De les megatones als megawatts

Quan la Unió soviètica es va desfer el món es va afrontar a un gran perill. Les armes nuclears disperses en les repúbliques ex-soviètiques podien caure en males mans.  El físic del MIT Thomas Neff va proposar en una editorial del New York Times que els E.U.A. compressin l’urani enriquit d’aquestes armes i els transformessin en urani útil per les seves centrals nuclears. Una arma nuclear típica contenia urani per valor de uns 200.000 dòlars. Deu mil armes nuclears que pesaven un total de 200 tones equivalien a 2.000 milions de dòlars.

Bé doncs,  els E.U.A. han importat 16.000 armes nuclears, les han desmantellat i han transformat l’urani enriquit en urani menys pur per a usar-lo en les seves centrals i això ha proporcionat la energia per a produir el 10% de l’ electricitat generada als E.U.A.  Per a que ens entenguem, aquesta energia seria suficient per donar electricitat a la ciutat de Boston durant 730 anys.  La indústria nuclear ha contribuït més a retirar armes nuclears del món que totes les manifestacions en contra de les armes nuclears. 

 

 

 

 

Conseqüència de tot això és la caiguda del preu del mineral d’urani de 90 dòlars la lliure a començament del 2008 a 36 dòlars el 18 de novembre d’aquest any.  Ara, amb l’arribada del darrer carregament d’armes als E.U.A. pot ser és un bon moment per a invertir en mines d’urani.

 

Nous cervells experimentals ens ajudaran a descobrir l'estructura de la xarxa neuronal del cervell humà

Per estudiar amb detall el cervell humà ens cal començar amb models més senzills com el cervell dels ratolins, ja que no podem posar el cervell de persones vives sota el microscopi . El cervell dels ratolins és molt útil per a observar com es formen noves connexions, però això té les seves limitacions.  Avui dia podem manipular cèl·lules mare humanes de manera que es formi en un recipient el precursor d’un cervell que tingui algunes característiques humanes.  Els avenços en cèl·lules mare han estat tals en els darrers anys que alguns grups en el Japó han obtingut un òrgan que sembla com un ull i un altre grup a Àustria ha aconseguit que les cèl·lules mare s’organitzin en forma d’un mini cervell en les seves primeres fases de desenvolupament i això és un millor model del cervell per a ésser estudiat en el laboratori.  Ara cal veure si aquests mini cervells es poden fer créixer fins el punt que puguem estudiar la seva activitat elèctrica. Això ens permetrà, entre altres coses, estudiar el mecanisme de certes malalties. L’autisme, per exemple, és un desordre d’aquesta activitat elèctrica.

Ara, alguns investigadors estan intentant posar cèl·lules humanes en cervells de ratolins i fent que es desenvolupin en aquest entorn i veure com es connecten.  Aquestes tècniques ens ajudaran a entendre la funció dels gens que regulen el desenvolupament del cervell humà, però que actuen diferent de com ho fan en els ratolins. Per exemple, el gen CDK5RAP2, que regula la divisió de les cèl·lules en el cervell i, per tant, la grandària del cervell.  Si sofreix mutacions causa microencefàlia.

Com veieu els avenços científics en moltes àrees cada dia ens sorprenen més.

Podrem aviat escollir les característiques dels nostres fills?

En el 1978 va néixer la primera nena proveta, la Louise Brown i la primera clínica per a fertilització in vitro  (IVF) dels E.U.A. es va establir en el 1980.  Avui hi ha centenars de clíniques d’aquestes en els E.U.A. i el u  per cent dels nascuts en aquest país ho són per mitjà d’aquesta tècnica.  Allí també es practica la PGD o “diagnosi genètica preimplantació”, mitjançant la qual es retira una de les vuit cèl·lules de l’embrió quan té tres dies i s’analitza l ‘ADN per mirar si hi ha gens associats amb malalties greus.  Algunes vegades els metges esperen un parell de dies més quan l’embrió ja té 100 cèl·lules i ja és un blastocist  i d’aquesta manera s’identifiquen riscos de malalties com la fibrosi cística, la malaltia de Huntington, etc. associats a un sol gen.  Des del principi la PGD s’ha fet servir per aquesta finalitat.  Algunes parelles també han usat la IVF-PGD per a crear un germà per a salvar un altre fill, per exemple un que tingui leucèmia.   Això ja planteja un problema moral. Com se sentirà el dia de demà el nou infant quan sàpiga que pot ser l’únic motiu de la seva existència és que s’havia de salvar al germà? I si el tractament falla?

