Macroscopio (concepto científico) - Macroscope (science concept)

Este artículo trata sobre el concepto científico. Para otros usos, consulte Macroscopio .

En ciencia, el concepto de macroscopio es la antítesis del microscopio , es decir, un método, técnica o sistema mediante el cual se puede observar un objeto muy grande, por ejemplo, la Tierra y su contenido, o conceptualmente, el Universo . Obviamente, actualmente no existe un solo sistema o instrumento que pueda cumplir con esta función, sin embargo su concepto puede ser abordado por alguna combinación actual o futura de sistemas de observación existentes. El término "macroscopio" también se ha aplicado a un método o compendio que puede ver algún aspecto más específico de los fenómenos científicos globales en su totalidad, como toda la vida vegetal o toda la vida en la tierra. El término también se ha utilizado en humanidades, como una etiqueta genérica para herramientas que permiten una visión general de varias otras formas de "big data". Como se discutió aquí, el concepto de un "macroscopio" difiere en esencia del de la escala macroscópica , que simplemente toma el relevo de donde termina la escala microscópica , cubriendo todos los objetos lo suficientemente grandes como para ser visibles a simple vista, así como desde fotografía macro , que es la obtención de imágenes de muestras con aumentos mayores que su tamaño original, y para la que se ha comercializado previamente un instrumento especializado relacionado con el microscopio conocido como "macroscopio". Para algunos trabajadores, ya se pueden construir uno o más "macroscopios" (escala planetaria) para acceder a la suma de las observaciones existentes relevantes, mientras que para otros, las deficiencias en los regímenes de muestreo actuales y / o la disponibilidad de datos apuntan a un esfuerzo de muestreo adicional y al despliegue de Se requieren nuevas metodologías antes de poder obtener una verdadera vista "macroscópica" de la Tierra.

Historia del concepto

El término "macroscopio" generalmente se acredita como introducido en el uso científico por el ecologista Howard T. Odum en 1971, quien lo empleó (en contraste con el microscopio, que muestra objetos pequeños con gran detalle) para representar una especie de "eliminador de detalles". "lo que permite así una mejor visión general de los sistemas ecológicos para una mejor gestión (Odum, 1971, figura 10). Algunos autores, como Hidefumi Imura, continúan usando el término como más o menos sinónimo de una descripción general o un análisis de patrones a gran escala de los datos en su campo. Otros autores y oradores destacados que han utilizado la terminología de "macroscopio" para visiones de "panorama general" en sus áreas de interés particulares incluyen a Jesse H. Ausubel y John Thackara .

En realidad, el término es anterior a su uso en la obra de Odum, y se encuentra, por ejemplo, en un libro de Philip Bagby titulado "Cultura e historia: Prolegómenos para el estudio comparativo de civilizaciones" publicado en 1959, quien escribió: "[Alguien debería] inventar un 'macroscopio', un instrumento que aseguraría que el historiador vea solo los aspectos más amplios de la historia y lo ciegue a los detalles individuales ", y también por WH Hargreaves y KH Blacker, quienes escribieron en 1966 en la revista Psychiatric Services :" La llegada de la computadora digital electrónica está provocando una revolución en las ciencias del comportamiento comparable al impacto que tuvo el microscopio en la biología. Al igual que el microscopio, la computadora proporciona una vista que está más allá de la capacidad del ojo humano. La computadora se está utilizando como un "macroscopio", que nos permite percibir relaciones basadas en patrones de información más grandes de lo que seríamos capaces de integrar ". Un poco antes, en el área de la geografía, en un artículo de 1957 titulado "La búsqueda del geógrafo" para la Centennial Review of Arts & Science , Lawrence M. Sommers y Clarence L. Vinge escribieron: "¿Qué vemos? ¿Relaciones que existen entre las características observadas? Las vistas cercanas pueden, mediante mapeo, resolverse con vistas sobre el horizonte, y el mapa se convierte en un "macroscopio" para ayudarnos a comprender la organización espacial de los fenómenos terrestres ".

