SUPERPOSICIÓN

La superposición es el resultado del posicionamiento que alcanzan un conjunto similar de elementos dentro de un mismo plano temporal y espacial, perceptible solo cuando se encuentran bajo la influencia de un límite común que los caracteriza, lo que hace que se muestren como una unidad desde nuestra perspectiva. 

Su origen puede ser tanto físico como perceptual, por lo que para ayudar a comprenerlas y aprender a diferenciarlas, he hecho una recopilación de diferentes tipos de superposición.

Tipos de superposiciones: 

- Superposición de Información.   Es propia de las redes neuronales y tiene su origen en la convergencia y divergencia de sus conexiones sinápticas. Se trata de un tipo de superposición radial discreta y perceptual. Guarda una estrecha relación con la forma en que procesamos la información. El resultado es una superposición de información obtenida en y entre las salidas como resultado de la relación establecida en la red dentro de sus diferentes capas.

- Superposición de elementos, se trata de una superposición integral de area, se obtiene cuando un conjunto de elementos y que se encuentran situados en un mismo plano se muestran como una unidad como resultado de la existencia de la conexión indirecta que los relaciona.

En matemática clásica, cualquier resultado de una o varias operaciones podemos percibir como una superposición integral, en la medida en que conocemos las operaciones y los operandos que se han realizado para obtener el resultado nos damos cuenta de que se trata de una integración y no de una superposición radial discreta.

En la actualidad, la evolución en la materia ha hecho que ante el desconocimiento de las operaciones y su aparente naturaleza discreta, florezcan nuevas estrategias con base en la estadística que permiten obtener los operandos a partir del contraste de los resultados discretos obteniendo así los operandos, dando origen con esta estrategia a la actual Matemática Cuántica, que sirve de instrumento para el desarrollo de la Física Cuántica.

En física clásica, la Superposición es radial y siempre hace referencia al tiempo y al espacio. Tiene su origen en la relación indirecta que establece el límite a la velocidad de propagación de la energía, ya sea en “c”, como ocurre en cualquier otro límite que venga condicionado por el medio, o como ocurre en el efecto Doppler y en todas sus variantes. La Superposición en este ámbito podría estar relacionada también con el porqué la energía se transforma al tener un límite a su propagación.

Entre sus aplicaciones más comunes, las podemos encontrar dentro del ámbito informático para el estudio de la Teoría de Campos y la Física Cuántica.

En informática, la Superposición consiste principalmente en una compactación de una multiplicidad de datos en el tiempo o en el espacio.
- La superposición en el tiempo es del tipo integral y está relacionada directamente con la forma en que percibimos y procesamos la información, y se emplea con fines muy diversos. La finalidad más popular es hacer que la información lineal del ordenador se adapte mediante un interfaz a nuestra forma de percibirla, ya sea de forma matricial o secuencial, según las circunstancias. En informática podemos aplicarla en el tratamiento simultáneo de datos de información, en la construcción de las propias imágenes de salida de un ordenador en pantalla, en el tratamiento y reconocimiento de patrones, en la simulación de fenómenos físicos para su estudio, o en la construcción de modelos primarios de inteligencia artificial, ... entre otros.

- La superposición de la información en el espacio es de tipo radial discreta y trata de la propia superposición de información dentro de las red neuronal. Se origina tanto a nivel local, en el resultado de las confluencias de diversas conexiones sinápticas en una misma neurona, como a nivel global en el resultado de la suma del posicionamiento de todas sus neuronas en sus salidas.

Nota:

de mi estudio sobra una red cpnn:

En la red neuronal temporal cpnn-it, la representación de la información se obtiene y se sustenta mediante la participación de la interrupción o periodo de aislamiento (isolation time), que actúa como límite a la propagación, de forma que la información queda superpuesta, tanto en intervalos locales como a nivel global, ordenada por su similitud y ampliada por sus diferencias.

El Efecto de Superposición realimentada.

El efecto de superposición realimentada se origina cuando realizamos un proceso de realimentación de una parte de las salidas (convolución) dentro de la propia red, propiciando así nuevas entradas que guardan una estrecha relación con la información que ya teníamos representada. Vendría a ser un proceso similar a la "imaginación".

El efecto de superposición guarda una estrecha relación con la forma en que reconocemos y valoramos la información.

SUMA, SUPERPOSCIÓN Y EFECTO DE SUPERPOSICIÓN.
SÍNTESIS ADITIVA DE LUZ.

El primer ejemplo, y a mi parecer, el mas más clarificador de todos, lo tenemos en la denominada Síntesis Aditiva de Luz cuyo análisis nos permite diferenciar claramente los conceptos de suma, superposición y efecto de superposción. Se trata de una superposición integral y a la vez perceptual. 

