Información y conocimiento

Todo es información.

John Wheeler

 

3.1. Definición de información

El científico Seth Lloyd¹ afirma que la información resulta muy difícil de definir, ya que la palabra connota diferentes ideas en diferentes contextos. Además, no es posible separar los conceptos ‘información’ y ‘conocimiento’. En el área de la cibernética (o ingeniería de las comunicaciones), se da énfasis al flujo cuantitativo de un atributo intangible, llamado información, del transmisor al receptor. Es en este contexto, el mensaje, donde ocurre la conexión entre los principios de la termodinámica y los de la ciencia de la información.

Consideramos que, como la energía es la capacidad de realizar un trabajo, la información es, en cierto sentido, energía, porque si no ¿cómo puede incidir y alterar los procesos materiales y mentales? Entonces:

“La información es cualquier dato o conjunto de datos físicos o mentales, que constituye un mensaje que cambia el estado de conocimiento del destinatario, es decir, que puede transformarlo en un nuevo conocimiento.”

3.2. La teoría de la información

Claude Shannon² desarrolló un cuerpo matemático y teórico casi completo [A Mathematical Theory of Communication] que muestra cómo medir la cantidad de información y cómo optimizar la eficacia de los sistemas de comunicación en presencia de ruido y otros factores inherentes a sus características. Sin embargo, aunque esta teoría ha sido valiosa para los diseñadores de sistemas de almacenamiento, procesamiento, transmisión y recepción de información, y cómo ésta puede ser manipulada, transferida, almacenada, duplicada, integrada o borrada, conceptualmente, la teoría no profundiza en lo que es la información.

“El universo está constituido por dos elementos primarios, la energía (siendo la materia sólo una forma de energía) y la información”.³ Es decir, la información es una energía fundamental.

 

Las leyes de la termodinámica, las reglas que gobiernan el movimiento de los átomos en un pedazo de materia, son en un nivel más profundo, leyes acerca de la información. La teoría de la relatividad, que describe cómo se comportan los objetos a velocidades y bajo la fuerte influencia de la gravedad es, actualmente, una teoría de información, (por ejemplo, la materia informa al espacio cómo debe curvarse y el espacio informa a la materia cómo debe moverse). La teoría cuántica, que gobierna el reino de lo muy pequeño, también es una teoría de información. El concepto de información es mucho más amplio que el mero contenido de un disco duro; une todas estas teorías en una idea increíblemente potente.

La palabra información nos trae a la mente visiones de computadoras, discos duros y supercarreteras de Internet; después de todo, la introducción y popularidad de las computadoras llegó a verse como la revolución de la información. Sin embargo, la ciencia de la computación es tan solo un pequeño aspecto de la amplia idea conocida como Teoría de la información. De hecho, de la misma manera, así como esta teoría dicta la forma en que trabajan las computadoras, hace mucho más que esto. Indica cómo se gobierna el comportamiento de los objetos en muchas y diferentes escalas. Les dice a los átomos cómo interactuar entre ellos y a los agujeros negros cómo tragarse las estrellas. Sus reglas describen cómo morirá el universo y clarifican su estructura. Aun si no existieran las computadoras, la teoría de la información seguiría siendo la tercera gran revolución de la física del siglo XX, junto con la Relatividad y la teoría cuántica.⁴

3.3. Información y energía:

La reflexión sobre la relación entre información y energía aborda conceptos fundamentales en física y teoría de la información, planteando una perspectiva interesante sobre cómo la información podría considerarse una forma de energía, especialmente en el contexto de su capacidad para influir y cambiar procesos tanto materiales como mentales. Vamos a explorar esta idea teniendo en cuenta que la teoría de la información de Shannon es correcta y útil.

En física, la energía se define como la capacidad para realizar trabajo. La relación entre energía e información es un tema de considerable interés y debate. En la teoría de la información, desarrollada por Claude Shannon, la información se cuantifica en términos de bits, sin asignarle una calidad energética per se. Sin embargo, en la práctica, el procesamiento de información por sistemas físicos (como computadoras) requiere energía. Además, en mecánica cuántica, el acto de medir (y por lo tanto obtener información de) un sistema puede cambiar su estado, un fenómeno que ilustra cómo la información y la energía están interconectadas a nivel fundamental. La propuesta de considerar la información como una forma de energía que tiene la capacidad de influir en procesos materiales y mentales es un enfoque que resalta la importancia de la información en el universo.

