Prueba de vida II

La prueba del sistema

En la primera parte de este artículo, Prueba de vida, comentaba la posibilidad de poder averiguar la posición de los malosos, comparando el sonido grabado con el conocimiento de los rayos que cayeron en la zona, posición y momento. Existen otras estrategias para obtener la posición, pero esta me pareció simple y tenía ganas de probarla.

Lo que hice, fue probar que efectivamente se puede realizar, entonces realicé un pequeño programa, para demostrar que se puede, y ver un poco que tal de fácil es, y una idea de que resolución se puede alcanzar con cuantos rayos.

Prueba simple

En esta prueba, vamos a comprobar que los conceptos básicos introducidos, son correctos.

Se tuvo en cuenta y se hicieron la siguientes cosas:

  • Los truenos tienen una duración en torno a los 5 Sg y ocurren en diferentes intervalos de tiempo
  • Se tiene en cuenta la distancia y la velocidad del sonido para el tiempo en que llega este a un lugar
  • Se tuvo en cuenta atenuación con las distancia estando el alcance máximo en 10 Km
  • Se representa con colores los sitios probables, va del azul oscuro como poco probable, al rojo intenso con lo mas probable.
  • Usamos un pequeño mapa, con una rejilla que tiene 1Km de ancho cada cuadricula, y cada pixel son 100m
  • Aunque los alcances de los truenos. separación temporal y espacial, puede que estén exagerados, no es demasiado importante, para esta prueba.
  • La función usada para comparar las señales de sonido, fue la correlación cruzada.

Simulamos entonces un  trozo de territorio, en el cual hay un lugar que no conocemos, pero del que tenemos grabado el sonido de los truenos.
Lo primero a probar, es con un único trueno en la zona. Tenemos la siguiente imagen:

Trueno1

El lugar secreto, está marcado con un punto verde, y se supone que es lo que tenemos que encontrar.
El único trueno que se escucha es por la caída del rayo en el lugar marcado, y el circulo grande naranja es el alcance máximo del sonido del trueno (10 Km).

En esta prueba, el rayo cayó a 4 Km de distancia del lugar secreto. Al comparar todos los sitios posibles del área, con la grabación obtenida (en el punto verde), tenemos lo que nos podíamos esperar: Los sitios mas probables, están efectivamente en un radio de 4Km del impacto del rayo. Dicho de otra forma, es el conjunto de lugares, en los que escuchamos el trueno a unos 11 Sg de diferencia con el rayo.
¡Perfecto, todo encaja bien!

Prueba con 2 rayos

Ahora, vamos a probar poniendo otro rayo a la derecha del sitio, que va a caer unos 14 sg después del primero. Es fácil presuponer, que tendremos seguramente 2 círculos en torno a cada rayo donde hay cierta probabilidad de que sea el sitio buscado, y que además coinciden en una zona, entorno a sitio real, donde la probabilidad de que esté por ahí, sea mucho mayor (mas rojiza en el gráfico).

Hacemos la prueba, y obtenemos:

Trueno2

Se ve, el mismo circulo que antes, y el nuevo circulo creado por la caída del otro rayo, que también nos da una zona probable entorno suyo. Pero se ve que la mejor zona, es donde precisamente se juntan ambos círculos, que corresponde bien con el sitio que queremos descubrir.

Problemas a la vista…

Pero aparece un problema inesperado: ¡Otro circulo de probabilidad! centrado en el primer rayo, y cerca del alcance máximo del mismo. Lo que nos indica, es que en esos lugares, escucharíamos algo con cierto parecido a lo que se grabó en el punto verde objetivo.

Está claro, que a la vista de esto, me puse a hacer pruebas, y a buscar problemas en el código, ya que no parece en absoluto normal.  El programa estaba bien, y realizaba exactamente lo que había programado, que incluso ¡coincide con lo que yo quería que hiciera!.

Explicación

En la grabación que usamos para comparar, la que está realizada en el punto verde, escuchamos 2 truenos, uno sobre el segundo 11, y otro poco mas débil sobre el segundo 14 +15=29 (14 segundos del retraso sobre el primero, más el tiempo en llegar) . Y lo que hacíamos es comprobar en cada punto del mapa, lo que hubiésemos escuchado si estuviésemos ahí, con lo grabado.

Ahora tomamos un punto a la izq del mapa, en el anillo exterior azul desconocido, para comprobar que ocurre. Lo que se nos está indicando, es que esos lugares, se parecen en algo al sitio realmente buscado.  Podemos ver que la distancia al punto de impacto del primero rayo es de 9 Km. Es fácil ver que el tiempo en recorrer el trueno esa distancia, es de aproximadamente unos 29 Seg. ¡Que casualidad!, resulta que es el momento de paso del segundo trueno por la grabación que tenemos.
Dicho de otra forma: El trueno producido por el primer relámpago en esos sitios lejanos, puede ser confundido con el trueno del segundo relámpago.

Si esto es cierto, entonces basta con poner los relámpagos suficientemente separados en el tiempo, y probar.

