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20 de abril de 2016

¿Qué es la computación?

La computación es la ciencia que estudia los sistemas que gestionan automáticamente la información. Existen diferentes tipos de computación: computación ubicua, computación gráfica, computación distribuida, computación en la nube y computación cuántica.

La computación ubicua- conocida como Pervasive computing, Calm Tecnology, Things that Thing o Everywhere- tiene como objetivo la integración de la informática en el entorno de las personas. Su origen está en el trabajo de Mark Weiser en Xerox en el laboratorio de Palo Alto en los años 80. Las áreas de investigación y de desarrollo de la computación ubicua son: los sensores, redes de próxima generación, sistemas distribuidas, computación móvil y desarrollo de sistemas ubicuos.

La computación gráfica( o gráficos por ordenador) es el uso de los ordenadores tanto para generar imágenes visuales como para integrar o cambiar imágenes del mundo real. En la computación gráfica, podemos encontrar gráficos en 2D o en 3D.

La computación distribuida( o informática en malla) es un modelo para resolver problemas de computación utilizando multitud de ordenadores conectados entre sí por una red de comunicaciones.

La computación en la nube( o cloud computing, en inglés) es un conjunto de servicios informáticos, que se ofrecen de forma gratuita o de pago, a los usuarios a través de la conexión a Internet. Hay diferentes tipos de nubes: una nube pública, nubes privadas, nubes híbridas y una nube comunitaria.

La computación cuántica hace referencia a la aplicación de las teorías de la física cuántica en la informática. Es un nuevo paradigma de computación. Surgió en los años 80 y aún está en fase de desarrollo. Se basa en el uso de qubits en lugar de bits. Algunos problemas que se suponían intratables para la computación clásica, ahora se consideran tratables para la computación cuántica. Mientras un ordenador normal equivale a una máquina de Turing, un ordenador cuántico equivaldría a una máquina de Turing cuántica.

computación cuántica

11 de febrero de 2016

Biografía completa de Alan Turing III

En este tercer post sobre la biografía completa de Alan Turing vamos a tratar aspectos biográficos de Alan Turing durante la segundad mitad de los años 30, entre 1934 a 1939.

En 1934, Alan Turing concluyó sus estudios de matemáticas. Al año siguiente obtuvo una beca de dos años del King's College. En 1936, ganó el premio Smith, que otorga la Universidad de Cambridge a jóvenes investigadores en física teórica, matemáticas o matemática aplicada, por su trabajo en teoría de probabilidad. Ese mismo año, escribió un artículo científico decisivo titulado "On computable numbers with an application to the Entscheidungsproblem" en el que hará una de las aportaciones científicas más importantes de su vida: la máquina de Turing. En 1935, Alan Turing asistió a un curso en la Universidad de Cambridge. El curso lo impartía el matemático Max Newman cuya especialidad era la topología, una especialidad de las matemáticas, que estudia "las propiedades de los objetos que se conservan cuando los transformamos de manera continua." Ambos trabaron una duradera amistad que se prolongó más allá del fin de la contienda de la Segunda Guerra Mundial.

En agosto de 1936, Alan Turing envía su artículo "On numbers with an application to the Entscheidungsproblem" a la revista Proceedings of the London Mathematical Society. En el artículo, introdujo su célebre máquina de Turing, define también los conceptos de "computable" y "no computable" e incluye algunas ideas fundamentales. Casualmente, ese mismo año, Alonzo Church publicó en la revista American Journal of Mathematics, un artículo titulado "un problema irresoluble de teoría elemental de números". Ambos matemáticos habían llegado a los mismos resultados, aunque por vías distintas: "Mientras Turing razonaba de manera muy original, considerando la clase de operaciones que de "forma mecánica" podría hacer en el mundo real una persona, por ejemplo, un oficinista que repite una tarea una y otra vez, o una máquina que suma dos números, Church razonaba de una forma clásica, dentro del mundo abstracto que es propio de los matemáticos." Alan Turing publicó sus resultados poco después que Alonzo Church los publicará, lo que le restó originalidad al tener que hacer referencia al trabajo de Alonzo Church. Estos dos artículos hoy representan las bases teóricas de la informática.

