La Ciencia en Acción: Un Debate en Directo con los Arquitectos de la USDA Soil Taxonomy

El Problema de Desconocer los Principios Taxonómicos: Nadie nos enseña a los científicos a clasificar. Clasificar y elaborar taxonomías es uno de los pilares de la ciencia. Asombrosamente los filósofos de la ciencia (salvo contadísimas excepciones) han soslayado el tema. Vosotros tampoco estáis interesados, cuando os puede servir en otras muchas actividades, como la de organizar vuestros ficheros en un PC. No pincháis las contribuciones que realizamos sobre el tema en esta weblog. Luego ocurre lo que ocurre.

 

Quedan 5 semanas para el Congreso Mundial de Suelos en Filadelfia, tras escribir más de cien páginas en mi paupérrimo inglés, estamos terminando la última contribución: La firmo junto a Bob Ahrens, Director del  National Soil Survey Center de Estados Unidos. Se titula “La Mente Fractal de los Edafólogos”. Les solicito unos datos sobre el número de Órdenes, Subórdenes, Grandes Grupos, Grupos, Familias, Series y Fases de unos cuantos mapas detallados de suelos de EE.UU. Me envían la información al día siguiente (algo impensable en las instituciones Europeas en la materia, tras 15 años de estar en ellas; ¡así nos va!).  De pronto el corazón me da un vuelco, para mi desagrado y sorpresa. Realizo una inspección visual de los datos y observo que en varios de ellos hay más Subgrupos que Familias de Suelos (que viene a decirnos, en términos biológicos, algo así que en un área aparecen más géneros que especies. Les pregunto si eso es posible. Y comienza así un amigable debate ¿Saben lo que es la Paradoja de Gregg? Veamos el intenso diálogo mantenido y como se elabora un trabajo científico de naturaleza teórica.

La verdad es que es una gozada trabajar con los yanquis. Ojalá mis colegas del Buro Europeo de Suelos dejaran de politiquear y colaboraran como ellos.   Pero les es imposible. Un síntoma evidente de cómo funciona la ciencia a ambos lados del Atlántico. El viernes pasado le envié e Bob el primer borrador. A los 5 minutos me lo agradece y dice que se lo leerá el fin de semana. Obviamente el borrador era un fichero adjunto al “e-milio”. En el último le insinúo la conveniencia de que, para respaldar nuestra hipótesis, con un mayor soporte empírico, me haría falta la información anteriormente mentada.  Cuando el lunes comienzo a ver los mensajes que había recibido por la noche, me encuentro que la bandeja de entrada de mi correo electrónico esta repleta de ficheros cuyo remitente era Bob.  ¡Impresionante! Todo perfecto. “Juro en arameo” por haber estado colaborando siempre en ciencia con colegas europeos (incluidos los españoles, muchos de ellos amigos míos). Es un lujo que una persona con el cargo de Bob se interese por tus investigaciones. Es más que un lujo que se preste a colaborar con tal entusiasmo.

 

Analizo los ficheros y observo que todo está bien, excepto que falta incluir el dato de las familias de suelos. En el  “e-milio” ya me dice que si los datos proceden buscará las familias. No había tenido tiempo. Analizo los datos estadísticamente con premura. Gozoso detecto perfectas leyes de escala (funciones potenciales o leyes de potencia) a varios órdenes de magnitud (Nº de Ordenes >> Nº Subórdenes >> Nº Grades Grupos, etc.). Le escribo, el mismo lunes, alrededor de la una de la madrugada y le comentó que son perfectos. Efectivamente le digo que hay que recopilar el número de familias para los siete mapas de los Condados que me envió. “Siete mapas Siete”; ya os hablaré del significado de este número aparentemente mágico.  El martes por la noche recibo las bases de datos completadas. El miércoles vuelvo a realizar los siguientes análisis. Los resultados me dejan, como he dicho desconcertado y abatido.