3.4. Información, cambiando estados

La capacidad de la información para cambiar el estado de conocimiento de un destinatario y potencialmente influir en decisiones y acciones es indiscutible. En sistemas biológicos, por ejemplo, la información genética codificada en el ADN dirige los procesos de desarrollo y funcionamiento de los organismos. En tecnología, la información procesada por computadoras resulta en acciones físicas (por ejemplo, robots ejecutando tareas). Estos ejemplos ilustran cómo la información puede traducirse en cambios materiales y decisiones, subrayando su papel fundamental en procesos complejos.

3.5. Información y las fuerzas fundamentales

Las cuatro fuerzas fundamentales de la física (gravitacional, electromagnética, fuerte y débil) son las interacciones conocidas que gobiernan la dinámica de las partículas en el universo. La información es crítica para describir, entender y predecir el comportamiento de los sistemas físicos. La gestión de la información (por ejemplo, en la teoría de campos cuánticos) es esencial para la formulación de teorías físicas que describen cómo operan estas fuerzas.

3.6. Información como “software” implícito en la materia

Sostengo que lo mental no es un epifenómeno. La materia debe forzosamente tener un software para poder responder a las leyes de la naturaleza. La idea de considerar la información como un software implícito en la materia ofrece una poderosa lente a través de la cual podríamos reexaminar los fundamentos de la física y la realidad misma. Al hacerlo, nos alienta a considerar la posibilidad de que la información, más allá de ser un mero epifenómeno o una herramienta para describir la realidad, sea una parte integral y activa de la estructura fundamental del universo.

En esta propuesta, la materia y la energía funcionan como el hardware que ejecuta el "software" de la información. Las leyes físicas, desde esta perspectiva, serían parte del sistema operativo fundamental que permite la interacción entre diferentes componentes del universo, asegurando que la "información" se procese de manera coherente y predecible a través de diferentes escalas.

Si consideramos la información no solo como una abstracción sino como una entidad con efectos físicos reales, la idea de que actúa como un software implícito en la materia gana solidez. Este "software" sería responsable de "programar" las propiedades y comportamientos de las entidades físicas, desde partículas elementales hasta estructuras complejas, como las estrellas y galaxias, e incluso sistemas biológicos.

Adoptar esta visión tiene profundas implicaciones para nuestra comprensión de la física y la cosmología. Sugeriría que, en el corazón de cada proceso físico, desde la dinámica de los quarks hasta la evolución de las galaxias, hay algoritmos informacionales que dictan el "comportamiento" de los componentes del universo. Esto no solo desafiaría nuestras nociones tradicionales de causalidad y determinismo, sino que también podría ofrecer nuevas vías para entender fenómenos complejos, como la conciencia y la emergencia de la vida.

Por supuesto, esta visión enfrenta desafíos, como traducir esta perspectiva a términos científicamente rigurosos que puedan ser refutados a través de la experimentación y considerar que la información como software de la materia es inherente al Universo.

3.7. Información y tecnología

Captura de datos: entrada de información a sensores, dispositivos de entrada, y otras herramientas capturando datos del entorno. Por ejemplo, teclados, cámaras y micrófonos.

Transmisión de datos: Los datos capturados son convertidos en señales que pueden ser transmitidas a través de diversas redes. Por ejemplo, Wi-Fi, Bluetooth y Ethernet.

Procesamiento de datos: Los datos recibidos son procesados y transformados en información útil en centros de datos, dispositivos móviles y computadoras personales.

Almacenamiento de datos: La información procesada se almacena para su posterior acceso y uso en servicios de almacenamiento como la nube.

Distribución de información: La información es distribuida a los usuarios finales o a otros sistemas que la necesitan por medios como correos electrónicos, redes sociales y aplicaciones de mensajería.

Recepción y uso de datos: Los usuarios acceden a la información a través de diversos dispositivos y la utilizan para varias aplicaciones como smartphones, tabletas y pantallas de computadora.