El término fue (re) presentado como nuevo (el uso anterior de Odum fue mencionado en una nota al pie) por el pensador científico francés Joël de Rosnay , quien escribió un libro detallado explicando su concepto en 1975: "Necesitamos, entonces, un nuevo instrumento. El microscopio y el telescopio han sido valiosos para recopilar el conocimiento científico del universo. Ahora se necesita una nueva herramienta para todos aquellos que intenten comprender y dirigir de manera efectiva su acción en este mundo, ya sean responsables de decisiones importantes en política, en la ciencia y en la industria o somos gente corriente como nosotros. Llamaré a este instrumento el macroscopio (de macro, grande y skopein, observar) ". En opinión de De Rosnay, el macroscopio podría enfocarse no solo en los mundos natural y físico, sino también en sistemas relacionados con los humanos, como el crecimiento de las ciudades, la economía y el comportamiento de los humanos en la sociedad.

Trabajadores más recientes han tendido a usar el término como sinónimo de un sistema de observación de toda la Tierra, o parte del mismo, respaldado particularmente por imágenes de satélite derivadas de la teledetección y / o por observaciones in situ obtenidas a través de redes de sensores (ver más abajo).

Como una extensión de su contexto científico, el término "macroscopio" también se ha aplicado en las humanidades, como un término genérico para cualquier herramienta que permita una visión general y una visión de las colecciones de "macrodatos" en esa o áreas relacionadas. Para completar, debe mencionarse que el concepto de un "microscopio inverso" no es del todo nuevo: alrededor de 80 años antes, el autor Lewis Carroll en el segundo volumen de su novela Sylvie y Bruno , publicado en 1893, describió a un profesor ficticio que incluye en su conferencia un instrumento que encogerá un elefante al tamaño de un ratón, al que denominó "megaloscopio". El autor holandés Kees Boeke también escribió un libro de 1957, Cosmic View: The Universe in 40 Jumps , la primera parte del cual presenta imágenes de aspectos de la Tierra a escalas cada vez menores y es paralelo al principio posterior del hipotético "macroscopio" en una serie. de niveles de zoom.

Interpretación e implementaciones prácticas

Imagen de un concepto de demostración de "macroscopio" de 2007 de la División de TIC de CSIRO , que muestra datos físicos de una red de sensores inalámbricos Fleck superpuestos en imágenes topográficas de Google

El aspecto más práctico de lo que constituye exactamente un macroscopio ha variado a lo largo del tiempo y de acuerdo con los intereses, las necesidades y el campo de actividad de los trabajadores interesados. Sommers y Vinge vieron el "macroscopio" como un sistema extendido de mapeo para visualizar las relaciones espaciales entre elementos en la superficie de la Tierra, prefigurando así teóricamente el concepto de sistemas de visualización geográfica "sin fisuras" desarrollados posteriormente a través de CD-ROM y en todo el mundo. web en la línea de la instalación "Atlas" de Microsoft Encarta y Google Maps / Google Earth . El concepto de Odum fue para el estudio de ecosistemas, integrando los resultados de los métodos existentes de levantamiento, identificación y clasificación de su contenido, y luego eliminando los detalles a escala fina para obtener una vista de "panorama general" adecuada para el análisis y, según sea necesario, la simulación. De Rosnay vio su "macroscopio" como un punto de vista basado en sistemas para el estudio (entre otras cosas) de la naturaleza de la sociedad humana y la comprensión del fundamento de las acciones humanas. El escribio:

Utilicemos el macroscopio para dirigir una nueva mirada a la naturaleza, la sociedad y el hombre y tratar de identificar nuevas reglas de educación y acción. En su campo de visión, las organizaciones, los eventos y las evoluciones se iluminan con una luz totalmente diferente. El macroscopio filtra los detalles y amplifica lo que une las cosas. No se utiliza para agrandar o reducir las cosas, sino para observar lo que es a la vez demasiado grande, demasiado lento y demasiado complejo para nuestros ojos (la sociedad humana, por ejemplo, es un organismo gigantesco que es totalmente invisible para nosotros).

Desde principios de la década de 2000 en adelante, el interés en el concepto de "macroscopio" ha aumentado constantemente, tanto con la potencia informática enormemente mejorada en las organizaciones y en los escritorios de los científicos, como con el acceso a conjuntos más extensos de datos adquiridos localmente y disponibles públicamente, como Observaciones de la Tierra . Para algunos trabajadores recientes como Dornelas et al. como se menciona a continuación, el macroscopio es el conjunto previsto de herramientas de observación que colectivamente entregarán el conjunto de observaciones sinópticas deseadas sobre el campo de estudio relevante (en su caso para el ámbito marino, desglosado como satélites, drones, cámaras trampa, acústica pasiva). muestreadores, biólogos, ADN ambiental y observaciones humanas), escribiendo en 2019, estos autores declararon:

Las observaciones de la biosfera basadas en la Tierra están sesgadas espacialmente de manera que pueden limitar nuestra capacidad para detectar patrones macroecológicos y cambios en la biodiversidad. Para resolver este problema, necesitamos complementar los datos ad hoc recopilados actualmente con el monitoreo de la biodiversidad planificado, con el fin de aproximar el muestreo aleatorio estratificado global del planeta. A este sistema de observación que lo abarca todo lo llamamos 'el macroscopio'. ... Mediante la implementación de una matriz anidada de estas herramientas [satélites, drones, trampas de cámara, etc.] que llena los vacíos actuales en el monitoreo, podemos lograr un macroscopio apropiado para el propósito y convertir estas poderosas herramientas existentes en más que la suma de sus partes.

Para otros, el macroscopio ya está aquí, como una especie de "instrumento virtual", con fuentes de datos como imágenes satelitales Landsat que proporcionan la vista de la Tierra de alta resolución necesaria y / o redes de sensores inalámbricos que proporcionan un conjunto de observaciones locales in situ . En opinión de los investigadores de IBM , el macroscopio es la solución técnica, básicamente dentro de los ámbitos de la gestión de datos , el análisis de datos y la minería de datos , que permitirá que todas las observaciones terrestres existentes y relacionadas se integren y se consulten para obtener resultados significativos. Escribiendo en 2017, declararon:

Para el 2022, utilizaremos algoritmos y software de aprendizaje automático para ayudarnos a organizar la información sobre el mundo físico, lo que ayudará a que los datos vastos y complejos recopilados por miles de millones de dispositivos estén dentro del alcance de nuestra visión y comprensión. A esto lo llamamos "macroscopio", pero a diferencia del microscopio para ver lo muy pequeño, o el telescopio que puede ver muy lejos, es un sistema de software y algoritmos para reunir todos los datos complejos de la Tierra para analizarlos por espacio y tiempo. por significado.

Según IBM en 2020, estos principios de "macroscopio" se implementaron posteriormente como un sistema experimental llamado "IBM PAIRS Geoscope", más tarde rebautizado como el componente de análisis geoespacial dentro de IBM Environmental Intelligence Suite y descrito en él como "una plataforma específicamente diseñado para servicios masivos de consulta y análisis geoespacial-temporal (mapas, satélite, clima, drones, IoT [= " Internet of Things "]) ".

Para Craig Mundey de Microsoft , los beneficios del macroscopio no son solo para la observación de la Tierra, sino también de aspectos de las personas que se encuentran en ella:

A medida que la Tierra se instrumenta cada vez más con sensores de bajo costo y gran ancho de banda, obtendremos una mejor comprensión de nuestro entorno a través de un "macroscopio" virtual distribuido en toda la Tierra ... El análisis de datos a gran escala permitirá el seguimiento en tiempo real de enfermedades y respuestas específicas a posibles pandemias. Nuestro "macroscopio" virtual ahora se puede utilizar en nosotros mismos, así como en nuestro planeta (Microsoft Research, 2009).

Unos 10 años más tarde, durante el cual la potencia informática y el almacenamiento de datos de fácil acceso habían seguido avanzando, Microsoft anunció el desarrollo planificado de su "Computadora planetaria", un "enfoque de la computación que es de escala planetaria y nos permite consultar todos los aspectos de soluciones medioambientales y basadas en la naturaleza disponibles en tiempo real ". Mientras tanto, desde aproximadamente 2010 en adelante, Google ya había desarrollado una instalación algo similar titulada "Google Earth Engine" que utiliza la computación en la nube para el análisis numérico de grandes cantidades de imágenes de satélite; En 2021, el sitio web del proyecto establece que "Google Earth Engine combina un catálogo de varios petabytes de imágenes de satélite y conjuntos de datos geoespaciales con capacidades de análisis a escala planetaria. Los científicos, investigadores y desarrolladores utilizan Earth Engine para detectar cambios, cartografiar tendencias y cuantificar diferencias en la superficie de la Tierra ". Estas iniciativas pueden quizás verse como el "extremo superior" para la ingestión de conjuntos de datos de entrada masivos a escala global y la computación asociada; En el otro extremo de la escala, el desarrollo de estándares multiplataforma (abiertos) para el intercambio de información geográfica digitalizada por parte del Consorcio Geoespacial Abierto desde principios de la década de 2000 ha permitido a los investigadores equipados con un software mínimo solicitar, mostrar, superponer e interactuar de otro modo. con subconjuntos de flujos de datos globales remotos a través de (por ejemplo) el Servicio de mapas web (WMS), el Servicio de características web (WFS) y el Servicio de cobertura web (WCS) sin el requisito de mantener ninguno de los datos localmente, capaz de producir un tipo de " funcionalidad de macroscopio a un costo modesto (gratis en el caso de soluciones de código abierto como GeoServer , MapServer y más) para mostrar información de la elección del usuario contra una gama de posibles mapas base.

