dilluns, 11 d’agost del 2014

Els països més innovadors



Recentment s’ha publicat el document “The Globalk Innovation Index 2014” redactat per l’escola de negocis INSEAD de París, per la Cornell University i per  la World Intellectual Property Organization. Aquest índex s’elabora a partir de diverses mètriques que no només mesuren la innovació que prové de l’esforç en recerca i desenvolupament sinó que també inclou les innovacions en model de negoci i les que s’obtenen integrant els nous productes tecnològics. Té en compte la infraestructura del país, les universitats, el nivell de formació de la força laboral, la sofisticació dels mercats i de les empreses, les institucions, la creativitat, patents, despeses en software, exportacions d’alta tecnologia, publicacions científiques, etc.  Es un document de més de 400 pàgines.
Aquí teniu la llista dels països més innovadors en els darrers 4 anys:
 
Observeu que hi ha molt poques variacions en el grup dels 10 millors, encara que dins de grup sí que hi ha moviments d’un any a l’altre.
Una llista més completa es troba en la següent taula, on veieu que Espanya ocupa el lloc 27 per darrera de la República Xeca i Malta
 
 
 

 

dilluns, 4 d’agost del 2014

Els nombres normals o està la cultura humana predeterminada pel nombre pi?


 
Els nombres normals són aquells irracionals que tenen una expressió decimal infinita en la que totes les xifres apareixen amb la mateixa freqüència. Com que els nombres es poden escriure en diferents bases (base 2 o base 10, per exemple), direm que un nombre és absolutament normal quan ho és en totes les bases.  En la definició hem d’incloure no solament les xifres sinó els grups de xifres. Per exemple si un nombre és normal en base 10 hem d’esperar que totes les xifres de la 0 a la 9 apareguin (quan se’n examinen moltes) amb una freqüència de 1/10 i tots els grups de dos xifres de 00 a 99 amb una freqüència de 1/100. Etc.  Com exemple de nombre decimal normal en base 10: 0,1234567891011121314151617181920…

Es produeix un fenomen curiós del qual ja ens va parlar Kac en el 1959: “Sovint és més fàcil demostrar que un gran nombre d’objectes tenen una determinada propietat que exhibir-ne un de concret que la tingui.”

Émile Borel va demostrar el 1909 que quasi tots els reals són (absolutament) normals. Tècnicament el que va demostrar és que el conjunt de reals no normals té mesura de Lebesgue zero.  Això voldria dir que si els poséssim tots junts la longitud del segment que ocuparien seria zero. Malgrat això el conjunt dels nombres no normals no és numerable. Per exemple, el conjunt dels nombres entre 0 i 1 que no tenen la xifra 5 en la seva expressió decimal no és numerable i tots són no normals.

De fet, però, (recordem Kac) és molt difícil demostrar que un  nombre és absolutament normal. Se sospita que π (pi) ho és i s’ha vist que les seves xifres, fins on s’han calculat, segueixen aquesta regla de freqüències, com si haguessin estat generades aleatòriament. Les constants de Chaitin, de les quals ara no en parlarem, són normals però és tracta d’uns nombres, encara que ben definits, que no són computables: cap programa d’ordinador pot anar generant les seves xifres. El 2002 Becher va construir un nombre normal computable, però la construcció no donava les seves xifres.

Cenyim-nos ara a la base dos, on les úniques xifres són zeros i uns.  Imaginem una successió qualsevol de zeros i uns que tingui mil termes. Hi ha 2 (exponent 1000) successions així i, per tant, si el nombre és normal la freqüència amb la que apareixerà aquesta successió serà 1/ 2(exponent 1000), un nombre molt petit, però com que estem parlant d’infinites xifres, aquesta seqüència ha d’acabar apareixent amb probabilitat 1. I ara ve la sorpresa. Estem a la època digital i, per tant, no ens és estrany que qualsevol cosa de la nostra vida diària es pot digitalitzar. Per exemple, Hamlet. Per tant, arribem a la conclusió que si π és normal, en la seva expressió decimal en base binària tenim codificat Hamlet (amb probabilitat 1). I no solament en versió anglesa, sinó en la catalana, la xina, etc. I tots els teoremes de les matemàtiques, que no són altra cosa que una successió de símbols i que també es poden codificar, estan, amb probabilitat 1 en la successió de π, (o de qualsevol nombre normal i ja sabem que quasi tots el nombres reals són normals). Però no solament els teoremes coneguts sinó els que ens queden per descobrir, les obres de literatura que ens queden per escriure, els quadres que s’han pintat o ens queden per pintar, etc.

