Las emociones colectivas de la humanidad observadas en tiempo real gracias a Twitter

Gracias a Twitter, cada día más de 100 millones de usuarios envían más de 230 millones de tweets (mensajes de texto de hasta 140 caracteres de longitud). Un análisis psicolingüístico de estos mensajes permite determinar el estado de ánimo colectivo de cientos de millones de personas. Michael Macy, sociólogo de la Universidad de Cornell, y su estudiante de doctorado Scott Golder han utilizado los mensajes de Twitter para estudiar la emoción colectiva de la humanidad y lo han publicado en Science. La búsqueda de palabras que indican emociones, tanto positivas (fantástico, estupendo, …) como negativas (miedo, pánico, …), permite estudiar cómo evoluciona el estado emocional de la humanidad. Para su sorpresa, hay un patrón común: todos nos levantamos por la mañana con las pilas cargadas y un ánimo positivo, que disminuye conforme avanza el día, con ciertos rebotes por la noche. Este patrón se produce tanto los días laborables como los fines de semana, aunque en general somos más felices durante los fines de semana, cuando el máximo de ánimo positivo se retrasa un par de horas. También influyen en nuestro ánimo las estaciones; desde finales de diciembre hasta finales de junio, conforme el día se va haciendo más largo, cada vez nos volvemos más positivos, algo opuesto a lo que ocurre entre julio y diciembre. Lo más sorprendente es que estos patrones no dependen de la cultura, de las zonas horarias o de la latitud donde vivamos, según Macy todo el mundo muestra patrones similares. Por tanto, debe haber una respuesta biológica, un reloj biológico, que controle nuestras emociones colectivas. Todo esto me recuerda a la hipótesis de Gaia, que la Tierra es como un ser vivo y la humanidad en su conjunto dota a Gaia de poderosas emociones colectivas. Lo interesante de este estudio es que demuestra que los fenómenos sociales a gran escala pueden ser estudiados gracias a Internet y las herramientas de comunicación social que se han desarrollado en los últimos años. Nos lo ha contado Greg Miller, “Sociology: Social Scientists Wade Into the Tweet Stream,” News & Analysis, Science 333: 1814-1815, 30 September 2011, haciéndose eco del artículo técnico de Scott A. Golder, Michael W. Macy, “Diurnal and Seasonal Mood Vary with Work, Sleep, and Daylength Across Diverse Cultures,” Science 333: 1878-1881, 30 September 2011.

EL estudio de Golder y Macy no es el primero que utiliza Twitter para estudiar los fenómenos sociales a escala global y no será el último. Ya se ha estudiado la propagación de los rumores, la transmisión de ideas políticas, las tácticas utilizadas en las campañas electorales para influir en la intención de voto, etc. Las revueltas en Egipto, Libia y otros países del norte de África durante los últimos meses han demostrado que Twitter puede jugar un papel clave en la coordinación y en la difusión de eventos sociales, lo que para sociólogos e historiadores es una oportunidad única para seguir casi en tiempo real la evolución de estos acontecimientos. Por primera vez en la historia estos científicos sociales podrán realizar investigación experimental en tiempo real. Los científicos sociales tendrán que formar equipos multidisciplinares con investigadores en informática y estadística para aprovechar todo el potencial que ofrece la internet. El futuro nos deparará muchas sorpresas en este campo.

Publicado en PNAS: Ecuaciones de reacción-difusión para modelar la delincuencia y la criminalidad

Un criminólogo, Tita, y tres matemáticos, liderados por el primer autor Martin B. Short, han desarrollado un modelo sencillo de la dinámica espaciotemporal de la interacción entre víctimas, criminales y policía, muy al estilo de la serie de televisión Numb3rs. El artículo es muy sencillo y a mí me parece un modelo ideal para ilustrar a los alumnos de un curso de ecuaciones de reacción-difusión no lineales (la pena es que yo no dé ninguno ahora mismo). Se han hecho eco del artículo en muchos foros aunque la aplicación de este tipo de técnicas matemáticas a este tipo de problemas ya es antigua. Os presento un vídeo extraído de la página web del primer autor Martin B. Short de la UCLA, EEUU. El artículo técnico es Martin B. Short, P. Jeffrey Brantingham, Andrea L. Bertozzi, George E. Tita, “Dissipation and displacement of hotspots in reaction-diffusion models of crime,” PNAS, Published online before print, February 22, 2010 [preprint en UCLA].

