La dinámica de fluidos no es algo que normalmente viene a la mente cuando se piensa en bitcoin. Pero para un físico de Stanford, la conexión es tan simple como remover la crema en el café.
En un estudio publicado el 23 de abril en 'PNAS', William Gilpin, estudiante de doctorado de física aplicada de Stanford, describió cómo los líquidos arremolinados como el café, siguen los mismos principios que las transacciones con criptomonedas como el bitcoin.
Este paralelo entre las funciones matemáticas que gobiernan las criptomonedas y los procesos físicos naturales puede ayudar a desarrollar una seguridad digital más avanzada y comprender los procesos físicos en la naturaleza.
"Tener un modelo físico real y demostrar que se trata de un proceso natural podría abrir nuevas formas de pensar sobre esas funciones", afirma Gilpin.
TRANSFORMACIONES TANGIBLES
Las criptomonedas como Bitcoin funcionan de manera misteriosa a propósito. Como moneda virtual, no está protegida ni controlada por ningún grupo central. En cambio, las criptomonedas intercambian información segura a través de una función matemática llamada 'hash criptográfico', un caballo de batalla moderno para la ciberseguridad. Estas funciones transforman matemáticamente la información digital en una salida única que disfraza la entrada.
Las funciones hash están diseñadas deliberadamente para que sean complejas, pero también son consistentes, por lo que la misma entrada siempre produce el mismo resultado. Sin embargo, dos entradas similares probablemente producirán salidas muy diferentes. Estas funciones facilitan que las computadoras rastreen las criptomonedas, pero a los hackers les resulta difícil hacer lo mismo.
Como físico, Gilpin asegura que veía similitudes entre el funcionamiento de las funciones hash y las leyes físicas relacionadas con la agitación de un líquido. "Pensé que probablemente había alguna analogía que valiera la pena investigar", dice. Y, con unas pocas semanas libres durante un receso de invierno, decidió explorar su idea.
Gilpin se centró en un principio llamado mezcla caótica, que describe la acción de mezclar un fluido. Imagínese remover la crema de café en una taza de café negro y ver cómo la crema se separa en un patrón de remolino. Si la crema se agitó exactamente de la misma manera en el futuro, el mismo patrón resultaría. Pero incluso el cambio más pequeño en la ubicación de la cuchara o la velocidad de la agitación produce un patrón muy diferente. En otras palabras, cada agitación inicial produce una firma de remolino única.
Además, solo mirando el patrón resultante de la crema en el café no revela nada acerca de la acción original: dónde estaba la cuchara, lo rápido que se movió o cuántos círculos se hicieron con ella, similar a la forma en que una función hash transforma la información para hacer imposible de identificar la entrada.
Gilpin decidió poner el ejemplo de mezcla caótica de fluidos a prueba como una función de hash. Descubrió que las ecuaciones involucradas en la mezcla de un fluido se ajustan a los requisitos de las funciones hash casi a la perfección. "No esperaba que funcionara bien --reconoce--. Cuando parecía que satisfacía todas las propiedades de una función de hash, comencé a sentirme realmente emocionado. Sugiere que hay algo más fundamental en el funcionamiento de las matemáticas caóticas".
Las funciones modernas de hash son un área en constante investigación, ya que las criptomonedas y aplicaciones similares, como las firmas digitales, son cada vez más comunes para las transacciones con tarjetas de crédito y documentos legales. Gilpin sospecha que el paralelo entre los campos de 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 utilizados en el desarrollo de fármacos, dijo Gilpin. Ciertos métodos de desarrollo de fármacos requieren inyectar varios fluidos en puntos específicos en el tiempo, similar a la forma en que una función hash realiza un orden preciso de ecuaciones. "Si no forma el arreglo correcto cuando termina, entonces sabe que uno de sus procesos no salió bien --explica--. La propiedad caótica garantiza que no va a obtener accidentalmente un producto final que se vea correcto".
El descubrimiento también sugiere que los cálculos criptográficos, presumiblemente ideados por el hombre, no son exclusivos del ámbito digital. "Algo tan común como un fluido todavía está realizando cálculos; no es algo que solo los humanos le dicen a las computadoras que hagan. Es algo que hace la naturaleza y se muestra en la estructura de cómo se forman las cosas", señala.
Gilpin no es un científico informático o un desarrollador de drogas. Cuando no está conectando los campos físico y digital, estudia cómo funcionan los fluidos en la naturaleza con Manu Prakash, profesor asistente de bioingeniería. Entonces, para él, "la idea de que podamos comenzar a utilizar algunas de estas ideas de la informática es muy emocionante".
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