Controversias Científicas, Sesgos Humanos y Aprendizaje automático

Fuente: Colaje imágenes Google

Cuando hablamos de objetividad científica, cabría mucho que precisar. El ser humano, en si mismo no puede ser objetivo, por mucho que persevere. Empero puede hacer uso del “método científico”, que al menos si lo pretende. Sin embargo, una cuestión es intentarlo y otra conseguirlo. Hoy presentamos un interesante estudio sobre la extinción de los dinosaurios que añade un interesante nuevo elemento a la ecuación con la pretensión de sortear los sesgos humanos. Me ha gustado, a pesar de que la defensa que hacen los autores de la técnica aplicada no se sostiene por ningún lado. Es un error pensar que, de los efectos causados por un evento, se puede precisar la causa que lo originó. En el mejor de los casos da lugar a tener nuevos productos que nos ayuden a abrir la mente y explorar perspectivas.

Si bien los autores hablan de “posibles sesgos”, el debate sobre la extinción de los dinosaurios ha estado cargado de ellos humanos durante décadas. Cada arreón de los defensores de que el cataclismo fue producto del enorme impacto de un meteorito era respondido por otros que señalaban con el dedo al vulcanismo (principio de acción y reacción). Quizás me equivoque, empero, según recuerdo, desde el continente americano se apostaba más por el meteorito, mientras en Europa se hacía por el vulcanismo. Existen evidencias indirectas que eran aprovechados por unos y por otros, apelando a diferentes argumentos, con vistas a defender desde sus trincheras en esta guerra de la ciencia sus tesis. Y el sesgo huele a geográfico ¿verdad? Todo ello me recuerda al dilema del vino y la cerveza.

El Dilema del vino y la cerveza

Hace unas décadas se encendió una tragicómica trifulca científica acerca de las bondades del vino y la cerveza ingeridos con moderación. Tras unos estudios publicados por investigadores franceses ensalzando las bondades para nuestra salud de beber una o dos copas de vino “tinto” diarias, expertos ingleses alegaron que era mejor la cerveza. ¿Quién bebe más vino y quien ingiere más cerveza? ¿Dónde se fabrica más vivo y en cuales más la cerveza? Reitero que tan controversia fue tan breve como estúpida, pero hay muchas así. ¿Vemos aquí la “objetividad de los científicos” que no es precisamente “la objetividad de la ciencia”?

Sobre la falta de objetividad ya edite hace 15 o más años un ejemplo palmario extraído de la edafología: “El Nacionalismo y la Ciencia (La Ciencia de los Nacionalismos): Bibliografía Sobre la Historia de la Edafología”, Si lo leéis no es dejará lugar a dudas.

Pues bien, el nuevo ingrediente consiste en utilizar la computación masiva y un ataque vía lo que denominan “de inversión paralela” que nos viene a decir que utilizando el efecto se puede identificar la causa a través de estadística. Y es aquí donde los editores de una prestigiosísima revista, así como los autores del estudio se desvían del método científico, ya que diferentes modelos (que contemplan distintas causas) pueden llegar al mismo efecto. Se sabe sobradamente que la inferencia estadística (efectos) no puden discernir “directamente” las causas. ¡Madre mía!. Diferentes causas pueden generar el mismo efecto.

Ahora bien, el estudio ofrece elementos para la reflexión y, en mi modesta opinión, la estrategia adoptada resulta ser acertada: El uso de aprendizaje automático, pero no con algoritmos indescifrables, sino apelando al uso Métodos de Montecarlo basados en cadenas de Márkov. Este modo de proceder si permite que los investigadores no se encuentren a la postre intentando entender el significado de casi los casi indescifrables algoritmos de la IA.

Siempre he pensado que, cuando dos propuestas rivalizan, no es necesario, ni a veces apropiado, decantarse por alguna de ambas. No se trata de blanco o negro. Está el café solo, el café con leche y la leche. Y tal idea la he espetado un par de veces al menos, en este blog, respecto al dilema que abordamos hoy. ¿Por qué no pudieron ser ambos? (vulcanismo e impacto meteorítico) actuar simultáneamente?. En principio parece rarísimo, pero no lo sería tanto pensar en uno y después el otro hablando en millones de años. Y curiosamente los autores me dan la razón. Así pues, como herramienta, la idea es interesante, ahora bien, no resuelve definitivamente el problema. Existen ocasiones en los que un estudio que sea criticable aporta elementos de novedad, mientras que en muchas más que no existe nada que discutir ya que el estudio es absolutamente espurio, no aportando nada de nada.

