Importancia de la computación en la ciencia y en nuestra vida diaria

Por Eusebio Juaristi y Luis Felipe Rodríguez Jorge

Existe muy poco material original en español que aborde los conceptos y fundamentos detrás de la computación, los diversos artículos de este libro pretenden dar a conocer lo indispensable que se ha vuelto en nuestra vida diaria. Descubre cómo la computación ha contribuido para diseñar medicamentos, mejorar las condiciones de vida, desarrollar estud

• Idioma: Español
• Editorial: El Colegio Nacional
• Fecha de lanzamiento: 2 mar 2020
• ISBN: 9786077241768

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Nota de la editorial:

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Primera edición: 2016

Primera edición digital: 2016

D. R. © 2016 El Colegio Nacional

Luis González Obregón 23, Centro Histórico

06020, Ciudad de México

Teléfonos 57 02 17 79 y 57 89 43 30

ISBN: 978-607-724-163-8

ISBN edición digital: 978-607-724-176-8

Hecho en México / Made in Mexico

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ÍNDICE GENERAL

Prólogo

Eusebio Juaristi y Luis Felipe Rodríguez Jorge

Una breve historia de la computación

en el mundo

Carlos A. Coello Coello

Algunas aplicaciones de la computación

en nuestra vida diaria

Carlos González Barragán y Eusebio Juaristi

Los inicios de la computación astronómica

Luis Felipe Rodríguez Jorge

La computación en la química

Carlos Alberto Cruz Hernández y Eusebio Juaristi

Descubrimiento de fármacos acelerado

por métodos computacionales

José L. Medina-Franco y Vicente F. Kuyoc-Carrillo

El primer nodo de Internet en México

Gloria Koenigsberger

Autores

Créditos de imágenes

Prólogo

Es común escuchar la expresión no hay nada nuevo bajo el sol para decir que en realidad casi no hay cambios con el transcurso del tiempo sobre algún tema, pero si quienes tenemos suficiente edad comparamos lo que hacíamos día con día hace 30 años con lo que hacemos hoy, tendremos que aceptar que hay una nueva presencia poderosa en nuestra vida: la computación.

En nuestra rutina diaria comemos, trabajamos, dormimos, hablamos con los familiares y amigos; el ser humano lo ha hecho por milenios, pero ahora lo hacemos de una nueva manera; ya no realizamos los cálculos requeridos por una disciplina científica o de ingeniería con reglas de cálcu­lo o en cuadernos atiborrados de números, sino que los ejecutamos en una computadora que puede ser desde una calculadora de bolsillo hasta un gran equipo estacionario. Ya no consultamos los voluminosos tomos de la Enciclopedia Británica sino Wikipedia, ya no hacemos una costosa llamada telefónica de larga distancia, sino que usamos Skype, lo cual nos permite además recibir la imagen del familiar o del amigo; nos guiamos mediante el sistema gps de nuestro teléfono celular y también enviamos a través del teléfono textos e imágenes, incluso de tamaño inconcebible hace apenas unas décadas. Un celular moderno tiene más poder computacional que el que tenía toda la nasa cuando puso a los primeros hombres en la Luna. Para que esta creciente presencia de la computación en nuestra vida diaria se haya dado se han conjuntado varios factores. En primer lugar, está la famosa ley de Moore, que nos dice que por el mismo costo, las capacidades de las computadoras (memoria, velocidad de procesamiento, etc.) se duplican cada 18 meses; esto da lugar a un crecimiento exponencial que nos lleva a que en 20 años las computadoras sean 10 000 veces más poderosas, por el mismo costo.

Otro factor dominante en esta transformación ha sido el desarrollo de la conectividad entre computadoras. Inicialmente, las grandes computadoras eran como sordomudos con los que solo se podía interaccionar si se estaba en la misma habitación que ellas, introduciéndoles la información mediante tarjetas, teclados, tiras de papel o cintas magnéticas y sacando los resultados a través de los mismos medios de registro engorrosos; ahora todo está interconectado y podemos acceder y utilizar una computadora desde otra habitación, desde otra ciudad o desde otro continente, las computadoras ya no nos dan los números resultantes de los cálculos en áridas tablas, sino que ahora poseen monitores y otras formas de hacer estos datos más entendibles.

