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Vale, vamos a hablar un poquito sobre la naturaleza como constructora, un tema super interesante. A ver, ¿por dónde empezamos? Ah, sí, la sofisticación, ¿no?
Mira, la naturaleza, en realidad, es el mejor ejemplo que tenemos de cómo se crean soluciones para problemas difíciles, ¿eh? Piénsalo, las soluciones de la naturaleza son, pues, como ensamblajes orgánicos e inorgánicos de materia que resuelven un montón de desafíos difíciles que surgen naturalmente. El río, por ejemplo, ¿no? Pues, resuelve la distribución del agua, el control de la erosión, el transporte de nutrientes, la creación de hábitats y hasta la regulación de inundaciones, ¡todo en uno! La montaña, por su parte, pues captura agua, regula la biodiversidad y el clima, y hasta captura carbono. Y, el castor, fíjate, ¡qué curioso! Pues, tala madera, construye represas y refugios, almacena comida, defiende su territorio y hasta estructura su familia. ¡Es impresionante!
Siempre que vemos un pájaro volando, ¿verdad?, nos entran ganas de volar también. O cuando vemos un delfín deslizarse por el agua, o un pato flotando tranquilamente, pues, ¿qué queremos? Pues, lo mismo, ¿no? El cuerpo humano, la verdad, no está muy bien equipado para sobrevivir en entornos naturales, si lo comparamos con la mayoría de los animales. No tenemos pelaje para mantenernos calientes, ni garras para defendernos, ni dientes grandes para incapacitar a las presas. Pero, ¡ojo!, tenemos una capacidad impresionante para trabajar en equipo y convertir ideas en herramientas físicas. Eso sí que es verdad.
Y bueno, nuestra capacidad de observar y recrear aspectos de la naturaleza es una parte fundamental de lo que significa ser humano. Cuando observamos las aletas de un pez, por ejemplo, intuitivamente nos damos cuenta de la conexión entre la superficie y la propulsión. Y no nos quedamos ahí, ¿eh? ¡Qué va!, tomamos cartas en el asunto y nos fabricamos aletas para nosotros mismos. Observar el flujo del agua en un río nos impulsa a construir nuestra propia versión de distribución de agua y regulación de inundaciones. Observar una montaña nos inspira a construir estructuras altas con formas aerodinámicas para reducir el consumo de energía, o para protegernos de los elementos, y también de la gente, ¿eh? Nuestras técnicas de jardinería e ingeniería imitan algunas de las estructuras y funciones de las represas de castores. Nuestra ropa y textiles intentan reproducir la calidez y las propiedades repelentes al agua de varios animales.
La humanidad, vamos, que siempre ha mirado las soluciones de la naturaleza como inspiración para crear las cosas que necesitamos para sobrevivir. Pero, a ver, seamos honestos, las cosas que creamos los humanos no son ni de lejos tan sofisticadas como las soluciones de la naturaleza. ¿Que si un automóvil es más rápido que un guepardo? Depende de cómo definas "rápido", ¿no? Si hablamos de cosas en una sola dimensión, como un movimiento lineal en una superficie plana, pues claro, el automóvil es más rápido. Pero ese entorno es artificial, inventado por los humanos para compensar la incapacidad del automóvil para moverse en la mayoría de los entornos. El automóvil es inútil en prácticamente todos los entornos naturales. No podemos ir a toda velocidad por la selva. Nuestros neumáticos perderían agarre en las arenas del desierto. Claro, podemos cambiar los neumáticos y mejorar los mecanismos subyacentes, añadir más piezas, pero no se moverá como se mueven las soluciones de la naturaleza.