En els darrers anys, la PGD es fa servir també per a obtenir infants amb determinades característiques.  Per exemple, es paguen 18.000 dòlars per a escollir el sexe. Això que és il·legal en alguns països no ho és als E.U.A. on en l’any 2006 hi havia ja 58 clíniques que permetien fer aquest tipus d’elecció.

A l’any 2009, Jeffrey Steinberg, director de “The Fertility Institutes”, va anunciar que aviat permetria als pares escollir el color de la pell, del cabell i dels ulls. Es va crear un enrenou i Steinberg va retirar la seva proposta i, segons va manifestar, va dir que havia après una lliçó. En aquests temes, que provoquen por a la gent, cal anar poc a poc.  Ara l’empresa 23andMe ha obtingut una patent segons la qual analitzaran l’ADN d’un home o una dona que volen ser pares i els òvuls o esperma de donants per a calcular la probabilitat d’obtenir infants amb certes característiques.   En la seva publicitat anuncien resultats com: “Alta probabilitat d’ulls verds”, “Esperança de vida més llarga”, “Baix risc de càncer de colon”.

El que s’anunciava com una possibilitat en el 2009 és, avui en dia, una realitat. Manfred Kayser és un investigador que ha predit el colors dels ulls i del cabell d’una persona analitzant el seu ADN. De totes maneres,  la relació entre gens i característiques del cos no és tan senzilla en la majoria de casos. El color dels ulls, per exemple, es deu a la interacció de més d’una dotzena de gens.  Avui en un procés de fertilització in vitro els pares poden tenir entre 8 i 15 ous que els poden donar unes poques opcions per a escollir les característiques del seus fills.

23andMe asseguren que amb una mostra de la nostra saliva i per 99 dòlars et poden informar sobre una seixantena de característiques interessants teves. Pots fer la comanda per internet i enviar la mostra per correu i rebràs el resultat a les poques setmanes.

Quina radiació poden sofrir els astronautes en un viatge a Mart?

                                                         Els mòduls del projecte Mars One

No sé si sabeu que hi ha un projecte per a enviar quatre homes i dones a Mart per a establir-hi una colònia i sense bitllet de tornada. Ho organitza un emprenedor holandès, Bas Lansdorp, i ja té més de 165.000 inscrits com a candidats,  malgrat que han hagut de pagar uns 25 euros per a inscriure-s’hi.  El projecte té el suport de persones com el gran físic holandès i premi Nobel  Gerardus 't Hooft.

 

                                                                      Gerardus 't Hooft

 

Costarà uns 4.000 milions de lliures esterlines i es finançarà amb un “ reality show” per televisió.  El llançament està previst que es farà en el 2022 i la nau arribarà en el 2023. Abans s’hauran enviat diverses naus amb materials, mòduls per a viure i menjar.  S’espera obtenir aigua en el propi Mart.

Un dels perills és la radiació que s’haurà de suportar durant el camí. En aquest article entenem per radiació no solament ones electromagnètiques d’alta freqüència sinó partícules subatòmiques provinents de la galàxia o del sistema solar.   La Nasa ja ha mesurat la radiació durant el viatge del Curiosity que no va està sotmès a cap tempesta solar, que és un dels riscos que es poden haver d’afrontar durant un llarg viatge de més de vuit mesos.  Per tant, dels dos tipus de radiació, la solar i la galàctica,  en aquest cas es va mesurar principalment la galàctica, ja que la solar és més baixa quan no hi ha tempestes que poden ser brutals. La radiació mesurada és l’equivalent a sotmetre´s a una tomografia cada cinc o sis dies o el que hagués experimentat un supervivent de 24 Hiroshimes.  Ni un escut d’alumini de 30 cm de espessor protegiria els astronautes d’aquest tipus de radiació. Aquesta dosi incrementaria el risc de càncer en un 3 o 4 %, això sense tenir en compte la radiació a Mart que no té cap magnètic ni pràcticament atmosfera.

