Descifrando el Lenguaje en el Espacio y en la Tierra

Por :Heber Rizzo

Cuando el Dr. Laurance Doyle da sus conferencias ante los estudiantes de último año, les dice que “la matemática no está en la tiza”, es una herramienta que pueden utilizar para entender el universo.

Doyle encuentra matemática en todas partes: en las características de las ondas de radio que podrían revelar tecnología de comunicación en otros mundos, en la distribución y órbitas de los planetas que giran alrededor de estrellas distantes, y en las llamadas de los mamíferos marinos.

A primera vista, el estudio de las especies en peligro puede parecer muy lejano para un astrónomo del Instituto SETI, cuya área especial de conocimiento es la detección de planetas. Doyle, sin embargo, tiene intereses de investigación excepcionalmente variados. Ha escrito extensamente sobre zonas habitables alrededor de las estrellas (el terreno cósmico que es bio-amistoso), es colaborador científico de la misión Kepler de la NASA, y enseña un curso sobre historia nativa estadounidense.

También trabaja con los biólogos Brenda McCowan y Sean Hauser, de la Universidad de California, Davis, estudiando los sistemas de comunicación no humana para comprender mejor la naturaleza del lenguaje y de la inteligencia, lo que a su vez tiene directa relevancia para la búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI = Search for Extraterrestrial Intelligence). Las herramientas cuantitativas para los estudios sobre inteligencia son pocas y con poca interrelación, haciendo que el término Fi (fracción de los planetas sobre los cuales se ha desarrollado inteligencia) de la Ecuación de Drake, sea una de las facetas más esquivas de la investigación SETI.

El equipo de Doyle utiliza herramientas estadísticas de un campo conocido como “teoría de la información” para medir la complejidad de los sistemas de comunicación de diferentes especies y aprender así cuánta información pueden los animales individuales transferirse uno al otro. Esto permite a los científicos obtener inferencias sobre la inteligencia de la especie comunicante, lo que a su vez da los investigadores Fi una mayor comprensión de la inteligencia como una adaptación evolutiva.

La teoría de la información también puede enseñarnos como acercarnos al análisis de una señal proveniente de mundos distantes, en el caso de que los astrónomos de SETI lograran una detección confirmada. Y (como un sorprendente sub-producto de SETI), la teoría de la información puede también ayudar a proteger a uno de los más queridos mamíferos marinos del planeta.

Doyle explica la conexión. “Estaba mirando un programa de televisión sobre ballenas”. Era a fines de la década de 1970, y estaba trabajando en JPL, procesando datos de imágenes del Voyager. “Los investigadores estaban teniendo problemas para capturar señales individuales de los animales. Yo quería ayudar”. Doyle sabía que su experiencia en el procesamiento de señales con el Voyager podría ser útil. “Estábamos utilizando una transformación Houg para diferenciar a las señales del ruido”.

Comprendiendo que esta técnica de procesamiento de señales podría ser aplicada a las llamadas de los mamíferos marinos, se contactó con el Centro Hubbs de Investigación en Mundo Marino, y allí se comunicó con el investigador Sheldon Fischer. Ambos comenzaron a identificar señales individuales utilizando la técnica de JPL. Desafortunadamente, el análisis requería una capacidad computacional intensiva que, a diferencia de lo que sucede hoy en día, no era práctica sino para los más grandes presupuestos de investigación. El proyecto fue eventualmente dejado de lado, pero la experiencia despertó el interés de Doyle.

“Permaneció quieto durante siete años” antes de unirse al Instituto SETI en 1987, donde encontró por primera vez una pequeña red de investigadores interesados en la inteligencia de los delfines y en SETI. “Todos sentimos intuitivamente que el estudio de los delfines podría tener algo que ver con SETI “, explica Doyle, “pero no sabíamos como unir una cosa con otra”.

