectiu d’avançar en el coneixement sorgit de manera inesperada: Journal of Serendipitous and Unexpected Results.

2010: Diversos resums en un resum

Ja fa uns quants dies que hem inaugurat el 2011, però això no és motiu per deixar abandonat el balanç de 2010. La darrera quinzena de l’any és tradicional que revistes i blogs ens resumeixin el més destacat dels darrers mesos. Us en proposo un recull aquí, aportant-hi algunes idees personals i alguna proposta recollida a Facebook.

Comencem amb els que Nature i Science han considerat com els líders de les seves classificacions respectives:

Port-au-Prince (Haití), després del terratrèmol (Font: Mirror/Reuters)

Els britànics (Nature) s’han fixat, més que en un descobriment, en una constatació: 2010 ha estat un any en què els desastres naturals ens han sacsejat (mai més ben dit) amb especial virulència. És tòpic afirmar que la Natura ens demostra que som molt poca cosa, però això no ho fa menys cert. Els terratrèmols d’aquest any han estat molt intensos (el de Xile va arribar a una magnitud de 8,8 a l’escala Richter), però sobretot han sigut especialment devastadors: el d’Haití (avui fa un any), tot i ser “només” de magnitud 7,1, va deixar 230.000 morts i un milió llarg de desplaçats (una situació agreujada per la recent epidèmia de còlera). A banda, el volcà Eyjafjallajökull va monopolitzar les portades durant setmanes, a causa del bloqueig de l’espai aeri que va provocar. Per últim, sembla que es constata un augment de fenòmens climàtics extrems: sequera a Rússia, inundacions a Paquistan (relacionades amb la Niña)… que de ben segur que continuaran augmentant els propers anys.

La primer màquina quàntica. Fixeu-vos en l'escala (Font: Wikipedia)

Per la seva banda, la revista americana ha posat al capdamunt del seu rànquing la primera màquina quàntica. Els seus fabricants, a Califòrnia, han construït per primer cop un objecte que es troba en dos estats simultàniament: la petita làmina d’alumini que el constitueix vibra molt i poc al mateix temps. Per a aconseguir-ho, cal refredar-la fins a un estat basal de mínima energia i després, gràcies a la seva interacció amb un solc quàntic, elevar-ne mínimament l’energia per generar la simultaneïtat dels dos estats. És evident que aquest—tot i ser només un primer pas—és un moviment clau per, primer, entendre millor la mecànica quàntica i, també, avançar en la computació quàntica.

Després d’aquest divergència inicial en la màxima fita de la ciència durant 2010, però, totes dues revistes es posen d’acord, i coincideixen en tres dels altres 10 integrants de la llista:

L’equip de Craig Venter (creador de Celera Genomics, empresa implicada en la seqüenciació del genoma humà) ha fet un pas més cap a la creació de vida artificial: han presentat en societat el primer organisme amb un genoma totalment sintètic. De fet, es tracta de la reconstrucció “peça a peça” del cromosoma del bacteri Mycoplasma mycoides, que es va introduir en una altra cèl·lula bacteriana del mateix gènere. Des d’aquell moment, aquesta cèl·lula (i les seves descendents) viu seguint les instruccions del seu nou genoma artificial.

Diversos investigadors del Max Planck Institut alemany, liderats per Svante Pääbo, han demostrat la presència de gens neandertals en poblacions actuals d’europeus i asiàtics. Aquest fet dóna per fi resposta a una de les preguntes tradicionals de la paleontologia: Neanderthalensis i Sapiens ens vam creuar en algun moment? Aquests resultats han estat possibles després que el mateix equip seqüenciés, el 2009, el genoma del Neandertal.

L’última gran coincidència es centra en els dos nous mètodes de prevenció de la infecció per VIH que s’han presentat els darrers mesos, basats en medicaments antiretrovirals. Aquests normalment s’utilitzen per controlar la infecció un cop s’ha produït. El primer sistema és un gel vaginal on s’ha dissolt un d’aquests fàrmacs, el segon consisteix en la ingesta preventiva (per via oral) d’un altre compost. Tots dos han reduït el risc de contagi en les poblacions en què s’han provat.

