Editorial
Escrito por Redacción Matematicalia   
viernes, 11 de enero de 2008
Equilibrio ecológico: un reto social para las matemáticas



Equilibrio ecológico: un reto social para las matemáticas

 

 

Ciento ochenta y ocho países se agrupan en torno al protocolo de Kyoto, tratando de frenar el cambio climático. Por primera vez la humanidad trata de unirse para restañar las heridas del planeta que nos alberga. La meta es la supervivencia de nuestra especie. Hemos crecido hasta convertirnos en un factor de alteración del sistema ecológico. Los mecanismos que conducen al equilibrio de las especies son extremadamente crueles para sus individuos. Nuestro éxito biológico sólo ha sido posible gracias a los desarrollos tecnológicos alcanzados a través de la Ciencia, y sólo con la ayuda de nuevos progresos científicos podremos restablecer un equilibrio sin sufrimiento.

 

Pasemos algunas páginas en el libro del futuro. Supongamos que hemos comprendido la necesidad de actuar racionalmente y nos hemos dotado de los mecanismos sociales y políticos que lo permiten. Pero ¿cómo y hacia donde se dirige esta nave? Las respuestas sólo pueden surgir de consideraciones éticas y del dictamen técnico de la comunidad científica. ¿Estamos preparados para ello? ¿Cuál es la magnitud del reto? ¿Cuál el papel de las matemáticas en este empeño?

 

Las matemáticas han estado en el origen de la conciencia ecológica a través de la parábola matemática de Malthus, que predecía el agotamiento exponencial de la tasa de alimentación per cápita. Las reflexiones de Edward Lorenz sobre la geometría de las corrientes convectivas en la atmósfera alertó a la comunidad científica sobre la presencia potencial de dinámicas caóticas en la naturaleza, cuyo descubrimiento teórico corresponde a la investigación fundamental sobre sistemas dinámicos abstractos desarrollada en los años 60 por S. Smale y N. Sarkovski. La semilla de investigadores como Lorenz o el biólogo R. May caía sobre terreno fértil provocando una explosión del interés de toda la comunidad científica hacia las dinámicas caóticas.

 

Un banco de pruebas fundamental para calibrar los avances de la teoría del caos son los modelos climáticos. La predicción a corto plazo es posible, lo que ya supone un importantísimo hecho en términos de ahorro de sufrimiento y de vidas humanas. Hoy en día se pueden construir modelos matemáticos de un ciclón tropical que consideran decenas de variables y se manejan con computador, pero también, gracias a un conocimiento más profundo de las ecuaciones diferenciales que gobiernan la dinámica de fluidos, se pueden crear modelos de ciclón tropical de laboratorio con unas pocas variables. El conocimiento acumulado en este campo permite hoy vislumbrar la posibilidad del desvío de huracanes mediante técnicas de sembrado atmosférico.

 

A pesar de estos logros, la tarea es ingente. El conocimiento del sistema climático global no es posible sin el concurso de toda la comunidad científica. Se necesita comprender los movimientos de los océanos y de la atmósfera, los mecanismos físicos, químicos, biológicos y geológicos que los generan y que los acompañan. Conocer la anatomía de la dinámica climatológica no es sino el primer paso. En un nivel superior será necesario comprender cómo esos mecanismos interaccionan entre sí, primero a corto plazo y, lo que es todavía mucho más difícil, las interacciones a largo plazo.

 

La ciencia de la complejidad viene enseguida a la mente cuando pensamos en el sistema ecológico. Una buena parábola de sistema complejo es la economía. Incluso existen y se perfeccionan modelos de economía global, con cientos de variables. Tales modelos pretenden estudiar el equilibrio económico ante distintos escenarios de crecimiento demográfico y de pautas de consumo y utilización de los recursos naturales. Se comprenden los mecanismos a pequeña escala, y las articulaciones fundamentales de la máquina global; pero se comprenden mucho peor sus formas de agregación intermedia, las interacciones entre los mecanismos básicos y sus repercusiones en el tiempo. Muchos hechos económicos resultan imposibles de predecir. ¿Por qué la economía japonesa se ha visto afectada por una década de estancamiento posterior a la explosión de una burbuja inmobiliaria? ¿Quién podría vaticinar que crisis económicas en países de peso relativamente pequeño en la economía mundial, como México o Tailandia, podrían sacudir el equilibrio de la economía global? ¿A través de qué mecanismos se extienden estas crisis, cual enfermedades que infectan el cuerpo económico?

 

El desarrollo de las matemáticas es pujante en la teoría de redes, una de las vigas maestras en las ciencias de la complejidad. En los congresos de sistemas dinámicos se estudian dinámicas, epidemias, fenómenos de difusión, optimización, transporte y autoorganización en redes. Se estudian sistemas síncronos, autómatas celulares, redes neuronales que proporcionan modelos adecuados para entender los procesos que se desarrollan en los materiales inorgánicos y los procesos presentes en el desarrollo y organización de la vida, entre ellos del sistema ecológico.

