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Contenido
Diseñando entornos
virtuales “a la carta”
E
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l departamento de arquitectura de
computadores de la Universidad de Málaga (España), en colaboración con la
empresa austríaca RISC Software GmbH, ha desarrollado un nuevo procedimiento
para el tratamiento de grandes volúmenes de datos. Este entorno virtual se
ajusta a las necesidades de cada proyecto de investigación, ya que sólo se
utilizan los recursos necesarios de una manera personalizada y mejora el
rendimiento de los actuales equipos utilizados por los científicos.
Entre otras aplicaciones, el sistema
permite comparar genomas de distintas especies en las que intervienen millones
de secuencias genéticas y desarrollar estudios sobre enfermedades teniendo en
cuenta todas las relaciones que se dan en la expresión de distintos genes,
reduciendo el tiempo de trabajo hasta en siete veces. Dentro de las
investigaciones, los expertos han podido comparar el cromosoma X de distintas
especies de mamíferos en tan sólo dos horas y media.
“En el campo de la biomedicina es
necesario el estudio de asociaciones entre datos genotípicos y fenotípicos.
Existen casos de enfermedades mendelianas, como la hemofilia, donde hay una
relación directa entre variaciones genéticas simples y la enfermedad. Sin
embargo, otras enfermedades más complejas, como la diabetes, requieren observar
la relación entre múltiples variaciones genéticas y el fenotipo. En estos
estudios, el sistema presentado es capaz de proveer todo su potencial”, indica
a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Málaga Oswaldo
Trelles, autor del artículo.
El modelo consiste en la unificación de
distintas tecnologías ya existentes para su aplicación en el campo de la
biomedicina y la genética. Están basadas en el modelo conocido como Big-Data,
sistemas para el procesado de una gran cantidad de datos y con multitud de
relaciones entre ellos. Las dificultades más habituales vinculadas a la gestión
de información de gran tamaño son los altos costes del material informático que
se necesita para la transmisión de datos, el almacenamiento y su procesamiento.
La complejidad del análisis y la visualización de los enlaces que se establecen
suponen otros problemas a los que deben enfrentarse los científicos.
A través del nuevo método computacional,
los investigadores no necesitan invertir en grandes instalaciones ni requieren
personal específico para el mantenimiento informático. Podrán configurar el
sistema según las especificaciones de cada proyecto, campo científico y
requisitos propios de cada laboratorio con un coste sensiblemente inferior que si
adquieren los equipos.
Las relaciones complejas de la genética
son muy difíciles de definir. Sin embargo, el sistema es capaz de mostrar de
una manera directa y rápida todas las conexiones entre sí. Así, se podrán crear
los esquemas genéticos de multitud de enfermedades.
En el caso de las alergias, por ejemplo,
intervienen distintos genes que se expresan de una manera distinta y provocan
además, la expresión en cadena de otros que potencian una respuesta concreta en
el organismo. En este tipo de enfermedades, en las que interviene más de un
gen, el sistema es capaz de realizar análisis epistáticos. Es decir, observar
la interacción entre diferentes genes al expresar un carácter fenotípico.
También puede analizar cómo la actuación de un gen se ve modificada por la
acción de uno o varios genes en un proceso concreto.
El proyecto, además, permite la creación
de árboles filogenéticos. Estos esquemas muestran las relaciones evolutivas
entre varias especies con una ascendencia común, como podría ser el caso de primates
y humanos. En algunos casos, se observan huecos evolutivos, lo que plantea la
probabilidad de la existencia de secuencias genéticas desaparecidas o que han
evolucionado hasta perderles el rastro.
Por tanto, la genómica, área que se
encarga de la secuenciación del genoma, se ve favorecida por el nuevo sistema,
ya que requiere de una gran cantidad de memoria necesaria en el hardware y un
tiempo amplio de procesado que ralentiza los trabajos. En ocasiones, es
necesario estudiar largas cadenas genéticas, pero las limitaciones actuales no
permiten tampoco la comparación de grandes secuencias.
Con la nueva tecnología se puede tener
información sobre los puntos de interrupción, que indican una secuencia
desconocida y que necesita ser incluida. Además, también es posible obtener la
estimación de frecuencias, es decir, cuándo se repiten las cadenas de genes,
sin que exista, en principio, ninguna limitación en su extensión.
El sistema se basa en el Cloud computing
(nube), una infraestructura compartida por múltiples usuarios y que permite la
elasticidad y adaptación a cada uno en concreto. La nube incluye
multiprocesadores lo suficientemente potentes como para trabajar con grandes
volúmenes de datos en poco tiempo, como los que se requieren en biomedicina o genómica.
De esta manera, los investigadores
obtienen acceso a los componentes virtualizados para construir con ellos su
propia plataforma, según sus necesidades. Así, pueden utilizar soluciones
informáticas económicas y fáciles de ampliar, ya que toda la complejidad y el
coste asociado a la administración del hardware es responsabilidad del
proveedor del servicio. Si la escala o el volumen de actividad de la
investigación crecen o decrece, el producto se adapta.