Si bien somos prontos en utilizar estos desarrollos tecnológicos (en México hay una computadora personal por cada cinco habitantes, más de 50 millones de usuarios de Internet y más de 80 millones de usuarios de telefonía celular), nuestra cultura latina por desgracia tarda más tiempo en asimilar e incorporar el conocimiento básico detrás de estos avances que nos cambian la vida. Generalmente, somos usuarios de tecnologías que se desarrollan en el primer mundo y que pagamos a buen precio. Si en la página electrónica de una librería buscamos libros en español que tengan la palabra computación en su título, encontraremos unos 5000 casos, pero en su mayoría son traducciones de libros escritos originalmente en inglés y muchos de los escritos en español son manuales de usuario para el uso de paqueterías comerciales en las computadoras. Existe muy poco material original en español que trate de los conceptos y fundamentos detrás de la computación.

En este volumen hemos tratado de reducir esta brecha con una colección de seis capítulos que ahondan en aspectos fundamentales de la computación. Carlos A. Coello Coello inicia el volumen con Una breve historia de la computación en el mundo, donde repasa los aconteci­mientos que definieron el campo en los últimos milenios. La historia se detiene en 1970, con la aparición de la compu­tación personal; Carlos González Barragán y Eusebio Juaristi nos recuerdan Algunas aplicaciones de la compu­tación en nuestra vida diaria, enfatizando cómo una herramienta que se concibió inicialmente para recónditos usos científicos acabó impactando todo tipo de actividades, algunas tan pedestres como los videojuegos; a continuación, Luis F. Rodríguez nos cuenta cómo la computación, como tantas actividades científicas, tuvo sus inicios a través de la astronomía. Los astrónomos tienen ambiciones insaciables de poseer mejores herramientas para su trabajo (principalmente telescopios, detectores y computadoras) y esto los lleva a estimular el desarrollo tecnológico.

En la segunda mitad de este libro, Carlos Alberto Cruz Hernández y Eusebio Juaristi nos hablan de una de las áreas de la ciencia que más se ha beneficiado con el desarrollo de la computación: la química; más compleja que la física (que es como decir que una molécula es más compleja que un átomo) y la nueva computación permite lidiar con fenómenos que simplemente eran difíciles de tocar hace solo unas décadas. De hecho, es posible diseñar medicamentos y predecir su comportamiento, como nos explican José L. Medina-Franco y Vicente F. Kuyoc-Carrillo en su capítulo Descubrimiento de fármacos acelerado por métodos computacionales. Muchas de las medicinas que tomamos para combatir alguna enfermedad, se descubrieron con la ayuda de métodos computacionales. Finalmente, cierra el libro el capítulo de Gloria Koenigsberger donde nos narra las peripecias que tuvo que sortear para llevar a cabo la instalación del primer nodo de Internet en México. Hemos insistido en que el fenómeno de la computación va más allá de las computadoras en sí e involucra a los medios para interaccionar e interconectarlas, de los cuales el ejemplo más claro es Internet en sí misma.

Esperemos que disfruten de estas contribuciones hechas por especialistas mexicanos y que esta edición les abra el apetito para la búsqueda de material adicional que permita ahondar en este fenómeno de nuestro tiempo: la computación.

Eusebio Juaristi

Luis Felipe Rodríguez Jorge

UNA BREVE HISTORIA

DE LA COMPUTACIÓN EN EL MUNDO

Carlos A. Coello Coello

Introducción

Durante toda nuestra historia los números no han sido siempre parte de nuestra cultura, y aunque su origen se ha perdido en la vorágine del tiempo sabemos que desde su invención, el hombre ha buscado desarrollar formas para ayudarse a contar.

Un hueso encontrado a orillas del Lago Eduardo en Zaire (figura 1), cuya antigüedad se estima en más de 20000 años, contiene tres columnas de marcas que fueron hechas con 39 herramientas diferentes, lo que ha hecho pensar a los arqueólogos que se usó para registrar alguna actividad [1]. Si esta hipótesis es cierta, parecería ser que este tipo de sistema de registro de eventos se originó desde el Paleolítico Superior, es decir, unos 30000 años a.C.