 

Un fenómeno paralelo al de los sistemas dinámicos se ha observado en el campo de la geometría. Precedido por el trabajo silencioso de matemáticos fundamentales como Hausdorff o Besicovitch, llegó el reconocimiento en los años 90, propiciado por B. Mandelbrot, de la adecuación de la geometría fractal como modelo de la naturaleza. La ebullición desde entonces en este campo ha producido avances significativos. La colaboración de las ecuaciones en derivadas parciales con las ecuaciones diferenciales estocásticas permite hoy obtener modelos matemáticos capaces de emular de forma sorprendentemente realista innumerables fenómenos de la naturaleza y de los procesos productivos: nuevas ramas matemáticas en construcción, resultados prácticos, obtenidos en el campo de la matemática aplicada, pero en los que los instrumentos más sofisticados del análisis funcional son a menudo esenciales.

 

La actividad económica es la mayor responsable del deterioro ecológico. En parte esto ocurre porque los recursos ambientales no tienen fijados precios en el mercado. Se consumen sin costes de uso ni de polución. Pero ¿cómo saber el valor de la selva amazónica, del aire limpio o de un parque natural? Las matemáticas pueden ayudar en esta tarea por métodos de control óptimo, rama de las matemáticas desarrollada en el último tercio del siglo pasado. Si los principales efectos derivados de su uso son incluidos en el modelo, los recursos naturales sin precio de mercado pueden ser valorados correctamente a través de sus precios sombra, tal como relata Kantorovich en este número de Matematicalia y describe matemáticamente Juan Enrique Martínez Legaz en otro número de Matematicalia. Este trabajo permitirá en el futuro una gestión más racional de nuestros recursos. Pero aquí también el trabajo pendiente es mucho.

 

Las preguntas que deben responderse urgentemente se acumulan. ¡Se necesita mano de obra en el campo de las matemáticas! Sin embargo, las Facultades de Matemáticas y los programas de doctorado en los países desarrollados, y particularmente en España, se vacían, y apenas se mantienen sostenidos por los estudiantes extranjeros. La comunidad matemática española, considerablemente atenta y estructurada, ya ha alertado sobre este problema y trabaja para solucionarlo. Pero ¿cuáles son sus causas? ¿Está en nuestras manos la solución?

 

Llega el momento de volver hacia atrás las páginas del libro del futuro, para ponernos aquí y ahora, cuando la cuestión previa es si sabremos dotarnos de la voluntad y los medios políticos y sociales para afrontar el reto del equilibrio ecológico. En lo tocante a la necesidad científica, ello pasa por hacer un esfuerzo de inversión pública en la producción científica y particularmente, en la matemática. Veamos por qué.

 

El conocimiento científico es un bien público, es decir, un bien cuyo disfrute individual no impide el de otros individuos, y del que no se puede privar a nadie. Es conocida en economía la ineficiencia del libre mercado en la producción de bienes públicos, y la necesidad de una intervención gubernamental para asegurar su producción. El caso de las matemáticas requiere acciones especiales, por tratarse de una rama soporte de toda la actividad científica y productiva, pero sin que existan derechos de propiedad sobre los hallazgos matemáticos. Como se desprende de la autobiografía de Kantorovich, que publicamos en este número, tales inversiones pueden ser rentables incluso a corto plazo.

 

Por otra parte, la inversión en investigación, dado su carácter de bien público, siempre tendrá una vertiente de cooperación.

 

Los matemáticos debemos saber dirigirnos a toda la sociedad para conseguir estos objetivos. En ese contexto se inscribe Matematicalia, desde donde tratamos de difundir los logros y dificultades de las matemáticas. La actuación en los medios de comunicación y en Internet es importante, pero no podemos desperdiciar nuestra carta más alta: el contacto que mantenemos en las aulas con todos los miembros de la futura sociedad. Aquí se necesita la inversión de la sociedad en matemáticas, tanto en términos de recursos económicos como humanos. ¿Tendremos que dejar a cada profesor que lidie un toro que todavía no sabemos lidiar entre todos? ¿No habría que invertir recursos financieros y humanos en equipos de investigación didáctica? ¿No sabremos encontrar la forma de contar las matemáticas en las aulas de manera que se pueda comprender su utilidad e importancia?

 

Es necesario profundizar y ampliar los proyectos de investigación, tanto fundamental como aplicada. Hay que incentivar los puntos más calientes de investigación, los que tienen una mayor carga de urgencia social o científica y la participación española en los comités científicos internacionales mediante grupos de apoyo nacionales y sectoriales, y con participación suficiente de matemáticos. El programa Consolider-Ingenio Mathematica, que estructura hoy en día a la mayoría de los investigadores matemáticos españoles, ha supuesto un salto cualitativo adelante en cuanto a las posibilidades de interacción entre los distintos grupos e investigadores que no admite una marcha atrás. Iniciativas específicas, como el Instituto Español de Matemáticas, de inminente creación, son necesarias para garantizar la eficiencia en el uso de los recursos investigadores existentes.

 

Un asunto de especial importancia es asegurar el relevo generacional. Lo primero que se necesita es inversión en personal investigador y, en particular, dotar económicamente sus puestos de trabajo. Si la sociedad no está dispuesta a pagar a los jóvenes que se quieren dedicar a la investigación (cualquiera que ésta sea) un salario digno, con el que se pueda mantener una familia, a cambio de los sacrificios que exige la carrera investigadora, no esperemos que se llenen las aulas de los programas de doctorado. Desde Matematicalia saludamos las iniciativas de estímulo del talento matemático, como las Olimpiadas Matemáticas o el proyecto Estalmat, aspectos clave para garantizar el relevo generacional.

 

 

Manuel Morán Cabré

Editor, Economía