La entropía y la seguridad

Seguro que nuestro experto en Física Gúgul os explicaría mejor qué es la entropía. Yo sólo me atrevo a aventuraros que es una magnitud física que mide el desorden. Idealmente, en un proceso físico reversible (por ejemplo poner agua a hervir) podríamos recuperar el vapor y, reconvertir la energía que le hemos suministrado en el trabajo necesario para recondensarla. Pero los procesos ideales no existen, y el calor se va a disipar. Parte irá a la olla que se calentará. Otra parte se perderá entre las placas de la vitrocerámica. Toda esa energía que se pierde y que, por tanto, descuadra las cuentas y hace que los procesos no puedan ser reversibles es la entropía.

entropía.

(Del gr. vuelta, usado en varios sentidos figurados).

1. f. Fís. Magnitud termodinámica que mide la parte no utilizable de la energía contenida en un sistema.

2. f. Fís. Medida del desorden de un sistema. Una masa de una sustancia con sus moléculas regularmente ordenadas, formando un cristal, tiene entropía mucho menor que la misma sustancia en forma de gas con sus moléculas libres y en pleno desorden.

DRAE, Vigésima segunda edición.

Por lo tanto, como esta magnitud, por mucho cuidado que tengamos, siempre está presente, el universo tiende a tener una entropía (un desorden) cada vez mayor. Así que si os mandan recoger vuestro cuarto, negaos en rotundo; tarde o temprano la entropía se va a encargar de desordenarlo todo de nuevo.

Y ¿para qué narices sirve todo esto? -os estaréis preguntando. Tiene muchas aplicaciones en seguridad informática y criptografía. Podemos descubrir una de ellas en el blog de Dropbox. La gente generalmente es poco imaginativa creando sus contraseñas. De 6 millones de contraseñas, un 91% (5,46 millones, casi nada) entra en la lista de las «top 1000», lo cual hace que sean ridículamente fáciles de adivinar. Entre las más habituales se hallan «rosebud», «password1», «merlin» o, agarraos, «7777777» (sí, siete sietes).

Y del 9% restante la mayoría escogen contraseñas que siguen patrones nada difíciles de adivinar para los generadores de fuerza bruta. Por ejemplo, cambiar la E por un 3, la A por @, incluir fechas, son cosas que complican un poco el juego pero que al final terminan por ser descubiertas. Y sorprendentemente, contraseñas creadas de la fusión de varias palabras comunes como «correctocaballopilagrapa» son quasi-imposibles de adivinar, y llevarían cientos de años de computación para ser hackeadas por fuerza bruta. ¿La explicación? La entropía. Echadle un vistazo a este cómic donde todo lo que acabo de decir se explica de forma visual.

Si quieres comprobar la seguridad de tus contraseñas, los de Dropbox han preparado esta página (enlace) con el algoritmo ZXCVBN que se basa en la entropía que se describe en el cómic. Os sorprendería cuántas páginas serias (Facebook, eBay, PayPal) dan por buena Tr0ub4dor83 y por rematadamente mala correctocaballopilagrapa. Mirad aquí.

A mí todo esto me sorprendió muchísimo al leerlo. ¿Qué opináis vosotros? ¿Es segura vuestra contraseña?

Fuente: Dropbox Tech Blog

Monos que aprenden a leer

Seguro que recordáis la película de George de la Jungla, en la que un gorila leía periódicos y jugaba al ajedrez con soltura. No iba muy desencaminada. Unos científicos del CNRS (como el CSIC francés) han estudiado a unos babuinos que son capaces de diferenciar palabras inglesas de letras colocadas al azar.

Los monos tenían en sus jaulas unos ordenadores en los que se mostraban combinaciones de cuatro letras que, a veces, eran palabras. Cuando ellos creían que estaban delante de una palabra correcta, apretaban un botón y, si acertaban, recibían una pequeña recompensa en forma de deliciosa golosina.

Los babuinos supieron reconocer las verdaderas palabras entre más de 7000 combinaciones de cuatro letras sin sentido. Los responsables del estudio se atreven a aventurar que detrás de los mecanismos que utilizamos al leer hay alguna antigua habilidad ortográfica que apareció antes que nuestra especie. ¿Qué opináis vosotros?

Fuente: El Mundo.es
Fuente original: Science 2012, 336, 245. DOI: 10.1126/science.1218152

¿No hay tema? ¡Ponme una caña!

El mundo animal es alucinante. Cuando crees que lo has visto todo, entonces llega una noticia como ésta que te deja flipando pepinillos.