Imágen 1
Unos electrodos recién desarrollados
transmiten señales más fuertes y nítidas con las que restaurar el movimiento
corporal ausente en personas con médulas espinales dañadas.
Cuando las personas sufren lesiones de
médula espinal y pierden la movilidad en sus extremidades, estamos ante un
problema de procesamiento de señales neurales. El cerebro aún puede enviar
impulsos eléctricos nítidos y las extremidades todavía pueden recibirlos, pero
las señales se pierden al llegar a la médula espinal dañada.
El Centro para la Ingeniería Neural
Sensoriomotora, una colaboración entre la Universidad Estatal de San Diego
(SDSU), la Universidad de Washington y el Instituto Tecnológico de Massachusetts
(MIT), está trabajando en un chip cerebral implantable que pueda captar señales
eléctricas neurales y transmitirlas hasta receptores en las extremidades,
sorteando las vías dañadas y restaurando el movimiento. Recientemente, estos
investigadores han logrado una mejora esencial en la tecnología que podría
hacerla más resistente, duradera en el cuerpo, y capaz de transmitir señales
más fuertes y claras.
Esta interfaz cerebro-ordenador registra
y transmite señales a través de diminutos dispositivos que ejercen la función
de electrodos. Registrando las señales cerebrales en el momento en que una
persona pretende realizar algún movimiento, la interfaz detecta el patrón
relevante de la señal eléctrica y puede transmitirlo a los nervios de las
extremidades, o incluso a una prótesis, recuperando así la persona su movilidad
y su capacidad motora.
El mejor material convencional usado hoy
en día para los electrodos en interfaces de este tipo es el platino, dispuesto
en forma de película delgada. El problema es que, con el paso del tiempo, estos
electrodos pueden fracturarse, desprendiéndose pedacitos de ellos.
Teniendo en mente este problema, el
equipo de Sam Kassegne, de la SDSU, desarrolló electrodos hechos de carbono
vítreo, una forma de carbono. Este material es unas 10 veces más fino que el
platino granular de película delgada, lo que significa que un electrodo de esta
nueva clase se corroe menos fácilmente bajo estimulación eléctrica y dura mucho
más que los electrodos de platino u otros metales.
Imágen 2
La imagen muestra una lámina de electrodos de
carbono vítreo grabados dentro de chips. (Foto: Sam Kassegne)
Un equipo conformado por ingenieros de
la Universidad de Michigan (EE UU), físicos de la Universidad de Constanza
(Alemania) y el profesor Juan Carlos Cuevas de la Universidad Autónoma de
Madrid (UAM), ha logrado medir, por primera vez, el transporte de calor en
circuitos de tamaño atómico.
En concreto, los científicos han
demostrado que en el caso de circuitos de tan solo un átomo la conducción de
calor está cuantizada, es decir, que en estos circuitos el calor solo se
transmite en unidades de una cantidad fundamental conocida como cuanto de
calor.
Este descubrimiento, que acaba de ser
publicado en la revista Science, establece los mecanismos básicos que gobiernan
la conducción térmica en nanocircuitos metálicos, lo que abre la puerta a la
investigación de nuevos fenómenos relacionados con el transporte de calor en
una gran variedad de nanodispositivos.
En el trabajo, los científicos
utilizaron un nuevo tipo de microscopio de efecto túnel que incorpora un
calorímetro, el cual permite medir corrientes de calor con una resolución sin
precedentes.
“Este microscopio permite fabricar hilos
metálicos cuyas dimensiones pueden ser reducidas hasta tener tan solo un átomo
en su parte más estrecha. Además, también permite medir simultáneamente las
corrientes eléctrica y de calor”, explica Carlos Cuevas, profesor del Centro de
Investigación de Física de la Materia Condensada (IFIMAC) de la UAM.
Fue gracias a esta herramienta que los
investigadores pudieron observar cómo en un hilo metálico de un solo átomo –al
contrario a lo que ocurre en circuitos macroscópicos–, el calor se transporta
en unidades discretas de una cantidad fundamental conocida como cuanto de
conductancia de calor.
“Este es un fenómeno puramente cuántico,
que hemos observado por primera vez a temperatura ambiente. Y se debe al hecho
de que los electrones, responsables del transporte de calor en estos sistemas,
se comportan en los dispositivos de tamaño atómico como ondas, en lugar de como
partículas”, detalla Cuevas.
En el trabajo los científicos también
confirmaron que la ley fundamental de la física conocida como ley de
Wiedemann-Franz –que se remonta a 1853 y relaciona la conducción de la
electricidad y del calor en metales– es válida incluso en contactos metálicos
de tan solo un átomo.
Las técnicas experimentales
desarrolladas en esta investigación también harán posible estudiar el
transporte de calor en nuevos sistemas, como circuitos moleculares, polímeros
unidimensionales y moléculas biológicas como el ADN. Estos son sistemas en los
que se han predicho nuevos fenómenos del transporte de calor, pero que hasta
ahora no se han podido investigar experimentalmente.
El progreso en la miniaturización de
dispositivos electrónicos hizo posible recientemente la fabricación de
circuitos a escala nanométrica (un millón de veces más pequeños que un
milímetro). Sin embargo, el futuro de la Nanoelectrónica depende de lograr
comprender cómo se disipa y se transporta el calor en estos nuevos
dispositivos.