Me ha sorprendido ver que este artículo en Menéame tres veces. En “Matemáticas para combatir la delincuencia” con entradillaSi un ladrón ha entrado en tu casa o te han intentado robar el coche, las posibilidades de volver a ser víctima de un delito similar aumentan, según la teoría del doctor en Física de la UCLA Martin Short, que está desarrollando un modelo para combatir el crimen que utiliza patrones matemáticos y sísmicos;” en “Matemáticas y predicción de comportamiento criminal” con entradilla “Un modelo matemático predice que un control policial riguroso puede eliminar completamente los puntos calientes de crímenes de una clase, pero simplemente desplaza los de otro tipo. El antropólogo Jeffrey Brantingham y los matemáticos Martin Short y Andrea Bertozzi, todos de la Universidad de California en Los Ángeles, han usado las Matemáticas para calcular cómo los movimientos de criminales y víctimas crean oportunidades para el crimen y cómo la policía puede reducir esta criminalidad” [el comentario #4 es mío]; y en “Matemáticos ayudando a la policía de Los Ángeles (eng)” con entradilla “Un grupo de matemáticos de la Universidad de California ha logrado calcular cómo los movimientos de criminales y víctimas crean oportunidades para que se cometan crímenes y cómo la policía puede hacerlas disminuir. Las ecuaciones destacan dos tipos de núcleos del crimen: el primero surge cuando pequeños crímenes sobrepasan un umbral y crean una ola local de crimen. El segundo (ocurre en presencia de un determinado factor (droga, por ejemplo). Las ecuaciones también muestran que es posible hacer desaparecer el segundo tipo de núcleo.”

La matemática aplicada a las ciencias sociales está de moda. La recomendación oficial en criminología es concentrar los recursos de la policía en los puntos candentes  (hotspots) de delincuencia, lugares de alto riesgo dentro de una comunidad. Reducir el número de delitos en esos lugares debe ser una prioridad. Sin embargo, predecir si esta estrategia puede limitar la actividad criminal de forma global, o si simplemente va a desplazar la delincuencia a las zonas adyacentes, requiere un estudio espaciotemporal. En un intento de coordinar las estrategias de prevención del delito con los patrones de la delincuencia, Martin Short et al. han propuesto un par de ecuaciones diferenciales en derivadas paraciales acopladas de tipo reacción-difusión para simular como los criminales buscan y eligen sus objetivos. Según los autores, las ecuaciones constituyen un modelo mecanicista que puede reproducir como el crimen tiende a concentrarse geográficamente en el tiempo. Mediante el examen de numerosas simulaciones por ordenador, los autores afirman que cuando los picos de la delincuencia en una comunidad superan la media, una respuesta policial centrada en erradicar dichos puntos candentes tiene repercusiones de forma permanente. Por otro lado, pequeñas fluctuaciones en la actividad delictiva en lugares con índices de delincuencia por debajo de la media pueden producir un desplazamiento del delito hacia dichos lugares. Los autores creen que el  nuevo modelo puede ayudar a las fuerzas de policía mediante la predicción de la consecuencia a corto plazo de intervenciones policiales en zonas de alta criminalidad, así como sus posibles consecuencias a largo plazo en toda la comunidad.

Un biólogo mexicano, la ola en los partidos de fútbol y los modelos de multitudes

Me ha gustado el artículo del bioquímico Luis Mendoza, “Modelado de multitudes,” Gaceta Biomédicas, Enero 2009. Empieza con un ejemplo que yo muchas veces he puesto a mis alumnos de doctorado, casi con las mismas palabras: “La investigación científica es una actividad fascinante, uno se encuentra todo el tiempo justo en la frontera entre lo conocido y lo desconocido, haciendo esfuerzos por modificar dicha frontera. En este sentido, un investigador tiene mucho en común con los antiguos exploradores que se abrían camino por las tierras inexploradas, con el afán de construir un mapa de ellas … y eventualmente conquistarlas ¡faltaba más! Para ello, aquellos que deseen hacer de la investigación científica la parte central de sus vidas requieren de una tenacidad y una capacidad de resistencia al fracaso particularmente altas. Pero no sólo eso, también requieren tener un cierto grado de creatividad para resolver problemas que, literalmente, nadie más ha resuelto.