La tercera llei de Kepler

Kepler va anunciar les seves tres lleis sobre el moviment dels planetes basant-se en la observació.  Més tard, es va demostrar que les tres lleis deriven de la fórmula de Newton de la gravitació universal.

De les tres lleis, pot ser la menys coneguda és la tercera que ens diu que el període de la òrbita d’un planeta (el seu “any”) al quadrat és proporcional al cub del semieix major de l’el·lipse que descriu (amb el mateix factor de proporcionalitat per a tots).  Dit d’una altra manera: els quocients dels quadrats dels períodes són iguals als quocients dels cubs dels semieixos majors. Ho comprovarem per Júpiter i la Terra. Recordem que la unitat astronòmica  (UA) és la longitud del semieix major de la òrbita de la Terra. El període de Júpiter és 11,86 anys terrestres que elevat al quadrat dóna 140,6. El semieix major de Júpiter és l’equivalent a 5,2 UA. Si elevem 5,2 al cub (5,2 x 5,2 x 5,2) obtenim 140,6.  No és sorprenent?

La nostra útima invenció

A diferència del nostre intel·lecte, els ordinadors doblen la seva capacitat cada divuit mesos. Per tant, hi ha un perill real de que desenvolupin intel·ligència i es facin els amos del món. 

Stephen Hawking

Estem sotmesos a un conjunt d’amenaces més o menys probables. Algunes provocades per nosaltres mateixos com el terrorisme, el perill nuclear, la pol·lució o el canvi climàtic. Altres són naturals com  els huracans, les tempestes solars o els impactes de asteroides o meteorits. Respecte d’aquests, el recent meteorit que va caure a Rússia i va ferir un miler de persones ens ha recordat que no és una amenaça a ser menystinguda i, de fet, la ONU ha adoptat un pla de defensa contra impactes d’asteroides. Es calcula que només n’hem descobert un 1% dels asteroides existents i que n’existeixen un milió capaços de destruir una ciutat com Barcelona o més gran. Finalment, hi ha un tercer grup d’amenaces d’origen mixt entre les quals trobem les pandèmies i els sismes com hem vist amb l’assumpte de la plataforma Castor.

Avui us parlaré d’una nova amenaça de la qual, possiblement, no n´heu sentit parlar encara que ha sortit en alguns films de Hollywood com Terminator.  Ja fa temps vaig llegir un llibre de l’inventor Ray Kurzweil sobre el que ell anomena la Singularitat, el moment en el que crearem màquines veritablement intel·ligents que, poc temps més tard, ens superaran àmpliament en intel·ligència.

                                                            Ray Kurzweil

Encara que ha creat un moviment de caràcter quasi-religiós, aquest senyor no és un qualsevol,  ja que va guanyar l’any 1999 la Medalla Nacional de Tecnologia  i Innovació dels E.U.A. i ha estat fitxat per Google com a director d’ enginyeria.  Kurzweil situa aquest moment “singular” al voltant de l’any 2045. De totes formes, Kurzweil és optimista sobre aquest esdeveniment, ja que, segons ell, aquestes superintel·ligències ens ajudaran a solucionar tots els problemes de la humanitat com la fam, la manca d’aigua, les necessitats energètiques, les malalties, etc...

Ara, en canvi, acabo de llegir el llibre “Our Final Invention” de James Barrat que planteja un escenari molt més pessimista. Aquestes màquines seran molt intel·ligents,  però no tindran els nostres valors, a menys de que ens esforcem molt per a instaurar-los-hi, ja que els nostres valors provenen de la llarga història de l’evolució humana. En una tribu, el qui no era mínimament altruista acabava essent condemnat, en molts casos, a l’ostracisme.  La diferència d’intel·ligència farà que les màquines ens contemplin com nosaltres als ratolins: no els odiem, però els usem en les nostres investigacions. O com mirem les formigues: simplement les ignorem en la majoria de casos o les aniquilem si competeixen en recursos amb nosaltres com faig el dia que se’m mengen el sucre o el pernil.