Tres "hits" de 2010: gens de Neandertal dins nostre, bacteris amb genoma sintètic i noves mesures per prevenir la SIDA

Tal com ens apunta el Pere Estupinyà al seu particular i molt complet resum, les apostes per a triar la notícia científica de l’any anaven orientades bé cap als Neandertals, bé cap al “bacteri sintètic”. Ja hem vist que no ha estat així. Això no invalida el fet, però, que com s’apunta en aquest post que recull també el més rellevant que ens ha explicat al seu blog, 2010 sigui (novament?) l’any de la genètica. De fet, la llista de Science (accés amb subscripció gratuïta) cita altres fites molt destacables en aquest àmbit: la identificació de nous gens responsables de malalties rares, les noves tècniques de reprogramació genòmica (essencials per a l’ús de cèl·lules mare; veieu aquest post) i un nou mètode per generar knock-outs (individus als quals manca un únic gen en concret) en rates.

Aquí és on Nature torna a divergir. De fet, el seu llistat s’orienta molt més a destacar alguns aspectes més socials relacionats amb la recerca. Aquesta tendència, que ja es veu en l’elecció de la notícia líder, queda patent en aquests altres punts que destaca: el bloqueig de les polítiques orientades a frenar el canvi climàtic, els alts i baixos amb la recerca amb cèl·lules mare als EUA o les retallades de fons per a recerca a Europa.

Halomonadaceae capaços d'alimentar-se d'arsènic, el boom polèmic de l'any

És també a Nature on han decidit destacar una de les més grans descobertes de l’any… o si més no la més polèmica. A finals d’any es va  anunciar que científics de la NASA havien identificat per primer cop un bacteri capaç de viure de l’arsènic. Ja us vaig explicar el canvi de paradigma que això suposa per al que anomenem Vida. Sembla, però, que l’article ha estat durament criticat, com veiem al blog de la biològa Rosie Renfield (el debat continua en entrades posteriors). A l’espera de veure on arriben aquestes crítiques, sens dubte jo i alguns lectors del blog (com la Sara, que ho diu al Facebook) hauríem situat el GFAJ-1 en el nostre top particular. També ho hauria fet el blog Alt1040, que ens resumeix importants descobertes de 2010 sobretot als àmbits de la medicina i l’astronomia, menys valorats a les revistes.

Per arrodonir el resum iCIENTIFICat de 2010, deixeu-me afegir-hi només uns darrers apunts personals:

– Als experiments del CERN i l’LHC (Large Hadron Collider) sembla que els costa posar-se en marxa, però aquest any ja s’ha aconseguit, i em sembla que això ja no hi ha qui ho pari. No sabem fins on arribarem, si acabarem trobant el bosó de Higgs o qualsevol altra partícula inesperada, però de moment s’han pogut capturar 38 antihidrogenits durant un temps significatiu. I això què vol dir? Doncs teniu respostes a l’excel·lent La Pizarra de Yuri.

– Fa temps que sabem que la biodiversitat està amenaçada, però tot i així encara ens sorprenem contínuament amb noves espècies (que sovint passen directament a les files del risc d’extinció). Novament la Sara és qui ens proposa aquest recull de TreeHugger amb algunes de les més espectaculars de l’any. Particularment, em quedo amb la llagosta peluda…

– Aquest 2010 ha nascut un diari nou en català. Deixant de banda altres aspectes, us el destaco aquí perquè l’Ara disposa d’un interessant i ben farcit punt de trobada dedicat a la Ciència, amb notícies i blogs. No us sembla una bona notícia?

Espero que aquest recull us sembli interessant, tot i que sigui un refregit de la feina de molta altra gent. Ben segur que hi trobeu a faltar moltes notícies, moltes novetats, moltes curiositats… Doncs va, no us talleu i compartiu les vostres idees i enllaços amb tots.

Científics naturals… i col·laboradors

Ja us deia fa unes setmanes que, tot i que sembla que la intel·ligència artificial és a punt de guanyar-nos la partida a l’hora de “pensar la ciència”, l’espècie humana no podem resignar-nos. De fet, encara podem donar molta guerra.

Però avui no arribaré al punt de partida del post fins al final. Perquè no em linxeu, us faig una promesa: acabarem jugant (si voleu).

