Ecología informática

Se ha postulado que la información, más que cualquier forma de materia o energía es el elemento fundamental de la vida. Definamos información como la relación entre dos objetos diferentes. Por ejemplo, si uno se imagina un espacio infinito vacío y un punto definido, podríamos afirmar que tal sistema contiene cero información ya que contiene un solo objeto que, dentro de un espacio infinito, no es sujeto a ningún tipo de relación. Si añadimos un punto más a nuestro ejemplo podemos entonces determinar la distancia entre los dos puntos existentes en el espacio, lo que constituiría un dato, y la primera información del sistema. Podemos conectar los puntos a través de una línea, podemos añadir un tercer punto y construír un triángulo, un cuarto punto para una forma tridimensional o un cuadrilátero, y así sucesivamente, la complejidad de nuestro sistema se incrementa mientras más objetos se introducen ya que más relaciones pueden ocurrir entre objetos. Esto a su vez resulta en más información dentro del sistema: mientras aumenta el número de objetos en el sistema, aumentan también el número de posibles relaciones entre objetos. Actualmente manipulamos esta información a través de las matemáticas: un sistema de símbolos discretos (números) a los que relacionamos a través de operaciones lógicas para comprender y aprovechar el mundo.

El mundo natural, sin embargo, es tan complejo que requerimos computadoras potentísimas para ejecutar las matématicas necesarias para describirlo. La complejidad estática de cualqueir ecosistema es enorme dado el número de elementos que se relacionan a toda escala (desde átomos individuales hasta poblaciones de organismos). A su vez, cada célula y cada población de organismos es un universo en evolución lo que contribuye con la complejidad dinámica del ecosistema. La relación entre dos objetos diferentes (una célula y su ecosistema, dos células, o dos componentes celulares diferentes) resulta en información que se almacena o procesa dentro de parámetros fisícos, químicos, biológicos y ecológicos determinados, a escalas temporales diferentes (considérese la velocidad con la que ocurren una reacción metábolica y el cambio climático, por ejemplo). Entonces, la complejidad del mundo natural puede entenderse desde dos perspectivas, estática y dinámica: al componente espacial de la complejidad estática se le suma, a través de la evolución, el componente temporal de la complejidad dinámica. En otras palabras, una fotografía de un paisaje natural contiene abundante información concerniente a la variedad y características climáticas, flora y fauna, e ilustra el concepto de complejidad estática. Ningún ecosistema, sin embargo, es una fotografía estática, más bien responde dinámicamente (evoluciona) como respuesta a las relaciones que mantiene con otros ecosistemas locales y con el ecosistema global, fenómeno que ilustra la complejidad dinámica. Si el resultado de dos elementos que interactúan es información, esta información en un ecosistema se procesa bajo normas evolutivo-moleculares determinadas, y puede almacenarse en moléculas, células y órganos relacionados con la herencia: el ADN, el óvulo, el aparato reproductor, etc. Más específicamente, una célula interactúa con un químico ambiental determinado lo que resulta en una reacción en cadena que se traduce en expresión genética concreta. El elemento genético expresado es interpretado por la maquinaria celular. Una población de células dotadas de tal elemento genético responden al químico ambiental, el ambiente se modifica, y el elemento genético involucrado es susceptible a transmitirse a futuras generaciones. Cada uno de estos pasos, que involucran el procesamiento de algún tipo de información, ocurren a velocidades especificas. Estos datos concretos alimentan los modelos matemáticos que utilizamos para entender y aprovechar el mundo natural. Con esta perspectiva, la materia y la energía pueden considerarse una matriz dentro de la cual la información se conserva y perpetúa. La complejidad de cualquier ecosistema, y más aún de ecosistemas megadiversos como aquellos que el Ecuador alberga, nos obliga entonces a considerar i) las limitaciones de la matemática para capturar y modelar fenómenos estáticos o dinámicos naturales; y ii) el estudio de ecosistemas como modelos para entender y aplicar el fenómeno de la información biológica y ecológica en el mundo natural. Un ejemplo muy concreto: los principios que facilitaron la transición de la vida unicelular hacia la vida pluricelular pueden facilitar la transición de sistemas informáticos centrados en computadores personales hacia sistemas informáticos mucho más complejos centrados en la WWW.

Actualmente , la computadora más potente del mundo, Titán tiene una velocidad de 17.59 petaFLOPS y puede computar miles de millones de operaciones por segundo. Fue diseñada para asistir el estudio de biocombustibles y cambio climático. Sin embargo, la célula más primitiva es mucho más eficiente y flexible que la computadora más potente. Dado que los genes pueden considerarse una unidad informática en la escala bio-ecológica, y dada la convergencia entre sistemas informáticos naturales y artificiales de la que somos testigos, vale la pena explorar (y aprovechar?) la colección de genes más grande del mundo (que se encuentra en Ecuador) para comprender mejor la ecología de la información, sus características en el contexto biológico y ecosistémico, y la forma en la que puede contribuir al desarrollo científico y económico del país.

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