En Babilonia, una tableta de arcilla proveniente de Senkereh, datada alrededor del año 2000 a.C., contiene los cuadrados de los enteros del 1 al 24, aparentemente era una especie de tabla de multiplicar; quien la elaboró pudo haberse servido de la primera computadora digital de la historia: el ábaco, inventado al parecer en Babilonia unos 3000 años a.C. [2], aunque su uso más antiguo está claramente documentado en China unos 500 años a.C.; además, los chinos fueron quienes le dieron al ábaco su forma moderna en el año 1200 de nuestra era, distribuyéndolo luego, en el año 1400, a Corea y, en el año 1600, a Japón. El ábaco no solo fue un instrumento muy popular de la mayor parte de las sociedades antiguas, incluyendo a los griegos (en el año 300 a.C.) y los aztecas (en el año 1000 d.C.), sino que, además, ha sido la única computadora que ha resistido los embates del tiempo, pues en nuestros días sigue usándose.

Figura 1.

Hueso de Ishango, exhibido en el Instituto Real Belga de Ciencias Naturales.

El hombre ha necesitado instrumentos para ayudarse a contar así como formas para registrar la información —el segundo propósito primordial de las computadoras modernas—. Mientras que en Egipto se usaron papiros desde el año 600 a.C. [1], otras culturas no tenían a su alcance materiales adecuados para escribir, y tuvieron que inventar ingeniosas formas de registrar eventos. Tal vez la técnica más popular haya sido la de los nudos, cuyo origen parece datarse en China hace unos 5000 años. Los nudos fueron también muy populares en lugares tan diversos como la India, Alemania y Canadá; aunque, a diferencia del ábaco, han caído en desuso, excepto por algunas aplicaciones muy específicas ligadas sobre todo a asuntos religiosos [1]. Claro está que, indudablemente, el sistema de nudos más complejo y famoso de la historia fue el de los quipús, nudos usados por los incas en los siglos xv y xvi [3]. Los quipús de los incas se formaban alrededor de una cuerda principal que era más larga que las demás que se le colgaban. En este esquema, cada nudo representaba una unidad decimal, del 10 al 100. Algunos quipús tenían también cuerdas de diferentes colores que representaban diversos conceptos y objetos. Por ejemplo, el negro se refería a la guerra, el blanco a las alpacas y el amarillo al oro [1]. Los quipús podían registrar datos numéricos tales como la fecha en la que se efectuó algún evento. Cada nodo representaba un número y la cuerda se refería así a un objeto o evento. La aplicación principal de los quipús era llevar inventarios de las cosechas, de las tropas, de los impuestos, etcétera; aunque algunos españoles como Garcilaso de la Vega llegaron a afirmar que los quipús se usaban también como instrumentos de cálculo, hay evidencia que indica que los incas usaban el ábaco para calcular, y que los quipús servían realmente para archivar eventos y cantidades importantes [1].

Hacia el año 1614, el matemático escocés John Napier inventó un dispositivo llamado Rabdologia (o huesos de Napier, haciendo alusión al hecho de que para obtener un dispositivo de mejor calidad, los materiales idóneos eran los cuernos, los huesos y el marfil) para auxiliarse en sus multiplicaciones, e indudablemente lo usó para calcular la primera tabla de logaritmos que él mismo inventara; inspirado por el trabajo de Napier, el matemático inglés William Oughtred inventó la primera regla de cálculo en 1622, la cual luego de múltiples mejoras se mantuvo en uso hasta hace prácticamente unos cuantos años en todo el mundo.

Después vinieron los dispositivos mecánicos de cálculo, entre los que destacan los de Wilhelm Schickard (1624), Blaise Pascal (1642), Gottfried Wilhelm Leibnitz (1673), Samuel Morland (1652) y René Grillet (1675). Todas estas máquinas se concentraban en las operaciones aritméticas básicas y, aunque un tanto rudimentarias, fueron la base para inventar dispositivos más complejos, sobre todo tras el descubrimiento de la electricidad.

A pesar de que los siglos xvii y xviii fueron muy ricos en cuanto a variedad de dispositivos se refiere, además de haberse presentado una fascinación desmedida por los mecanismos sincronizados (particularmente los relojes y los autómatas), en este capítulo me concentraré únicamente en el período posterior al mecánico, empezando con las máquinas de tabulación y de cálculo electromecánicas; posteriormente, describiré algunos de los avances más significativos que condujeron hacia la computación electrónica, así como las computadoras más importantes (en términos históricos) que se construyeron en Inglaterra y Estados Unidos; finalmente, hablaré muy brevemente de los avances tecnológicos producidos a partir de la invención del transistor en 1947, los cuales han hecho posible la computación personal. El debate en torno a cuál fue la primera computadora personal de la historia será el tema final de este escrito, en el que brevemente abordaré las características de las más fuertes contendientes a este título.

Asimismo, solo hablaré de