No és sorprenent? Si  π és normal,  la probabilitat de que tot el saber i la cultura humana estiguin codificats en la seva successió de xifres és 1.

El que acabem de dir està relacionat amb el teorema del mico infinit.  Un mico teclejant a l’atzar en una màquina d’escriure acabarà escrivint Hamlet. El mico no és més que una metàfora. Es tracta de veure si fent que la màquina teclegi totalment a l’atzar aquesta acabarà escrivint alguna cosa important. Examinem-ho. Imaginem que la màquina té 50 tecles i mirem la probabilitat de que teclegi una determinada paraula de 6 lletres com “nombre”.


                                 Amb suficient temps un mico, escrivint a l’atzar, acabarà escrivint Hamlet

 
La probabilitat de que les primeres 6 lletres teclejades sigui “nombre” és:

 
(1/50) × (1/50) × (1/50) × (1/50) × (1/50) × (1/50) = (1/50)6 = 1/15 625 000 000, 


un nombre molt petit, però no és zero.

Per tant, la probabilitat de no teclejar nombre en un determinat grup de 6 lletres es 1 − (1/50)6. Com que els grups es teclegen independentment, la probabilitat Xn de no teclejar nombre  en qualsevol dels primers n grups of 6 lletres és:

X_n=\left(1-\frac{1}{50^6}\right)^n.

Quan n creix, Xn esdevé més i més petit. Per a n igual a 1.000.000, Xn és aproximadament 0.9999, però per a n = 10.000.000.000 Xn és aproximadament 0.53 i per a n = 100.000.000.000 és 0,0017. Quan n s’aproxima infinit, la probabilitat  Xn s’acosta a zero i, per tant, és pràcticament segur que la màquina d’escriure teclejarà “nombre”.

El que hem dit val per qualsevol text, per llarg que sigui. Ara bé, com que el text de Hamlet té unes 130.000 lletres, ignorant les puntuacions, espais i majúscules hem de teclejar les 26 lletres de l’alfabet anglès. La probabilitat d’ encertar-lo a la primera és de una en  3.4 × 10183,946 

La mitjana de lletres que hem d’escriure abans de que aparegui el text amb puntuació és 4.4 × 10360,783

Per dir-ho d’una altra manera, per a tenir una probabilitat de una en un bilió d’èxit, hauríem d’emplear tants micos com àtoms té l’univers en  10360,641 universos com el nostre. Al final resulta que la cultura humana no és tan fruit de l’atzar com semblava.

 