Mendoza nos reccomienda el libro de Philip Ball “Critical mass: how one thing leads to another,” Heinemann/Farrar, Straus & Giroux, 2004 [reviews], “que trata sobre el desarrollo de modelos matemáticos de diferentes aspectos de la vida social humana. Ejemplos de cómo se generan las estampidas, el comportamiento de la bolsa de valores, los patrones de marcha en las calles, la forma que adquieren las ciudades conforme se van construyendo, o por qué de repente el tráfico de automóviles en las carreteras reduce su velocidad de manera desesperante por kilómetros sin ningún motivo aparente, como por ejemplo un accidente.”

Un mexicano que trata de “crear la curiosidad de explorar un poco más la capacidad que tienen los modelos matemáticos y computacionales de describir y predecir cosas que, a primera vista, parecería que estuvieran fuera del alcance de la investigación científica,” no puede obviar el ejemplo más obvio, la “ola” (que muchos descubrieron en el Mundial de Fútbol celebrado en México en 1986). Permitidme unos extractos.

La “ola” [que todos hemos] visto por la televisión, se crea en los estadios deportivos cuando los espectadores de una sección del estadio se levantan al unísono y extienden los brazos al aire; posteriormente tales espectadores se sientan y aquellos que están a su lado imitan el movimiento. El resultado a nivel global, es decir de la audiencia completa, es el de crear una onda en movimiento sostenido que da vueltas al estadio por largos periodos. Este tipo de comportamiento multitudinario es muy fácil de modelar en computadora utilizando una metodología matemática y computacional llamada medios excitables.”

Los medios excitables son sistemas distribuidos en el espacio, es decir, que se toma en cuenta su localización, y que tienen la habilidad de propagar señales sin amortiguarlas. Los doctores Farkas, Helbing, y Vicsek, de la Universidad de Budapest se dedicaron al [estudio de la ola] modelándola como un sistema excitable. Analizaron los videos de diversas olas e identificaron las variables y los parámetros apropiados para llevar a cabo su modelado. A partir de este modelo, los investigadores obtuvieron resultados acerca de las condiciones que son necesarias para originar y mantener una ola.  Entre otras cosas, que se requiere de una masa crítica de personas para comenzar la ola …” Los interesados en más detalles pueden recurrir a la página web de los autores de este estudio, adecuadamente referenciada por Mendoza.

¿En qué se puede aplicar todo esto? “Esta investigación tiene aplicación en el control de muchedumbres. Por ejemplo, permite saber cuales son las variables que hay que controlar cuando hay manifestaciones o protestas masivas en las calles, y así lograr evitar que la manifestación se comporte como un medio excitable, evitando con ello comportamientos vandálicos a gran escala.”

La turbulencia en el flujo de multitudes y sus trágicas consecuencias

dibujo200807824jaramatEl Hajj es la peregrinación que realizan los musulmanes a La Meca, Arabia Saudí. El musulmán debe peregrinar al menos una vez en la vida a la ciudad de La Meca, siempre y cuando tenga los medios económicos y las condiciones de salud necesarias. Se realiza durante el duodécimo mes del calendario musulmán. Más de 3 millones de fieles se congregan en un solo día en La Meca para realizar el Hajj.

Una tragedia ocurrió el 12 de enero de 2006 en el puente de Jamarat, en la ciudad saudita de Mina, cerca de La Meca, en la última jornada de la peregrinación anual, con al menos 345 peregrinos aplastados por una avalancha humana. La foto presenta el nuevo puente de Jamarat que ha sido diseñado utilizando los más recientes avances en el estudio de las avalanchas de multitudes humanas, para evitar la posible causa de la tragedia: la turbulencia de la multitud (crowd turbulence), D. Helbing, A. Johansson and H. Z. Al-Abideen, “The Dynamics of Crowd Disasters: An Empirical Study,” Physical Review E 75, 046109, 2007 [ArXiv preprint]. La página web de los autores nos muestra algunos vídeos utilizados en su análisis así como un análisis de las ondas de “presión” humana estimadas por su algoritmo de análisis de dichas imágenes. Recomiendo ver los cuatro porque son muy interesantes.