Existe un conjunto de reglas, protocolos, que permiten la transmisión de datos de manera eficiente y segura. Un par de ejemplos: TCP/IP y HTTP.

La infraestructura de red la constituyen el hardware y software que facilitan la transmisión de datos entre dispositivos. Incluye routers, switches y cables.

Ejemplo de aplicación:

En una videollamada, la cámara y el micrófono capturan video y audio, que son comprimidos y transmitidos a través de Internet. Los servidores del proveedor de la videollamada procesan y distribuyen los datos a los dispositivos de los participantes. Finalmente, los dispositivos de los usuarios decodifican y muestran la información en tiempo real, permitiendo la comunicación en ambos sentidos.

3.8. La información en la biología

La información biológica está relacionada con la información cuántica. Es decir, las leyes que gobiernan la información biológica evolucionan a partir de la información cuántica, los sistemas biológicos se rigen por la información de las leyes emergentes y también por las leyes de la información cuántica. Existe una propiedad de las partículas elementales, que posiblemente se prolongue hasta los átomos, llamada entanglement (entrelazamiento; ver apéndice) que, en palabras simples, postula que la información del cambio en una partícula “viaja” y modifica a la otra de forma instantánea.

La analogía del entanglement con la energía ayuda a entender procesos tales como las reacciones químicas o la operación de una máquina. De la misma forma se puede analizar el flujo de entanglement de un subsistema a otro requerido para llevar a cabo un proceso cuántico de información. Una aplicación muy importante, la corrección de error cuántico, nos da la mejor evidencia para precisar la ciencia de la información cuántica en un marco teórico útil, que nos permita estudiar otras áreas.

La computación y la comunicación clásicas han desarrollado un entendido de códigos para corregir errores en contra de interferencias. Un ejemplo simple es la repetición del código. Este esquema representa al bit cero como una cadena de tres bits 000 y al bit 1 como una cadena de tres bits 111. Si la interferencia es relativamente débil, algunas veces puede sustituir uno de los bits de un triplete, cambiando, por ejemplo, 000 a 010, pero la sustitución de dos bits en un triplete será mucho menos frecuente. Siempre que se encuentre 010 (ó 100 ó 001) podemos tener la seguridad de que el valor correcto es 000 ó 0. Generalizaciones más complejas de esta idea proveen excelentes códigos para corregir errores y así proteger la información clásica.

3.9. Lo mental y la información

Si extendemos para incluir "lo mental" como un aspecto fundamental del universo, esto sugiere que la capacidad de procesar y actuar según la información no es exclusiva de los seres conscientes, sino una propiedad inherente a los sistemas físicos. Esta visión está en consonancia con ciertas interpretaciones de la mecánica cuántica y la teoría de la información, donde la información y su manipulación son centrales para la descripción de los fenómenos físicos.

La propuesta de que lo mental (entendido como procesamiento de información conforme a las leyes de la naturaleza) es una propiedad fundamental del universo, y no simplemente un epifenómeno, se alinea con enfoques contemporáneos en física y filosofía de la ciencia que buscan entender la naturaleza de la realidad a través de la teoría de la información y la mecánica cuántica. Esta perspectiva ofrece una visión unificadora que podría potencialmente arrojar luz sobre preguntas fundamentales acerca de la materia, la información y las leyes que gobiernan el cosmos.

Resumiendo:

“La información no es sólo un concepto abstracto, hechos o figuras, fechas o nombres, Es un ente físico y es cuantificable cuando está integrada a la materia. Cada bit es tan real como el peso de un pedazo de metal o la energía almacenada en la cabeza de un misil atómico, y tal como la masa y la energía. Y todo en el universo debe obedecer las leyes de la información, porque todo en el universo está moldeado por la información que contiene”.⁵

3.10. Bits y cúbits

 

El bit, del inglés binary digit (dígito binario) es la unidad mínima de la información, donde 1 es “encendido/verdadero” y 0 es “apagado/falso”. El bit es la representación de uno de estos dos estados.

Los cúbits se definen como sistemas cuánticos de dos estados, es decir, que pueden asumir dos estados simultáneamente.

