Comparación entre el diseño automático de lentes y la evolución
El 26 de febrero de 1969 ofrecí un seminario de investigación sobre una innovación en el diseño de lentes que pondría a nuestra empresa muy por delante de sus rivales y nos haría ricos a todos. Hice para mis colegas una analogía entre la evolución darwinista y el diseño automático de lentes. Usando un proyector, mostré a mis colegas la siguiente tabla y la expliqué.
El 26 de febrero de 1969 ofrecí un seminario de investigación sobre una innovación en el diseño de lentes que pondría a nuestra empresa muy por delante de sus rivales y nos haría ricos a todos. Hice para mis colegas una analogía entre la evolución darwinista y el diseño automático de lentes. Usando un proyector, mostré a mis colegas la siguiente tabla y la expliqué.
Paso uno
En la evolución darwinista, al principio, que haya una población estable de animales vivos. En el programa de diseño automático de lentes, un diseñador comienza con el mejor diseño conocido que sea apropiado para un aparato determinado, como una cámara de reconocimiento.
Paso Dos
Entre los animales hay mutaciones aleatorias. Las mutaciones en general son malas para un animal. A menudo, la descendencia mutante nace muerta. Otras mutaciones hacen que la descendencia sea presa fácil de los depredadores. Estos no sobreviven hasta la madurez y, por lo tanto, no se reproducen. Excluyendo estos, tomemos el caso de una mutación que se transmite a la descendencia viva. Otros animales de la misma especie nacen y se reproducen normalmente.
El diagrama del paso dos de la tabla anterior simplifica y exagera el efecto. El individuo marcado con una “x” tiene una mutación ventajosa que le permite producir dos descendientes. Simultáneamente, pone a otros individuos normales en tal desventaja que solo pueden producir una descendencia. Según el diagrama simplificado, en solo tres nuevas generaciones la mutación alcanza la dominancia en la población. En la naturaleza son necesarias muchas generaciones.
En el diseño de lentes, el programa realiza una variación sistemática de todas las características. Esto asegura que no se omita ningún cambio que pueda beneficiar el diseño. Para cada variable el programa realiza un pequeño cambio. Luego, utilizando la función de mérito, el programa mide el efecto global del cambio y almacena el resultado. Tercero, el programa devuelve la variable a su valor original. El programa repite este proceso para cada una de las variables a su vez.
Paso tres
La mayoría de las mutaciones que se transmiten a la descendencia reducen seriamente las capacidades del animal. Quizás solo una mutación entre mil produzca un beneficio para un animal que lo ayude a sobrevivir. Los animales con tal mutación pueden vivir hasta la madurez y reproducirse, mientras que otros animales sin la mutación pueden morir jóvenes. Eventualmente, la mutación aparecerá en casi todos los animales de la especie, si la mutación realmente brinda una ventaja de supervivencia.
El programa de diseño automático de lentes incorpora un método matemático para calcular una variación combinada de todas las variables. El método tiene en cuenta todas las variaciones que reducen individualmente las aberraciones. Si una variación aumenta las aberraciones, el método está programado para tomar esta variación en sentido contrario. Luego el programa calcula la variación combinada que produce la máxima reducción de aberraciones. Cada variación contribuye en proporción a la mejora de su diseño. Luego, el programa modifica el diseño de acuerdo con la variación combinada. Este proceso es mucho más completo y eficiente que la variación aleatoria.
Paso cuatro
Tanto en el proceso de evolución darwinista como en el programa de diseño automático de lentes se vuelve al paso uno, pero con una nueva variedad inicial o un nuevo diseño.
Mis colegas de investigación se sentían incómodos. Anticiparon a lo que iba a decir. Continué con la comparación, aunque pude ver que estaban consultando entre sí para descubrir, si podían, algún error en mi lógica. Usando la siguiente tabla de comparación, pedí a mis colegas que hicieran un inventario de las ventajas del diseño de lentes automáticos sobre la evolución darwinista.
En la evolución darwinista, al principio, que haya una población estable de animales vivos. En el programa de diseño automático de lentes, un diseñador comienza con el mejor diseño conocido que sea apropiado para un aparato determinado, como una cámara de reconocimiento.
Paso Dos
Entre los animales hay mutaciones aleatorias. Las mutaciones en general son malas para un animal. A menudo, la descendencia mutante nace muerta. Otras mutaciones hacen que la descendencia sea presa fácil de los depredadores. Estos no sobreviven hasta la madurez y, por lo tanto, no se reproducen. Excluyendo estos, tomemos el caso de una mutación que se transmite a la descendencia viva. Otros animales de la misma especie nacen y se reproducen normalmente.