Alan Turing y Alonzo Church

En septiembre de 1936, Alan Turing viaja a Estados Unidos para realizar sus estudios de doctorado durante 2 años en el Instituto de Estudios Avanzados de la Universidad de Princeton. Alonzo Church sería el supervisor de su tesis doctoral. Fue durante esta época, cuando Alan Turing comenzó a interesarse por la posibilidad de construir su propia máquina. Fue durante su estancia en la Universidad de Princeton cuando nació su interés por el hardware. Empezó a pensar en el soporte físico de la máquina, una época en la que todavía no había ordenadores. En 1938, John von Neumann le ofrece un puesto temporal en la Universidad de Princeton. Sin embargo, Alan Turing rechazó la oferta de John von Neumann. Ese mismo verano regresó al King's College. Una vez allí, comenzó a trabajar sobre un "mecanismo analógico" para confirmar la llamada hipótesis de Riemann. En agosto de 1939, Alan Turing recibe la proposición de incorporarse al Bletchley Park en calidad de criptógrafo para descifrar los mensajes interceptores a los nazis.

Alan Turing en Princeton

9 de febrero de 2016

Biografía completa de Alan Turing II.

En este segundo post sobre la biografía completa de Alan Turing vamos a tratar aspectos biográficos de la infancia, adolescencia y primera juventud de Alan Turing.

Alan Mathison Turing nació el 23 de junio de 1912 en Paddington, Londres. Es el segundo hijo de Julius Mathison Turing y Ethel Sara Stoney, un matrimonio de clase media-alta de profundas convicciones victorianas. El padre de Alan Turing era miembro del cuerpo de funcionarios británicos en la India. Alan Turing fue concebido en la India. Pero, su madre quería que su hijo naciera en el Reino Unido. Regresó a Paddington donde finalmente dio a luz a Alan Turing. Posteriormente, regresaría a la India con su hijo. Alan Turing y sus hermanos pasaron parte de su infancia en la India.
Desde su infancia, mostró interés por la lectura, las matemáticas y los rompecabezas. Alan Turing aprendió a leer por sí solo en tres semanas. A los 6 años, su madre lo matriculó en St. Michael's donde entró en contacto con el sistema educativo inglés con el que entró en conflicto por sus valores clasistas. Concluida su etapa en el St. Michael's, ingresó en el Hazelhurst y posteriormente en el Marlborough. A pesar de ser un buen estudiante, no iba más allá de la media general. Alan Turing ya entonces gozaba de una buena complexión atlética. Alan Turing aprobó el examen de ingreso a la escuela privada, siendo aceptado en el Sherbone School. Allí permaneció desde 1926 hasta 1931. Los años de formación en el Sherbone School fueron decisivos para el desarrollo de su personalidad: mostraba interés por resolver problemas que él mismo se planteaba. Durante su estancia, leyó libros de matemáticas y de físicas. En 1928, a la edad de 16 años, Alan Turing fue capaz de entender la teoría de la relatividad de Einstein. También, leyó el libro sobre mecánica cuántica de Arthur Eddington, The nature of the physical world. En 1929, comenzó a leer a Schrödinger. Fue, en ese año, cuando conoció y entabló amistad con Christopher Morcom, un alumno de un curso superior. Compartían inquietudes científicas y gustos parecidos. Su amistad ayudó a Alan Turing a mejorar sus habilidades comunicativas. Ambos solicitaron una beca para entrar en el Trinity College, en la Universidad de Cambridge. Alan Turing tuvo que examinarse dos veces para conseguir la beca, la primera en 1929, no lo logró, la segunda en 1930, sí lo consiguió tras presentarse de nuevo al año siguiente. Sin embargo, la repentina muerte de Christopher Morcom tuvo un fuerte impacto en Alan Turing. Pese a su incipiente ateísmo, creía que la mente sobrevivía al cuerpo y se preguntaba cuál era el mecanismo mediante el que la mente se liberaba definitivamente del cuerpo tras la muerte. La lectura del libro de Eddington estimuló a Alan Turing a plantearse si la mecánica cuántica tuviera algo que ver con la cuestión. Es otra prueba de su talento, al establecer un papel por la mecánica cuántica en la relación entre mente y materia.

