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Poincaré y el caso Dreyfus

El título de este artículo bien podría haber sido Poincaré a lo Numbers, en honor a la célebre serie de misterios que los protagonistas resuelven con deducciones matemáticas. 

Henry Poincaré es uno de los matemáticos franceses más notables del siglo XX, y tuvo una especial repercusión en el caso Dreyfus (Dreyfus affair). Comenzó en 1894 y finalizó en 1906. Tuvo una gran repercusión en Francia, donde sucedió.

El joven capitán Albert Dreyfus fue detenido y acusado de alta traición y trabajar para el enemigo. Su acusador fue el general Alphonse Bertillon, cuya prueba principal era una carta supuestamente manuscrita por Dreyfus y encontrada en la embajada alemana. A este documento se le conoció como la bordereau. Al principio el pueblo creó firmemente en la culpabilidad de Dreyfus, principalmente porque era descendiente de judíos e hicieron mucha prisión los grupos antisemitas de Francia (fuente).

Se convocó a 3 expertos matemáticos para dar validez a la prueba pseudo-científica que elaboró Bertillon para asegurar que la bordereau fue escrita por Dreyfus. Acudieron al juicio Paul Appell, Gaston Darboux y Henri Poincaré. El último por entonces ya gozaba de una gran reputación internacional, y las conclusiones que redactó en un tono que no admitía contestación, zanjaron la polémica en torno a la autoría de la carta. A continuación, adjunto un extracto de traducción propia que Poincaré reflejó en alguna de sus cartas cuando le pedían la opinión sobre el sistema de Bertillon (fuente):

Bertillon afirma que ha encontrado 4 de 26 posibles coincidencias. Suponiendo que es 0,2 la probabilidad de encontrar una coincidencia aislada, Bertillon concluye que la probabilidad de encontrar 4 coincidencias es de 0,016. Falso. 0,016 sería la necesaria para encontrar 4 de 4 coincidencias, y en realidad, su cálculo debería ser de 0,7.


Y finalmente, lo que Poincaré entregó al tribunal fue una serie de preguntas y reflejo de incoherencias sobre el razonamiento de Bertillon. En mala calidad, se pueden ver las alegaciones en la siguiente imagen:


Una ampliación de ellas se puede ver en el artículo Bertillon and Galton. Probabilistic arguments related to identification of criminals.

Dreyfus fue salvado por simple aplicación del teorema de Bayes de la estadística, y otras simples reglas de la probabilidad.

Esta historia aparece mencionada en la obra The theory that would not die.

Imitar sin copiar la realidad

En los últimos años han ganado mucha fama los robots de Boston Dynamics, empresa estadounidense recientemente adquirida por Google.

Cada cierto tiempo nos sorprenden con un vídeo de su nuevo ingenio. En el siguiente vídeo están sus robots más famosos.


Sin embargo, en este artículo quería mencionar un pequeño detalle de uno de los últimos modelos, el cual ellos lo presentan como un robot-perro


Sin embargo, fijaos ahora en este vídeo a partir del 3:28.

¿No ha quedado claro de lo que hablo? Fijaos en este, más simpático, desde el comienzo.

¿Se ve? Los perros, sobre todo a velocidad lenta, mueven mucho la cadera columna vertebral lateralmente. Ahora mismo, Boston Dynamics usa como tronco del perro una caja rígida. Por lo tanto la biomecánica del perro la imitan, pero no la copian. No soy experto en esta rama de la ingeniería, pero probablemente, nuestras mascotas tampoco sean capaces de realizar movimientos del propio robot a la hora de mantener el equilibrio. Probablemente será una cuestión de compromiso en el diseño, y la manera más robusta que Boston Dynamics ha conseguido para que sus ingenios mantengan el equilibrio y hagan todas las actividades de las que son capaces.

Mi predicción será que la empresa tenderá a introducir esa cadera columna a sus ingenios. Ya la tienen muchos robots humanoides.


Más info:
http://www.bostondynamics.com/img/BigDog_Overview.pdf
http://www.bostondynamics.com/img/BigDog_IFAC_Apr-8-2008.pdf


Siempre es más eficiente darle vueltas al café

A los aficionados al café no nos suele gustar que los baristas y camareros aspiren a alcanzar con el café la temperatura de ebullición del acero. En todo caso, desde pequeño nos han dicho que para enfriar algo le demos vueltas con la cuchara o soplemos. Y realmente funciona, ¿pero cuál es la razón?