El diagrama del paso dos de la tabla anterior simplifica y exagera el efecto. El individuo marcado con una “x” tiene una mutación ventajosa que le permite producir dos descendientes. Simultáneamente, pone a otros individuos normales en tal desventaja que solo pueden producir una descendencia. Según el diagrama simplificado, en solo tres nuevas generaciones la mutación alcanza la dominancia en la población. En la naturaleza son necesarias muchas generaciones.
En el diseño de lentes, el programa realiza una variación sistemática de todas las características. Esto asegura que no se omita ningún cambio que pueda beneficiar el diseño. Para cada variable el programa realiza un pequeño cambio. Luego, utilizando la función de mérito, el programa mide el efecto global del cambio y almacena el resultado. Tercero, el programa devuelve la variable a su valor original. El programa repite este proceso para cada una de las variables a su vez.
Paso tres
La mayoría de las mutaciones que se transmiten a la descendencia reducen seriamente las capacidades del animal. Quizás solo una mutación entre mil produzca un beneficio para un animal que lo ayude a sobrevivir. Los animales con tal mutación pueden vivir hasta la madurez y reproducirse, mientras que otros animales sin la mutación pueden morir jóvenes. Eventualmente, la mutación aparecerá en casi todos los animales de la especie, si la mutación realmente brinda una ventaja de supervivencia.
El programa de diseño automático de lentes incorpora un método matemático para calcular una variación combinada de todas las variables. El método tiene en cuenta todas las variaciones que reducen individualmente las aberraciones. Si una variación aumenta las aberraciones, el método está programado para tomar esta variación en sentido contrario. Luego el programa calcula la variación combinada que produce la máxima reducción de aberraciones. Cada variación contribuye en proporción a la mejora de su diseño. Luego, el programa modifica el diseño de acuerdo con la variación combinada. Este proceso es mucho más completo y eficiente que la variación aleatoria.
Paso cuatro
Tanto en el proceso de evolución darwinista como en el programa de diseño automático de lentes se vuelve al paso uno, pero con una nueva variedad inicial o un nuevo diseño.
Mis colegas de investigación se sentían incómodos. Anticiparon a lo que iba a decir. Continué con la comparación, aunque pude ver que estaban consultando entre sí para descubrir, si podían, algún error en mi lógica. Usando la siguiente tabla de comparación, pedí a mis colegas que hicieran un inventario de las ventajas del diseño de lentes automáticos sobre la evolución darwinista.
Puntos de partida iguales
Con las especies vivas, el diseño inicial debe ser completamente natural, sin ningún diseñador. Los tipos inferiores de organismos vivos, por ejemplo, las amebas, difícilmente pueden pensar individualmente en mejorarse a sí mismos. Según el darwinismo, antes de la aparición de los humanos, no había una mente que pudiera guiar el proceso del darwinismo o darle un propósito o una meta. El punto de partida tuvo que ser un accidente afortunado extremadamente improbable que produjo el primer organismo vivo a partir de complejas combinaciones químicas de átomos. La biología tiene que partir de la base de la química, y la química se basa en la física. La química no define muy claramente qué combinaciones de átomos y moléculas darán lugar a la vida, porque el número de combinaciones es casi inagotable. Sin embargo, por el bien del argumento, comenzamos con el supuesto ancestro común de todos los seres vivos de la Tierra. Por otro lado, en el diseño de lentes, hay un diseñador que inicia el proceso, eligiendo el tipo de lente más apropiado para la aplicación.
Muchas variables
Pensemos por un momento en la cantidad de variables que se deben manejar.
El genoma de un animal puede tener de 30.000 a 100.000 genes.
Una lente con cuatro elementos tiene la posición y la curvatura de las dos superficies de cada elemento. Ahí mismo tenemos 16 variables. Entonces, el material que llena el espacio entre superficies sucesivas puede variar en sus características ópticas, como el índice de refracción y la dispersión. Esto da 14 variables más para los 7 espacios entre las 8 superficies. Ahora tenemos 30 variables.
En resumen, la cantidad de variables para una planta o un animal es muy, muy grande, pero la cantidad de variables para el diseño de lentes es meramente grande. Esta diferencia favorece el diseño de lentes sobre la evolución, porque el programa tiene que explorar menos variables que la selección natural.
