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Teoría de juegos XXVII – Juego del gallina (I)

¿Vas a girar antes que yo? (Image*After)

El artículo de hoy es uno de los más conocidos de la teoría de juegos: el juego del gallina. Y a la vez uno de los más desaprovechados cuando se hace solo un análisis superficial.

En esta primera parte no aprenderemos ningún concepto nuevo, sino que estaremos dándole vueltas a los que ya conocemos, para profundizar y aprender cosas nuevas en la segunda.

El juego consiste en que dos automovilistas se dirigen uno contra otro a gran velocidad. Si uno de ellos se Aparta, pierde un poquito de estatus social por cobarde, mientras que el otro lo gana. Si ambos se Apartan, ninguno pierde nada, mientras que si ambos Siguen, se estrellan y se matan.

Veamos la matriz de pagos que resumiría esta situación.

Jugador 1
Se Aparta Sigue
Jugador 2 Se Aparta 0,0 +1,-1
Sigue -1,+1 -100,-100

¿Qué haríais?

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El euro: Eslovaquia

Después de haber visitado en el artículo anterior la lejana y pequeña isla de Chipre, proseguimos nuestro alfabético viaje por la Eurozona. Hoy nos toca otro país de Europa central, la República Eslovaca.[1]

Mapa

Localización de la República Eslovaca en Europa. En verde clarito, la Unión Europea. (NuclearVacuum/Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported)

El país

BanderaEscudoEslovaquia se encuentra en el centro del continente europeo, y no tiene salida al mar. Hace frontera, al norte, con Polonia; al este, con Ucrania; al sur, con Hungría; al sudeste, con Austria; y al nordeste, con Chequia. La forma de Estado de Eslovaquia es la república parlamentaria, con un presidente como jefe de Estado —Ivan Gašparovič desde 2004— y un primer ministro como jefe de Gobierno —primera ministra, en este caso: Iveta Radičová, desde 2010—. En Producto Interior Bruto per cápita, Eslovaquia es el penúltimo país de la Eurozona, con 22 040 dólares per cápita, superando únicamente a Estonia.

La República Eslovaca —con capital en Bratislava, antiguamente llamada Presburgo— entró en la Unión Europea en el año 2004. Como ya indiqué en el artículo anterior, la ampliación de la Unión del año 2004 ha sido la mayor de su historia en número de países: diez nuevas naciones pasaron a formar parte de la UE ese año, pasando de la «UE-15» —la Europa de los Quince— a la «UE-25» —la Europa de los Veinticinco—. También ha sido la ampliación más importante en número de habitantes: la Unión ganó 75 millones de habitantes ese año. Además, supuso una importante «inclinación de la balanza» hacia el este de Europa, pues, exceptuando tal vez a Malta, todos los países eran del oriente europeo. Sigue leyendo ›

  1. En eslovaco: Slovenská republika. []

Resolviendo “Cifras y Letras” (y II)

En el artículo anterior os había introducido mi fascinación antigua por el veterano concurso televisivo Cifras y Letras, había descrito su funcionamiento y cómo construir un programa que pudiera resolver tanto las pruebas de letras como las de cifras. Sobre cómo resolver los problemas de letras (construir una palabra válida cuanto más larga mejor con una serie de letras más o menos aleatorias que se dan en cada prueba), había simplemente pergeñado cómo se podía resolver, sin entrar en demasiado detalle (dije entonces que me parecía un problema informáticamente sencillo… pero largo).

En cambio, sobre cómo resolver las pruebas de cifras (obtener un cierto número objetivo realizando operaciones elementales –suma, resta, multiplicación y división- sobre una serie de seis números más o menos aleatorios dados), sí que me había detenido bastante más, explicando cómo atacar el problema por fuerza bruta, lo que obligaba a comprobar todas y cada una de las 30.965.760 fórmulas distintas posibles que pueden darse, o al menos hasta encontrar una solución válida. En este punto, si el tema te interesa y no has leído ese artículo anterior, quizá deberías hacerlo ahora….

Por cierto, en ese tan citado artículo enlacé unos programas para la Palm que nuestro amigo J había realizado años atrás, así como el intérprete de SmallBasic que servía para ejecutarlo en un Linux, Windows y demás… Pues J se ha superado, amigos, y ha reprogramado el juego para Android, así que todo aquél que tenga un dispositivo que funcione con ese sistema operativo (teléfono, tablet, etc) lo puede disfrutar… gratis. Os lo podéis descargar de aquí. ¡Muchas gracias, J!