 

¿Es posible que en una taxonomía jerárquica, es decir que se ramifica de arriba a bajo haya más subtaxa que taxa entre dos de los niveles jerárquicos?. Mi gozo en un pozo. El mismo miércoles llamo a mi amigo Jaume Boixadera (ahora con un alto cargo en la Generatilat de Catalunya) responsable de la elaboración de los mapas de suelos de su Comunidad o Nacionalidad (al gusto) que, en mi opinión es uno de los edafólogos que más sabe en España de cómo aplicar la clasificación americana de suelos, ya que el Servicio de Suelos de Catalunya sigue tal metodología (ejemplo para el resto de las CC.AA., mal que les pese a algunos). Se queda desconcertado. Obviamente no me saca de dudas.

 

El jueves por la mañana,  escribo a Bob y comienza un intercambio de mails intenso. A medio día saco a colación que, tan solo teniendo en cuenta la paradoja de Gregg podrían explicase los datos. Le dejo en “fuera de juego”. Le explico lo que significa. Me escribe por la tarde diciendo que tras meditar mucho (…) hay dos formas de compilar e interpretar los datos y me pide tiempo. Hoy viernes por la mañana, Bob me envía otro fichero, con ciertas modificaciones. Para mi sorpresa: esta vez sí: en la hoja Excel aparecen más familias que Subgrupos. La verdad es que, durante ese tiempo, me había dado cuenta de que había incluido las “Fases de Suelos”, que son unidades de mapeo pero no taxonómicas. Al repetir el análisis sin ellas, a pesar de la anomalía de las “Familias”, los ajustes a layes potenciales volvían a ser buenos, peor que sin ellas pero mejor que con las fases. Ahora me queda volver a analizar por enésima vez los datos, pero ya seguro que mejorarán los últimos, que de por si no eran malos y avalaban nuestra conjetura: las clasificaciones y las representaciones cartográficas de los suelos siguen estrictamente leyes fractales.

 

El jueves, a la par que a Bob, le expuse mis dudas a mi amigo Dick, con quien llevo una conferencia invitada que abre el simposio de clasificación de suelos. Dick Arnold mue el predecesor de Bob como director del National Soil Survey Center de Estados Unidos. Tardó un poco más en contestarme, es cierto (36 horas). Sin embargo, en su descargo él no figuraba en este trabajo. Ahora bien, la respuesta de Dick fue muy esclarecedora.  Está claro que para entender una taxonomía hay que conocer su historia. Dick es uno de los padres de la USDA ST y conoció a casi todos sus arquitectos. Para los que sepan inglés aquí va su respuesta (como veréis, al igual que yo, se enrolla como las persianas:

 

Juanjo,

 

Initially as practiced the families were more or less open and users decided which ones they had in any given subgroup that they were working with.  It did not specify whether you had 2 or 18 families in a subgroup.  That was due partly to the uncertainty of the amount and kinds of parent materials that might occur in a given survey area.  If the survey area was rather small and had a limited number of kinds of materials in which soils could develop, then the number of families would be quite limited.  For example, some volcanic ashes have a small range of mineralogy and particle size, thus the range of textures that would specify some families would be small.  On the other hand, a terminal glacial moraine area might have  similar mineralogy but a wide range of textures and so possibly quite a few families would be recognized for a given subgroup.  A wide range of mineralogy might occur in tilted metamorphic and sedimentary rock outcropping areas where weathering was the dominant aspect of obtaining different mineralogies and thus more families in any subgroup.

 

When the family ICOM was active they began to address some of the mineralogy issues especially the activity of the clay fraction.  Some other issues related to temperature regimes and the definitions of the moisture regimes and how they might be better and more consistently recognized.  At the same time they began to indicate that families were not open and should not be used indiscriminately.  They wanted data to be available and to limit families in subgroups to soils that actually did exist and in large enough quantity or area to warrant attention in Soil Taxonomy (because of its emphasis on soil survey). So what happens when this caution is raised? First of all, you can speculate but if you want a particular soil to be properly placed, you must have data or available ancillary information that supports your “hope”. Secondly, in the US we needed to find out how many families we had, which subgroups did they fit into, and did we have blank spots (empty subtaxa) – and so the NASIS data base was put to work to find out what we had.  Thirdly, we didn’t have a record of most soils of the world so there was no way to know how the families were distributed among the subgroups of Soil Taxonomy.  Someday as global data bases become more organized and exchanged it may be possible to review and analyze the situation.