Juan José Ibáñez

Continúa……..

Estudio de Dartmouth elimina el sesgo humano del debate sobre la desaparición de los dinosaurios

por Staff Writers; Hanover NH (SPX) 04 de octubre de 2023

Para ayudar a resolver el debate científico sobre si fue un asteroide gigante o erupciones volcánicas lo que acabó con los dinosaurios y la mayoría de las otras especies hace 66 millones de años, los investigadores de Dartmouth intentaron un nuevo enfoque: eliminaron a los científicos del debate y dejaron que las computadoras decidieran.

Los investigadores informan en la revista Science un nuevo método de modelado impulsado por procesadores interconectados que pueden trabajar a través de resmas de datos geológicos y climáticos sin intervención humana. Encargaron a casi 130 procesadores que analizaran el registro fósil a la inversa para identificar los eventos y condiciones que llevaron al evento de extinción Cretácico-Paleógeno (K-Pg) que despejó el camino para el ascenso de los mamíferos, incluidos los primates que conducirían a los primeros humanos.

«Parte de nuestra motivación fue evaluar esta pregunta sin una hipótesis o sesgo predeterminado«, dijo Alex Cox, primer autor del estudio y estudiante graduado en el Departamento de Ciencias de la Tierra de Dartmouth. «La mayoría de los modelos se mueven en una dirección hacia adelante. Adaptamos un modelo de ciclo del carbono para que funcionara en sentido contrario, utilizando el efecto para encontrar la causa a través de estadísticas, dándole solo el mínimo de información previa a medida que trabajaba hacia un resultado particular.

«Al final, no importa lo que pensemos o lo que pensábamos anteriormente, el modelo nos muestra cómo llegamos a lo que vemos en el registro geológico«, dijo.

El modelo analizó más de 300,000 escenarios posibles de emisiones de dióxido de carbono, producción de dióxido de azufre y productividad biológica en los 1 millón de años antes y después de la extinción de K-Pg. A través de un tipo de aprendizaje automático conocido como Markov Chain Monte Carlo, que no es diferente de cómo un teléfono inteligente predice lo que escribirá a continuación, los procesadores trabajaron juntos de forma independiente para comparar, revisar y recalcular sus conclusiones hasta que llegaron a un escenario que coincide con el resultado preservado en el registro fósil.

Los restos geoquímicos y orgánicos en el registro fósil capturan claramente las condiciones catastróficas durante la extinción K-Pg, llamada así por los períodos geológicos a ambos lados del cataclismo milenario. Los animales y las plantas de todo el mundo sufrieron muertes masivas cuando las redes alimentarias colapsaron bajo una atmósfera inestable que, cargada de azufre que borra el sol, minerales en el aire y dióxido de carbono que atrapa el calor, pasó salvajemente de condiciones frías a abrasadoras.

Si bien el efecto es claro, la causa de la extinción no está resuelta. Las primeras teorías que atribuyen el evento a erupciones volcánicas han sido eclipsadas por el descubrimiento de un cráter de impacto en México conocido como Chicxulub que fue causado por un asteroide de millas de ancho que ahora se cree que es el principal responsable del evento de extinción. Sin embargo, las teorías han comenzado a converger, ya que la evidencia fósil sugiere un doble golpe diferente a cualquier cosa en la historia de la Tierra: el asteroide puede haberse estrellado contra un planeta que ya se tambalea por las erupciones masivas y extremadamente violentas de los volcanes en las trampas de Deccan en el oeste de la India.

Pero los científicos aún no saben, ni están de acuerdo en la medida en que cada evento contribuyó a la extinción masiva. Entonces, Cox y su asesor Brenhin Keller, profesor asistente de ciencias de la tierra y coautor del estudio de Dartmouth, decidieron «ver qué obtendrías si dejas que el código decida».

Su modelo sugirió que el derramamiento de gases que alteran el clima de las trampas de Deccan por sí solo podría haber sido suficiente para desencadenar la extinción global. Las trampas habían estado en erupción durante aproximadamente 300.000 años antes del asteroide Chicxulub. Durante su casi 1 millón de años de erupciones, se estima que las trampas de Deccan han bombeado hasta 10,4 billones de toneladas de dióxido de carbono y 9,3 billones de toneladas de azufre a la atmósfera.