El guepardo puede maniobrar en las curvas, girar rápidamente, acelerar rápidamente y mantener el equilibrio en una variedad de condiciones cambiantes. El guepardo es mucho más capaz que el automóvil en casi todos los aspectos. Y esto es cierto para todas las cosas creadas por el ser humano. Aunque parezcan sofisticadas, palidecen en comparación con lo que la naturaleza puede crear. Solo al crear entornos artificiales las cosas creadas por el ser humano parecen capaces. Un coche necesita una carretera para ser considerado rápido, un avión necesita un cielo abierto y una ruta directa para ser considerado eficiente, un medicamento necesita que se ignoren los efectos secundarios para ser llamado "dirigido". La sofisticación de la naturaleza supera con creces lo que hacen los humanos, ¡eso está claro!
Hemos añadido muchas piezas a nuestras soluciones. Pero los puentes, los aviones de pasajeros y los microchips siguen siendo totalmente deterministas. No producen sus resultados utilizando nada más que instrucciones basadas en reglas e ingeniería deliberada. Cada pieza de nuestras invenciones tiene interacciones conocidas y vías causales visibles. El interior del motor de combustión interna de un automóvil, por muy avanzado e intrincado que sea, tiene un comportamiento bien definido y totalmente determinista. Por supuesto, los errores pueden introducir imprevisibilidad, pero eso proviene de una fuente externa. El sistema en sí produce resultados de una manera totalmente determinada y predecible.
Gran parte del progreso humano se ha centrado más en cambiar el mundo para que se adapte a nuestra limitada capacidad de construcción, que en encontrar niveles asombrosos de innovación. Cuando observamos honestamente la diferencia entre la creación humana y la natural, vemos que los humanos no han estado creando verdadera sofisticación. Aparte de cosas como las ciudades, los mercados y la IA, casi ninguna de nuestras soluciones tiene las características distintivas de la complejidad. Como tales, no son objetos que resuelvan problemas verdaderamente difíciles. Las creaciones del hombre solo se consideran sofisticadas en yuxtaposición al mundo estrechamente definido que hemos creado para que se adapten a ellas.
Cuando la gente mira un motor de cohete, lo llama "complejo" porque está pensando en términos de lo que hemos construido antes. Hay muchas más piezas y conexiones en un motor de cohete moderno que en un antiguo cohete de pólvora. Pero ahora comparemos un cohete hecho por el hombre con el sistema de propulsión de un calamar. Ambos son dispositivos de propulsión que operan a través de un medio fluido, pero el calamar tiene capacidades con las que un ingeniero de cohetes solo podría soñar. Los calamares tienen un control extremadamente preciso sobre la velocidad y la maniobrabilidad. Pueden lograr tanto ráfagas cortas de velocidad como viajes prolongados, sin agotar rápidamente sus reservas de energía. El sistema nervioso del calamar le permite sentir su entorno y ajustar su propulsión en tiempo real. Las estructuras del sistema de propulsión de un calamar se regeneran y se mantienen a sí mismas.
El cohete es "mejor" solo en su capacidad para hacer una cosa muy estrechamente definida. El combustible y los componentes del cohete se consumen y degradan durante el uso. Claro, el calamar no está volando a la luna, pero ese no es el problema para el que evolucionó (si lo fuera, sería mucho más efectivo que nuestros cohetes).
Observando las soluciones de la naturaleza, no vemos el mismo tipo de complejidades que en las invenciones humanas. Esto se debe a que la infinidad de detalles dentro de las soluciones de la naturaleza se suavizan gracias a la complejidad. El motor de un cohete no es un objeto complejo, ni mucho menos. No importa cuántas piezas se añadan al motor, nunca será complejo si sus entradas (combustible y comandos de navegación) se asignan de forma determinista a sus salidas (empuje y estabilidad aerodinámica).
Se requiere una verdadera sofisticación para resolver problemas difíciles, pero es una sofisticación húmeda y viscosa, no una de intrincados detalles. Cuando las cosas parecen intrincadas, en realidad son sencillas, ya que podemos ver el funcionamiento interno del aparato. Complicado no es complejo.