Los investigadores utilizaron los datos de las cámaras instaladas para filmar la multitud en el puente para extraer las posiciones y velocidades de los peatones en función del tiempo. Los autores han observado que incluso en multitudes con una densidad muy alta de personas (hasta 10 por metro cuadrado), el movimiento de la multitud no está completamente parado. Ello provoca que haya densidades locales altas (supercríticas). Cuando la densidad es baja, la multitud avanza de forma fluida (flujo laminar). Sin embargo a altas densidades pueden aparecer una transición brusca entre el flujo laminar y dos nuevos tipos de flujo. Por un lado, las ondas avance-parada (stop-and-go) que aparecen cuando la densidad es alta y el flujo se encuentra por debajo de un flujo crítico. Este tipo de ondas son similares a las ondas de choque en el tráfico de automóviles. Por otro lado, el flujo humano turbulento, cuando las “presiones” en la multitud superan un cierto umbral (este tipo de flujo no se da en vehículos, que se sepa). En flujo turbulento, las personas pierden el control de su marcha, se les salen los zapatos, se atrancan con los vestidos de otros, encuentran dificultades para respirar, lo que unido al calor puede provoca ansiedad y hasta asfixia. Más aún, el acceso a los caídos para darles la atención requerida se vuelve imposible. Se “masca” la tragedia.

Lo importante de este trabajo de investigación, aparte de descubrir un nuevo fenómeno de interés científico, es que permite sacar conclusiones sobre como diseñar las vías de paso (como el puente de Jamarat) para multitudes con objeto de evitar las condiciones que provocan un flujo “peligroso”. Los autores presentan en su artículo una serie de recomendaciones sobre cómo rediseñar este puente en concreto. Desafortunadamente, como se lamentan los autores en su web (ver los párrafos finales) no todas sus recomendaciones han sido consideradas en el diseño. Ciertas decisiones políticas, de mayor prioridad, así como otras decisiones de equipos de expertos sauditas independientes, muchas veces en conflicto con las recomendaciones de estos expertos “extranjeros” también han sido tenidas en cuenta. Como era de esperar.

El siguiente video muestra las recomendaciones gubernamentales para la próxima Hajj con especial énfasis en el tránsito por el nuevo puente de Jamarat. Aunque con un locutor en árabe, creo que no es difícil entender qué están contando, incluso si apagáis el sonido. El primer tercio habla de la construcción del nuevo puente, el segundo de las medidas de seguridad contra tragedias que incorpora y el último tercio son recomendaciones a los peregrinos para hacer más cómodo su viaje.

Sarah Palin o Liz Taylor, ¿a quién votarías como presidente? (o ¿ lo sabe John MacCain ?)

La londinense Elizabeth Rosemond Taylor

Aznar lo hizo, Rodríguez también, y sin lugar a dudas muchos otros. Cambiar de imagen para parecer más atractivo es fundamental a la hora de recabar el voto presidencial. Si Hillary fuera candidata, a pocos días de las elecciones americanas, me estaría preguntando cómo ha cambiado su imagen desde enero. Hoy me pregunto, ¿influye la “belleza” de Sarah Palin en el voto a McCain? No soy el único. Ella cree que sí, al menos su asesor de imagen está muy bien pagado. Rachel Zelkowitz, “Right Look Trumps the Right Stuff,” ScienceNOW Daily News, 31 October 2008 , nos recuerda que los estudios científicos indican que los votantes consideran políticamente más competentes a las (mujeres) políticas cuya cara es más atractiva.

Ya se había demostrado la importancia del atractivo (independientemente del sexo) en los candidatos a la presidencia en Alexander Todorov, Anesu N. Mandisodza, Amir Goren, and Crystal C. Hall, “Inferences of Competence from Faces Predict Election Outcomes,” Science 308: 1623-1626, 2005. Pero, ¿cómo influye el sexo del candidato?