«Hemos sabido históricamente que los volcanes pueden causar extinciones masivas, pero esta es la primera estimación independiente de emisiones volátiles tomada de la evidencia de sus efectos ambientales», dijo Keller, quien publicó un artículo el año pasado que vincula cuatro de las cinco extinciones masivas de la Tierra con el vulcanismo.

«Nuestro modelo trabajó a través de los datos de forma independiente y sin sesgo humano para determinar la cantidad de dióxido de carbono y dióxido de azufre necesarios para producir las interrupciones del clima y el ciclo del carbono que vemos en el registro geológico. Estas cantidades resultaron ser consistentes con lo que esperamos ver en las emisiones de las trampas de Deccan«, dijo Keller, quien ha trabajado extensamente para examinar el vínculo entre el vulcanismo de Deccan y la extinción de K-Pg.

El modelo reveló una fuerte caída en la acumulación de carbono orgánico en las profundidades del océano en la época del impacto de Chicxulub, que probablemente resultó del asteroide que causó la desaparición de numerosas especies de animales y plantas. El registro contiene rastros de una disminución de la temperatura aproximadamente al mismo tiempo que habría sido causada por la gran cantidad de azufre, un agente de enfriamiento a corto plazo, que el gigantesco meteorito habría expulsado al aire cuando chocó con la superficie rica en azufre en esa área del planeta.

El impacto del asteroide también probablemente habría emitido dióxido de carbono y azufre. Sin embargo, el modelo encontró que no hubo un aumento en las emisiones de ninguno de los gases en ese momento, lo que sugiere que la contribución del asteroide a la extinción no dependía de las emisiones de gases.

En el contexto moderno, dijo Cox, la quema de combustibles fósiles de 2000 a 2023 ha bombeado alrededor de 16 mil millones de toneladas de dióxido de carbono a la atmósfera por año. Esto es 100 veces mayor que la tasa de emisión anual más alta que los científicos proyectan de Deccan Traps. Si bien es alarmante por sí solo, aún tomaría unos pocos miles de años para que las emisiones actuales de dióxido de carbono coincidan con la cantidad total que arrojó de los antiguos volcanes, dijo Cox.

«Lo más alentador es que los resultados que logramos son ampliamente plausibles físicamente, lo cual es impresionante dado que el modelo técnicamente podría haber sido completamente salvaje sin restricciones previas más fuertes», dijo.

La interconexión de los procesadores acortó el tiempo que le tomó al modelo analizar un conjunto de datos tan masivo de meses o años a horas, dijo Cox. Su método y el de Keller se pueden usar para invertir otros modelos de sistemas terrestres, como los del clima o el ciclo del carbono, para evaluar eventos geológicos para los cuales los resultados son bien conocidos, pero no los factores que condujeron allí.

«Este tipo de inversión paralela no se ha hecho antes en modelos de ciencias de la tierra. Nuestro método se puede ampliar para incluir miles de procesadores, lo que nos da un espacio de solución mucho más amplio para explorar, y es bastante resistente al sesgo humano «, dijo Cox.

«Hasta ahora, la gente en nuestro campo ha estado más fascinada por la novedad del método que por la conclusión a la que llegamos», se rió. «Cualquier sistema terrestre para el cual conocemos el efecto pero no la causa está maduro para la inversión. Cuanto mejor conozcamos la salida, mejor podremos caracterizar la entrada que la causó».

Se pueden ver ejemplos de vulcanismo de basalto de inundación en lo que se conoce como flujos de Grande Ronde expuestos en Joseph Canyon en la frontera entre Oregón y Washington. (Foto cortesía de Brenhin Keller – Dartmouth)

El documento, «Una inversión bayesiana para las emisiones y la productividad de las exportaciones a través del límite del Cretácico final», fue publicado el 29 de septiembre por Science.

Informe de investigación: Una inversión bayesiana para las emisiones y la productividad de las exportaciones a través del límite

Una pelea épica sobre lo que realmente mató a los dinosaurios

Un modelo de aprendizaje automático se ha unido a un vigoroso debate sobre si los volcanes comenzaron el día del juicio final de los dinosaurios mucho antes de que el asteroide golpeara.