Estem davant d’un perill imminent?  Segons enquestes que esmenta Barrat en el seu llibre els experts consideren que arribarem a assolir aquest nivell d’intel·ligència artificial (IA) abans del 2028 amb un 10% de probabilitat, abans del 2050 amb un 50% i abans de que acabi el segle amb un 90%.   Però té James Barrat autoritat per a escriure sobre això? De fet la seva professió és la de realitzador de documentals per clients com National Geographic, Discovery i PBS i alguna llacuna científica té com quan esmenta la “segona llei de la termodinàmica de Newton”, però el que és important és que ha recollit opinions de diversos experts, alguns escèptics i, entre els creuen en la creació de màquines intel·ligents,  hi ha els optimistes com Kurzweil i els cauts o pessimistes com ell mateix o Arthur C. Clarke, que va escriure la novel·la “2001, una odissea a l’espai”.
 

Quines són les estratègies per aconseguir l’objectiu de crear màquines intel·ligents?
 

En hi ha de diverses. Una consisteix en fer enginyeria inversa del cervell, un òrgan jerarquitzat i massivament paral·lel i no com la majoria d’ordinadors que treballen en sèrie.  El projecte SyNAPSE d’IBM va en aquesta direcció i està finançat per l’agència de Defensa DARPA. Altres diuen que això és una pèrdua de temps, perquè el cervell, com tantes coses que ha anat dissenyant l’evolució, no està optimitzat. I afegeixen que no hem necessitat imitar els ocells per a fer volar els avions.  Aquests prefereixen programar diversos mòduls que quan estiguin perfeccionats podran unir-se. Un mòdul, per exemple, seria el de visió artificial, encara molt per sota del poder de distinció i identificació de la visió humana.   Altres volen usar algoritmes genètics o xarxes neuronals artificials, capaces d’aprendre per elles mateixes. Aquests sistemes s’anomenen “black box” perquè si bé entenem els seus inputs i  outputs, no coneixem com arriben al resultat que és, sovint, sorprenent.   Finalment,  altres investigadors s’inclinen per models híbrids com la mescla de programació ordinària i sistemes “black box” o mescla de màquina i cervell humà. Una de les esperances és poder assolir la immortalitat carregant la ment de humans a màquines intel·ligents.

Per a que tingueu una idea de les coses que ja s’han assolit, John Koza de la universitat de Stanford ha usat algoritmes genètics per a crear una antena per la NASA, per a identificar proteïnes i per aconseguir “reinventar” components electròniques que havien estat patentades per humans. Es a dir, el factor de creativitat, una de les característiques de la intel·ligència, ja està present en aquests algoritmes que aprenent mutant i evolucionant subjectes a ser exitosos per la tasca que han estat dissenyats, com ho fan els éssers vius.

 

 

                                         Antena de la Nasa dissenyada per un algoritme genètic

 

Com seran aquests programes intel·ligents? Necessitaran un cos?