Se acaba de publicar Joan Y. Chiao, Nicholas E. Bowman, Harleen Gill, “The Political Gender Gap: Gender Bias in Facial Inferences that Predict Voting Behavior,” PLoS ONE 3: e3666, october 31, 2008 [el artículo es gratuito y de fácil lectura]. El estudio de Joan Chiao, de la Northwestern University en Chicago, Illinois, utilizó caras de políticos (candidatos a la Cámara de Representantes Americana), tanto hombres como mujeres. En una primera fase se pidió a diferentes sujetos que midieran el atractivo, la competencia, lo dominante y lo próximo que aparentaban ser los correspondientes candidatos (tras presentar su foto durante sólo 1 segundo). Más tarde, se seleccionaron 106 conjuntos de parejas de fotos y se pidió a los sujetos que decidieran a quién votarían en una hipotética elección presidencial en la que se presentaran ambos candidatos (sólo en función de su cara).

Los resultados no dependen del sexo del votante (tanto hombres como mujeres muestran la misma tendencia). En general, los candidatos masculinos y femeninos en los que se ha percibido una mayor competencia son los preferidos (esto ya había sido demostrado en estudios anteriores y sirve de chequeo del presente estudio). La novedad: en el caso de las candidatas, el atractivo físico es el mejor predictor del resultado del voto (en hombres no es un buen predictor). Tanto hombres como mujeres votantes prefieren a las mujeres candidatas a las que han calificado (en el primer test) como más atractivas.

Para Chiao los resultados indican que la idea de que el candidato más atractivo es más capaz para su futuro cargo sólo se aplica a las mujeres (candidatas). ¿Ha tenido en cuenta este sesgo sexual McCain a la hora de elegir a Palin como futura vicepresidenta?

El calor y el “calor” humano, más próximos de lo que imaginas

Termodinámica y Ciencias Sociales, áreas del conocimiento muy alejadas, pero al mismo tiempo muy próximas: todos nosotros somos Motores Térmicos y nuestras relaciones interpersonales se ven influidas por ello, como han estudiado Lawrence E. Williams y John A. Bargh, “Experiencing Physical Warmth Promotes Interpersonal Warmth,” Science, 322: 606-607, 24 October 2008 . La “calidez” humana es uno de los rasgos positivos que más destacamos cuando juzgamos a una persona. Los psicólogos ya habían resaltado la importancia del contacto físico, el sentir el “calor” corporal de nuestros padres, durante la infancia para el futuro desarrollo psicosocial en la edad adulta. La relación entre la temperatura (calor) y la “calidez” interpersonal se ve modulada por la corteza insular de nuestro cerebro, también llamada simplemente ínsula, que se encuentra ubicada en la superfice lateral del cerebro, dentro del surco de Silvio, que separa las cortezas temporal y parietal inferior. ¿Somos conscientes del efecto de la temperatura termodinámica en nuestras relaciones personales? ¿Es algo inconsciente?

Williams y Bargh han experimentado con sujetos con objeto de verificar la hipótesis de que las experiencia de física de calor (o frío) aumenta la sensación de “calor” interpersonal (o “frío”), sin que la persona sea consciente de esta influencia. Su estudio es realmente curioso. Estudiaron el comportamiento social  de individuos delante de una taza de café caliente o con hielo. A mucha gente no le gusta el café con hielo, le parece “poco gustoso” (por ejemplo, a la mayoría de los latinoamericanos). En el experimento, los sujetos tenían que juzgar la personalidad de otros (si son “cálidos”, generosos) tras un contacto interpersonal (claro, la mano de los que consumían café caliente estaba más caliente que la de los que lo consumían helado). Los resultados confirmaron la hipótesis ,en una escala de 1 (“persona fría”) al 7 (“persona cálida”) los sujetos juzgarón con un 4.71 (en media) a los que antes habían tocado brevemente una taza de café caliente y con un 4.25 a los que habían tocado la taza más fría.