.

Volviendo a lo nuestro, el problema del ataque por fuerza bruta es que comprobar casi 31 millones de fórmulas puede ser largo… de hecho es largo. En este artículo de hoy vamos a ver cómo es posible ir aplicando más y más trucos para resolver el problema en muchísimo menos tiempo que el necesario para hacerlo por fuerza bruta.

Optimizar, optimizar…

Hoy en día, con PCs cuya potencia se mide en Gigaflops y tienen Gigas y Gigas de RAM, puede parecer que esta optimización es innecesaria. Pero si estuviéramos trabajando en un ordenador limitado (como un teléfono móvil, un sistema empotrado, etc) o tuviéramos que resolver miles de estas peticiones cada segundo (como un servicio web o algo así) mejorar el rendimiento puede ser crítico. O también puede ocurrir que los datos de entrada de nuestro algoritmo sean muchos. Antaño, lo que la gente consideraba mucho podía ser analizar quizá un millón de registros, algo imposible de hacer a mano. Hoy seguramente un millón de registros podemos atacarlo por fuerza bruta y listo… pero es que con el avance de la informática nos encontramos con que ya nos gustaría poder automatizar tareas que impliquen tratar con un billón de registros… y a lo mejor ahí ya no sirve la fuerza bruta. Este artículo servirá para ejemplificar una optimización de este estilo.

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Pesando el universo. El triunfo de la teoría de gravitación.

Isaac Newton en 1702, por Geoffrey Kneller

En 1665, un brote de peste bubónica aterrorizó a la ciudad de Londres. Tal fue la alarma que quienes podían salir de la ciudad lo hicieron sin pensárselo dos veces. Muchas instituciones públicas cerraron, y una de ellas fue la Universidad de Cambridge, y entonces un desconocido estudiante de esa universidad con apenas 22 años, Isaac Newton (1643-1727), regresó a la granja de su madre.

A pesar de pasar inadvertido y graduarse sin honores, en los 18 meses que estuvo en la granja Newton fomentó las bases de lo que posteriormente sería considerado (por los científicos anglosajones) como el mayor trabajo teórico-experimental que haya hecho una sola persona en la historia de la ciencia.[1]

Ya en 1666, Newton había construido las bases para el cálculo diferencial e integral y creó un método para calcular potencias de binomios, al mismo tiempo que investigaba en óptica. Como si esto no fuese suficiente para ocupar su mente, trabajó en la mecánica celeste y el movimiento de los planetas. De esta forma llegó a uno de los más grandes logros de la humanidad: la unificación de la teoría de la gravitación. En el artículo anterior nos habíamos encontrado con el método elegante de Shapley, con el cual pudo calcular la distancia del Sol al centro galáctico; de esta forma nos dimos cuenta de la inmensidad de este disco que alberga a nuestro hogar. Sin embargo, el tamaño de la Galaxia no es sólo cuestión de volumen. La curiosidad inmediatamente nos hace preguntarnos: ¿Cuántas estrellas tiene? La teoría de Newton pudo responder no sólo a esta pregunta, sino que dio razón de otros fenómenos que causaron gran excitación a toda la humanidad. De ello hablaremos en el artículo de hoy de esta serie.

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  1. De manera personal, aunque  el trabajo de Newton es realmente  impresionante, me parece aun más admirable el de Galileo Galilei (seguramente por mi ascendencia latina): el descubrimiento de las lunas de Júpiter, de las fases de Venus, de las manchas solares, de las irregularidades de la Luna, de la aceleración de la gravedad y una formulación sencilla para su descripción. La descripción del movimiento de proyectiles, el tratamiento de sistemas de referencias inerciales. Gran parte de la mecánica formalizada por Newton fue propuesta, cualitativamente, por Galileo sesenta años antes. Sin amigos geniales como los que Newton tenía (Hooke, Halley, Wren, etc) Galileo hizo lo imposible en una sociedad mucho más conservadora, como la italiana del Siglo XVII. []

Física extraña (7) – Navegar más rápido que el viento

Un par de barcos atracados en puerto… más o menos (Flickr de nesimo, cc-by-sa)

Con diez cañones por banda,
 viento en popa, a toda vela,
 no corta el mar, sino vuela
 un velero bergantín.
José de Espronceda. Canción del pirata.