Era ya sabido que el sexo se utiliza en muchas especies como recompensa por un buen comportamiento. Un ratón aprende a seguir el camino correcto en un laberinto si al final del mismo le espera una ratoncita dispuesta a pasar una noche loca (esto es cierto). El ratón aprende que si sigue ese camino otras veces, tendrá su recompensa al llegar al final. Detrás de todo esto hay un montón de efectos neurológicos que se han estudiado.

Lo sorprendente no es esto. Lo realmente alucinante no somos los únicos que nos emborrachamos tras un desengaño amoroso. Biólogos de la UCSF han demostrado que si a unas sencillas moscas de la fruta se les priva de actividad sexual, entonces el cerebro genera un neuropéptido que las hace más propensas al consumo de alcohol.

Esto hace que las moscas, tras una situación desagradable (el ser rechazadas), tengan una recompensa (la toma de alcohol). ¿Curioso, no?

Fuente: Science, 2012, 335, 1309 (editorial) y 355, 1351 (artículo original).
Imagen: ©Kukuxumusu

Los ¿seis? sabores

Como sabéis, nos encanta recibir colaboraciones de lectores al blog. Hoy os ofrecemos un artículo del Dr. Ricardo López, profesor de la Universidad de Zaragoza e investigador del LAAE que ya nos mandó hace un tiempo dos maravillosos artículos sobre el aroma del vino (ver aquí y aquí). Esta vez nos habla de los sabores, explicando su porqué químico y biológico. Disfrutadlo:

En las sensaciones sensoriales que experimentamos en la boca cuando saboreamos un alimento se encuentran implicados todos nuestros sentidos, pero el gusto y el olfato son los más importantes. Ambos son fundamentales para disfrutar de los alimentos pero en esta entrada trataremos con más detalle el sentido del gusto.

En primer lugar, conviene aclarar que los que en nuestra boca denominamos sabor es en realidad una mezcla de nuestra percepción olfativa y gustativa, porque a pesar de que a menudo hablamos de sabor a plátano o sabor a pescado, lo cierto es que desde un punto de vista científico en realidad sólo existen cinco sabores básicos. El resto de nuestra percepción es debido al aroma de los alimentos. Es el aroma lo que hace que una pera sepa a pera y no a manzana (se puede comprobar fácilmente en casa intentando distinguir, con la nariz tapada, un caramelo de fresa de uno de limón).

A diferencia de los cientos de olores diferentes que podemos percibir sólo existen cinco sabores básicos: dulce, ácido, salado, amargo y umami (sabroso). Los científicos consideran que estrictamente sólo son sabores aquellos para los que se ha descubierto un receptor químico en la lengua. Así por ejemplo, algunas sensaciones que denominamos sabores como el picante, la astringencia o el frescor son en realidad sensaciones táctiles. No existe un receptor químico específico para estas sustancias.

El proceso químico del sabor comienza cuando una molécula sápida se une a un receptor o a un canal iónico en la membrana de una papila gustativa. Este fenómeno provoca que el potencial eléctrico de la papila se modifique y como consecuencia de este cambio y de una serie de reacciones, la papila excita a las neuronas, que a su vez transmiten está información al cerebro.

El mecanismo por el que se provoca el cambio de potencial no es el mismo para todos los sabores. En el caso de los sabores ácido y salado se produce un paso de iones (iones hidrógeno y sodio, respectivamente) a través de unos canales específicos y el cambio de potencial es inmediato. En el resto de sabores se produce una unión entre las moléculas sápidas y las proteínas receptoras específicas que se encuentran en la membrana celular expuesta al ambiente exterior. Estas proteínas se encuentran emparejadas con proteínas tipo G que son las que disparan emisores dentro de las propias células. La primera de estas proteínas, descubierta en 1992, fue la “gustducina” cuya inhibición provocaba que los ratones de laboratorio dejarán de percibir el sabor amargo y dulce.

Tan interesante como conocer el funcionamiento químico de el sentido del gusto es plantearse cual es su utilidad original para nuestro organismo. El sentido del gusto funciona en primer lugar como una barrera química para impedir que nos intoxiquemos. Nuestra aversión al sabor amargo favorece que evitemos comer sustancias peligrosas como los alcaloides de algunos vegetales. Podemos especular que el sabor ácido también tiene en su origen una función protectora: muchos alimentos estropeados desarrollan un sabor ácido. Los otros sabores están relacionados con la obtención de los nutrientes que necesitamos para vivir: el sabor dulce para los azúcares (energía), el salado con eléctrolitos (iones) y el umami con las proteínas (aminoácidos).