Estic segur que la majoria sabeu què és la computació distribuïda (o distributed computing). Si més no, intuïtivament. Segur que n’heu sentit a parlar. No? Vinga, us en posaré un exemple: us sona SETI@home? Aquest sistema de Cerca d’Intel·ligència Extraterrestre (justament el significat de SETI) es basa en la col·laboració de gran quantitats d’ordinadors (inclòs el vostre) per a analitzar les dades recollides en un radiotelescopi, de manera que se’n puguin obtenir més ràpidament resultats rellevants. Per a fer-ho, només cal instal·lar-se un programa que s’activa juntament amb el protector de pantalla, quan no es treballa a l’ordinador. Tot i la pèrdua de notorietat recent, és la millor mostra d’aquest tipus d’estratègia.

Una captura del protector de pantalla de SETI en funcionament

Aquest sistema, però, es pot fer anar encara un pas més enllà. I aquí sí que, tal i com esperàveu—i després del paper dominant de les màquines en el mètode anterior—, hi tornem a entrar nosaltres. Es tracta del pensament distribuït (o distributed thinking). En aquest cas, el principi és el mateix (dividir la feina per tal d’acabar-la abans) però els implicats són diferents: ja no es tracta dels vostres ordinadors buscant resultats rellevants, sinó de persones com vosaltres col·laborant per fer avançar la ciència.

Els darrers anys han sorgit diverses iniciatives d’aquesta mena, cadascuna amb les seves particularitats, però amb la mateixa idea de base: milions de parells d’ulls arreu del planeta s’hi veuen més i millor que un de sol. La idea és senzilla, però només la tecnologia desenvolupada a la Universitat de Califòrnia – Berkeley a partir del SETI@home ha permès portar-la a terme. Amb aquesta filosofia en ment, tots podem col·laborar a buscar partícules de pols sorgides de la cua d’un cometa (i posar-los noms com ara Orió o Sirius) [Stardust@home], localitzar ossos amagats al desert gràcies a fotografies de satèl·lit [Hominids@home], o interpretar si les galàxies que tenim a prop són el·líptiques o espirals [GalaxyZoo].

Diverses iniciatives que aprofiten la potència del pensament distribuït

Ara bé, si alguna cosa defineix tots aquests exemples que us he citat és que són tasques mecàniques, tasques que l’afortunat que se n’havia d’encarregar ha pensat que no era just gaudir en exclusiva del privilegi de fer-les. Tasques, en definitiva, que un ordinador faria millor si no fos perquè encara no s’ha aconseguit programar-lo—per exemple—per a identificar correctament una partícula de pols espaial (no us penseu,  no és bufar i fer ampolles…).

Rosetta@home (també a Twitter: @rosettathome) és, en aquest aspecte, ben diferent. Per entendre-ho, cal tornar als origens, a la “simple” computació distribuïda en què es basa el programa SETI@home. Com el seu predecessor, demanava als seus usuaris que—amb la instal·lació d’un protector de pantalla—cedissin una part del seu temps de computació per a un projecte del laboratori: l’estudi del plegament de proteïnes.

Conèixer l’aspecte tridimensional d’una proteïna és essencial per entendre-la. En el seu origen, les proteïnes són simplement cadenes d’aminoàcids, les “peces” que les componen. Poden ser cadenes curtes, d’unes 50 unitats, o interminables tirallongues de milers d’aminoàcids. En tots els casos, però, la simple cadena no és suficient per conèixer la proteïna: la manera com aquesta tira es plega i replega sobre ella mateixa, en base a les interaccions dels aminoàcids, determina la funció de la proteïna.

La funció d'una proteïna sorgeix tant de la seqüència dels aminoàcids com del seu aspecte tridimensional

Analitzar aquestes estructures en un laboratori a partir de mostres biològiques és factible, però molt lent. En canvi, gràcies als avenços en seqüènciació gènica i genòmica, és possible deduir la composició aminoacídica de qualsevol proteïna. A partir d’aquí, només és necessària una gran potència de càlcul per—amb els algorismes adequats—deduir la forma que es deriva de cada cadena en concret. Justament, els grans supercomputadors (com el Mare Nostrum de la Politècnica) inverteixen una bona part del seu temps en aquestes tasques.

Així va ser com Rosetta@home, sorgit al laboratori de David Baker a la Universitat de Washington (Seattle, EUA), va decidir demanar l’ajut de gent d’arreu del món per accelerar la tasca. Al cap d’un temps, els seus usuaris van adonar-se que podien deduir moltes estructures abans no ho fes el programa, que treballa simplement de manera repetitiva i sense pensar. Davant d’això, els responsables del programa van decidir anar un pas més enllà. Com? Molt senzill: passant de la computació distribuïda al pensament distribuït!