Las cosas inventadas por el hombre no son ejemplos de verdadera sofisticación porque tienen causas raíz, junto con caminos causales visibles que producen sus resultados. Se pueden depurar cuando algo va mal. Podemos crear diagramas elegantes y fórmulas matemáticas para su funcionamiento interno. Esto no es sofisticación, es una simplicidad flagrante. No se puede depurar la complejidad.
¿Cómo es capaz la naturaleza de crear niveles tan extremos de sofisticación? ¿Cómo produce la naturaleza soluciones con muchas más piezas y conexiones que cualquier cosa que los humanos puedan crear? ¿Cómo produce la naturaleza al guepardo altamente adaptable y al calamar extremadamente capaz?
Ya hemos visto lo que apunta a tal proceso. Vimos cómo las ciudades y la IA producen sus configuraciones a través de una falta de diseño. Vimos cómo las características distintivas de la complejidad pueden lograrse en las cosas hechas por el hombre, siempre y cuando estemos dispuestos a salir del sistema y permitir que las cosas converjan por sí solas. Resulta que tal enfoque es lo mismo que la naturaleza ha estado haciendo todo el tiempo.
La verdadera sofisticación solo puede lograrse utilizando la receta de la naturaleza; los ingredientes de la selección natural. La selección natural es un proceso con tres partes principales: variación, iteración y selección. La variación representa las diferencias que existen entre los individuos dentro de una población, en términos de sus rasgos físicos y de comportamiento. La iteración son los ciclos repetidos (generaciones) del proceso a través del cual las variaciones dentro de una población se someten a factores de estrés ambiental. La selección es cómo ciertos rasgos dentro de una población son favorecidos o desfavorecidos por su entorno, lo que lleva a cambios en la frecuencia de esos rasgos a lo largo del tiempo.
La variación en la selección natural proviene de una variedad de fuentes. En el contexto de la genética, la variación se atribuye a cosas como la mutación, la recombinación, el flujo de genes y la deriva genética. Pero las diferencias en el hábitat, el clima, la disponibilidad de alimentos y otros factores ecológicos también pueden conducir a variaciones en el comportamiento, la morfología y la fisiología entre las poblaciones. Los sistemas de apareamiento, las jerarquías sociales, los métodos de comunicación y las diversas dinámicas de grupo pueden moldear el comportamiento y los rasgos. Y los mecanismos epigenéticos, en los que los factores ambientales se experimentan durante los períodos críticos del desarrollo, también pueden tener efectos duraderos. No hace falta decir que la variación proviene de muchas fuentes.
Pero tener mucha variedad no es suficiente. Debe haber muchas iteraciones para filtrar las variaciones que no resultan valiosas; las que no resuelven adecuadamente la serie de desafíos relacionados con la supervivencia. La iteración en la naturaleza es posible a través de generaciones, como etapas sucesivas de descendencia producidas por una población a lo largo del tiempo. Ningún individuo vive para siempre. Este límite a la vida asegura que un solo organismo debe producir descendencia para continuar su linaje.
La variación y la iteración trabajan juntas para asegurar que haya muchas opciones para elegir, y muchos intentos realizados. Pero hay un ingrediente crítico más para la receta de la naturaleza, y esa es la selección. Debe haber algún calificador de lo que significa "bueno". Esto viene por medio de las presiones de selección, que son el conjunto de criterios que la vida debe cumplir para sobrevivir. Si una nueva generación introduce un cambio que se adhiere menos bien al medio ambiente, entonces es menos probable que sobreviva, y viceversa.
Lo más importante de la receta de la naturaleza de variación, iteración y selección es que funciona desde el exterior. No hay un ensamblaje deliberado de detalles internos para las soluciones que crea la naturaleza. Las entrañas de lo que se necesita emergen automáticamente del proceso continuo de cambio iterativo y convergencia de la naturaleza.
