«La entropía es una magnitud física que mide el desorden (o aleatoriedad) de un sistema.»
Capítulo 1. El desorden tiende a aumentar con el tiempo
En termodinámica, la entropía se define como la cantidad de energía que no puede utilizarse para realizar trabajo.
En otras palabras, la entropía es una medida de la incertidumbre o la impredecibilidad de un sistema. Hay una relación entre orden y energía.
El universo caótico necesita de energía para generar orden. Por ello, para encontrar una explicación necesitamos un Dios creador o una suerte de probabilidad científica que origine unas leyes físicas capaces de generar un Universo que permita la vida.
Un sistema con una entropía baja tiene un orden alto, mientras que un sistema con una entropía alta tiene un desorden alto.
Por ejemplo, un cristal mineral tiene una entropía baja, ya que sus átomos están ordenados en una estructura regular. En cambio, un gas tiene una entropía alta, ya que sus moléculas están distribuidas aleatoriamente en el espacio.
La entropía de un sistema tiende a aumentar con el tiempo, de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica. Esto significa que el universo se está volviendo cada vez más desordenado. Por ejemplo, un vaso de agua que se deja caer al suelo se romperá y se dispersará, aumentando la entropía del sistema.
La entropía tiene importantes implicaciones en muchos campos de la ciencia, incluyendo la física, la química, la biología y la informática.
Por ejemplo, la entropía se utiliza para explicar la evolución de las estrellas y los planetas, el funcionamiento de las células y la transmisión de la información.
O en un ámbito más doméstico, una habitación ordenada tiene una entropía más baja que una habitación desordenada. Esto se debe a que las cosas en una habitación ordenada están en su lugar, mientras que las cosas en una habitación desordenada están esparcidas. A nuestro cerebro le gusta el orden, porque es más sencillo procesarlo.
Capítulo 2. Teoría de la información
En la teoría de la información, la entropía se utiliza para medir la incertidumbre o la impredecibilidad de un mensaje.
Una fuente de información con una alta entropía tiene un mensaje más impredecible, mientras que una fuente de información con una baja entropía tiene un mensaje más predecible.
«En este contexto, el orden está relacionado con la cantidad de información que se necesita para describir un sistema.»
Un sistema con un alto orden requiere menos información para describirlo que un sistema con un bajo orden. Por ejemplo, un archivo comprimido requiere menos información para describirlo que el archivo original.
Por ejemplo, la entropía se utiliza en informática en una variedad de contextos, incluyendo:
- La compresión de datos es el proceso de reducir el tamaño de un archivo sin perder información. La entropía se utiliza para identificar las redundancias en un archivo y eliminarlas. Imágenes, datos, procesos … He aquí una ventaja derivada de la centralización de la información e interconexión de sistemas. Al comprimir un archivo, lo hacemos más ordenado, por ello se requiere menos información para describirlo y ocupa menos espacio.
- La seguridad de la información es el proceso de proteger la información de los accesos no autorizados. La entropía se utiliza para medir la fortaleza de una contraseña o una clave.
- La inteligencia artificial es el campo de la informática que se ocupa de crear sistemas que pueden pensar y actuar de forma inteligente. La entropía se utiliza para medir el grado de incertidumbre en un problema de aprendizaje automático.
Un ejemplo concreto de la aplicación de la entropía en la informática es la compresión de archivos ZIP. Estos archivos comprimidos utilizan un algoritmo de compresión que se basa en la entropía para identificar las redundancias en un archivo. El algoritmo identifica patrones y utiliza esta información para crear un archivo comprimido más pequeño que el archivo original sin perder información.
Otro ejemplo es el cifrado de datos. El cifrado es el proceso de convertir datos en un formato que solo puede ser descifrado por personas autorizadas. La entropía se utiliza para medir la fortaleza de una contraseña o una clave. Una contraseña con una alta entropía es más difícil de adivinar que una contraseña con una baja entropía.
Disminuir la superficie de ataque de un sistema, podría ser otra variable que depende de la compresión y de la impredecibilidad del sistema.
La entropía es una herramienta importante que se utiliza en ciencia en una gran variedad de contextos.
Por: Manuel Jiménez