En 2013-2014, el Departamento de Salud e Higiene Mental de la Ciudad de Nueva York (DOHMH) diseñó su propio "NYC Macroscope", un sistema de vigilancia para registros médicos electrónicos de los residentes de la ciudad de Nueva York, diseñado para "medir los resultados de salud entre la población adulta de la ciudad de Nueva York buscando activamente atención médica ". La Escuela de Informática y Computación de la Universidad de Indiana también ejecuta un programa de divulgación cartográfica a través de su Cyberinfrastructure for Network Science Center titulado "Places and Spaces: Mapping Sciences" que en su programa de 2016 incluía "ocho macroscopios interactivos", acompañados de la siguiente definición: "Macroscopios son herramientas de software que ayudan a las personas a enfocarse en patrones en datos que son demasiado grandes o complejos para verlos sin ayuda. El mundo es un lugar complejo y los macroscopios nos ayudan a comprender y administrar esa complejidad. Son lentes visuales que podemos usar para ver patrones y tendencias en grandes volúmenes de datos ". Otra iniciativa a la que se ha hecho referencia como "macroscopio" es el Sistema de Información Biogeográfica Oceánica (OBIS), como lo describen Vanden Berghe et al . en 2012, quien escribió: "Su ambición de convertirse en un 'macroscopio' (DE ROSNAY, 1979) para la biodiversidad marina nos permitirá ver las complejidades del pasado y las idiosincrasias de los conjuntos de datos individuales para ver el" panorama general "de la vida oceánica con mayor claridad". , una actividad clave para este proyecto es la transformación de los datos existentes previamente en formas dispares, ya veces inaccesibles, en un formato único y estandarizado para facilitar el acceso y la producción de información resumida según se desee.

Un supuesto "macroscopio" de otra variedad es la Base de datos global de eventos, lenguaje y tono (Proyecto GDELT), que supervisa (la mayoría de) los medios de comunicación del mundo creando "billones de puntos de datos", y luego ofreciendo "síntesis en tiempo real de la sociedad global escala el comportamiento en una rica base de datos cuantitativa que permite el monitoreo en tiempo real y la exploración analítica de esas tendencias ". Según el sitio web del proyecto, uno de sus resultados, el GDELT Global Knowledge Graph (GKG), compila "una lista de cada persona, organización, empresa, ubicación y varios millones de temas y miles de emociones de cada informe de noticias, utilizando algunos de los la entidad con nombre y los algoritmos de codificación geográfica más sofisticados que existen, diseñados específicamente para el mundo ruidoso y agramatical que son los medios de comunicación del mundo ".

En 2018, tres agencias asociadas, el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (ONU Medio Ambiente) y la Secretaría del Convenio sobre la Diversidad Biológica, lanzaron el "Laboratorio de Biodiversidad de las Naciones Unidas" (UNBL) ( https: // unbiodiversitylab.org/ ), descrito como "mejorar el acceso a big data para el desarrollo sostenible" en forma de datos espaciales globales sobre áreas protegidas, especies en peligro de extinción, impacto humano en sistemas naturales, cuencas hidrográficas para ciudades clave y más. La versión 2.0 de la UNBL, publicada en octubre de 2021, contiene, según se informa, "más de 400 capas de datos espaciales sobre la diversidad biológica, el cambio climático y el desarrollo", y también ofrece espacios de trabajo donde los usuarios a nivel nacional pueden cargar sus propios datos para compilar mapas con fines de presentación de informes. y planificación y seguimiento de la diversidad biológica a escala nacional.