Eventualmente, la combinación correcta de experiencia en investigación pudo confluir en una colaboración entre Doyle, McCowan y Hauser. A fines de la década de 1990 apareció un artículo en la revista Science, describiendo una nueva forma de uso de la teoría de la información para analizar el “lenguaje” del ADN. Un colega del Instituto hizo un “comentario informal” sobre el artículo mientras almorzaba con Doyle, y el germen de una idea echó raíces.

“Esa noche fui a casa con copias del artículo de Brenda sobre señales de delfines, y realicé un diagrama Ziff”. El diagrama Ziff es una herramienta dentro de la teoría de la información que muestra la relación entre unidades nuevas y repetitivas de comunicación dentro de un sistema. El lenguaje, explica Doyle, tiene una cuesta característica de 45 grados. Lo mismo pasó con el sistema de los delfines. Los resultados asombraron al astrónomo, quien recuerda: “primero, tuve que tomar una taza de té para asegurarme que tenia las cifras correctas, y luego llamé a Brenda”.

A lo largo del siguiente año, el grupo siguió esta línea de investigación. En 2000, el grupo de Doyle, que también incluía a sus colegas del Instituto Dr. Christopher Chyba y Taylor Bucci, realizó una expedición a la Bahía del Glaciar, en Alaska. Los investigadores sumergieron hidrófonos desde sus kayaks y recogieron señales de las ballenas mientras se alimentaban. En el curso de estos estudios, dice Doyle, “escuchamos un montón de sonidos provenientes de barcos, y decidimos buscarlo en los datos”.

Antes de regresar a casa, el equipo dio una charla en la comunidad de la Bahía del Glaciar, y capturó el interés de los científicos locales que ofrecieron compartir varios años de grabaciones con los investigadores de California. Esta bonanza incluía datos recogidos durante sesiones de alimentación que estaban libres de sonidos de barcos, permitiendo al equipo construir una línea base contra la cual comparar las grabaciones “ruidosas”.

Los resultados mostraron cuantitativamente que el ruido de los barcos estaba impactando la comunicación. Las ballenas jorobadas estaban teniendo que “gritar” por encima de ese ruido, repitiendo y simplificando sus llamadas entre ellas, en forma muy parecida a humanos tratando de conversar sobre el barullo de una fiesta ruidosa. “Detectamos una disminución de la información de aproximadamente un 28 por ciento en la presencia de ruidos de barcos”, dice Doyle.

En el ambiente de visibilidad limitada del océano, las ballenas jorobadas dependen de la vocalización para su comportamiento social, el cual incluye la alimentación. El tráfico naviero estaba distorsionando esta comunicación y, por ende, sus actividades sociales. Los investigadores estarán colaborando pronto con la Fundación Ballena de Alaska para recoger más datos, y coordinar los estudios de comunicación con otras investigaciones sobre las ballenas jorobadas, tales como los estudios sobre su salud física.

El futuro ofrece fascinantes oportunidades de investigación, y también retos. “Hay una gran cantidad de trabajo que tiene que ser hecho”, dice Doyle. Preguntado acerca de sus próximos pasos, explica: “Nos gustaría armar un conjunto de hidrófonos para que podamos triangular a individuos”. La identificación de ballenas individuales por sus señales es una meta altamente buscada por muchos investigadores de mamíferos marinos.

Doyle sonríe al contemplar el camino que tiene delante. El equipo de investigación querría incrementar su trabajo sobre ballenas y delfines para incluir a muchas especies, en la inspección de sistemas de comunicación no humanos. “Sabemos cómo hacerlo”, dice entusiastamente. “Todo lo que necesitamos es el dinero”.

Por ahora, el colega de Doyle, Hauser, espera otra estación en Alaska con la Fundación Ballena. Cuanto más datos tenga el grupo para analizar, más podrán aprender sobre el sistema de comunicación, el comportamiento, y los efectos del contexto ambiental en el que socializan las ballenas jorobadas.

“Es un comienzo”, dice Doyle. Y una maravillosa manera de pensar sobre la utilidad de las matemáticas mientras celebramos el Día de la Tierra.