 

An interesting side light is that the early descriptions of the family were all for use and management of soils (a desire and need for a soil survey program) and thus it seemed permissible to just add a family whenever it occurred, as it would provide additional information about the behavior of a particular soil.  The question was raised later that it might be possible to define the family category with terminology that related more to soil genesis and evolution yet would retain the properties or attributes that were important to use and management. If you believe that many of the properties that were being used in the families also often, or usually, related to nature of the parent materials and their transformations in a soil (moisture, temperature, mineralogy, particle size, acidity, and so forth) then it would be possible to state that the “family category consisted of soils in subgroups whose properties resulted from, or influenced further, the development of pedological features”. Something like this wording then fits into the genetic bias that is so inherent in Soil Taxonomy and can be handled quite well throughout the world.  As of now, we still do not know what really happens to the branching in the family category of most subgroups, but someday it will become more apparent.

 

Surely you are correct, that if you have only one taxa at each categorical level of a scheme, then you really do not have a scheme — and you just call it GOD and get on with something else to occupy your time and talent.

 

As Bob mentioned, phases are outside of a hierarchical taxonomy, especially as we see it operate in Soil Taxonomy.  They are extra information that may be applied at any categorical level, but in the US they have most commonly been applied to soil series in the detailed soil survey program.  They are like an open legend, however, they are controlled through the soil correlation process that monitors and suggests ways to provide the information that is consistent with how such information is provided elsewhere. (an attempt to keep the data base manageable).

 

In summary, ST once designed operates from the top down, not the bottom up, thus a family can only exist as a subtaxa of a subgroup taxa which is a subtaxa of a great group which is a subtaxa of a suborder which is a subtaxa of an order which is a subtaxa of the pedosphere and when this happens the soil of interest can be identified and named.

 

Juanjo, you didn’t know you were asking for such a long answer to such a short question.

 

Good cheer,

 

Dick

 

El domingo 28 de mayo, Bob ya había hecho ya un recorte radical del mamotreto que le envié con vistas a elaborar el póster (que lo harán ellos). De treinta páginas solo quedaban cinco en un perfecto inglés. Solo tuve que cambiar las gráficas por las nuevas que me había enviado Bob el viernes y realizar unas pequeñas correcciones. El Lunes envié todo el material a Bob con copia a Dick, quien a los 10 minutos me escribió diciendo:

 

Juanjo,

 

The new data on application of ST in test counties is amazing!  I like it. It just sort of makes one feel better about ST, its development, and modifications over time. It may just be the best model of the pedosphere that we have available at this time.

 

Dick

 

 

Me voy a USA, está claro. Trabajan bien, son rápidos, agradecidos y encima le adulan a uno, cosa que ya se me había olvidado. Eso sí tampoco es para creerse que tienen el mejor modelo de la edafosfera de la actualidad. Se trata simplemente de que la estructura de la USDA Soil Taxonomy, desde un punto de vista matemático, y su conexión con la representación espacial del sistema suelo es bastante adecuada. Otra cosa bien distinta son los criterios utilizados, algunos de los cuales no gustan a muchos (a mi tampoco). Sobre esta última cuestión ya hablaremos en otra ocasión. 

 

Lo curioso de este trabajo es que mostramos que llegamos a estructuras fractales intuitivamente. Si hubiera una Teoría subyacente, tendríamos también que ordenar la información de cualquier tipo de la misma manera. Y esa es una de las principales virtudes del estudio conjunto que pretendemos mostrar a la comunidad científica en Filadelfia: Hacer explícito lo que era implícito: La mente humana emula a la naturaleza cuando se encuentra con el mismo problema. ¿Qué problema?: En el caso que nos ocupa: elaborar un sistema de información y un lenguaje técnico que optimice el flujo de energía, materia e información. Da igual del objeto de estudio o que se trata de una de esas tres últimas opciones. Desde la geometría de las redes de drenaje, la ramificación de las ramas y raíces de los árboles, nuestros aparatos respiratorios y vasculares se ramifican de la misma manera que nuestros constructos cognitivos. ¡Fascinante!. Ya estamos en disposición de elaborar una Teoría universal, no solo apta para suelos. Ya parece ser que podemos dar normas a seguir para elaborar taxonomías o clasificaciones que cumplan con el Principio MaxEnt (ya os explicaré lo que es y a lo que obliga), con independencia del objeto de estudio.