En un segundo experimento, se utilizó una almohadilla terapéutica fría o caliente que ciertos participantes tenían que evaluar ante la atención de otros. Estos últimos, podían premiar a los participantes que consideraran merecedores de premio por su actitud, a los que considerarían “más amigos”, con un ticket de descuento de un dólar para una heladería cercana. Además, a la mitad de los participantes se les pidió que elegieran entre recompensarse a sí mismos por su trabajo de “jueces” o recompensar a los “buenos” participantes. Los “jueces” ignoraban el hecho de que había dos tipos de almohadillas (frías y calientes).

La hipótesis en estudio se vio confirmada, los participantes a los que le tocó evaluar una almohadilla caliente fueron más premiados que los que tuvieron la “mala suerte” de recibir la fría. Los “jueces” preferían autoregalarse (75%) que regalar a un participante si éste había tocado la almohadilla fría, pero, sin embargo, no les importaba premiar a los otros (54%).

En resumen, el “calor” humano tiene una componente termodinámica más importante de lo que imaginamos.

PS: Había olvidado que “El calor de la madre es importante,” en El País nos lo recuerdan (11/nov/2008).

La “ola” de la sociofísica (o cuando la física se aplica a las ciencias sociales)

 

Los físicos, sobre todos los teóricos, están cada días más “asqueados” de la física teórica de partículas y campos, donde sólo los diestros en matemáticas abstractas logran publicar “matemáticas” (que no física). Cierto es que a los físicos experimentales y sobre todo los aplicados no les falta trabajo (en gran parte compitiendo con los ingenieros). Pero también es cierto que trabajos que antes sólo ocupaban los físicos, ahora también los ocupan los matemáticos. Pero, al grano, lo que quería decir es que ahora muchos físicos se están acercando a temas transversales, como biología (biología física, biología de sistemas, biología sintética, bioinformática, etc.) o ciencias sociales. La sociofísica es el tema de esta entrada. Artículos tan “curiosos” como un análisis de ola (mejicana le llaman) en los campos de fútbol, ¡publicado en Nature! Para los interesados en este fenómeno recomiendo el artículo original de Illes Farkas, Dirk Helbing, Tamas Vicsek, “Crowd behaves as excitable media during Mexican wave,” ArXiv preprint, pubilcado en Nature 419, p. 131, 2002, y el análisis sobre cómo se inicia el fenómeno espontáneamente en Illes J. Farkas, Tamas Vicsek, “Initiating a Mexican wave: An instantaneous collective decision with both short and long range interactions,” ArXiv preprint, publicado en Physica A 369, 830-840, 2006.

Uno de los padres de la sociofísica es Serge Galam, quien ha publicado una biografía técnica personal en “Sociophysics: A review of Galam models,” ArXiv preprint, 2008. En él revisa todos los modelos sociofísicos que ha desarrollado en los últimos 25 años (desde cuando los físicos se dedicaban a otras “cosas”, hasta ahora, que muchos le siguen cual “patitos a su pata”). Galam se ha especializado en sistemas de voto, toma de decisiones, análisis del terrorismo (ahora tan de moda desde el 11S) y dinámica de la transmisión de opiniones. Los análisis utilizando técnicas propias de los físicos muestran muchos comportamientos contra la intuición, las “paradojas” que llaman la atención tanto a propios (científicos sociales) como extraños (otros físicos que se apuntan al carro). Galam presume en su artículo de haber predicho “muchas” cosas, como la victoria de la extrema derecha en Francia en el año 2000 o el victoria del “no” francés a la Constitución Europea. Se pregunta Galam ¿es la sociofísica una “ciencia de verdad”? Y el mismo se responde, ¿alguien lo duda?

A los interesados en estos temas les recomiendo el artículo sobre sociodinámica de Wolfgang Weidlich, “Physics and social science-the approach of synergetics,” Physics Reports, 204(1):1-163, 1991, y “Thirty years of sociodynamics.: An integrated strategy of modelling in the social sciences: applications to migration and urban evolution,” Chaos, Solitons & Fractals, 24(1):45-56, 2005. Weidlich revisa las ideas básicas sobre modelado en ciencias sociales basado en variables de estado, transiciones probabilísticas entre estados, y las ecuaciones de evolución que las rigen. Fenómenos migratorios, crecimiento de ciudades y modelos de opinión política son algunos de los temas estudiados.