En las siguientes imágenes, podemos observar con el uso de diferentes haces de luz como en su confluencia y dentro de un mismo espacio se produce una clara superposición, percibible cuando la suma de sus frecuencias se hace visible como resultado del límite a la velocidad de propagación "c" y la existencia de un límite material, en este caso la superficie, y también, ante la existencia de un límite perceptual (efecto), como lo es la manera en que percibimos y procesamos la información haciendo que en la percepción sumemos las frecuencias en la retina, aunque en realidad y al tratarse de una superposición, podemos deducir  a partir de la observación como en el vacío, dicha suma no se produce nunca, razón por la cual los diferentes haces de luz continúan con su trayectoria original conservado íntegramente su naturaleza (frecuencia). 

La superposición de la luz es la razón de que la conclusión extraída del experimento del Interferómetro de Michelson y Morley fuese que la luz siempre viaje a la misma velocidad independientemente del medio. 

Así, en la síntesis aditiva de luz podemos ver claramente como el análisis del experimento nos cuestiona directamente la Relatividad de Lorentz sobre la que se fundamentó la Teoría Especial de la Relatividad formulada por Albert Einstein, donde la desviación del espacio tiempo se calculó mediante Pitágoras en base a la suma de vectores, cuando podemos comprobar mediante el experimento de la síntesis aditiva de luz como estos en realidad no se suman sinó que se superponen. Error que dió origen a la ilusión de los viajes en el tiempo y a una multiplicidad de teorías, pero que también ha permitido imaginar y ver las relaciones físicas dadas en la cuantificación de procesos simultáneos superpuestos, una parte de la física que está en continua aceleración evolutiva.

A partir de este ejemplo podemos deducir que cualquier superposición de campos se comporta siempre igual y que es el límite el que establece normalmente las diferentes propiedades materiales y que hace que lo percibamos de una manera u otra.

SUPERPOSICIÓN EN Y DE CAMPOS 

La superposición en campos. 

La superposición en campos es del tipo de superposiciones que se superpone en el tiempo en lo referente a su velocidad limitada y en el espacio, es decir, que su superposición no ocupa más lugar que el definido. Un error bastante común es pensar que hablar de superposición es hablar solo de tiempo y espacio,  pero mientras estas pueden permanecer invariables, otras magnitudes como la intensidad son las que varían marcando la diferencia, como hemos podido comprobar en la síntesis aditiva de luz, donde la interacción solo se da cuando coinciden en la amplitud, aunque podemos sumar todas al fijar un límite en una superficie. 

Así que, si bien la mayoría de superposiciones son el resultado de la interacción a modo cuántico de sucesos dados en un espacio que relacionados entre si se muestran como una unidad a partir de una frontera o límite, en la superposición de la energía en campos no funciona igual, en estos,  una propagación comparte un mismo espacio y tiempo en velocidad, siendo la diferencia su frecuencia.

La superposición de campos.

La superposición de campos también es discreta, razón por la cual solo vemos el resultado de la misma en la interacción (fuerzas) Los campos tienen la capacidad de comportarse como nuevos campos estableciendo nuevas estructuras organizadas,  tal y como ocurre en el campo "g"  por masificación cuando todas las partículas comparten un mismo vector, o en la polarización cuando los vectores tangenciales de los espines suman al estar todas las partículas alineadas como resultado de una traslación angular dentro de una misma estructura al compartir la misma posición espacial. 

Los campos se superponen proporcionalmente en el espacio en la medida en que sus vectores coinciden, e interaccionan en la medida en la que los mismos difieren. Esta coincidencia esta directamente relacionada con la posición espacial relativa de los ejes particulares,  habiendo superposición plena cuando se hayan totalmente alineados (-> / ->),  como ocurre con los campos magnéticos, e interacción plena cuando la posición es totalmente opuesta (-> / <-), como ocurre cuando se dan las fuerzas de repulsión. Dentro de este intervalo  existe una infinidad de combinaciones espaciales que posibilitan un sinfin de magnitudes de fuerza con caracter de atracción y de repulsión parcial y/o combinada.

La prueba de la superposición de los campos particulares la tenemos en la existencia de un centro interpretativo de masa, un centro que no existiría si los campos no estuviesen superpuestos interactuando tanto plena como parcialmente. Otro aspecto importante a tener en cuenta de la superposición es que la propia superposición crea escalares de intensidad más grandes que permiten a su vez el anidamiento de campos que, con una intensidad escalar mucho más pequeña, comparten un mismo espacio sin que por ello parezcan tener una interacción aparente.

SUPERPOSICIÓN EN ONDAS MECÁNICAS Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

Las ondas Mecánicas son radiales y tienen su origen en la distorsión de campos, es decir, en la formaenquese propagala energía. Estas están siempre condicionadas y limitadas por el medio.  Es el medio pues, al que le corresponde establecer las leyes que determinaran las características de las ondas. Dentro del concepto clásico de onda mecánica, no se podría dar un efecto de superposición propiamente dicho por la rigidez de la teoría, aunque si tenemos en cuenta que  la propagación de la energía dentro de una onda mecánica se realiza siempre a modo de inducción, podremos observar como la variación del posicionamiento espacial de una partícula origina a la vez, una fuerza de inducción que incita a variar el posicionamiento espacial de sus contiguas. Dichas variaciones de campo, siempre vienen condicionadas por el límite "C".