diumenge, 27 de juliol del 2014

El poder econòmic de les nacions



Una forma de mesurar el poder econòmic de les nacions es veure quantes de les 500 empreses més importants segons la llista Fortune pertanyen a cada país.
La llista l’encapçala els EUA amb 128 companyies i més de 8,5 bilions  (amb 12 zeros) de dòlars de facturació, però sabeu quin és el país que ocupa el número 2 de la llista?  La Xina en té 95! No és sorprenent com ha emergit la Xina comunista en el capitalisme global? La facturació total d’aquestes 95 empreses supera els 5,8 bilions de dòlars.
El tercer de la llista és Japó amb 57 i un total de més de 3 bilions d’USD de facturació.
El quart de la llista no és Alemanya sinó França (el malalt d’ Europa!) amb 31.   A continuació Alemanya amb 28 i el Regne Unit amb 27.  Espanya amb 8 ocuparia el lloc 12 empatada amb Austràlia, Índia i Rússia i per darrere de Corea del Sud, Suïssa, Holanda, Canadà i Itàlia.
La Unió Europea, si suméssim els seus països es posaria a l’alçada dels EUA amb 125 empreses i un total de més de 8,3 bilions de dòlars de facturació.
La primera empresa en xifra de negoci és Wal-Mart amb més de 476.000  milions de dòlars i 2,2 milions de treballadors. També en el número d’empleats és la primera. La segona és Shell amb 460.000 milions de dòlars.
La empresa que ha guanyat més diners ha estat Vodafone amb 94.000 milions de dòlars! Curiosament superior a la seva xifra de negoci de 66.000 milions, a causa dels ingressos per venda d’una part de la seva activitat.
I sabeu quines han estat les números 2 i 3 en beneficis? Les famoses Fannie Mae i Freddie Mac, empreses relacionades amb els préstecs hipotecaris, patrocinades pel govern americà i intervingudes durant la gran recessió del 2008. Conjuntament guanyen 132.000 milions de dòlars!  Apple és la 5ª amb 37.000 milions de dòlars de benefici.
Les que perden més diners: la italiana Unicredit Group ( més de 18.000 milions de dòlars), Royal Bank of Scotland ( més de 13.000) i la mexicana Pemex (més de 13.000).

 

 

dimarts, 22 de juliol del 2014

La bellesa i l’atractiu de les matemàtiques


El plaer de fer matemàtiques està relacionat amb la paraula elegància. Quan entens un raonament i expresses el resultat en una fórmula o una frase que engloba una idea profunda, llarga i bonica: això és el que vull dir quan parlo d’elegància. I crec que una bona part del plaer que se sent fent matemàtiques té a veure amb això.
Matteo Longo, Universitat de Pàdua
Per a mi fer matemàtiques és força depriment. Gairebé sempre estic descontent per la falta de progressos. Al mateix temps és extremadament gratificant: els pocs moments en què passo de la foscor total a la comprensió més absoluta són els més feliços de la meva vida, i els recordo tots vívidament.
Misha Sodin, Universitat de Tel Aviv
(Del llibre “Ments abstractes” )
Per il·lustrar la bellesa i l’atractiu de les matemàtiques he escollit un fet cabdal en la història de la cultura, quan els pitagòrics van descobrir la incommensurabilitat de la diagonal del quadrat. Els matemàtics grecs de l’antiguitat sempre havien pensat que, donats dos segments, es podia trobar una mesura comú (un segment més petit) amb la qual cada un dels segments tindria una longitud entera usant aquesta mesura com unitat.
Un membre de l’escola pitagòrica, sembla que es deia Hippasus de Metapontum, usant el teorema de Pitàgores, va veure que la diagonal del quadrat de llargària 1 era un nombre equivalent al que avui anomenaríem arrel quadrada de dos i va demostrar que aquest nombre no podia ésser mesurat de manera exacta amb cap unitat que també ho fes amb el costat del quadrat.  Això, avui en dia, ho expressem dient que l’arrel quadrada de dos és irracional. El tema va causar tal trastorn que la llegenda afirma que els pitagòrics vam portar Hippasus a alta mar i el van ofegar, per a mantenir el secret.
Això ens va portar als nombres reals que han possibilitat la part de les matemàtiques anomenada anàlisi i totes les seves grans aplicacions a la ciència i, en particular, la física (càlcul diferencial i integral), però al mateix temps han introduït proposicions indemostrables com la hipòtesi del continu.  Com ja vam explicar al bloc del 18.5.13 hi ha molts més nombres transcendents que algebraics, encara que coneixem molts pocs nombres transcendents com són els famosos “pi” i “e”. Això vol dir que el conjunt dels nombres reals és un gran misteri.

Ara us voldria mostrar la elegància de la demostració de que arrel quadrada de 2 no és racional.