PIENSA EN Cualquier ilustración de dinosaurio que viste cuando eras niño. El fondo era casi seguramente una de dos cosas: un asteroide cruzando el cielo o un volcán volando su cima. (Si el ilustrador se sentía más dramático, tal vez ambos).

Un asteroide de 6 millas de ancho, que golpeó la costa de la península de Yucatán hace 66 millones de años, destruyó cualquier dinosaurio cercano y llenó el cielo con material que sumió al planeta en un invierno que condenó a las especies. Pero no vendas esos volcanes en corto. Un creciente cuerpo de evidencia geológica sugiere que los dinosaurios ya estaban soportando el caos climático antes del asteroide, gracias al enorme e implacable vulcanismo en las trampas de Deccan de la India.

Durante 300.000 años antes del impacto, y durante otros 500.000 después de él, estos volcanes emitieron vastas nubes de dióxido de carbono y dióxido de azufre. Incluso cuando no estaban en erupción activamente, estaban haciendo una desgasificación «pre-eruptiva«. El CO₂ calentó el planeta, como lo están haciendo las emisiones de la humanidad hoy en día, y el SO₂ lo enfrió reflejando parte de la energía del sol en el espacio. El ir y venir creó un latigazo climático que condujo a una extinción masiva. Así que el asteroide no era una Parca singular para los dinosaurios, sino el golpe de gracia que selló su destino. Al menos, así es como va la teoría.

Los científicos todavía están debatiendo cuánto papel podría haber jugado este vulcanismo en la extinción del Cretácico-Paleógeno, en comparación con el obvio ouchie de un asteroide que se estrelló contra el planeta. Ahora, un modelo de computadora de aprendizaje automático ha intervenido, encontrando que el CO₂ y SO₂ El gas requerido para causar la extinción de los dinosaurios es consistente con la salida de las trampas de Deccan.

«Nuestros hallazgos específicamente dan crédito a la idea de que el vulcanismo estaba perturbando la atmósfera y el clima mucho antes del asteroide«, dice el geólogo computacional del Dartmouth College Alexander Cox, autor principal de un nuevo artículo en Science. «En realidad, puedes recrear las condiciones ambientales que podrían causar la extinción de un dinosaurio únicamente por vulcanismo, como si el asteroide no estuviera allí. Pero, por supuesto, no podemos descartar el hecho de que el asteroide definitivamente no animó a los dinosaurios«.

«Este estudio es realmente interesante. Nadie ha hecho algo como esto antes», dice la geocronóloga de la Universidad de Florida Courtney J. Sprain, quien estudia la extinción, pero no participó en la investigación. «En los últimos años, realmente ha habido un cambio en el reexamen del papel del vulcanismo en la extinción masiva«.

Las trampas de Deccan toman su nombre de la trappa sueca, que significa «escalera«, debido a los afloramientos en forma de escalón allí. En el transcurso de casi un millón de años, sus erupciones produjeron un millón de kilómetros cúbicos de lava, eructando 10,4 billones de toneladas de CO.₂ y 9,3 billones de toneladas de SO₂. En perspectiva, entre 2000 y 2023, los humanos emitieron 16 mil millones de toneladas de CO₂ por año, que es alrededor de 100 veces la tasa de las trampas de Deccan. Así que este vulcanismo fue una liberación más lenta de gas que calienta el planeta, pero sucedió durante cientos de miles de años. Este aumento de los gases de efecto invernadero, por supuesto, calentó el clima, aunque el SO₂ tuvieron un efecto de enfriamiento contradictorio.

Los geólogos ya tienen datos climáticos históricos gracias a un proxy: pequeños organismos oceánicos conocidos como foraminíferos, que construyeron conchas de carbonato de calcio, murieron y se hundieron en el fondo marino para convertirse en roca. Al observar los diferentes isótopos de carbono y oxígeno en estas conchas antiguas, los científicos pueden determinar tanto las concentraciones de carbono atmosférico como las temperaturas oceánicas hace millones de años.

VIDEO DESTACADO

Paleontólogo responde preguntas sobre dinosaurios desde Twitter

La extinción de los dinosaurios

¿Sabías que..el iridio ayudo a descubrir cómo se extinguieron los dinosaurios?