D’acord amb Steve Omohundro, una de les persones que més ha pensat sobre aquest tema, les entitats intel·ligents tenen objectius i, entre ells,  els més forts són els de l’autopreservació i la captació de recursos. Un sistema intel·ligent és autoconscient i busca també la forma de millorar i ser més eficient i creatiu. La humanitat gasta molts recursos, cada dia més, ja que la població està en creixement i tothom aspira a una millor vida. Per tant, entraríem en competència pels recursos. Qui guanyaria?  El problema de la IAG  (Intel·ligència Artificial General, per distingir-la de la focalitzada en un problema que ja existeix com Deep Blue en escacs, Google en cerques a internet o Watson en Jeopardy) és que, una vegada assolida,  es pot convertir en SIA (Superintel·ligència Artificial) en poc temps degut a que l’evolució dels ordinadors i del software és molt més ràpida que la evolució biològica.  El problema es complica perquè, avui en dia, la informàtica ha passat a ser un servei, més que un producte.  Per exemple, l’empresa Cycle Computing va crear una xarxa de 30.000 processadors fent servir el núvol d’Amazon amb 26,7 terabytes de RAM i dos petabytes d’espai de disc  per a modelitzar el comportament d’una molècula per una empresa farmacèutica. Ho van fer des de les seves oficines i van usar la xarxa durant 7 hores per un cost total de menys de 9.000 dòlars. Durant aquest temps aquesta xarxa es va constituir en un dels 500 superordinadors més ràpids del món.   Encara que no disposés de cos, SIA podria usar diversos núvols, fer còpies d’ell mateix i començar a controlar les estructures crítiques del món avançat com són les xarxes elèctriques, d’aigua i de transport i els mercats financers.   Aquests ja estan avui dia controlats per ordinadors. En la borsa de Nova York i el Nasdaq uns vuitanta sistemes de compravenda d’accions computeritzats i d’alta freqüència (HFT’s) fan entre el 50% i el 70% de les transaccions Aproximadament mil milions d’accions al dia canvien de mans gràcies a aquests sistemes que ja han causat problemes perquè escapen al control humà.  Al maig del 2010 un agent de canvi i borsa es va espantar i va ordenar la venda de 4.100 milions de dòlars en futurs i fons relacionats amb canvis de moneda europeus.  Els preus dels futurs van caure 4% i els algoritmes d’alta freqüència van detectar-ho i, com que poden  donar ordres de venda en menys de 3 mili segons, van fer baixar el Dow Jones 1.000 punts en vint minuts.  De fet, un dels llocs on pot emergir la IAG és en els mercats financers ja que estan sotmesos a la llei Darwiniana de la competència de forma accelerada.  Un  episodi similar es va produir el u d’agost del 2012 quan Knight Capital Partners va perdre 440 milions de dòlars en 30 minuts. I una vegada que  una SIA s’hagi fet amb el control de les infraestructures crítiques amb amenaces o enganys farà que li posen un cos a la seva disposició i aleshores gràcies a la nanotecnologia i els seus assembladors moleculars farà tantes còpies  d’ella mateixa com vulgui.  I ja sabeu el què passa quan dues civilitzacions amb graus molt diferents de desenvolupament es troben. Només cal recordar el que va passar amb els indis americans i amb els inques.  I si no podem evitar que hackers humans entrin en les webs més protegides, com podrem impedir que una SIA hi entri i es faci amb el control de les infraestructures més crítiques?
 

Podem detenir aquesta cursa?

Hi ha tants interessos, tants guanys potencials pel primer país o la primera companyia que assoleixi AGI que els experts pensen que és impossible detenir aquesta cursa. Endemés els militars estan al darrera de fabricar robots armats (hi han 56 països que hi treballen segons Barrat) i DARPA és un dels grans promotors de les investigacions en IA. De fet, alguns investigadors pensen que quan més aviat es creï un IAG millor, ja que, quan més avancem, més automatitzada i digitalitzada estarà l’economia i, per tant, més vulnerable a un IAG. Fa 50 anys la borsa de Nova York no era vulnerable com ara. Endemés també es faran progressos en nanotecnologia i biotecnologia amb creació de vida artificial i les tres tecnologies (IA,NT i BT) es complementaran.  Podem instaurar valors humans en les intel·ligències artificials?  Hi ha gent com Eliezer Yudkowsky del Machine Intelligence Research Institute (MIRI) que hi treballen, però no està clar que aquests valors siguin formalitzables. Per altra banda què pensarien els accionistes d’una companyia que fabrica robots soldats si els hi poséssim valors humans? No els faria cap gràcia. I, de totes maneres, encara que compartíssim certs valors, els importaríem massa si són mil vegades més intel·ligents? Compartim una part del nostre ADN amb la de la mosca de la fruita i això ha estat una sorpresa, però a partir d’aquest moment no hem fet el que ens ha donat la gana, sense prestar més atenció a la mosca que la que convé als nostres interessos?
 

És factible assolir l’objectiu de crear intel·ligència artificial?