Estas definiciones están basadas en la aplicación de bits y cúbits en la informática, incluso ahora hay un nuevo concepto, los p-bits, que son bits probabilísticos que cambian rápidamente de estado,de 1 a 0 y viceversa,⁶
 sin embargo, se puede resaltar la importancia de cómo interpretamos y representamos la información en diferentes niveles de la realidad. Mientras que los bits son fundamentales para nuestra percepción y descripción de la materia en el nivel macroscópico, los cúbits ofrecen un paradigma potente para entender la complejidad subyacente a "lo mental" y a la naturaleza misma de la realidad física. Esta distinción entre bits y cúbits abre caminos fascinantes para explorar la intersección entre la física, la información y la cognición.

3.11. La teoría de la información cuántica

La teoría de la información cuántica es una idea tan revolucionaria como la teoría cuántica y la relatividad; transformó instantáneamente el campo de las comunicaciones y pavimentó la vía de la era de la computación, pero eso fue sólo el principio. En el término de una década, físicos y biólogos empezaron a entender que las ideas de la teoría de la información gobiernan mucho más que los bits y bytes de las computadoras y los códigos de la comunicación: describen el comportamiento del mundo subatómico, la vida en la Tierra, y aun el universo como un todo.

El nuevo paradigma se presta a tener una visión del cosmos como una computadora cuántica que procesa información.

El complejo mundo que vemos a nuestro alrededor es la manifestación de la computación cuántica subyacente del universo.

“La revolución digital bajo la cual nos encontramos hoy en día es únicamente la última de una larga línea de revoluciones de procesos de información que se alarga hacia atrás a través del lenguaje, el desarrollo del sexo, la creación de la vida, hasta el inicio del universo mismo. Cada revolución ha sido el germen de la siguiente y, desde el Big Bang, toda revolución de procesos de información surge de la capacidad del universo para procesar información. El universo computacional necesariamente genera complejidad. La vida, el sexo, el cerebro y la civilización humana no surgieron por mero accidente.

Tan pronto el universo nació, empezó a computar. Surge una pregunta: ¿qué computa el universo? El universo se computa a sí mismo. El universo computa su propio comportamiento, pero lo más importante es que el resultado de su computación siempre es información más compleja Al principio los patrones que produjo eran simples, incluyendo las partículas elementales y estableciendo las leyes fundamentales de la física. Con el tiempo, a medida que procesaba más y más información, el universo fue tejiendo patrones más intrincados y complejos, incluyendo galaxias, estrellas y planetas.” [hasta llegar a la vida].⁷

En la teoría de la información cuántica, se considera que la información es una entidad física fundamental. Este punto de vista se apoya en el principio de que las leyes fundamentales del universo pueden ser descritas en términos de procesamiento de información y que la información no se puede destruir: “La ley fundamental de la naturaleza es la conservación de la información”.⁸

Podemos redefinir la información de acuerdo con la teoría de la información cuántica.

La Información es el conjunto de bits que surgen en el inicio del universo en sistemas elementales que evolucionan hacia la materia y paralelamente hacia las características que la identifican y los principios y leyes que la rigen.

3.12. El conocimiento

No existe una definición unánimemente aceptada de este concepto, y es objeto de debate permanente entre los filósofos del campo de la epistemología. Sin embargo, debemos dar una definición que sea congruente con lo expuesto anteriormente.

El conocimiento, en un contexto amplio puede definirse como:

“Energía mental en estado potencial, que se nutre y transmite a través de la información como energía cinética.”

Refiriéndonos al conocimiento humano y sólo a efectos de este ensayo, lo definiremos como:

“La acumulación y procesamiento de toda la información adquirida a través de la experiencia o la educación, percibiendo, descubriendo o aprendiendo.”

Sin embargo, como el conocimiento es un concepto difícil de definir, debemos intentar definirlo en función del estado evolutivo del ser. Es diferente el conocimiento que tiene una partícula elemental, del que tiene una macroestructura inorgánica (por ejemplo, un planeta, excluyendo la vida), que debe responder a la información de un mayor número de leyes. O el conocimiento de un ser vivo, que pide otra definición porque la conciencia ya está implicada. Al igual que la información, el conocimiento puede ser verdadero o no, útil o no; gran parte de la información que obtenemos para procesar el conocimiento no puede validarse como verdadera. El concepto de conocimiento incluye el “saber cómo”, característica del ser humano, ya que requiere razonamiento. La información y el conocimiento son inseparables, aunque la información puede ser una característica física, una actividad o un proceso para adquirir conocimiento, que es una cualidad mental. Podemos también utilizar una definición provisional y sencilla: El conocimiento es la acción de recibir, almacenar, procesar y reaccionar ante la información.