Cuando publicamos el artículo sobre la navegación contra el viento, surgió en los comentarios gente que nos recordó que se puede navegar más rápido que el viento que nos empuja. ¡Toma ya!

En aquel momento ya nos parecía bastante mágico poder navegar contra el viento, así que no quisimos entrar a explicar también esto, pero dado que hubo gente que sacó el tema…

Estoy seguro de que para encontrar la configuración óptima del velamen hace falta estudiar dinámica de fluidos, estructura de materiales textiles y policarbonatados y hacer integrales tridimensionales; y también estoy seguro de que para conseguir que tu barco lo aproveche, más que integrales lo que hace falta es haber pasado años y años en el mar navegando con un barco de vela.

Pero para entender cualitativamente por qué esto es posible no hace falta más que la simple y vieja mecánica de Newton que estudiábamos en el cole.

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Resolviendo “Cifras y Letras” (I)

Cifras y Letras es un veterano concurso de televisión de origen francés (Des chiffres et des lettres), que, con mínimas diferencias, se ha emitido a lo largo de los años en muchísimos países del mundo (el autor ha visto el concurso en bastantes lugares del mundo, zapeando en la tele de esos hoteles del mundo mundial al que una vez le llevaron sus andanzas de “Viejo Informático”). En España se empezó a emitir en 1991, y, con algunas lagunas y cambios de emisora, se viene emitiendo desde entonces con asiduidad.

Imagen (Screenshot) de la versión inglesa del programa (Wikipedia)

Hace años estuve yo una buena temporada no diré que obsesionado, pero sí interesado en el programa, que como se emitía a las tres y pico de la tarde, o sea, cuando yo estaba trabajando en la oficina o donde fuera, lo grababa cada día y lo veía luego grabado por la noche siempre que podía, intentando ponerme en la piel de los concursantes. Pensar en acertijos de cifras y letras me relajaba mucho después de mi ardua tarea…

En este artículo voy a contaros cómo es posible resolver de forma óptima, o al menos lo suficientemente óptima, mediante programas informáticos, los acertijos de ambas partes del programa, la de “Letras” y la de “Cifras”, que es la que es realmente interesante… siempre desde la consabida óptica de antes simplista que incomprensible inherente a la casa en que estamos alojados.

El objetivo de este artículo no es tanto investigar la forma matemáticamente óptima de atacar un problema concreto como puede ser éste, sino más bien mostrar un ejemplo de cómo desmenuzar paso a paso el ataque a un problema dado, para resolverlo de la forma más eficiente que nos sea posible, en este caso mediante un programa informático, pero en otros quizá mediante técnicas de ingeniería, matemáticas o del tipo que sean. Y he dicho eficiente, es decir, que obtiene los resultados deseados con el mínimo uso de recursos posible.

En nuestros atareados tiempos de Teras de disco, Gigas de RAM, GHz de velocidad de procesador y procesadores de no-sé-cuántos núcleos, y todo ello barato, barato, nos hemos acostumbrado (mal-acostumbrado) a resolver todos nuestros problemas informáticos a base de aumentar los recursos todo lo aumentable. ¿Que va lento…? ¡Métele más Gigas, leñe! ¡Y más rápidas! Y hay veces que, por más recursos que le eches, sigue sin ir bien…[1]

Yo empecé a trabajar, a mediados de los setenta, con un ordenador con memoria de ferritas de unos 400KHz (sí, K, no M, ni mucho menos G), con 32 KB de RAM (efectivamente, K, no M, ni mucho menos G) y discos duros removibles de 4 MB (M, ni G ni T ni de ). En estas condiciones había que ser un auténtico artista para conseguir escribir una liquidación de cuentas o de préstamos que funcionara como es debido en ese ordenador del Jurásico. Y lo lográbamos. No penséis, sin embargo, que ese problema de la asfixiante escasez de recursos de máquina ha desaparecido hace años… Hoy en día sigue habiendo problemas donde la optimización es absolutamente necesaria, bien porque requieren tratar con muchísimos millones de datos, o porque necesitan gestionar miles de transacciones por segundo, o simplemente porque deben funcionar en dispositivos móviles, empotrados o de escasa capacidad. De eso va en realidad esta historia, tomando como excusa al inocente “Cifras y Letras”…

Además, para que el artículo no quede en pura investigación para optimización, aprovecharemos para contar un par de las herramientas que los informáticos, ingenieros y otra ralea similar utilizamos para resolver algunos problemas: los diccionarios (en este caso, diccionario inverso) y la notación polaca inversa (o notación postfija). Vamos allá.