Se podría argumentar que el ADN va en contra de esta noción de fabricación automática de soluciones. Después de todo, a menudo nos referimos al ADN como instrucciones genéticas utilizadas en el crecimiento, desarrollo, funcionamiento y reproducción de todos los organismos vivos. El ADN almacena el código para ensamblar proteínas, necesarias para la formación de materia orgánica necesaria para la vida. Pero el ADN en sí mismo es el resultado de la selección natural. No es un comienzo del proceso, sino que su estructura molecular se logró porque las moléculas más simples eran mejores para replicar y preservar la información necesaria para mantener la vida. El ADN surgió durante miles de millones de años a través de un proceso de evolución química. El ADN que vemos hoy es solo un instante en el tiempo de un proceso muy largo.
Además, el ADN en sí mismo es una demarcación humana; una definición conveniente. Esto no significa que el ADN no sea real, solo significa que elegimos darle una gran importancia a su estructura aislada. Pero esa estructura no significa nada sin todo el contexto físico circundante que hace posible su función. De nuevo, la complejidad no tiene causas raíz.
La selección natural nos muestra que operar desde el exterior es cómo se llega a la verdadera sofisticación. Al existir fuera de cualquier tipo de conocimiento interno sobre cómo funcionan las cosas, la selección natural permite que el caos de la materia y la información se configure naturalmente en lo que se necesita para sobrevivir. Así es como se hacen las soluciones a los problemas difíciles.
Esta es la razón por la que argumentos como el diseño inteligente fallan. No solo porque son infalsificables, sino porque comienzan con la premisa de que la complejidad estaría diseñada. Creer que la complejidad estaría diseñada, incluso por un ser sobrenatural, no se ajusta a cómo funciona la complejidad en primer lugar. Esto no está en contra de la creencia en Dios, está en contra del encuadre inadecuado de la complejidad; algo de lo que muchos científicos son igualmente culpables. La naturaleza no diseña, y la verdadera razón es que el diseño solo funciona en entornos deterministas, para los que la complejidad no lo es. Si hay un Dios, no habría diseñado el universo en el sentido determinista, habría puesto en marcha un proceso externo de alto nivel que permita que la naturaleza converja automáticamente; un enfoque mucho más bello.
La naturaleza siempre ha sido nuestra musa. Siempre hemos mirado a la naturaleza en busca de inspiración, y hemos intentado imitar sus soluciones. Pero aquí hay un mensaje mucho más importante. La naturaleza nos muestra que para producir soluciones altamente flexibles y dinámicas, del tipo que resuelve problemas verdaderamente difíciles, un proceso externo de variación, iteración y selección es la única manera. Se trata de salir de los sistemas que esperamos crear. Se trata de admitir la absoluta barrera epistémica para averiguar cómo funciona algo desde dentro. Pero aún más importante, no es una cuestión de dificultad u ofuscación. La ausencia de causalidad (no la opacidad causal, la ausencia) en los sistemas complejos no es una cuestión de grado. Es una transición marcada que cambia el régimen de resolución de problemas.
Si bien se habla de la selección natural en el contexto de la biología, no se relega solo a la biología. La selección natural es un proceso universal por el cual se logra y evoluciona la complejidad. Independientemente del sistema, si va a lograr algo más allá del tipo de complicación simplista que vemos en los sistemas hechos por el hombre, debe aprovechar niveles masivos de variación, iteración y selección para converger en cosas que son verdaderamente sofisticadas.
La selección natural es la versión de la naturaleza de ensayo y error. La naturaleza no deduce su camino hacia sus soluciones. La deducción por sí sola no puede producir una respuesta a un problema difícil porque la deducción no puede prever las compensaciones que se producen entre las características dentro de un espacio complejo de posibilidades. No hay una manera analítica de evaluar cómo interactúan las innumerables características dentro de una situación compleja.
Los patrones de caos que comienzan con el problema de los tres cuerpos hacen imposible saber exactamente (matemáticamente, analíticamente) cómo funciona una cosa, y esta incertidumbre aumenta exponencialmente con el número de piezas en el sistema. La única manera de lograr la configuración correcta de la materia es operar externamente a los detalles internos.