Alan Turing en Sherbone school

Entre 1930 y 1934, estudió matemáticas en el King's College. En 1931, Alan Turing ingresa como estudiante de matemáticas en el King's College de la Universidad de Cambridge. Afortunadamente, en la universidad encontró un ambiente intelectual adecuado para el desarrollo de sus inquietudes científicas e intelectuales. Fue en 1932 cuando Alan Turing admitió su propia homosexualidad. Al año siguiente, tuvo su primera relación amorosa con un estudiante de matemáticas, James Atkins. Alan Turing, por aquellos tiempos, dedicaba parte de su tiempo libre a prácticas deportes al aire libre, como correr o remar. Por esa época, leyó libros sobre la mecánica cuántica y los fundamentos de las matemáticas. También, leyó  dos libros de Bertrand Russell como son Introducción a la filosofía matemática(1919) y Principia mathematica(1910- 1913) junto a Alfred North Whitebead. Sin embargo, una figura matemática tuvo un gran impacto sobre Alan Turing éste fue Kurt Gödel a través de su famoso artículo publicado en 1931 sobre los teoremas de incompletitud. Este artículo fue uno de los motivos que llevaron a Alan Turing a idear lo que se conoce como máquina de Turing:
 "una máquina de propósito general que de forma automática es capaz de decidir qué funciones matemáticas pueden ser calculadas y cuáles no." Si una función puede ser calculada, es decir, es computable, entonces la máquina, transcurrido un cierto tiempo, proporcionará un resultado. Por el contrario, si una función no puede ser calculado, es decir, no es computable, entonces la máquina realizará cálculos una y otra vez, sin detenerse. El conocimiento del trabajo de Kurt Gödel sobre los teoremas de incompletitud hizó que Alan Turing inclinará su interés por la lógica matemática. Alan Turing contribuyó inconscientemente a crear los fundamentos teóricos de la computación.

Alan Turing encriptación

6 de febrero de 2016

Biografía completa de Alan Turing I

Hasta ahora, hemos estado comentando los diferentes capítulos del libro Rompiendo códigos. Vida y legado de Alan Turing de los autores Manuel de León y Ágata Timón. Hemos comentado algunos datos biográficos de la vida de Alan Turing de una forma más superficial. También hemos mencionado las principales aportaciones de Alan Turing a las matemáticas, la inteligencia artificial, la informática, las ciencias de la computación o la biología matemática. A continuación, vamos a desarrollar una biografía más completa y extensa de Alan Turing en diferentes posts. En este primero, vamos a resumir muy brevemente quién era Alan Turing.

Alan Mathison Turing- su nombre completo-, nacido en Paddington, Reino Unido, el 23 de junio de 1912 y fallecido en Wilmslow, Cheshire, Reino Unido, el 7 de junio de 1954, fue uno de los matemáticos más brillantes del siglo XX. Su prematura muerte, por suicidio con cianuro, truncó una carrera profesional en alza y con una enorme proyección tanto en el desarrollo teórico como en el ámbito de la investigación científica en el Reino Unido. Alan Turing es un personaje poliédrico. Es considerado como uno de los padres de las ciencias de la computación junto a otros ilustres como John von Neumann y un precursor de la informática moderna. Es el padre de la inteligencia artificial, asentando sus bases teóricas, y es un hombre clave para la victoria de los aliados en la Segunda Guerra Mundial. Fue un excelente lógico y filósofo matemático, un criptógrafo de primer orden, imprescindible para descifrar y romper los códigos de las máquinas Enigma. Alan Turing proporcionó conceptos revolucionarios- algoritmo, computación, máquina de Turing y test de Turing- esenciales para el nacimiento y el desarrollo de las ciencias de la computación y de la inteligencia artificial posteriormente a su formulación. Contribuyó a la construcción de los primeros ordenadores digitales como el Pilot ACE en el National Physical Laboratory o desarrolló el lenguaje de programación de The Baby o Manchester Mark I en la Universidad de Manchester. Además, en los últimos años de su vida, utilizó por vez primera un ordenador para el estudio y la simulación de patrones biológicos, elaborando modelos matemáticos sobre el crecimiento y la formación de patrones biológicos en seres vivos, al intentar dar respuesta a la cuestión de cómo se forman las bandas en la piel de las cebras. Fruto de estos estudios surgirá la biología matemática.