                                                            Dibuix fet per Sebastià Xambó
Per demostrar aquesta proposició ho farem per contradicció. Suposem que existeix una fracció p/q tal que el seu quadrat és 2, és a dir 2q^2=p^2   suposarem que aquesta fracció ja ha estat simplificada al màxim, és a dir p i q són els mínims possibles que compleixen aquesta condició.
Dibuixem un quadrat de costat p i, en vèrtexs oposats, inserim quadrats de costat q, un marcat en vermell i un altre marcat en blau.  El que estem dient és que la suma de les àrees dels quadrats vermell i blau és igual a l’àrea del quadrat gran. I per la manera com hem escollit p i q no poden haver-hi altres quadrats de costats enters més petits en que això passi.  Però, com que els dos quadrats se sobreposen en el mig i deixem lliure l’àrea dels altres dos quadrats petits situats en els altres dos vèrtexs oposats, el que resulta és que la suma de les àrees d’aquests quadrats més petis de costat p – q és igual a l’àrea del quadrat del mig de costat 2q – p.  Aquests quadrats de costats enters són més petits que els de costat p i q i això és una contradicció. Per tant, p i q complint la condició 2q^2=p^2 no poden existir i arrel de dos és irracional.
A petita escala haureu vist l’elegància de la qual us parla Matteo Longo i haureu experimentat la gratificació de la que parla Misha Sodin.
Aquest és l’atractiu i la bellesa de les matemàtiques. Raonament pur, veritats fora de l’espai i el temps, immutables i eternes. Pre-existents a l’aparició de l’home i fins i tot a la creació de l’univers. La ment humana només hi accedeix, almenys és això el que diuen els matemàtics que es consideren platònics.
 
 

dijous, 17 de juliol del 2014

El problema de Monty Hall o allò on falla el raonament d'alguns gransmatemàtics



Aquest problema es va fer famós arran d’un show televisiu anomenat Let’s Make a Deal el presentador del qual era Monty Hall.

En el programa hi havien tres portes i darrera d’una d’elles hi havia un cotxe i darrera de les altres dues hi havia una cabra. El concursant havia d’escollir una porta amb l’objectiu d’obtenir el cotxe.  Una vegada ho havia fet, Monty obria una de les altres dues portes on sabia que hi havia una cabra i li donava la oportunitat de canviar la porta que havia escollit per l’altra que estava tancada.
La pregunta és: ho havia de fer? En una primera reacció podríem raonar que ara queden dues portes, en una hi ha un cotxe i en una altra hi ha una cabra. Per tant, les probabilitats de que el cotxe estigui en una o una altra porta estan al 50%. La conclusió seria que canviar o no és indiferent. Si heu comprat aquest argument no esteu sols. Fins i tot, Paul Erdös, un dels més prolífics i famosos matemàtics del segle XX, estava convençut de que això era el correcte. Però és fals. Si canvieu teniu el doble de probabilitats de guanyar el cotxe!  Això ho va raonar Marilyn Vos Savant en la seva columna setmanal  Ask Marilyn a la revista Parade , la qual va ser molt criticada per catedràtics de estadística! Paul Erdös va dir que no s’ho creuria fins que es demostrés en una simulació. La simulació la podeu trobar, per exemple, a:


Podeu posar 100 casos o 1.000 canviant o no canviant i veureu els resultats.
Marilyn Vos Savant va ostentar el récord Guiness de la persona amb més alt coeficient intel·lectual: 228.
Una manera de creure´s l’afirmació de Savant és exagerar el problema. Suposem que tenim un milió de portes i que el presentador les va obrint totes excepte una i la que hem escollit. La probabilitat de que nosaltres l’haguem encertat amb la porta que hem escollit al principi és de una entre un milió i la probabilitat de que la porta del cotxe estigui entre les restants és de 999.999 entre un milió, però,  com que ara només queda una porta per obrir d’aquestes 999.999, és clar que hem de canviar.
De fet, ara podem repetir l’argument en el cas de 3 portes. La probabilitat de que el concursant encerti la porta és 1/3. Hi ha una probabilitat de dos terços de que el cotxe estigui en les altres dues portes. Al obrir-ne una que té una cabra, la porta restant concentra els dos terços de probabilitat i així, si el concursant canvia té el doble de probabilitat de guanyar el cotxe.
La solució presentada per Vos Savant mostra les tres possibles situacions del cotxe i les dues cabres i el resultat de quedar-se amb la porta escollida o de canviar desprès d’haver escollit inicialment la porta 1.