La receta de la naturaleza no se trata de alinear los detalles en una disposición específica, se trata de aterrizar en arreglos automáticamente; arreglos que computan el resultado correcto porque eso es lo que sobrevivió. Esto significa que la naturaleza, por encima de todo, se trata de computación. La naturaleza crea soluciones que computan respuestas a los problemas más difíciles, y lo hacen de una manera que es completamente diferente a las máquinas hechas por el hombre. De hecho, enmarcar la naturaleza en términos de computación es una forma intelectualmente más honesta de entender la naturaleza, en comparación con la mayoría de los enfoques científicos tradicionales. También es un buen punto de partida para desmitificar lo que realmente es la emergencia.
Ver la naturaleza a través de la lente biológica no es la única opción. También podemos ver la naturaleza a través de la lente de la computación. Todos los sistemas en la naturaleza computan, ya que hay entradas, salidas y un proceso intermedio. La montaña es una estructura cuyas entradas son el viento y la lluvia que se computan en salidas como la regulación del clima y la captura de carbono. El castor es una estructura cuyas entradas son depredadores, comida, territorio, fluctuaciones de temperatura, sequías y parásitos. Todo esto debe transformarse en algo que conduzca a resultados que permitan la supervivencia de un castor; roer, almacenar alimentos y construir cabañas.
Esto no es una analogía forzada. La computación no es algo que pertenece a las máquinas hechas por el hombre. Normalmente pensamos en la computación en términos de realizar cálculos, procesar datos o ejecutar algoritmos para producir un resultado. Pero en realidad, la computación no depende de algoritmos o puertas lógicas. La computación es la transformación de la información de entrada en información de salida, a través de una o más operaciones. Una operación es simplemente una acción llevada a cabo para lograr un resultado dentro de un sistema o proceso. Una acción ni siquiera necesita ser algo que se mueva. Una acción puede ser llevada a cabo por algo que permanece completamente inmóvil, en virtud de su yuxtaposición a lo que se mueve a su alrededor. Esta noción relativa de acción significa que cosas como las montañas y los lechos de los ríos también computan. En medio del flujo de actividad, tanto los objetos inorgánicos como los orgánicos transforman la materia, la energía y la información en cosas nuevas. Así es como se resuelven los problemas de la naturaleza.
Esto replantea cómo pensamos en la computación. En última instancia, la computación no se trata de procedimientos, reglas o seguir una serie de pasos. Se trata objetivamente de la transformación de la información. Esta mejor y más definitiva definición nos permite refundir la computación en términos mucho más rigurosos, arrojando luz sobre las propiedades universales que la computación aporta a la naturaleza. La más importante de esas propiedades no se trata en absoluto de procedimientos, sino de abstracciones.
En el capítulo 1 afirmé que el progreso por abstracción es una verdad universal. Con esto quiero decir que cualquier proceso que pueda resolver problemas más difíciles con el tiempo debe hacerlo abstrayendo los detalles internos en construcciones de nivel superior. Esto es tan cierto para los objetos inanimados como lo es para los seres humanos y las cosas que construimos. Puede parecer extraño considerar que una montaña o un castor están compuestos de abstracciones físicas, pero en términos computacionales, esto es precisamente lo que son. Las montañas y los castores no son objetos que producen sus resultados utilizando conjuntos de pasos deterministas. No son algoritmos los que convierten el viento y la lluvia en regulación del clima, o el territorio en la construcción de cabañas. Las soluciones de la naturaleza son colecciones de materia que se organizan a través de la evolución para convertir las entradas en salidas, sin caminos causales simples.
Esto hace que las abstracciones físicas sean las principales construcciones computacionales de las cosas complejas. No las puertas lógicas o los algoritmos; las abstracciones físicas. Esto se debe a que la computación en la naturaleza debe hacer lo que hacen todas las abstracciones, que es mapear muchas entradas posibles a unas pocas salidas necesarias. Solo las abstracciones físicas pueden producir lo que producen la montaña, el río, el guepardo y el castor.