En pocas palabras: si no soplas, el café se enfriará por convección natural; si soplas o das vueltas, por convección forzada. La fórmula de energía disipida por convección es la siguiente:

Q= Área · Entalpía · (Diferencia de temperatura entre fluido y superficie).

Pensemos que el área es el área de la superficie líquida de nuestro café. La diferencia de temperaturas es la resta entre la temperatura del café y la temperatura del aire que le rodea (20ºC-25ºC en condiciones normales). ¿Dónde está la influencia del número de vueltas o el superchorro de aire? En la entalpía. 

La entalpía crece con la velocidad del aire, tal y como se demuestra en esta gáfrica (fuente).



La entalpía depende de más cosas también, como la temperatura del líquido, tipo de sustancia o viscosidad. Por lo tanto, salvo condiciones especiales, siempre es más eficiente soplar o dar vueltas, ya que estamos conseguiendo convección forzada por conseguir una velocidad relativa entre el café y el aire que le rodea.

Realmente, en todo proceso de transferencia de energía térmica hay convección, conducción e irradiación. Y aprovecharé la ocasión para explicar un termino no muy apropiado (tanto en inglés como en castellano): el suelo radiante.

El suelo radiante es un sistema de calefacción normalmente, y su mayor ventaja es la homogeneidad de temperaturas en toda la habitación. Sin embargo, por ser suelo radiante parece que funcione por radiación (que consiste en la transferencia térmica que tiene todo cuerpo simplemente por estar a una temperatura mayor que 0K). Y sí, hay radiación, en el suelo radiante, pero al igual que en una estufa, no es el proceso principal para la transferencia térmica. El suelo radiante sigue funcionando principalmente como convección, consistente en calentar la habitación mediante diferentes temepraturas y densidades del aire. De hecho, si hacéis números, en el mejor de los casos la radiación igualará la cantidad de energía que se transfiere por convección.  De hecho, la Wiki inglesa hace referencia a esta confusión del término

En convección natural, la radiación se tiene en cuenta, pero en convección forzada es tan superior a la radiación, que su aportación de energía se suele despreciar.


p.d1.: por cierto, no conviene quemar mucho la leche  ucho menos recalentarla, ya que entonces se quema la lactosa, responsable del dulzor dde esta sustancia.


p.d2: aunque queda un poco lejos, @carlcasan y @tgacebo aportaron su granito de arena al artículo

Sobre la seguridad de los robots industriales

Ayer un robot industrial en una fabrica de automoción de Alemania mató a un operario de la planta. Nadie puede opinar sobre qué pasó ahí exactamente, ya que está siendo investigado por las autoridades y a su tiempo comunicarán las conclusiones del estudio. Sin embargo, este tipo de noticias alimenta un debate social sobre la seguridad de los robots y su potencial para eliminar puestos de trabajos.

El debate me parece sano, pero en este artículo de blog quiero aportar mis dos céntimos para limitar un poco el grado de exageración de la discusión y que nadie diga tonterías.

SEGURIDAD

Los robots industriales tuvieron una gran penetración en el mercado sobre todo a partir de los 70, a pesar de que ya se habían desarrollado antes. Los pioneros en introducirlos masivamente en sus fábricas fueron los japoneses. Esas máquinas no son unos robots humanoides, sino que más bien se asemejan a esto:




Como se puede comprobar, se trata de brazos robóticos y en su extremo final pueden tener una herramienta u otra (siguen la norma ISO 8373). Las funciones de estos robots suelen ser: soldadura, pintura, transporte de objetos, o ayudar a los operarios a levantar pesos. De hecho, aquí aparecen los 5 robots más típicos actualmente en automoción. Quien piense que estos robots se están paseando por las fábricas, es que no conoce ninguna. La particularidad de estos es que están previamente programados para hacer su función. Toda la producción está sincronizada: en el instante x, una parte del coche tiene que estar colocado y orientado exactamente como lo necesita el robot para que todo salga bien.