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  1. Como diría Forrest Gump: “Hay veces que no hay suficientes piedras…”. []

La reproducción de la música y los sonidos. “El bafle”

En la última entrega de esta serie terminamos diciendo que  los altavoces siempre se veían acompañados de cajones de madera (o de plástico). ¿No sería más barato dejarlo al aire libre y listo? ¿Es sólo por una cuestión de apariencia que deben estar así? O quizás para que nuestras esposas/esposos no nos digan: “¡Tira ese montón de cables y artilugios de una vez por todas, que arruinan el living!”.

No, los cajones de madera, que de ahora en más los llamaremos “bafles”, tienen una función muy específica, y es casi tan importante como el altavoz en sí, pero para entenderla hay que aclarar antes un concepto muy simple.

Como vimos en la primera entrega de la serie, cuando llegaba una corriente variable al altavoz, éste se movía de acuerdo a la misma, generando un sonido particular. Este sonido es el que llega a nuestros oídos. Pero si revisamos la animación de nuevo, podemos formularnos la siguiente pregunta: Si salió una onda hacia delante, ¿por qué no sale también una onda hacia atrás? Si básicamente es lo mismo… el cono se mueve hacia delante y hacia atrás… Y, definitivamente, esto es lo que sucede: al mismo tiempo que se va creando la onda hacia un lado del altavoz, se crea la misma, pero en contrafase, del otro lado. ¿Por qué en contrafase? Si recuerdan, el sonido era una onda que se propagaba por el aire debido a las variaciones en la presión de éste. Estas variaciones de presión las ocasiona el altavoz al desplazarse hacia delante y hacia atrás como un pistón rígido; si el cono del altavoz se mueve hacia delante, está comprimiendo el aire a su alrededor delante de éste. Pero recordemos que del otro lado también se está generando una onda, pero en sentido inverso: al otro lado se está expandiendo el aire alrededor del altavoz. Cuando cambia de sentido el movimiento, ahora se expande (baja la presión) delante, y se comprime detrás. Como ven, la onda creada es exactamente igual, pero desfasadas 180°, cuando una tiene un valle la otra tiene en el mismo lugar un pico, y viceversa.

Si recuerdan bien, en el anterior articulo dijimos que los sonidos que se emitían por un altavoz, si su longitud de onda fuera mayor que el diámetro de dicho altavoz, el sonido se propagaba hacia todas las direcciones por igual (esféricamente). O sea, tanto la onda que salió hacia delante como la trasera, si el altavoz está al aire libre y reproduciendo una frecuencia menor a su diámetro, se deberían sumar, ya que se propagan por igual… y acá llegamos al quid de la cuestión…

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El euro: Chipre

Bien, damos hoy un paso más en nuestro viaje a través de todos los países de la Eurozona. Después de «destripar» a fondo todos los detalles sobre las monedas de Bélgica, visitamos hoy la pequeña República de Chipre.[1]

Mapa

Localización de la República de Chipre en Europa. Aparece resaltada la República Turca del Norte de Chipre. En verde clarito, la Unión Europea. (NuclearVacuum/Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported)

El país

BanderaEscudoLa isla de Chipre constituye el país más oriental de la Unión Europea y, por ende, de la Eurozona, situándose en el este del mar Mediterráneo, frente a las costas de Turquía y Siria. La ciudad más poblada, con 270 000 habitantes, es la capital, Nicosia. Su forma de Estado es la república presidencialista, lo que significa que el presidente —desde 2008, Dimítris Christófias (Δημήτρης Χριστόφιας)— concentra en su persona los roles de jefe de Estado y jefe de Gobierno.

