La física que interviene al agitar un líquido funciona igual que las funciones matemáticas que protegen la información digital, según muestra una investigación.
En los Proceedings of the National Academy of Sciences, William Gilpin, estudiante de doctorado en física aplicada de la Universidad de Stanford, explica cómo los líquidos en movimiento, como el café, siguen los mismos principios que las transacciones con criptomonedas como bitcoin.
Este paralelismo entre las funciones matemáticas que rigen las criptomonedas y los procesos físicos naturales podría contribuir al desarrollo de una seguridad digital más avanzada y a la comprensión de los procesos físicos de la naturaleza.
«Contar con un modelo físico real y demostrar que se trata de un proceso natural podría abrir nuevas formas de pensar en esas funciones», afirma Gilpin.
Cómo funcionan las criptomonedas
Las criptomonedas como bitcoin funcionan de maneras misteriosas por diseño. Ninguna entidad central protege ni controla la moneda virtual. En su lugar, las criptomonedas intercambian y protegen información mediante una función matemática llamada hash criptográfico, una herramienta fundamental de la ciberseguridad moderna. Estas funciones transforman matemáticamente la información digital en un resultado único que oculta los datos de entrada.
«Algo tan común como un fluido sigue realizando cálculos. No es algo que solo los humanos indiquemos a las computadoras que hagan».
Las funciones hash son deliberadamente complejas, pero también mantienen la coherencia, de modo que una misma entrada siempre produce el mismo resultado. Sin embargo, dos entradas similares probablemente producirán resultados muy distintos. Estas funciones facilitan a las computadoras el seguimiento de las criptomonedas, pero dificultan que los hackers hagan lo mismo.
Gilpin, físico, dice que observó similitudes entre el funcionamiento de las funciones hash y las leyes físicas que intervienen al agitar un líquido. «Pensé que probablemente había alguna analogía que valía la pena investigar», cuenta. Así que, con unas semanas libres durante las vacaciones de invierno, decidió explorar su idea.
Gilpin se centró en un principio llamado mezcla caótica, que describe el proceso de mezclar un fluido. Imagina que añades crema para café a una taza de café negro y observas cómo se dispersa formando un remolino. Si más adelante removieras la crema exactamente de la misma manera, se formaría el mismo patrón. Pero incluso el más mínimo cambio en la posición de la cuchara o en la velocidad al remover produce un patrón muy distinto. En otras palabras, cada movimiento inicial al remover genera una firma de remolino única.
Además, observar únicamente el patrón que forma la crema en el café no revela nada sobre la acción original —dónde estaba la cuchara, a qué velocidad se movió o cuántas vueltas dio—, de manera similar a cómo una función hash transforma la información para que sea imposible identificar la entrada.
Gilpin decidió poner a prueba el ejemplo de la mezcla caótica de fluidos como función hash. Descubrió que las ecuaciones que intervienen al mezclar un fluido cumplían casi a la perfección los requisitos de las funciones hash. «No esperaba que funcionara tan bien», afirma. «Cuando pareció que cumplía todas las propiedades de una función hash, me entusiasmé mucho. Esto sugiere que hay algo más fundamental en la forma en que actúa la matemática caótica».
Funciones hash para los medicamentos y la seguridad
Las funciones hash modernas siguen siendo un área de investigación activa, ya que las criptomonedas y aplicaciones similares, como las firmas digitales, se utilizan cada vez más en transacciones con tarjetas de crédito y documentos legales. Gilpin sospecha que el paralelismo entre la informática y la física aplicada podría ayudar a crear formas aún más seguras de proteger la información digital.
Esta conexión también puede ayudar a validar procedimientos precisos, como los que se utilizan en el desarrollo de medicamentos, señala Gilpin. Algunos métodos de desarrollo de medicamentos requieren inyectar diversos fluidos en momentos específicos, de manera similar a cómo una función hash ejecuta una secuencia precisa de ecuaciones. «Si al terminar no se obtiene la disposición correcta, entonces sabes que alguno de tus procesos no salió bien», afirma. «La propiedad caótica garantiza que no se obtenga accidentalmente un producto final que parezca correcto».
El descubrimiento también sugiere que los cálculos criptográficos, presumiblemente concebidos por humanos, no son exclusivos del ámbito digital. «Algo tan común como un fluido sigue realizando cálculos», afirma Gilpin. «No es algo que solo los humanos indiquemos a las computadoras que hagan. Es algo que hace la naturaleza y se manifiesta en la estructura de cómo se forman las cosas».
Gilpin no es informático ni desarrolla medicamentos. Cuando no estudia las conexiones entre los ámbitos digital y físico, investiga cómo funcionan los fluidos en la naturaleza junto con Manu Prakash, profesor adjunto de bioingeniería. Por eso, para él, «la idea de que podamos empezar a utilizar algunas de estas ideas de la informática es muy emocionante».
Este trabajo recibió financiación del Departamento de Defensa de Estados Unidos.