Pensemos en un robot soldador: el robot está preprogramado para realizar soldaduras cíclicamente y retirarse en un punto exacto. Si la parte del coche correspondiente no está bien colocada, el robot sigue haciendo la soldadura, pero en un punto que no es el que es, mientras que un poco más adelante probablemente haya otro robot que está realizando en el instante programado la función correspondiente. Toda la producción y la factoría funcionan como un gran reloj perfectamente engrasado, y de ahí que parar una fábrica de automoción es una de las peores pesadillas de los empresarios, ya que no se trata solo de que los trabajadores dejan de trabajar.

¿Tienen los robots fuerza suficiente como para matar a una persona? Claro. Una rápida producción implica movimientos rápidos y sincronizados, y eso supone que estos brazos robóticos se mueven sobre sus grados de libertad a gran velocidad, a lo que hay que sumar su alta inercia. Hay varias medidas de seguridad para evitar que los robots tengan cualquier accidente con humanos (salas aisladas, pulsadores, sensores de proximidad, etc).

En general, la aparición de accidentes en estos entornos es muy pequeña, ya que las medidas de seguridad son muy grandes y las funciones planeadas para los robots son muy pequeñas. Por supuesto, a los robots descrito yo les considero totalmente estúpidos: si no tienen programación, no trabajan. Si no existiesen estos robots, los coches saldrían más caros y probablemente con más imprecisiones.


EMPLEO

En la historia ha habido eliminación de puestos de trabajo por máquinas desde hace mucho tiempo. Pensemos en los semáforos, por ejemplo, que evitaron que los guardias tuvieran que hacer el control de tráfico. Sin embargo, tal y como comentaba hace poco con @milhaud, lo que se viene encima a medio plazo es más grande. No es solo una máquina, sino una "capacidad de pensar" para algunas máquinas, automatización de procesos, etc, y no sabemos todavía cómo será.

Hay grandes investigadores científicos que opinan que esta inteligencia artificial sí que eliminará puestos de trabajo, y otros que no. La relación entre número de robots y desempleo no es lineal, y como prueba el siguiente gráfico, donde se ve que Alemania tiene muchos más robots que España, y sin embargo en la industria tiene mucho menos paro (fuente).


De hecho, a continuación os dejo 6 ejemplos de tasa de desempleo en el sector (azul) vs nº de robots (rojo) en 6 países distintos (fuente):


 O por ejemplo, según la misma organización, cuántos trabajos en los siguientes países no existirían solo en el sector de la automoción si no hubieran robots: 


 Sé que sobre empleo no he llegado a ninguna conclusión. Ni puedo. Pero quería también mostrar de qué cifras normalmente no se dan.

¡A debatir!

Pint of Science, mi participación

El pasado miércoles tuve la ocasión de impartir una pequeña charla en el marco del evento Pint of Science, del que no conocía nada y me he llevado una grata impresión. Pint of Science nació en Reino Unido como iniciativa de unos investigadores que abrieron sus laboratorios para la gente de la calle, para que pudieran ver el trabajo que ellos estaban realizando. Y eso finalmente derivó en que los investigadores comenzaron a explicar sus trabajos en pubs de manera cercana para todo el mundo.

A pesar de los orígenes de la idea, Pint of Science se ha extendido a varios países europeos, y entre ellos el nuestro. Tenéis toda la información en su página global http://pintofscience.com/.
En mi caso, pude dar pequeña charla en el restaurante Ni Neu, sito junto al Kursaal en San Sebastian. Mi charla, anunciada en esta página, se titulaba Conexiones inseguras y robo de cuentas

Las diapositivas de la charla las tenéis a continuación.




En la charla realizamos una pequeña prueba de concepto y demostré ante el público cómo se puede conseguir el usuario y contraseña de una cuenta de correo si tanto el atacante como la víctima están conectadas a la misma red WiFi. Es decir, es un alegato frente a confianzas de los usuarios en redes de Internet públicas.

Para saber cuáles son las IPs locales de la red WiFi, empleé la app gratuita de Android, Fing, altamente recomendable para los que os gustan estas cosas. El ataque lo realicé haciendo un Man In The Middle entre el router y la víctima, y posteriormente, ejecutando el ataque SSLStrip, creado en 2009 por Morlinspike.

El MITM permite que el tráfico que genera la víctima pase antes por por el servidor web que quiere consultar. Y el ataque SSLStrip es imprescindible, ya que en este caso, la cuenta de correo contaba con certificado SSL. Es decir, su dirección url está acompañada de https, lo cual cifra todos los datos que se intercambian entre víctima y servidor web. ¿Siempre? Bueno, no, según cómo esté implementado el certificado SSL, SSLStrip funciona todavia a pesar de ser una herramienta relativamente antigua. La distribución Kali Linux que empleé en la demo facilita muchísimo las cosas.