El diseño artificial es rápido, pero la evolución es lenta
Consideremos ahora la rapidez de la adaptación. Los darwinistas dicen que el proceso de evolución biológica es muy lento. Por esta razón, no hay esperanza de observar la aparición de una nueva especie durante la vida de ningún científico. Por lo tanto, el proceso de evolución no está sujeto al tipo habitual de prueba científica, que implica la experimentación y la búsqueda de resultados que confirmen la teoría. Los darwinistas dicen que debemos aceptar la dificultad de observar incluso un solo caso de aparición y predominio eventual de una mutación favorable.
Han pasado más de 140 años desde la publicación de El origen de las especies. Los darwinistas han visto confirmación de la lentitud del cambio. La pequeña mosca que vive de la fruta podrida, Drosophila, puede reproducirse en veinte minutos. Ha habido muchos intentos de inducir altas tasas de mutación con radiactividad y otras presiones sobre pequeñas poblaciones cautivas de esta mosca. De todas las mutaciones observadas, ninguna ha llegado a ser dominante en la población mundial de moscas de la fruta. Además, si todas las mutaciones aparecieran en una sola mosca, la mosca seguiría siendo de la misma especie. Así, incluso en el caso de un insecto que se reproduce muy rápidamente, los experimentadores nunca han observado el origen de una especie.
Para ser generoso con los darwinistas, pongo la rapidez de adaptación en un paso por siglo. Las computadoras son mucho más rápidas. En el momento en que di la charla podían hacer miles de operaciones aritméticas en un milisegundo. (Eso es muy lento para los estándares actuales). El ejemplo que elegí para mis colegas fue una computadora que podía hacer 1 000 pasos por segundo mientras diseñaba una lente. Entonces, para poner un límite generoso al proceso del darwinismo, dejé pasar 4 000 millones de años desde que la corteza de la Tierra se enfrió lo suficiente como para sustentar la existencia de vida. A un paso por siglo, había tiempo para 40 millones de pasos. La computadora podría hacer la misma cantidad de pasos en menos de 12 horas.
Una comparación que muestra una dificultad
Con la evolución, el siguiente paso proviene de la mutación aleatoria. Hay que esperar mucho tiempo hasta la aparición de la siguiente mutación necesaria para el desarrollo. Pero la computadora está programada para considerar todas las variaciones de los parámetros de la lente y hacer una selección sistemática de la mejor variación combinada. Una vez más, esta es una gran ventaja para el diseño de lentes automáticos y una gran desventaja para la evolución. La evolución solo tiene la posibilidad de encontrar una mutación beneficiosa, pero el diseño automático de lentes seguramente encontrará la mejor variación posible.
Ambos procesos tienen una función de mérito que indica la mejor lente o la mejor mutación. Una mutación seleccionada naturalmente hace que un individuo sea el más apto para sobrevivir. La mejor lente es la que tiene las aberraciones más pequeñas.
Pero en varios otros aspectos, el proceso del darwinismo tiene desventajas en relación con el diseño de lentes automáticos. El programador define la dirección del siguiente paso en el diseño de lentes automáticos, pero la evolución no tiene dirección. Lo mismo ocurre con los objetivos. El propósito del programa es diseñar lentes que enfoquen mejor, pero los procesos naturales no tienen un objetivo. La dirección, los propósitos y las metas solo pueden existir en una mente inteligente.
¿Y cuáles son los resultados de los dos procesos? Los darwinistas dicen que su proceso produce especies viables. Afirman que el proceso del darwinismo produjo todas las especies vivas actuales de la Tierra. De la misma manera, nuestros programadores supusieron que el programa de diseño automático de lentes produciría mejores lentes.
Con las especies vivas, el diseño inicial debe ser completamente natural, sin ningún diseñador. Los tipos inferiores de organismos vivos, por ejemplo, las amebas, difícilmente pueden pensar individualmente en mejorarse a sí mismos. Según el darwinismo, antes de la aparición de los humanos, no había una mente que pudiera guiar el proceso del darwinismo o darle un propósito o una meta. El punto de partida tuvo que ser un accidente afortunado extremadamente improbable que produjo el primer organismo vivo a partir de complejas combinaciones químicas de átomos. La biología tiene que partir de la base de la química, y la química se basa en la física. La química no define muy claramente qué combinaciones de átomos y moléculas darán lugar a la vida, porque el número de combinaciones es casi inagotable. Sin embargo, por el bien del argumento, comenzamos con el supuesto ancestro común de todos los seres vivos de la Tierra. Por otro lado, en el diseño de lentes, hay un diseñador que inicia el proceso, eligiendo el tipo de lente más apropiado para la aplicación.