 

  

En el espacio, la superposición de los campos que conforman los astros, hacen que en la distancia, exista un medio aparentemente estable por el cual, una onda electromagnética se pueda propagar en línea recta a modo de auto-inducción, evitando disiparse, como lo hacen las ondas electromagnéticas o de radio. 

En el caso de las Ondas electromagnéticas de luz, la existencia de una fuerza de alineación transversal a raíz de la auto-inducción dada por el propio desplazamiento de partículas, hace que partículas y distorsión viajen estrechamente ligadas, adquiriendo de este modo el carácter polarizado que las caracteriza.

La superposición mecánica está siempre condicionada por los límites físicos establecidos por el entorno. La máquina de Francis Galton es una buena muestra de cómo los límites físicos, tanto por su origen como por el medio en el que se desarrolla la acción condicionan el resultado, desencadenando en medio del caos una distribución binomial que se aproxima a la distribución normal. 

Lo mismo ocurre en la Inteligencia artificial y el aprendizaje profundo, donde igual que en la Máquina de Galton, el medio condiciona claramente el resultado, aunque la gran mayoría no seamos capaces de percibir la relación discreta que la red nos proporciona con la normal.

Superposición Cuántica en la materia.

Se trata de un tipo de superposición radial o angular discreta. El principal ejemplo de superposición cuántica es la determinación como unidad de los Orbitales Atómicos, que son la región del espacio definido por una determinada solución particular, espacial e independiente del tiempo. 

La idea surge en la observación de la materia como un estado particular único, resultado de la superposición obtenida del posicionamiento de un número determinado de partículas. La hipótesis establece la existencia de un número combinado de posibles estados orbitales donde las partículas adquieren un claro equilibrio rígido, posibilitando de este modo que la materia se muestre tal y como la observamos. Esto ocurriría al estar dichas partículas condicionadas por el límite a la propagación de la energia "c", conservándose dicha energía dentro de un estado de equilibrio alcanzado en superposición y mostrándose como materia.

 

Nota:

cpnn-it

Superposición de información en una Red Neuronal Múltiple I/O.

Las superposiciones en las redes neuronales son una combinación de ambos tipos de superposiciones, por un lado tenemos las superposiciones radiales de información que se realizan discretamente en la red y que denominamos como profundas, mientras que por otro lado, tanto las entradas como las salidas, se establecen a modo de superposición integral para la interacción.

La superposición integral de información dentro de una Red Neuronal de entradas y salidas múltiples, hace que las salidas, respuestas o resultados que se obtienen de la red coincidiendo simultáneamente en el tiempo y el espacio.

Dentro de una cpnn-it, (pongo como ejemplo este modelo al ser el prototipo que cree para comprender el comportamiento de las redes), es el periodo de aislamiento (Isolation Time) quien estableciendo un límite a partir de sus interrupciones, permite que en proximidad y dentro de los límites definidos por el intervalo de tiempo derivado del periodo de aislamiento, la información quede indirectamente relacionada (superpuesta radialmente), tanto por intervalos como a nivel global,  propiciando que la misma pueda ser representada a modo de superposición  radial y procesada de forma cuantificada.

Un ejemplo del resultado de la superposición cuantificada dado en una Red Neuronal Múltiple lo tenemos dentro del experimento del gato de Schrödinger. En el mismo, la paradoja de la superposición de los estados «vivo» y «muerto» del gato dentro de la caja, viene dada por la  razón de que ambas ideas se hayan representadas dentro de la red neuronal por una compartida representación sináptica a modo de superposición cuantificada, siendo su estado definido tan solo por su diferencia, es decir, la pequeña cantidad de conexiones representativas que determinan el estado de vida o muerte del gato. Esta es la razón por la cual,  lo que el observador interpreta en el experimento de Schrödinger como la superposición de dos posibles realidades, no es más que la realimentación de ambas ideas superpuestas en su propio sistema (pensamiento) dentro de un proceso de pre-posición e iteración, que es en esencia, el mecanismo que tienen los sistemas basados en la realimentación y la percepción aumentada de la información, como método para anticiparse al momento e interactuar con el medio en función a sus demandas.

Conclusión:

La Superposición como resultado sólo es posible si existe una relación indirecta entre los diferentes elementos que participan, relación que es en definitiva la que en un límite los sitúa en su conjunto en un mismo plano. Sin esa relación indirecta, los elementos se considerarán totalmente aislados.

Dentro de los fenómenos de Superposición que he mencionado, pienso que el más interesante y sorprendente de todos ellos es el de la energía, una idea de la cual se podría escribir toda una ciencia.

Interpretación de Superposición por Xavier Santapau Salvador

VERSIÓ EN CATALÀ:

http://superposicio.blogspot.com.es/

Blog de: TEORÍA ESPACIAL DE CAMPOS

http://teoriaespacialdecampos.blogspot.com/

Blog de: Red Neuronal Continous Pulse Neural Network by Isolation Time "cpnn-it".

cpnn-ip.blogspot.com

https://cpnn-ip.blogspot.com/2021/09/moebiuscpp-code.html