Entropía una medida del desorden molecular o la aleatoriedad de un sistema, es fundamental para comprender la composición física de un sistema. En sistemas físicos complejos, la interacción de elementos internos es inevitable, haciendo que el cálculo de la entropía sea computacionalmente exigente, y a menudo poco práctico, tarea. La tendencia de una proteína correctamente doblada a deshacerse, por ejemplo, se puede predecir mediante cálculos de entropía.

Ahora, un nuevo estudio de la Universidad de Tel Aviv propone una forma radicalmente simple y eficiente de calcular la entropía, y probablemente exista en su propia computadora.

"Descubrimos una forma de calcular la entropía utilizando un algoritmo de compresión estándar como el software zip que todos tenemos en nuestras computadoras, "explica el profesor Roy Beck de la Escuela de Física y Astronomía de TAU." Las supercomputadoras se utilizan hoy en día para simular el plegado o plegado incorrecto de proteínas en estados enfermos. Nuestro estudio demostró que al utilizar un algoritmo de compresión estándar, podemos proporcionar nuevos conocimientos sobre las propiedades físicas de estas proteínas calculando sus valores de entropía utilizando un algoritmo de compresión.

"Tener la capacidad de calcular la entropía satisface una necesidad urgente de aprovechar el increíble poder de las simulaciones informáticas para abordar situaciones urgentes, problemas oportunos en ciencia y medicina, ", Añade el profesor Beck.

La investigación fue dirigida por el Prof. Beck y realizada por TAU Ph.D. estudiantes Ram Avinery y Micha Kornreich. Fue publicado en Cartas de revisión física el 22 de octubre.

Según el profesor Beck, la investigación tiene infinitas aplicaciones. Desde simulaciones biomédicas hasta investigaciones básicas realizadas en física, química o ciencia de los materiales, el nuevo algoritmo sería fácil de usar en cualquier computadora.

"Un estudiante de secundaria usó nuestro concepto para calcular la entropía de un sistema físico complejo:el modelo XY, "dice el profesor Beck." Aunque esto se considera un problema desafiante con respecto a la entropía, el estudiante lo logró con muy poca orientación. Esto demuestra la facilidad con la que este método puede ser utilizado por casi cualquier persona para resolver problemas muy interesantes ".

La idea del método computacional surgió por primera vez cuando los estudiantes del profesor Beck, Avinery y Kornreich, discutió la entropía desde el punto de vista de la teoría de la información. Se preguntaron qué tan bien podría funcionar esta idea en la práctica más que en la teoría.

"Simularon algunos sistemas físicos estándar con valores de entropía con los que se pueden comparar, "dice el profesor Beck." Pronto descubrieron que el tamaño del archivo de datos de simulación después de la compresión aumenta y disminuye tal como debería hacerlo la entropía esperada. Poco después de eso, se dieron cuenta de que podían convertir el tamaño del archivo comprimido en un valor utilizable:la entropía física. Asombrosamente, la conversión simple que utilizaron fue válida para todos los sistemas estudiados ".

Actualmente, los investigadores están ampliando la aplicación de su metodología a una amplia y variada selección de sistemas.

"Desde que empezamos a trabajar y a hablar de nuestro trabajo, se nos han acercado muchos investigadores de campos muy diferentes, pidiéndonos que les ayudemos a calcular la entropía a partir de sus datos, "concluye el profesor Beck." Por ahora, nos estamos concentrando en la simulación del plegamiento de proteínas, un tema oportuno y urgente que puede beneficiarse enormemente de nuestro descubrimiento ".