Muchas variables
Pensemos por un momento en la cantidad de variables que se deben manejar.
El genoma de un animal puede tener de 30.000 a 100.000 genes.
Una lente con cuatro elementos tiene la posición y la curvatura de las dos superficies de cada elemento. Ahí mismo tenemos 16 variables. Entonces, el material que llena el espacio entre superficies sucesivas puede variar en sus características ópticas, como el índice de refracción y la dispersión. Esto da 14 variables más para los 7 espacios entre las 8 superficies. Ahora tenemos 30 variables.
En resumen, la cantidad de variables para una planta o un animal es muy, muy grande, pero la cantidad de variables para el diseño de lentes es meramente grande. Esta diferencia favorece el diseño de lentes sobre la evolución, porque el programa tiene que explorar menos variables que la selección natural.
El diseño artificial es rápido, pero la evolución es lenta
Consideremos ahora la rapidez de la adaptación. Los darwinistas dicen que el proceso de evolución biológica es muy lento. Por esta razón, no hay esperanza de observar la aparición de una nueva especie durante la vida de ningún científico. Por lo tanto, el proceso de evolución no está sujeto al tipo habitual de prueba científica, que implica la experimentación y la búsqueda de resultados que confirmen la teoría. Los darwinistas dicen que debemos aceptar la dificultad de observar incluso un solo caso de aparición y predominio eventual de una mutación favorable.
Han pasado más de 140 años desde la publicación de El origen de las especies. Los darwinistas han visto confirmación de la lentitud del cambio. La pequeña mosca que vive de la fruta podrida, Drosophila, puede reproducirse en veinte minutos. Ha habido muchos intentos de inducir altas tasas de mutación con radiactividad y otras presiones sobre pequeñas poblaciones cautivas de esta mosca. De todas las mutaciones observadas, ninguna ha llegado a ser dominante en la población mundial de moscas de la fruta. Además, si todas las mutaciones aparecieran en una sola mosca, la mosca seguiría siendo de la misma especie. Así, incluso en el caso de un insecto que se reproduce muy rápidamente, los experimentadores nunca han observado el origen de una especie.
Para ser generoso con los darwinistas, pongo la rapidez de adaptación en un paso por siglo. Las computadoras son mucho más rápidas. En el momento en que di la charla podían hacer miles de operaciones aritméticas en un milisegundo. (Eso es muy lento para los estándares actuales). El ejemplo que elegí para mis colegas fue una computadora que podía hacer 1 000 pasos por segundo mientras diseñaba una lente. Entonces, para poner un límite generoso al proceso del darwinismo, dejé pasar 4 000 millones de años desde que la corteza de la Tierra se enfrió lo suficiente como para sustentar la existencia de vida. A un paso por siglo, había tiempo para 40 millones de pasos. La computadora podría hacer la misma cantidad de pasos en menos de 12 horas.
Una comparación que muestra una dificultad
Con la evolución, el siguiente paso proviene de la mutación aleatoria. Hay que esperar mucho tiempo hasta la aparición de la siguiente mutación necesaria para el desarrollo. Pero la computadora está programada para considerar todas las variaciones de los parámetros de la lente y hacer una selección sistemática de la mejor variación combinada. Una vez más, esta es una gran ventaja para el diseño de lentes automáticos y una gran desventaja para la evolución. La evolución solo tiene la posibilidad de encontrar una mutación beneficiosa, pero el diseño automático de lentes seguramente encontrará la mejor variación posible.
Ambos procesos tienen una función de mérito que indica la mejor lente o la mejor mutación. Una mutación seleccionada naturalmente hace que un individuo sea el más apto para sobrevivir. La mejor lente es la que tiene las aberraciones más pequeñas.
Pero en varios otros aspectos, el proceso del darwinismo tiene desventajas en relación con el diseño de lentes automáticos. El programador define la dirección del siguiente paso en el diseño de lentes automáticos, pero la evolución no tiene dirección. Lo mismo ocurre con los objetivos. El propósito del programa es diseñar lentes que enfoquen mejor, pero los procesos naturales no tienen un objetivo. La dirección, los propósitos y las metas solo pueden existir en una mente inteligente.
¿Y cuáles son los resultados de los dos procesos? Los darwinistas dicen que su proceso produce especies viables. Afirman que el proceso del darwinismo produjo todas las especies vivas actuales de la Tierra. De la misma manera, nuestros programadores supusieron que el programa de diseño automático de lentes produciría mejores lentes.