El conocimiento puede definirse de una manera cambiante, de una manera evolutiva. La definición de conocimiento dependerá entonces de los estados del ser. O, dicho de otra forma, dependerá de la complejidad de la estructura material que funciona como aparato transmisor/receptor. Podemos entonces definir en este estado material como conocimiento a la ley intrínseca que condiciona la reacción básica a una información.

Un ejemplo elemental puede ser el de un quark, que, informado por un gluón, se mantiene unido a otros dos quarks para formar un neutrón. Existe pues un funcionamiento como respuesta a una información.

En términos de la física de partículas, el conocimiento sería la simetría de todo objeto cuántico.

El conocimiento en este nivel se transmite, produce un estímulo en el receptor, que a su vez libera conocimiento que se transmite. Matemáticamente se podría expresar por la iteración de la función:

f (x) = 1 – x² para el valor de x = 1

que nos daría por resultado 0,1,0,1,0,1,0,1 o sea recibe, transmite, recibe, transmite, recibe, etc.

Este es el sistema de codificación más sencillo que existe, y es significativo que, en la teoría de la información, el concepto de bit se haya popularizado por la proliferación de los sistemas informáticos.

3.12.1. Características del conocimiento

-El conocimiento no puede estar desligado de la información y forman en este caso un sistema cognitivo inseparable. p.ej. un quark dura (vive) sólo una mínima fracción de segundo fuera del núcleo atómico.

-Cuando las partículas elementales van formando estructuras más complejas, las leyes intrínsecas a su vez se vuelven más complejas y los grados de libertad aumentan proporcionalmente, Así al llegar al estado que llamamos vida, el sistema de conocimiento se tiene que definir en forma diferente, pues ahora la información se recibe, se almacena, se transforma y se transmite y siempre aumenta.

-Cuando este conocimiento se transmite en forma sistemática e intencional, se llega al concepto de educación, que debería definirse como la forma racional, lógica y adecuada para transmitir el conocimiento, tanto entre los seres humanos como de seres humanos a otras formas de vida que saben (conocen) pero no saben que saben.

-El conocimiento junto con el proceso evolutivo cósmico tiende a hacerse más complejo.

-Prácticamente información y conocimiento son inseparables, aunque la Información puede ser una característica física, una actividad o un proceso, es indispensable para adquirir Conocimiento, que es una cualidad mental.

-El conocimiento, especialmente el científico, es una acumulación organizada de información que describe cómo funciona el universo. Este conocimiento se basa en la observación de las leyes naturales y su comprensión permite manipular el mundo físico de maneras que reflejan una comprensión profunda de estos principios inmateriales.

-Los sistemas inmateriales y materiales interactúan dinámicamente, donde las leyes de la naturaleza no sólo dirigen el flujo de energía y materia sino también el de la información y el conocimiento. Este intercambio continuo destaca la naturaleza inseparable de lo material e inmaterial, sugiriendo que cualquier división es más una cuestión de perspectiva que una diferencia intrínseca.

3.12.2 Implicaciones filosóficas y científicas

La percepción de las leyes de la naturaleza como un sistema inmaterial plantea preguntas fundamentales sobre la realidad del Universo y nuestro lugar dentro de él. Esto invita a una reflexión sobre cómo el conocimiento humano, en sí mismo una entidad inmaterial, se relaciona con estas leyes universales y cómo la búsqueda del entendimiento científico es, en esencia, una exploración de lo inmaterial a través de lo material.

En conclusión, el sistema de leyes de la naturaleza representa un marco inmaterial que no solo gobierna el comportamiento de lo físico, sino que también fundamenta la existencia y el flujo de información y conocimiento. Esta interacción destaca la unidad profunda del Universo, donde lo inmaterial y lo material coexisten y se co-definen mutuamente, ofreciendo una visión integrada y holística de la realidad.