Las montañas, aunque parecen simples desde la distancia, son estructuras increíblemente complejas con numerosas facetas intrincadas y características sofisticadas. Las capas inclinadas, plegadas y falladas son un subproducto de diversas fuerzas tectónicas. Las montañas a menudo contienen una variedad de tipos de rocas, que representan diferentes procesos y períodos geológicos a lo largo de su historia. De hecho, las montañas no son objetos estáticos en absoluto, ya que a menudo se encuentran en o cerca de los límites de las placas tectónicas, lo que lleva a una serie de interacciones complejas como la subducción, la fragmentación y la colisión continental. Las montañas están sujetas a diversas formas de actividad física, química y biológica. Estas descomponen la roca y remodelan la montaña y el paisaje circundante, lo que lleva a una estructura única que resuelve problemas difíciles.
Cuando miramos la naturaleza, estamos mirando la computación a una escala masiva. No el tipo de computación que vemos en la computación tradicional, sino el tipo de computación que solo los objetos complejos pueden realizar. Computación que basa sus habilidades centrales en la presencia de abstracciones físicas que comprimen la información para resolver problemas.
La receta de la naturaleza de variación, iteración y selección no es cómo la naturaleza computa las respuestas a los problemas, sino cómo la naturaleza encuentra las soluciones físicas que computan las respuestas a los problemas. Esta es la diferencia entre un proceso interno y externo. La selección natural es un proceso externo que no tiene nada que ver con los detalles internos necesarios para resolver un problema. Por supuesto, no quiero decir que no tenga nada que ver en el sentido consciente, solo que la receta de la naturaleza permanece en última instancia desconectada de los detalles dentro de los objetos que crea.
Un proceso interno es aquel que realiza la computación real para producir los resultados necesarios. En la mayoría de los objetos hechos por el hombre, la computación interna se establece deliberadamente. Esto significa que para casi todas las cosas que hemos creado a lo largo de la historia humana, el descubrimiento solo se utiliza para encontrar las piezas que terminan siendo unidas a través del diseño, para hacer que la computación suceda. Pero para las cosas complejas, el proceso de descubrimiento se utiliza hasta el punto en que el objeto funciona; cuando el objeto se vuelve utilizable. Mientras que la ingeniería tradicional debe utilizar el diseño para crear sus construcciones computacionales (por ejemplo, la interacción entre los componentes del rifle para computar el disparo de una bala), la complejidad ve sus construcciones computacionales emerger automáticamente, solo a través del descubrimiento. Con la selección natural, en el momento en que se descubre la solución, ya está ensamblada, con todas las entrañas necesarias para computar en la naturaleza. Descubierto, no diseñado.
Vimos el mismo proceso externo utilizado en el aprendizaje profundo. El aprendizaje profundo no se trata de diseñar los detalles internos específicos para computar los resultados, se trata de programar un andamio que implementa el proceso externo de variación, iteración y selección. Una variedad de datos, millones de iteraciones y la selección contra los criterios de optimización aseguran que el aprendizaje profundo sea esencialmente una reconstrucción estrecha de la selección natural. Esta es la razón por la que el aprendizaje profundo es capaz de realizar computaciones internas que nunca fueron puestas allí por los ingenieros. El aprendizaje profundo funciona gracias a las abstracciones emergentes que comprimen la información, como todas las soluciones verdaderamente complejas. El aprendizaje profundo es posible gracias a un enfoque de construcción que sale del sistema que busca crear, permitiendo que las cosas converjan por sí solas, hasta que las construcciones computacionales necesarias surjan automáticamente.
Con tecnologías como el aprendizaje profundo, los humanos están empezando a ver lo que significa construir cosas que resuelven problemas naturalmente difíciles. Pero no basta con apreciar los distintos procesos que resuelven diferentes problemas. Para entender cómo funciona la complejidad, y para desmitificar lo que es la emergencia, también debemos entender de dónde viene el "difícil" en el problema difícil.