Truen03

Efectivamente, al hacer eso, el circulo externo, desapareció.
Pero el sistema no resulta ser tan bueno, como me podía imaginar. Usando la función de correlación, el simple encaje de un trueno, puede ser casi tan importante como el encaje de 2 truenos. Se puede ver en el dibujo, en que en el entorno del primer rayo, como está mas cerca y es más potente, se ve muchos sitios de color rojo.

Podemos probar a poner más rayos, suficientemente separados en el tiempo, y tenemos lo siguiente:

Trueno4

Como podemos ver, no parece que ganemos demasiado si introducimos más rayos, lo cual a priori podría parecer que sería mucho más beneficioso.

En todo caso, nos puede servir para descartar muchos sitios donde podemos estar muy seguros de que no está.

Quizás mejore el sistema si se usa otro tipo de sistema de comparación, que no sea la correlación cruzada.

Si alguien tiene interés, le puedo proporcionar el código del programa, está realizado en c#.net usando wpf.

Saludos.

Inventos y Alberto Vázquez-Figueroa: relación si la hubiera

Existe la percepción de que los inventores son las personas que tienen ideas revolucionarias, no aquellas que dedican tiempo y esfuerzo a convertir una idea preexistente en algo práctico. Por mucho que sepamos que Edisón dedico miles de horas a convertir la idea de iluminar con un filamento calentado con electricidad (algo que, sin duda, estaba en la mente de muchos) en una realidad. Lo cierto es que la tendencia que tenemos es a asociar los inventos a súbitos ataques de inspiración.

Noto un calorcillo en la chola

La realidad es que la mayoría de los inventos ya habían sido ideados con anterioridad por muchas personas. Estoy seguro de que casi todo el mundo había pensado alguna vez en ingenios voladores antes de que los hermanos Wright resolviesen la mayoría de los problemas técnicos. Por la misma razón, tiendo a pensar que Leonardo Da Vinci tiene una fama inmerecida. La mayoría de sus diseños no son funcionales y muchos de ellos contienen errores garrafales. La mayoría de ellos no me parecen más que cosas que a Leo le debían parecer “molonas”.

Recuerdo que cuando era pequeño también hacía dibujos de “inventos”. Uno de ellos era un submarino con propulsión humana y con un tubo conectado a un flotador para el aire. Entre los muchos problemas de mi invento está el hecho de que esas palas parece que generan el mismo inpulso hacia atrás que hacia adelante. Probablemente el cacharro acabaría girando sobre sí mismo.

invento1

Reconstrucción

Si alguien piensa que Da Vinci está por encima de errores tan garrafales, la realidad es que no. Como ejemplo tenemos su diseño de un tanque:

¿O quizás era un OVNI?

Como puede verse, el mecanismo haría que las ruedas girasen en sentidos opuestos. Hay quién dice que Leonardo lo hizo así a propósito, para confundir a quién robase sus diseños; aunque la solución a ese error de diseño es obvia.

Pero dejémonos de preámbulos y veamos el nuevo y sagaz invento de Alberto Vázquez-Figueroa, según se presenta en las páginas de El Mundo:

La primera locomotora a vapor avanzaba a una velocidad máxima de ocho kilómetros por hora; las actuales superan los 300.

Mucho ha mejorado el transporte por ferrocarril en poco menos de 200 años, pero por desgracia existe un punto en el que no lo ha hecho en idéntica proporción: la prevención de accidentes.

Evidentemente, Vázquez-Figueroa (V-F) se aprovecha del reciente accidente de tren para darse publicidad en connivencia con El Mundo que, no sólo publica su invento, sino que lo hace protagonista de “una hora con los lectores”. Su artículo comienza con su habitual estrategia de decir cosas sin proporcionar dato o argumento alguno. ¿Por qué dice que la prevención de accidentes no ha avanzado en la misma proporción? ¿En qué datos se basa? Yo podría decir que si una persona de hace 200 años pudiese ver un tren de alta velocidad actual sobre las vías lo reconocería como un tren del futuro, más rápido y estilizado que los suyos. Sin embargo, si viera una moderna sala de control de tráfico ferroviario probablemente no sabría lo que estaba viendo.

En los últimos tiempos se han producido varios accidentes con un doloroso y considerable número de víctimas a lo que hay que sumar un alto costo económico.

Casi todos se debieron a que un obstáculo colapsó la vía o a un corrimiento de tierra causado por las lluvias y en ningún caso los maquinistas tuvieron posibilidad de evitar la colisión ya que su velocidad era excesiva en relación al tiempo de reacción y el espacio necesarios para conseguir que el convoy se detuviera.

No debería considerarse «fallo humano» al tan directamente relacionado con la carencia de «espacio-tiempo» a la hora de detenerse porque no se le pueden exigir los mismos reflejos a un maquinista que conduce un tren a 300 kilómetros por hora, que los que se le exigían a quienes los conducían a 100.