Y hablando del sabor umami quizá sea interesante dedicarle una pequeña explicación, para los que como yo, no lo estudiamos en el colegio. Desde hace miles de años los japoneses sabían que el caldo elaborado con el alga kombu poseía un sabor único, distinto de los tradicionales dulce, salado, ácido y amargo. En 1908 un químico japonés llamado Kikunae Ikeda aisló en este caldo el glutamato monosódico (GMS) y a esta sensación diferente la llamó umami (que viene a significar sabroso). Sin embargo, los científicos occidentales eran escépticos sobre la existencia real de este sabor, y no fue hasta que en 2001 se aisló el receptor específico para el GMS que finalmente se aceptó la existencia de este quinto sabor.

La mejor manera de experimentar el sabor umami es un buen queso parmesano (el GMS se encuentra en él en alta concentración) pero si queréis probarlo puro se puede comprar como aditivo en algunos supermercados chinos. Para probar en casa el resto de sabores disponemos de sustancias químicas puras: cloruro sódico (sal de mesa) para el sabor salado, sacarosa (azúcar) para el dulce, ácido acético (vinagre) para el ácido y quinina (agua tónica desgasificada) para el amargo*.

*En este caso es una sustancia casi pura: el amargo se encuentra mezclado con el dulce por los edulcorantes añadidos.

Por último, me gustaría acabar diciendo que como siempre en la ciencia no hay nada que no esté sujeto a revisión, y quizá en breve podamos hablar de un sexto sabor: el sabor graso. Científicos norteamericanos han identificado un receptor en las papilas de la lengua que reconoce los lípidos y al igual que sucede con el sabor amargo existe una gran variabilidad genética en la sensibilidad de los individuos. Quién sabe, puede que en nuestras papilas gustativas se encuentre gran parte de la información que necesitamos para ayudar a las personas con trastornos de la alimentación.

Innovación

Éste artículo lo escribí para el grupo de divulgación del recién creado Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea (ISQCH) del CSIC, donde trabajo actualmente. Trata sobre la importancia de la creatividad en la innovación. Espero que os guste.

En el ISQCH, hacemos I+D+i. O seguro que eso dicen todos los papeles oficiales. La primera i, mayúscula, es porque investigamos. Muchos se preguntan qué es exactamente eso. Se trata, como bien define la RAE, de trabajar y estudiar para intentar descubrir algo desconocido y ampliar, así, los conocimientos que tenemos sobre una materia cualquiera. La de es de desarrollar, el verbo que nos permite avanzar en la comprensión de una ciencia. Y queda la i pequeñita, la que mucha gente olvida. Y se olvida, seguramente, porque es la más complicada de hacer. La i minúscula viene de innovar.

Innovar es tomar algo que ya existe y darle un enfoque o un uso totalmente nuevo. Innovar es algo como lo que ha hecho Clara Lazen, una niña de diez años que vive en Estados Unidos. Su profesor de ciencias le dio unos modelos moleculares que formaban la estructura de la nitroglicerina. Ella, tras juguetear un rato con ellos, formó otra molécula, aparentemente imaginaria. Con la curiosidad que todos los niños tienen, preguntó al señor Boehr, su profesor, si eso que ella había creado podría ser real. Él no supo qué decir. Los átomos nitrógeno tenían tres valencias, los de oxígeno dos y los de carbono cuatro. Todo encajaba, pero eso no era nada. O al menos no era nada conocido.

Kenneth Boehr, en vez de desmontar los modelos y decirle a Clara que se había inventado algo inexistente, hizo una foto a los modelos y se los mandó a un colega de la Humboldt State University de California. Este vio que la molécula imaginaria cumplía todos los requisitos para ser real y que, por qué no, el tetranitratoxicarbono podría existir. El investigador, Robert Zoellner, además de confirmar la posible existencia de la molécula, lanzó unos cálculos por ordenador que demostraron que esta molécula podría llegar a ser sintetizada en el laboratorio. Eso sí, la tensión de los enlaces químicos sería tal que el compuesto sería una explosivo de lo más eficaz.

Clara innovó (y de paso, publicó un artículo en Computational and Theoretical Chemistry). Probablemente, innovó porque no sabía las reglas del juego. Pero eso es, precisamente, innovar. Olvidar por un momento lo que ya sabemos, olvidar para qué sirven las cosas, olvidar las verdades absolutas de los libros, enfrentarnos a un folio en blanco y crear algo que jamás antes haya sido creado.

Fuentes: Alt1040, The Escapist, The Mary Sue.