La prueba de concepto en directo realizada no pretendía enseñar al público cómo se roban credenciales, sino concienciar sobre lo fácil que se pueden conseguir esos datos si no andamos con cuidado en WiFis públicas.

El ataque bien explicado aparece en muchos vídeos de la Red. Éste por ejemplo me gusta por la claridad con la que está explicado:





La charla tuvo una gran acogida entre el público, así que intentaré seguir haciendo pequeñas pruebas siempre que me sea posible. Desde aquí, gracias a los asistentes y al equipo de Pint Of Science Donostia.


Podrás hablar por Whatsapp, pero...

Este mismo mes muchos medios digitales se hicieron eco de la nueva funcionalidad de Whatsapp de realizar llamadas. Al principio esta posibilidad no se extendió a todos los usuarios, y el entorno en el que yo me movía estaba muy decepcionado por ello. Era algo que yo no entendía. 

Whatsapp permite las llamadas a otros usuarios que tengan la aplicación mediante VoIP. Es decir, es gratis, pero consumes datos de tu tarifa móvil o tienes que depender de una red WiFi para poder llamar. ¿Dónde está la novedad? Han aparecido mucho antes otras aplicaciones famosas que permitían exactamente esto, como Viber, Line, o el propio Skype. Y fijaros cuántos datos consume cada app.

Una amiga y un familiar probaron entusiasmados las llamadas y ambos me dijeron que "por Whatsapp, las llamadas se escuchan mal". Es lo normal, y de eso va el artículo que estáis leyendo ahora mismo.

La alternativa a VoIP es usar la infraestructura de telefonía "tradicional", a la cual se le denomina PSTN (Public Switched Telephone Network, o Red Telefónica Conmutada). VoIP es Voice over IP, Voz sobre IP. Cada uno tiene sus ventajas y sus inconvenientes. 

La mayor ventaja de PSTN es su estabilidad y fiabilidad, mientras que la de VoIP es la conectividad, la eliminación de cables, el precio, la escalabilidad de la red y la facilidad de ofrecer servicios extra de telefonía (lista negra de llamadas, desvíos, reconocimiento de emisor, etc. En la PSTN normalmente esto hay que pagarlo).

Precisamente es la estabilidad de lo que se quejaban mis allegados. La razón principal es que el sistema VoIP tiene que enviar la voz del emisor en paquetes al receptor, y eso obliga a manipular los paquetes de datos y puede perder calidad. Ese manipulado se refiere a pasar los datos por algoritmos de compresión de paquetes.

El problema es que necesitamos de un aparato relativamente potente para que la pérdida de QoS (Quality of Service) no sea muy grande (como el G729a) o tener mucho ancho de banda con un aparato no tan complejo (fuente).

De hecho, es esta calidad de servicio lo que ha hecho a Skype triunfar durante tanto tiempo. Esta compañía usa un algoritmo propio para su tratamiento de voz y consiste de varios pasos (el cual fue publicado en 2011) y su proceso se puede ver en esta página.

No todos los algoritmos de compresión de voz en IP son igual de buenos. Aunque tal y como vemos en esta antigua foto, el número de pérdida de paquetes de voz en una llamada de VoIP se está reduciendo.





Sin embargo, las llamadas por VoIP terminarán extendiéndose mucho más que ahora, sobre todo debido a la proliferación de apps de móviles capaces de realizarlas y al incremento de velocidades de navegación que tenemos a nuestro alcance.


Más información


http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6148783
http://www.sans.org/reading-room/whitepapers/voip/latency-qos-voice-ip-1349
http://searchunifiedcommunications.techtarget.com/feature/PSTN-vs-VoIP-Whats-best-for-your-business
http://www.networkworld.com/article/2226769/uc-voip/replacing-the-pstn-with-voip--not-if--but-when.html
http://www.mytechlogy.com/IT-blogs/722/voip-vs-pstn-the-pros-and-cons/#.VTEQf_CQnuc
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=6221101
http://www.webopedia.com/DidYouKnow/Internet/VoIP_POTS_Difference_Between.asp

http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5988-9345EN.pdf

 
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