Para registrar todo lo que pasa en el universo haría falta otro universo

El número de sensores que usamos habitualmente para registrarlo todo no deja de crecer. Además de las tarjetas RFID de nuestra cartera y la nube de sensores del móvil, las ciudades se han llenado con millones de recolectores de información. Pero, ¿cuál es el límite tecnológico o físico?

¿Hasta dónde podemos llegar para registrar, punto por punto, lo que está pasando? En ciudades es particularmente útil tener una gran nube de datos para aplicarle machine learning y técnicas de optimización. En astrofísica, para aprender del universo. Tenemos un límite para esa información.

Así es el sensor más pequeño que existe

Aunque hay récords de laboratorio muy interesantes, como cámaras 5,1 milímetros (ISOCELL Slim 3T2) el mercado está aún a otro nivel. Hoy en día podemos comprar sensores de temperatura y humedad relativa que miden unos 2 x 3 milímetros. Esas son las medidas del punto negro que se ve en la foto de abajo, fabricado en Europa.

sensor temperatura tamano

Un rápido experimento colocando el sensor en las inmediaciones del ordenador da como resultado que todos y cada uno de los puntos tienen temperaturas diferentes. Además, estas varían décimas de grado cada poco segundos. En otras palabras, si queremos recoger la temperatura de toda una sala con un detalle fino necesitamos una enorme cantidad de sensores.

¿Cuánta información necesito para parametrizar a mi perro?

La temperatura es un factor, pero los objetos físicos constituidos por muchos más. Presión, composición, humedad… Pensemos en un perro o cualquier otra mascota de compañía. ¿Qué podemos registrar de él para conservar el recuerdo con más datos posibles?

Podemos pensar en hacer una fotografía a Toby. Si lo hacemos, obtendremos los datos de su proyección perpendicular en un momento dado. Pero ese borrón pardo en la pantalla de nuestro móvil no es Toby. Y si repetimos cientos o miles de veces la misma fotografía nos damos cuenta de que el resultado es limitado.

Podríamos con toda esta información construir un modelo 3D-Toby con el que girar virtualmente a nuestra mascota. Pero, ¿qué ocurre dentro del perro? No lo sabemos. Ni siquiera usando otro tipo de cámaras, como las cámaras térmicas, lo sabríamos, porque si analizamos luz solo tendremos datos del contorno.

Teniendo como objetivo guardar la máxima información posible sobre nuestro perro, pronto se hace factible que ni siquiera cubriéndole de sensores y dándole un chip GPS que masticar podríamos determinar todo sobre nuestro propio perro. En otras palabras, la información que obtenemos de él, además de “tengo hambre, dame una galleta” la obtenemos de forma indirecta.

Lo que hoy sabemos de Marte

marte sensores datos

Puede parecer que entre nuestro pero y Marte hay una enorme diferencia. Y sí, pero dejando de lado la cuestión de tamaño nos damos cuenta de que, de cara a la información recuperable, Marte es análogo a Toby. ¿Qué sabemos de Marte? Durante un tiempo, solo lo que fotografías de telescopio nos dijeron.

Ahora que el Curiosity ha llegado a su fin recorriendo durante 15 años el suelo rojo, nos hemos dado cuenta de que, en el fondo, solo conocemos una pequeña parte de la superficie del planeta. ¿Qué hay de su interior? Pues también hemos enviado sensores allí, como el observatorio InSight.

Arriba podemos ver cómo el InSight protege su sismómetro con un escudo. Este sismómetro es un sensor capaz de escuchar qué pasa bajo la corteza de Marte. Aún así, no tenemos ni idea sobre factores como la temperatura, la humedad o la presión de los puntos que hay apenas unos centímetros más abajo. Parece que no queda otra: tenemos que desmontar Marte.

Desmontando a mi perro, átomo a átomo

Que nadie se preocupe, esto es un experimento mental y ningún perro imaginario ha sufrido daño. Pero si nos preguntamos “¿Qué información guarda cualquier cuerpo físico en su interior?” no nos queda otra forma de obtenerla que desmontarlo con pinzas atómicas.

cuanta informacion necesito para parametrizar a mi perro

Algo por supuesto imposible además de muy frustrante. El motivo de la imposibilidad es que la tecnología de hoy día no está tan avanzada. Para la frustración tenemos el Principio de indeterminación de Heisenberg. Este nos dice, básicamente, que nos es imposible conocer posición y velocidad de una misma partícula con precisión absoluta.

Para entenderlo, imaginemos un sensor tan pequeño como para poder medir la energía que tiene un solo átomo. (Su energía determina la velocidad del átomo). Este sensor será minúsculo, y aunque pudiese recoger y transmitirnos la velocidad de dicho átomo, sería incapaz de decirnos dónde está.

Y al revés: si podemos determinar con precisión dónde se encuentra, no tendríamos ni idea de qué velocidad lleva. El motivo es que la propia medición interfiere con la partícula cambiando su cantidad de movimiento. Lo cual es muy frustrante…

¿Cuántos planetas hacen falta para parametrizar un planeta?

Una imagen de calidad media puede ocupar cerca de 1 MB. El formato vídeo necesitará, sin técnicas de compresión, al menos el mismo volumen de información en cada fotograma. Si nos vamos a entornos tridimensionales, y no digamos ya con factores más allá de los visuales, la información necesaria crece de forma exponencial a la resolución.

como medir la costa de inglaterra

Esto lo demostró el matemático Benoît Mandelbrot en 1967 (arriba). Si mides la costa de Inglaterra con “reglas” de 10 km, obtienes una distancia. Si lo haces con una de 5 km, la longitud se multiplica. Su usamos milímetros, el cálculo se hace imposible. ¡Y eso que solo estamos midiendo distancias!

Respondiendo a la pregunta de arriba, para medir un planeta entero en todas sus magnitudes nos hace falta, como poco, ese mismo planeta. Dicho de otro modo: si por algún azar tecnológico lográsemos parametrizar todos y cada uno de los átomos implicados en nuestro perro, el resultado de componerlos sería, de nuevo, nuestro perro.

Expresado de otro modo: Toby, vivo y coleando, es el modo más eficiente de guardar toda la información que contiene Toby. Si intentamos guardarla en ordenadores… Bueno, no habría espacio en todo el planeta para almacenar tanta información, y es que si algo es el universo es información muy compactada.

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Imágenes | iStock/forplayday, NASA/JPL-Caltech, iStock/DeRepente, Adrianlattes

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