Així va nèixer Foldit (Plega-la), un joc que tots podem descarregar-nos a l’ordinador per resoldre trencaclosques en forma de proteïna. Després d’una explicació de les normes bàsiques sobre les interaccions entre els aminoàcids, al jugador se li proposen diferents seqüències de proteïnes que ha de plegar correctament. El joc es fa més exigent a mesura que s’avança, i s’estimula la competició entre jugadors (i equips de jugadors) donant puntuacions més altes als més ràpids o que més s’han apropat a l’estructura correcta. I, més endavant, es proposen proteïnes d’estructura encara desconeguda, per tal que els jugadors facin les seves propostes, que si són prou bones es validen al laboratori.

Foldit és un joc que us permet col·laborar en importants avenços científics (Feu clic al logo per jugar-hi)

Gràcies a aquest joc, els investigadors han comprovat que la ment humana—sobretot diverses ments humanes pensant coordinadament—pot ser millor que els supercomputadors. Com demostren en un article recent a Nature (ben resumit en aquesta notícia, que és la base d’aquest post i que cita també els altres projectes ementats), les xarxes de cervells humans són en aquest cas més eficients que els millors ordinadors. Això es deu fonamentalment a tres capacitats que nosaltres explotem millor que les màquines: la millor visió espacial, l’aptitud d’arriscar-se a curt termini per obtenir beneficis més endavant, i l’habilitat per adonar-nos aviat que som en una via morta. Tot i que els programadors ja han començat a incloure els resultats que es deriven d’aquesta prova als algorismes de Rosetta@home, de moment mantenim l’avantatge.

Ho veieu, com encara no hem perdut la guerra?

Actualització 11/1/11: A través de la pàgina d’iCIENTIFICats a Facebook, la Sara ens fa arribar un pas més en aquesta estratègia: EteRNA és un joc que ens proposa plegar estructures de molècules de RNA; les millors es sintetitzaran (com en el cas del Foldit) en un laboratori. Gràcies per l’apunt, Sara!

Científics artificials

Als éssers humans ens fa por ser desplaçats de la nostra posició dominant en el món. Sobretot pels extraterrestres o per màquines que se’ns n’han anat de les mans. La cultura popular ha deixat mostres abundants del pànic de l’ésser humà de ser suplantat per una altra raça intel·ligent, ja siguin visitants d’altres planetes (des de La guerra dels móns fins a Mars Attacks!) o ordinadors superintel·ligents (Matrix o la filosòfica i molt recomanable Battlestar Galactica).

 

Dos éssers fills de la Intel·ligència Artificial que ens han dominat a la ficció: l'agent Smith i Caprica-Six. Els nous científics podrien ser com ells.

 

Doncs bé, aparentment som una mica més a prop d’aquesta segona situació. La ciència—fins ara una activitat exclusiva del pensament humà—també avançarà gràcies a les idees genials que puguin sorgir d’una ment artificial. O això sembla si hem de fer cas de l’article de Javier Sampedro a El País ¿Máquinas capaces de soñar?, on comenta les implicacions d’una anàlisi publicada a Science pels sociòlegs de la Universitat de Chicago James Evans i Andrey Rzhetsky, Machine Science (pdf aquí si teniu accés electrònic a la revista). També en podeu trobar altres comentaris aquí i aquí.

Suposo que no es sorprendrà ningú si dic que avui en dia els ordinadors són una eina essencial per als investigadors. A part de permetre’ls fer un seguiment de la literatura més rellevant (o no tant ;-P) per a la seva feina, també resulten bàsics per a l’anàlisi de grans quantitats de dades. Però diguem que, fins ara, les màquines només han fet la feina bruta, eren un filtre que permetia als científics centrar-se en els resultats més interessants, i construir nou coneixement al seu voltant.

El que proposen Evans i Rzhetsky al seu article és que les màquines comencen ja a anar un pas més enllà. Ja no són només “tècnics de laboratori”, sinó que assumeixen el rol del científic en una vessant més intel·lectual: ara, les màquines elaboren noves hipòtesis.