Darrera porta 1
Darrera        porta 2
Darrera porta 3
Si es queda a la porta 1
Si canvia a la porta oferta
Cotxe
Cabra
Cabra
Coche
Cabra
Cabra
Cotxe
Cabra
Cabra
Cotxe
Cabra
Cabra
Cotxe
Cabra
Cotxe
 
 
 
 
 

diumenge, 13 de juliol del 2014

Tres forats supermassius deformen l'espai-temps


Dolls helicoïdals d’un forat negre supermassiu són causats per un altre company proper (vegeu els punts blaus). El tercer forat negre és part del sistema, però és més lluny i, per tant, emet dolls en línia recta.

Recentment s’han descobert tres forats negres supermassius que formen part d’un sistema lligat per la gravetat en una galàxia situada a 4.000 milions d’anys-llum. Aquesta tríada de forats negres és la més compacte coneguda fins ara i és remarcable perquè, normalment, una galàxia només té un forat negre supermassiu en el seu centre.

La observació s’ha fet mitjançant un equip internacional usant la tècnica de la interferometria anomenada VLBI (Very Long Baseline Interferometry) amb diverses freqüències, la qual cosa ha fet possible distingir els dos forats negres més propers separats tan sols per una distància de 500 anys-llum. Amb aquesta tècnica que usa radiotelescopis separats fins a 10.000 kms en quatre continents s’obtenen imatges amb una resolució 50 vegades més gran que amb el telescopi Hubble.
Els dos forats negres supermassius s’orbiten mutúament a una velocitat 300 vegades més alta que la del so a la Terra. S’espera que el futur conjunt de radiotelescopis SKA (Square Kilometer Array) pugui detector ones gravitacionals, predites per Einstein, en sistemes com aquest.

dissabte, 12 de juliol del 2014

Està el futur de l’energia nuclear en el tori?



El tori és l’element 90 de la taula periòdica. Recordem que el urani és el 92. Es radioactiu amb una vida mitjana de 14.050 milions d’anys. El tori va ser descobert per un sacerdot i mineralogista noruec Morten Thrane Esmark l’any 1828.
El tori és un element molt abundant, 4 vegades més que el urani, i  els països que tenen les principals reserves conegudes, les quals es poden obtenir a un cost màxim de 80 dòlars per kg i totalitzen 4,4 milions de tones són:
Índia, Austràlia, EUA, Venezuela, Brasil, Turquia, Noruega, Egipte, Rússia i Canadà.
Cal tenir present que una tona de tori pot produir la mateixa energia que 3.500.000 tones de carbó o 200 tones d’urani i que el cost d’obtenir un kg d’urani és més de 110 dòlars. Amb el tori que hi ha al territori dels EUA es podrien satisfer les necessitats energètiques actuals de país durant mil anys.
Per tant, els reactors de tori són una alternativa seriosa als d’urani/plutoni. Endemés els reactors de tori són molt més segurs que els actuals, ja que els nuclis no es poden fusionar i les deixalles radioactives  són molt menys abundants i tenen vides mitjanes de pocs centenars d’anys en comparació amb els més de 10.000 anys de les deixalles dels reactors d’urani/plutoni.
Si hi ha aquests avantatges, com és la que energia nuclear ha estat basada en l’urani/plutoni si ja en el 1968 les EUA havien desenvolupat amb èxit un reactor de tori i, segons sembla, els EUA haguessin sigut energèticament independents a l’any 2.000 si s’hagués continuat per aquest camí?
Sembla que la principal raó va ser que els reactors d’urani tenien com  a subproducte material que es podia usar per la fabricació de bombes.
Actualment, l’interès per a desenvolupar un reactor de tori s’ha revifat i molts països hi estan investigant, entre ells Índia n’és un dels capdavanters. El govern d’aquest país hi està apostant fortament i té programat construir-ne 62 fins any 2025.
Segons sembla una empresa americana ha obtingut en el mes de febrer d’aquest any una patent per a construir reactors de tori i la qual, de fet, es podria aplicar als reactors actuals augmentant la seva eficiència en un 17%.  Bill Gates també té una empresa que està estudiant aquesta tecnologia.