Un equipo de investigadores de la Universidad de Aarhus, en Dinamarca, ha diseñado un videojuego que consigue que jugadores sin especiales conocimientos de mecánica cuántica superen a los ordenadores a la hora de resolver un complejo problema en dicha materia. El trabajo, publicado en Nature, abre una vía de investigación hasta ahora inexplorada en física cuántica y plantea varias preguntas sobre la manera en que el cerebro humano es capaz de interiorizar el antiintuitivo comportamiento del mundo microscópico.
El problema en cuestión guarda relación con una técnica para construir un futuro ordenador cuántico. En concreto, el sistema físico que los investigadores deseaban estudiar se componía de un conjunto de átomos atrapados en una red óptica (un retículo de luz generado por láseres que, al igual que ocurre en un cristal, confina los átomos en los nodos de la red) y la tarea consistía en desplazar los átomos por la red con la mayor rapidez posible pero, al mismo tiempo, sin perturbar en exceso su estado cuántico. En términos computacionales, dicha tarea constituye un complejo problema de optimización que, en principio, admite un gran número de soluciones.
Con toda su fabulosa potencia de cómputo, los ordenadores modernos solo son capaces de abordar tales problemas con métodos de fuerza bruta; es decir, explorando de manera ciega un gran número de posibilidades. En particular, las máquinas carecen de la intuición de la que goza la mente humana, que, ante situaciones similares, permite a menduo descartar automáticamente un gran número de posibilidades absurdas. Esa superioridad de los humanos frente a los ordenadores resulta obvia en tareas como el reconocimiento de voz o la identificación de patrones visuales, triviales para cualquier persona pero extraordinariamente difíciles de implementar en una computadora.
En los últimos años, varios programas de investigación han intentado aprovechar esa intuición humana y aplicarla a la resolución de problemas científicos mediante una técnica conocida como «ludificación» (gamification): convertir el problema en un videojuego atractivo en el que se propone a los participantes resolver la misma tarea que tanto se les resiste a las máquinas. Ejemplos famosos son el videojuego Foldit, en el que los participantes deben plegar proteínas, o EyeWire, concebido para estudiar la disposición tridimensional de las neuronas en la retina. Al reclutar a un gran número de voluntarios y analizar la manera en que juegan, estos proyectos de ciencia ciudadana han permitido a los científicos acceder a toda una variedad de estrategias y soluciones mucho más eficientes que las que típicamente encontraría cualquier ordenador.
Ese es también el caso de Quantum Moves, la plataforma de juegos en línea creada por los investigadores de la Universidad de Aarhus, que, por primera vez, ha empleado la ludificación para atacar un problema de física cuántica. En el caso de la tarea consistente en desplazar átomos por una red óptica, el juego presenta el reto en forma de una «vasija» (un potencial láser) en la que el usuario debe transportar un líquido de un sitio a otro. Sin embargo, tanto la forma del líquido como su comportamiento quedan determinados por la función de onda del problema, lo que implica que el fluido experimenta los extraños fenómenos cuánticos a los que tan poco acostumbrados nos tiene nuestra experiencia cotidiana, como el principio de superposición o el efecto túnel. A pesar de ello, cuando los investigadores introdujeron en el programa informático las estrategias ideadas por los jugadores humanos, comprobaron que el algoritmo llegaba a resultados mucho mejores que los que era capaz de obtener trabajando por sí solo. Es decir, por alguna razón, los participantes humanos eran capaces de encontrar estrategias generales mucho más eficientes que cualquiera de las ideadas por el ordenador.
Los investigadores ignoran qué hace que jugadores con poca o ninguna formación en física cuántica logren dar con tales soluciones. En el caso de juegos como Foldit o EyeWire, las herramientas necesarias para resolverlos se basan en la notoria capacidad del ser humano para reconocer patrones visuales y en la intuición que todas las personas, niños incluidos, tienen acerca de las leyes de la física clásica. Sin embargo, eso no ocurre con las leyes cuánticas, bien conocidas por desafiar muchas de nuestras nociones instintivas sobre el mundo físico. De cara al futuro, los expertos tienen previsto explotar este enfoque para aplicarlo a otros problemas cuánticos y trabajar con científicos cognitivos con miras a entender qué procesos permiten a las personas concebir tales estrategias.
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