Alan Turing Biografía

3 de febrero de 2016

Hitos biográficos de Alan Turing

Para acabar, vamos a sintetizar los hitos biográficos de Alan Turing:
  • 1912: Nace en Paddington, el 23 de junio. 
  • 1926-1931: Cursas sus estudios de secundaria en Sherborne.
  • 1930: Muere Christopher Morcom con el que estaba muy unido.
  • 1931-1934: Estudia Matemáticas en el King's College.
  • 1936: Publica su artículo célebre "On computable numbers, with an application to the Entscheidungsproblem", donde introduce la noción de máquina de Turing. 
  • 1936-1938: Estancia en la Universidad de Princeton y realización de su tesis doctoral bajo la supervisión de Alonzo Church. 
  • 1938-1945: Trabaja en Betchley Park en el desciframiento de las máquinas Enigma. 
  • 1945: Trabaja en el Laboratorio Nacional de Física de Londres.
  • 1946-1948: Contribuciones en diferentes ámbitos: el diseño de software, programación e inteligencia artificial. 
  • 1948: Empieza a trabajar en la Universidad de Manchester. 
  • 1949: Utiliza un ordenador para buscar números primos de Mersenne, lo que se considera el primer uso matemático de un ordenador. 
  • 1950: Desarrolla el famoso test de Turing.
  • 1951: Desarrolla el modelo de reacción-difusión como teoría no lineal del crecimiento biológico. 
  • 1952: Es arrestado por prácticas homosexuales. 
  • 1954: Muere el 7 de junio por suicidio con cianuro. 

17 de enero de 2016

La búsqueda de la computabilidad y la formulación de la máquina de Turing

La búsqueda de la computabilidad es el cuarto capítulo del libro Rompiendo los códigos.Vida y legado de Turing. En este capítulo, se plantea, por un lado, el problema de la decibilidad o Entscheidungsproblem, y, por el otro lado, qué es y cómo funciona una máquina de Turing.

Los fundamentos de las matemáticas, que hemos expuesto anteriormente, son el "contexto histórico" en el que Alan Turing se mueve antes de participar en el curso de Max Newman sobre los fundamentos de las matemáticas. Es en el tercer punto: "¿Son computables las matemáticas?" "¿se pueden diseñar un procedimiento mecánico que, partiendo de una proposición, tras un número finito de pasos, de la conclusión de si es cierta o falsa?" donde se centraran los esfuerzos de Alan Turing. Es el llamado Entscheidungsproblem, es decir, el problema de la decisión. La cuestión fundamental del Entscheidungsproblem es: ¿podemos encontrar ese algoritmo? En la época de Turing no existía una definición precisa de algoritmo. No obstante, fue un aliciente para el propio Turing. Inmediatamente, se puso a trabajar y en 1937 se publicó un artículo transcendental para las ciencias de la computación: "On Computable Numbers, with an application to the Entscheidungsproblem." En el artículo, Turing introdujó varios conceptos: números computables, máquina computadora y máquina universal. Prueba con todo ello que el problema de decisión es insoluble. Turing "reformuló los resultados de Kurt Gödel de 1931, reemplazando el lenguaje formal basado en la aritmética de Gödel por el concepto de máquina de Turing." ¿Cómo funcionaba la máquina de Turing? "Este instrumento abstracto funciona moviéndose de un estado a otro, siguiendo un número finito de reglas concretas. Puede escribir un símbolo en la cinta o borrarla. Así, una máquina de Turing sería capaz de realizar cualquier computación matemática si esta se representa como un algoritmo." De esta manera, Turing pudo demostrar que no hay solución al Entscheidungsproblem. Concluyó a su vez que el problema de la parada es indecidible, es decir, que no es posible decidir algorítmicamente si una máquina de Turing se detendrá o no. Por otro lado, Turing describe conceptualmente qué es una máquina universal de Turing como la de un ordenador "donde la cinta desempeñaba el papel del programa en los ordenadores modernos." Y definió qué era un número computable "como un número real cuya expresión decimal podía ser producida por una máquina de Turing." También describió un número que no es computable. Dejó claro que la mayoría de los números reales no son computables.