Parece que V-F o El Mundo han recuperado un artículo antiguo, porque lo que aquí se dice no se aplica al accidente de Galicia; en cualquier caso, doy por válido su análisis.

Con objeto de obtener la necesaria ampliación de ese «espacio-tiempo» de reacción, he diseñado lo que he dado en llamar «Explorador de Alta Velocidad». Esencialmente su funcionamiento es el de una locomotora de similares características que la del tren al que precederá, pero de mucho menor tamaño.

No está tripulado puesto que en realidad se trata de una «lanzadera-robot» que hace las veces de «pez-piloto» ya que, por medio de cámaras de televisión y dispositivos de alarma mantiene al corriente en todo momento al maquinista sobre el estado de la vía.

La distancia que separa al tren del «Explorador» se encuentra determinada por la velocidad de la marcha así como por el espacio que necesitará el convoy a la hora de detenerse con suavidad sin llegar a colisionar con el obstáculo.

Las negritas son del artículo original. La idea es ingeniosa y demuestra que V-F ha pensado en el tema durante unos minutos o quizás unas horas. El problema con este tipo de cosas es que en el mundo hay miles de ingenieros de ferrocarriles dedicando muchas horas del día a pensar sobre trenes, vías y seguridad. Resultaría sospechoso que no se le hubiese ocurrido una idea así a alguno de ellos. Tras un par de minutos en Google Patents encontré esto:

Este invento es un vehículo y un sistema para prevenir accidentes de tren y descarrilamientos. Más específicamente, el invento consiste en un vehículo de seguridad que se mueve por la vía delante del tren y previene a éste de colisiones con objetos en la vía y descarrilamientos.

La patente continúa explicando el invento: GPS, comunicación con el tren, etc. La fecha de solicitud es octubre del 2002, ocho años antes que el supuesto invento de V-F; aunque estoy seguro de que ideas similares son casi tan antiguas como las locomotoras. Pero sigamos con el artículo de V-F:

También va provisto de un rastreador capaz de detectar la más mínima alteración en su recorrido a base cotejarlo metro a metro con la información que previamente ha almacenado en su sistema informático. Esa memoria visual de altísima precisión constituye el alma de su funcionamiento ya que en cuanto detecta la más ligera diferencia entre lo que «Ya ha visto» y lo que «ve» alerta del peligro, especialmente en aquellos lugares en los que cabe la posibilidad de un atentado terrorista.

Aquí tenemos un ejemplo de que V-F desconoce las dificultades asociadas a su invento. Aunque es posible imaginar algo así y, ciértamente, es posible comparar imágenes similares en busca de diferencias; un sistema como el que propone daría muchísimos más resultados negativos que positivos.

De igual modo cuenta con un inhibidor de señales de radio que evita un atentado desde larga distancia durante el tiempo que tarda en pasar el tren. Al avanzar ambos a idéntica velocidad su capacidad de frenada será tanto mayor cuanto menor sea su masa en relación a la del tren, y por el hecho de no ir tripulado y todos sus elementos están sujetos no sufre en exceso los efecto de la inercia.

De nuevo V-F inventa sin saber. No existen los “inhibidores de frecuencias”, los aparatos así llamados lo que hacen es saturar las frecuencias que se quiere “inhibir” con otras de más potencia. Inhibir una señal significa impedir cualquier uso de esa frecuencia. Lo que significaría que el tren se quedaría sin comunicaciones, GPS, etc. Y lo que es peor, sin poder conectarse con el carrito.

Por supuesto, podrían dejar ciertas frecuencias libres, pero entonces nada impediría a los terroristas usarlas.

Y en cualquier caso, tampoco hay nada que impida a los terroristas usar otros métodos. Un simple mecanismo de relojería o activación por sonido son dos posibilidades; pero hay muchas más.

En caso de emergencia suelta un gran paracaídas muy visible que le ayuda a detenerse con mayor facilidad.

[…]

Debe ir pintado de colores llamativos y emitir un agudo pitido de alarma hacia el frente de tal manera que no moleste a los viajeros pero sirva para anunciar su llegada seguida de la de la totalidad del tren, lo cual evita de igual modo gran numero de accidentes en los pasos a nivel sin barreras y en las estaciones en las que los pasajeros cometen la imprudencia de atravesar las vías.

Nada que comentar, simplemente me pareció gracioso.

Su coste puede cifrarse en torno a los 25.000 €, lo que resulta muy bajo en relación con sus prestaciones, y debería estar subvencionado por las compañías aseguradoras que son las mayores beneficiarias de sus servicios dado que les ahorrará enormes sumas en el pago de indemnizaciones.

“Puede cifrarse en torno…” es una frase muy ambigua. Estoy seguro de que V-F se sacó esa cifra de la manga, a juzgar por su descripción del resto de tecnologías de las que habla. Pienso que sólo el paracaídas de seguridad y el mecanismo de disparo ya debe ser un elemento bastante caro; y es sólo una pequeña parte del total. Pero dudo que V-F se haya parado a pensar en esos detallitos.