 

La Paradoja de Gregg fue la clave. Pero ¿que es la paradoja de Gregg? Pues como parece ser que este tipo de estudios no os interesa lo dejará para otro día. Os quedaréis con la duda.  Premio de un par de libros de los autores de esta Weblog para quien me diga antes del martes ¿Qué es la Paradoja de Gregg? Bob ya lo sabe y no creo que vuelva a interpretar los datos de un mapa apelando a una de una de las dos maneras en que lo hacía. ¿Una semana intensa? Pues va a ser que sí.

 

Dicen que solo se ve lo que se sabe. Hay que leer y profundizar en los aparatos modelo-teóricos que usamos cotidianamente. Despreciar las ciencias cognitivas, y ramas afines por ser estrictamente científicos “experimentales” es un gravísimo error.

 

Por cierto dos pistas sobre la Paradoja de Gregg:

 

  1. También se da en las taxonomías biológicas y no saben como solucionarlo
  2. El Filósofo español (respetado mundialmente) Jesús Mosterín, en un libro suyo, me mostró lo que era tal paradoja. No he encontrado mucha más información en libros de Filósofos extranjeros. Uno de los pocos filósofos de la ciencia interesado por las taxonomías.

 

 

Juan José Ibáñez

  

Y

 

La Paradoja de Gregg

 

 

Comentarios de Carmen, Antonio, Ave, Juan Pedro y Salvador: ¿Qué es la Paradoja de Gregg?

Comentario del impresentable del administrador: ¿No os reíais de mi y decías y que me voy siempre por las nubes? Pues iros a tomar uvas”. Jajajaja.

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Comentarios

Las taxonomías son un concepto un tanto antiguo y desfasado a la hora de clasificar información. Hay mucha inercia para seguir utilizándolas, pero las ontologías son una herramienta mucho más adecuada.

Craso error el tuyo amigo “muy moderno”. No cofundamos Ontología con Ontología informática (una palabra secuestrada y sacada de contexto). La Ontología informática no nos sirve para nada cuando estamos y tenemos que caracterizar cuerpos naturales en el campo. No se puede basar todo en la informática si no queremos crear "asnos" en recursos naturales, sin un PC pegado a las manos. En ciencia, para clasificar organismos o suelos en el “campo” y discutir entre “especialistas” no se hace uso de “Ontologías Informáticas". Por favor a ver si sabemos de que hablamos. La informática no es el ombligo de la conciencia. Tampoco es bueno para enseñar a un joven su objeto de estudio, que no es la informática. Y no sigo porque (…)

Otra cosa bien distinta es trabajar con un gran volumen de información y no niego su valor para ciertos propósitos aplicados. Empero en el contexto en el que se habla aquí de taxonomías y clasificaciones tu comentario está fuera de contexto. Te recuerdo que:

Según Wikipedia:

La ontología es el estudio del ente en cuanto a tal. Por ello es llamada la teoría del ser, es decir, el estudio de las cosas: qué es, cómo es y cómo es posible. La Ontología se ocupa de establecer las categorías fundamentales o modos generales de ser de las cosas.

Tu te refieres a la Ontología Informática ¿no?.

El término ontología en informática hace referencia al intento de formular un exhaustivo y riguroso esquema conceptual dentro de un dominio dado, con la finalidad de facilitar la comunicación y la compartición de la información entre diferentes sistemas. Aunque toma su nombre por analogía, ésta es la diferencia con el significado filosófico de la palabra ontología.

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