¿Qué era realmente una máquina de Turing? Una máquina de Turing es un dispositivo abstracto, no físico. Está constituida por una serie de elementos: una cinta infinita, dividida en casillas, un dispositivo móbil, que cuenta a su vez con un cabezal que puede leer o borrar el símbolo que está impreso en la cinta. Existe además un registro capaz de almacenar un estado determinado, que viene definido a su vez por un símbolo. Los símbolos que definen el estado del dispositivo no tienen por qué coincidir con los símbolos que se pueden leer o escribir en la cinta. ¿Cómo funciona? La máquina de Turing funciona de forma mecánica y secuencial: "Primero lee el símbolo que hay en la casilla que tiene debajo. Después toma el símbolo del estado en que se encuentra. Con estos dos datos accede a una tabla, en la cual, siguiendo las instrucciones, lee el símbolo que debe escribir en la cinta, el nuevo estado al que debe pasar y si debe desplazarse a la casilla izquierda o derecha." La ejecución de una máquina de Turing seguiría indefinidamente, al menos que se detenga. Esto supondría que llega a una estado en el que se detiene, permitiendo examinar la cinta para buscar el resultado. Una máquina de Turing puede utilizarse para todo tipo de operaciones matemáticas. Es posible programarla para que simule el comportamiento de un ordenador. Cualquier máquina de Turing puede ser codificada en cualquier computador "por pequeño que sea, sería posible emular en nuestro procesador una máquina de Turing que simule un superordenador." Ésta es la idea de la máquina universal de Turing, es decir, una máquina capaz de imitar el comportamiento de cualquier otra máquina con independencia del algoritmo para el que haya sido diseñada.

máquina universal de Turing

6 de diciembre de 2015

Presentación de Rompiendo códigos. Vida y legado de Turing.

Rompiendo códigos. Vida y legado de Turing de Manuel de León y Ágata Timón nos invita a adentrarnos en la vida y en el legado de uno de los matemáticos más celebres y brillantes del siglo XX. Aborda tanto la dimensión biográfica del matemático como sus aportaciones más significativas y trascendentales en diferentes disciplinas científicas como las ciencias de la computación, las matemáticas, la Inteligencia Artificial y la morfogénesis-o biología matemática- presentándolo y exponiéndolo de una forma amena y fácil de comprender para cualquier público.

Rompiendo códigos. Vida y legado de Turing es un libro excelente para introducirse en la vida y en el legado científico de uno de los genios de las matemáticas del siglo XX. El libro traza la vida de Alan Turing, desde la infancia hasta su muerte prematura a los 40 años, así como, su legado intelectual en numerosas disciplinas científicas. Aportaciones fundamentales en las ciencias de la computación- su famosa máquina de Turing-; su colaboración activa en las labores de desencriptación de las comunicaciones nazis, rompiendo los códigos de las máquinas Enigma; sus ideas pioneras  en la elaboración de las bases de la inteligencia artificial, construyendo los primeros ordenadores, y el inicio de sus investigaciones inconclusas sobre la morfogénesis- o biología matemática-.