Y no todo es de color de rosa en Chipre. En el año 1974, el tercio norte de la isla —comprendiendo dos y medio de los seis distritos en que se divide Chipre— fue ocupado por Turquía, instaurándose lo que hoy se conoce como República Turca del Norte de Chipre, un estado que sólo es reconocido en la actualidad por Turquía y que se encuentra fuera del control del gobierno chipriota. De hecho, los roces entre Chipre y Turquía por culpa de la RTNC son uno de los principales obstáculos para la entrada de Turquía en la Unión Europea.

Además de la República Turca del Norte de Chipre, tampoco pertenecen al país las bases militares de Acrotiri y Dhekelia, que son Territorios de Ultramar del Reino Unido.[2]

La República de Chipre es miembro de la Unión Europea desde 2004, año en que se llevó a cabo la mayor ampliación de la historia de la UE —en número de países: 10—, pero no entró en la Eurozona hasta el año 2008, junto con Malta. Sigue leyendo ›

  1. Griego: Κυπριακή Δημοκρατία («Kypriakí Dimokratía»); turco: Kıbrıs Cumhuriyeti. []
  2. Cuando Chipre, que fue hasta 1960 una colonia británica, logró su independencia, el Reino Unido no le cedió toda la isla, sino que mantuvo bajo su soberanía las mencionadas bases: Acrotiri en el sur y Dhekelia en el este. []

Historia de un ignorante, ma non troppo… En las estepas de Asia Central, de Borodín

Hace un par de artículos en esta serie musical dediqué uno al Ciclo de poemas sinfónicos Mi Patria, de Smetana. El de hoy estará dedicado a otro poema sinfónico, de menor duración que los de Mi Patria (unos ocho minutos solamente), y también muy conocido: En las estepas de Asia Central, obra del compositor ruso Alexander Borodín.

Además, el artículo de hoy será más tamicero de lo que es normal en esta serie, dado que Borodín era, según él mismo se definía, un compositor dominguero, pues se ganaba la vida, obteniendo de paso una enorme reputación, de otra manera. Era… pero no nos adelantemos. Dejemos el suspense un poquito más, mientras aprendemos algo más del compositor de las famosísimas Danzas Polovtsianas de El Príncipe Igor.

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Teoría de juegos XXVI – ¿Cómo somos demócratas?

Los diputados durante el pleno del Congreso sobre el dictamen de los Presupuestos Generales del Estado para 2010 (20minutos, cc-by-sa)

Hoy vamos a seguir la serie profundizando en la idea de las coaliciones, y de cómo afectan a la toma de decisiones, añadiendo un concepto nuevo: el índice de poder.

De este modo veremos cómo la teoría de juegos se utiliza para el diseño de la política. Para ello nos pondremos a analizar con ojo crítico una democracia con diversos matices, y acabaremos reafirmando que sí, que todos somos demócratas, pero que no estamos de acuerdo en cómo ser demócratas.[1]

Aunque no es estrictamente necesario para seguir el artículo, quizá quieras revisar el artículo Entendiendo la democracia española, que escribimos ya hace unos meses en otra serie, porque de esa forma podrás aplicar lo que veamos aquí a un caso real.

No, no vamos a solucionar la política, si es lo que estabas preguntándote; solo a plantear un par de preguntas.

Para que el análisis salga como quiero que salga, necesitamos elegir muy cuidadosamente los números de los ejemplos, y eso es muy complicado. Así que en vez de intentar hacerlo yo mismo, arriesgándome a equivocarme, voy a utilizar los mismos números que John Allen Paulos utiliza en su libro “Un matemático lee el periódico”. ¿No lo has leído? Ya estás tardando. Ese y todos los libros de Paulos. “El hombre anumérico” también es excepcional; nos lo recomendó el profesor en la asignatura donde aprendí mis principios de teoría de juegos. El resto no los he leído en detalle, pero por ejemplo en “Un matemático invierte en bolsa” explica un juego que es básicamente el de 2/3 de la media que hemos visto nosotros, y lo relaciona con la bolsa. Tiene otro sobre la religión en que revisa, entre otras cosas, las 5 vías de Santo Tomás. A este ritmo voy a tener que inaugurar una serie con recomendaciones de libros, como los “¿Has leído…?” de Pedro. En Amazon están por unos 10$, y de segunda mano aún más baratos.

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  1. Por si alguien no lo tiene claro, no nos referimos a “partidarios del Partido Demócrata de EEUU”, sino a “partidarios de la democracia”. []