Algunas de las diferencias en el enfoque descritas anteriormente son más fáciles de entender si el macroscopio se interpreta como una instancia particular de la "cadena de valor de big data" (con un enfoque particular en las observaciones de la tierra y / o la biosfera), que como se indica en Chen et al. Alabama. (2014) se puede dividir en cuatro fases, a saber, generación de datos, adquisición de datos (también conocido como ensamblaje de datos), almacenamiento de datos y análisis de datos. Para algunos trabajadores como M. Dornelas et al. , el macroscopio es la suma de los sistemas de recolección de datos (el elemento de generación) que proporcionará el contenido necesario para el análisis posterior, aunque también se hace alguna mención a "una serie de registros de datos específicos del dominio" que luego permitirían la contenido por descubrir. Para otros como OBIS, el esfuerzo principal requerido para construir el macroscopio es el componente de ensamblaje de datos, que luego permite el análisis integrado de conjuntos de datos previamente dispares (los datos de OBIS pueden ser visualizados por las herramientas suministradas o descargados al propio sistema del usuario para visualización y análisis adicionales); mientras que para las instalaciones interesadas en descubrir patrones en los datos (y con suficiente poder de cómputo a mano), el macroscopio es el conjunto de herramientas de filtrado y análisis temporales y espaciales ("lentes" en la terminología de la ciberinfraestructura de la Universidad de Indiana para Network Science Center) que se puede aplicar una vez reunidos los datos. Dado que, por analogía con el microscopio, el macroscopio es en esencia un método para visualizar sujetos demasiado grandes para ser vistos por completo en un campo de visión convencional, probablemente ninguno de estos enfoques sea incorrecto, ya que las diferencias de énfasis son complementarias en el sentido de que cada uno es capaz de contribuyendo al "instrumento virtual" resultante que este concepto contempla. Sin embargo, una tendencia que se puede observar es la de aumentar el tamaño del conjunto de datos base y la densidad de muestreo deseada, ya que los "macroscopios" actuales se basan en conjuntos de datos de alta resolución / escala fina que se habrían descartado como detalles indeseables (oscureciendo el "panorama general" ) en los conceptos originales de Odum y de Rosnay.

Conceptos similares

Varios de los conceptos descritos anteriormente reaparecen, o tienen un paralelo, en la propuesta " Geoscopio " de Buckminster Fuller en 1962, que se sugirió que era una representación gigante del Globo sobre la que "todos los inventarios relevantes de datos mundiales" podría mostrarse a través de un sistema de computadoras. Entre los beneficios de tal sistema estaría: "Con el Geoscopio, la humanidad sería capaz de reconocer patrones anteriormente invisibles y, por lo tanto, pronosticar y planificar en una magnitud mucho mayor que hasta ahora". Un concepto similar resurgió como una propuesta más concreta titulada " Tierra digital " adoptada por el entonces vicepresidente de Estados Unidos, Al Gore, en 1998, cuyo progreso fue revisado en un documento de encuesta de 2015 de Mahdavi-Amiri et al.

Terminología contrastante

El término escala macroscópica difiere en el uso del concepto de ciencia como se discutió anteriormente; en esencia, cubre cualquier elemento lo suficientemente grande para ser visto a simple vista, en otras palabras, no requiere un microscopio para ser visualizado. Algunos autores también usan "macroscópico" como parte de un continuo de tipos de escala sucesivamente más grandes, comenzando con escalas microscópicas, luego macroscópicas, luego mesoscópicas y finalmente megascópicas. Por el contrario, la fotografía macro (abreviatura de fotografía macroscópica) es un término que se utiliza para cubrir fotografías en las que el sujeto aparece ampliado (mayor que el tamaño real), estrictamente hablando en el plano de la película, pero en la práctica cuando se reproduce como una impresión o en una pantalla, generalmente en el rango de aumentos de x1 a x10; mientras que Macroscopio es también una designación para un tipo de microscopio óptico comercializado anteriormente por los fabricantes europeos Wild Heerbrugg y Leica Microsystems , optimizado para macrofotografía y microfotografía en el rango de aumento de x8 a x40. Otro uso del término "macroscopio", anterior a la popularización del concepto de ciencia por parte de Odum, ocurre en el libro de ciencia ficción del novelista Piers Anthony de 1969 del mismo nombre , en el que su instrumento imaginario es una especie de súper telescopio, capaz de de enfocar en cualquier lugar en el espacio y el tiempo en la dirección del usuario.

Ver también

Notas

Referencias

Enlaces externos