Un Fractal, palabra que proviene del latín ‘fractus’ o lo que es lo mismo, algo roto, algo no entero, comprende objetos geométricos de cierta entidad que pueden ser descritas en términos de dimensiones no enteras o dimensiones fractales.
Un fractal es un objeto semi geométrico cuya estructura básica, fragmentada o irregular, se repite a diferentes escalas. El término fue propuesto por el matemático Benoît Mandelbrot en 1975 y deriva del Latín fractus, que significa quebrado o fracturado. Muchas estructuras naturales son de tipo fractal.
Los fractales están relacionados con la teoría del caos.
La criptografía fractal o caótica aplica fractales y sistemas caóticos para obtener métodos criptográficos.
Los casos de fractales que nos interesan para la criptografía son los generados por un proceso recursivo o iterativo basado en alguna función matemática.
Las características que definen un fractal son las siguientes:
Autosimilitud: A diferentes escalas, un fractal conserva la misma apariencia, siempre existe una clara similitud entre partes muy distantes de una misma figura fractal.
Infinito Detalle: Relacionada con la anterior característica, al ampliar un fractal, tanto más detalle revela este, sin que se tenga un límite en el que se aprecien bloques.
Dimensión no entera: Al contrario de la geometría clásica, en la que la las figuras tienen 1, 2 o 3 dimensiones, un fractal puede desarrollarse en una dimensión no entera, como, por ejemplo la curva de Koch, que lo hace en la dimensión 1.26; esto es, ocupa parte del plano pero no llega a tener la entidad de figura bi-dimensional.


Para dibujar un fractal partimos de una figura geométrica básica (estado inicial) y aplicamos repetidamente las instrucciones en
el algoritmo utilizado. Este proceso es infinito y la figura límite resultante es un fractal.
Fractal determinista
Entre éstos tenemos los definidos a partir de expresiones matemáticas, como el fractal de Mandelbrot construido mediante iteración zn zn+1 = zn2 + c, n³0, (fórmula de recurrencia), con zn y c números complejos (zn variable y c es dado, una constante), comenzando con z0= 0.
El fractal “pentágono de Durero”
A partir de un pentágono regular se obtienen 6 pentágonos y 5 triángulos isósceles que se eliminan. Se itera el procedimiento con los pentágonos,
Fractal “árboles”
Entre los árboles tenemos una clase de fractales fáciles deconstruir como son los árboles pitagóricos. Uno de éstos, el
árbol pitagórico isorrectángulo, se construye mediante el siguiente algoritmo:
Estado inicial: Dibujar un cuadrado.
Etapa 1: Dibujar un triángulo rectángulo e isósceles (isorrectángulo) con hipotenusa uno de los lados del cuadrado.
Etapa 2: Sobre cada cateto del triángulo de la etapa 1 se dibuja un cuadrado.
Etapa 3: Repite la etapa 1 para cada cuadrado dibujado en la etapa 2, empleando como hipotenusa el lado opuesto al antes usado.
Etapa 4: Itera el procedimiento a partir de la etapa 2.
A continuación mostramos la construcción hasta el paso 4, y
luego con 50 iteraciones.
La construcción de fractales matemáticos y la belleza de imágenes quese forman, revolucionó la manera de generar y reproducir imágenes (motivos) y ha tenido repercusión en el diseño y en las artes.
Las computadoras se utilizan para crear los fractales, entre éstos, escenas o paisajes fractales como en la películas “Star Trek II” (Viaje a las Estrellas: La furia de Khan, 1982) en el nacimiento de un nuevo planeta (superficie del planeta Génesis), y en el planeta flotando en el espacio en el “Regreso del Jedi” (superficie de la Estrella de la Muerte y de la luna de Endor -en la imagen-)y en el “Imperio contraataca” de la saga “La guerra de las galaxias”. Más recientemente se han utilizado fractales y multifractales para generar escenas en Apolo 13, Dante’s Peak y Titanic.
Esto constituye una alternativa para los sets costosos y produce paisajes
fabulosos.
Actualmente se utilizan los fractales para diseñar árboles, nubes, células
cancerígenas, moléculas de proteínas, la expansión de enfermedades
contagiosas, el agrietamiento de los materiales de construcción, propiedades
fractales en la formación de tejidos de los pulmones y de los huesos,
etc., lo cual facilita su estudio para intentar acercarnos a su comportamiento
y evolución en su estado natural. Asimismo, se emplean
en el examen del movimiento browniano (movimiento caótico de las
moléculas en los fluidos) y en el análisis de la dinámica económica (para
describir los altos y bajos de la economía). Los fractales se han utilizado
en crear arte, diseñar paisajes para películas y para componer música.