 

Com pot ser sabreu, un criteri d’intel·ligència és passar el test de Turing.  Diversos experts se seuen davant de dues pantalles darrera les quals hi ha una IA en una i un humà en l’altre. Li fan preguntes i si no poden distingir darrera de quina hi ha l’humà i la IA es diu que la IA ha passat el test de Turing. De totes maneres,  als humans l’evolució ens ha preparat més per la percepció i l’acció que pel raonament i,  per això, Steve Wozniak, el co-fundador d’Apple ha dit que el test de Turing per un robot és la seva capacitat per entrar en qualsevol casa, buscar la cafetera i el pot del cafè i servir-nos-en un.   Encara que estem lluny d’aconseguir això, si la evolució cega ho ha fet, com no ho ha d’assolir la intel·ligència humana? Recordeu com ha estat de ràpida la evolució dels ordinadors. Sabeu que la velocitat de processament de l’IPAD2 és l’equivalent del supercomputador Cray 2 de l’any 1985? I que l’IPAD2 estaria a l’any 1994 entre els 500 ordinadors més ràpids del món? El ordinador més ràpid actual, el SEQUOIA del Departament de Defensa dels E.U.A. té una capacitat de càlcul similar al cervell humà (això no vol dir el mateix nivell d’intel·ligència) i aquesta fita es va assolir un any abans del que havia predit Kurzweil.  Aquesta mateixa capacitat la tindrem en un portàtil abans de 2020. Hi ha gent que prediuen que la famosa llei de Moore es trencarà abans del 2020,  ja que la miniaturització dels xips està arribant a nivells quàntics, però es creu que es podrà perllongar amb nous dissenys com xips en 3D desenvolupats al Politècnic de Lausanne.  Alguns científics han comparat la situació actual al moment en que es va fer el pas de la vida unicel·lular a la multicel·lular. Es el moment en el que els ordinadors ens ajuden a crear ordinadors més potents i no sabem a on ens portarà aquest canvi.

Hi ha alguns exemples d’intel·ligència artificial?
 

Ja n’hem esmentat alguns en camps focalitzats com els escacs o les cerques en internet.  Pot un humà superar en general a Google en fer-les?  Avui dia hi ha sistemes que observant un pèndol doble poden  derivar lleis de la física newtoniana.

 

 

                                                                 Un pèndol doble

Hi han programes com Eurisko capaços de modificar el seu propi codi i establir estratègies guanyadores en jocs de guerra, evolucionant ràpidament l’estratègia òptima jugant 10.000 batalles i aprenent de cadascuna de elles i altres programes estableixen teoremes matemàtics.  Una de les característiques de la intel·ligència és el reconeixement de patrons i aquests algoritmes genètics com el del pèndol doble són capaços de fer-ho.  Li van preguntar al cap de l’equip de Watson si  aquest podia pensar.  I va contestar amb la pregunta que va fer un altre expert en una situació similar:  “Un submarí pot nedar?” Un submarí no neda com els peixos, però pot anar més ràpid que la majoria d’ells i pot està submergit més que qualsevol mamífer aquàtic.  I sabíeu que hi ha un software que en un any ha generat automàticament 100.000 articles esportius i els ha penjat en centenars de webs dedicades a equips concrets?  La professió de certs periodistes també està en perill.

Com ens en adonarem que s’ha produït una IAG? Hi hauria alguna forma de defensar-se'n?

Si es produeix una gran concentració de riquesa o una petició incessant d’informació o un intent evident d’assegurar-se de fonts d’energia importants, aquests podrien ésser senyals de l’aparició de una IAG.  Endemés de posar protocols molt seriosos sobre el desenvolupament de IAG, com s’ha fet en biotecnologia, pot ser seria millor que apareguessin diverses IAGs simultàniament, més que una sola.  En quant els protocols hi ha científics que proposen establir tractats com els que s’han fet amb les armes nuclears (més fàcils quan ja hi ha vàries nacions que les posseeixen que quan només n’hi havia una o dues) o copiar el sistema de proves que les autoritats sanitàries obliguen a fer abans de llançar un medicament al mercat.