Gràcies a la intel·ligència artificial, els investigadors actuals han començat a identificar nous patrons fins ara desconeguts. Aquests patrons es basen en relacions entre conceptes que els científics encara no havien estat capaços de trobar per ells mateixos. Les màquines ja no es centren en ajudar-nos a confirmar o rebutjar les hipòtesis “pregenerades” pels científics, sinó que comenen a proposar-nos idees pròpies. I n’estan aprenent a bon ritme.

El primer sistema (i el més evident) per a produir aquestes noves hipòtesis consisteix en establir relacions entre conceptes o resultats aparentment desconnectats, sovint pertanyents a caps diferents de la ciència. I no només això, sinó que també cal definir (o la màquina ha d’aprendre) quina és la millor manera d’identificar les connexions més útils.

L’exemple més senzill d’aquest abordatge consisteix a connectar dos resultats diferents a partir d’un element comú: si A causa B, i C és conseqüència de B, és lògic pensar que A provoca C. Tot i la seva aparent senzillesa, aquest raonament no resulta fàcil d’intuir per investigadors de disciplines diferents, necessàriament centrats en “el seu tema”. En canvi, la gran potència de càlcul dels ordinadors els permet extreure aquestes conclusions tot saltant-se les fronteres tradicionals a la ciència i la limitació dels investigadors al seu camp. De la mateixa manera, els ordinadors també podrien identificar i utilitzar patrons de raonament semblants utilitzats en diverses disciplines, per tal de trobar possibles paral·lelismes entre elles.

Tot i que presenta algunes limitacions (com per exemple l’ús de termes diferents en camps diferents per referir-se al mateix concepte), aquest plantejament ja ha començat a donar resultats. Una bona mostra d’això són els estudis ja publicats sobre el descobriment de nous usos per a medicaments ja comercialitzats a partir dels seus efectes secundaris. En aquest cas, els ordinadors han permès trobar aquests nous usos en especialitats de la medicina alienes a aquella per la qual es va crear el fàrmac en un principi.

 

A i C, pertanyents a camps diferents, estan connectats gràcies a B. Font: Science i http://sciencelife.uchospitals.edu

 

Un segon mètode per a establir la lògica que permeti a les màquines proposar noves hipòtesis és la creació de grups de conceptes “d’ordre superior”: a partir de llistes de conceptes aparentment independents, ja hi ha programes que poden començar a identificar les relacions de “gra gruixut” que hi ha entre ells. És a dir, tenen la capacitat d’examinar la llista en perspectiva i identificar-ne propietats que són fruit de la interacció d’aquests conceptes. Perquè ens entenguem, la temperatura també és una descripció de gra gruixut, però que resulta més útil que definir l’agitació tèrmica de cada partícula d’un material. Això mateix pot passar amb aquests acúmuls de conceptes, que adequadament agrupats poden ser molt reveladors.

Aquests canvis també portaran els investigadors “de despatx” a replantejar-se la seva feina: passaran de buscar noves hipòtesis a centrar-se en identificar la millor manera que els ordinadors produeixin idees plausibles i útils. La seva tasca, però, no serà només la d’ensenyar als programes a “fer ciència”. També els hauran d’ensenyar que les hipòtesis més interessants per a ser analitzades en profunditat són aquelles que es basen en relacions que integren tot el sistema, ja sigui biològic (vies metabòliques i com  aquestes interaccionen), físic (les partícules d’un cos, però també les dels veïns) o social (cal considerar aspectes econòmics, polítics…). Per tant, tot i que els sistemes d’intel·ligència artificial comencin establint totes aquestes noves hipòtesis a l’atzar, a poc a poc n’aprendran i evolucionaran per tal de proposar-nos només aquelles que resultin més exhaustives i potencialment útils.

 

Una espècie en perill d'extinció? (©Paul Hardy/Corbis)

 

Sembla, doncs, que anem cap a un nou paradigma de la ciència, un món on les màquines seran les que pensaran i ens proposaran experiments, i on nosaltres anirem afinant la seva intel·ligència. Fins on ens portarà això? Arribarem al punt que temem atàvicament on els ordinadors ens suplantaran? La intel·ligència artificial buscarà hipòtesis que siguin més interessants per a ella que per als humans que l’hem creat? Creieu que realment la tasca dels científics canviarà de manera radical? Us preocupa aquesta possibilitat? Fins i tot si es així, no patiu, perquè—com veureu en un post futur—la batalla per dominar la ciència encara no està perduda…