Esto, por ejemplo, podría favorecer el
desarrollo de nuevas tecnologías para la conversión de calor en energía útil,
algo que sería trascendental para paliar el acuciante problema energético.
Por otra parte, los científicos esperan
que la conducción de calor en nanocircuitos esté dominada por nuevos fenómenos
cuánticos, lo que hace que su estudio tenga también un gran interés
fundamental.
En las dos últimas décadas, avances en
las técnicas de fabricación han hecho posible diseñar circuitos que en su parte
más pequeña incluyen tan un solo átomo o una molécula, alcanzando así el límite
último de la miniaturización.
De este modo se han podido estudiar en
estos nanocircuitos nuevos fenómenos físicos relacionados con la conducción
eléctrica. A pesar de ello, hasta el momento había sido imposible explorar la
conducción de calor en estos dispositivos debido a la falta de herramientas
experimentales. (Fuente: UAM)
Imágen 3
Representación artística de la conducción de
calor en un contacto metálico de un solo átomo. (Foto: Enrique Sahagún/Scixel)
Cámara ultraveloz
Unos científicos han desarrollado una cámara ultrarrápida
de elevado contraste que podría ayudar a los automóviles autoconducidos y a los
drones a ver mejor en condiciones de carretera extremas y con mala
meteorología.
A diferencia de las cámaras ópticas convencionales, que
pueden resultar cegadas por una luz muy brillante y ser incapaces de mostrar
detalles cuando el nivel de luz es muy bajo, la nueva cámara inteligente de la
Universidad Tecnológica Nanyang (NTU) en Singapur puede registrar los
movimientos y objetos sutiles bajo las citadas circunstancias y en tiempo real.
La nueva cámara registra los cambios en la intensidad de la
luz con intervalos de nanosegundos, mucho más rápido que el video convencional,
y almacena las imágenes en un formato de datos que es también muchas veces más
pequeño.
Gracias a su circuito integrado único, la cámara puede
efectuar un análisis instantáneo de las escenas captadas, poniendo de
manifiesto los objetos y los detalles importantes.
Desarrollada por el equipo de Chen Shoushun, de la NTU, la
nueva cámara, llamada Celex, se halla ahora en su fase de prototipo final.
Esta nueva cámara puede convertirse en una gran herramienta
de seguridad para los vehículos autónomos, dado que puede ver muy lejos, como
las cámaras ópticas convencionales, pero sin el desfase temporal necesario para
analizar y procesar las imágenes de video suministradas.
Chen espera que esté comercialmente lista a finales de este
año, dado que ya se encuentra en conversaciones con fabricantes mundiales de
equipos electrónicos.
Imágen 4
Chen Shoushun y su cámara. (Foto: NTU Singapore)
Investigadores del Instituto de Energía Solar de la
Universidad Politécnica de Madrid (UPM) (España) coordinan AMADEUS, un proyecto
del programa Horizonte 2020 que busca el desarrollo de nuevos dispositivos de
almacenamiento de energía basados en el silicio fundido, a temperaturas
superiores a los 1000 ºC.
Los expertos tratarán de crear una nueva generación de
dispositivos de acumulación energética extremadamente compactos y de menor
coste con potencial aplicación en diversos sectores.
El almacenamiento directo de energía solar en plantas
termosolares, o la integración del almacenamiento eléctrico y la cogeneración
en domicilios y distritos son sólo algunas de las aplicaciones que podrían
tener los nuevos dispositivos resultantes del proyecto que ha logrado
financiación de la convocatoria Future Emnerging Technologies (FET) del
programa Horizonte 2020 de la Comisión Europea. Se trata de un logro en sí
mismo ya que solo 4 de cada 100 propuestas presentadas han logrado financiación
en esta convocatoria, una de las más competitivas de todo el programa.
Con un presupuesto de 3,3 millones de euros para los
próximos tres años, AMADEUS (Next Generation Materials and Solid State Devices
for Ultra High Temperature Energy Storage and Conversion) investigará nuevos
materiales y dispositivos que permitan almacenar energía a temperaturas en el
rango de los 1000 y 2000 ºC. De esta forma, se pretende romper con la barrera
de los 600ºC, raramente superada por los sistemas actuales empleados en
centrales termosolares.
Para conseguirlo, los expertos trabajarán con distintos
aleados metálicos de silicio y boro, que funden a temperaturas superiores a los
1385ºC y que permitirán almacenar entre 2 y 4 MJ/kg, “un orden de magnitud
superior a la de las sales empleadas actualmente”, explica Alejandro Datas, del
Instituto de Energía Solar de la UPM y uno de los coordinadores del proyecto.
Además, se estudiarán los materiales necesarios para
contener estos metales fundidos durante largos periodos de tiempo y lograr un
buen aislamiento térmico, así como los dispositivos para lograr una conversión
eficiente del calor almacenado en electricidad.
Para esto último, el proyecto investigará un nuevo
concepto, patentado por investigadores de la UPM y publicado en diversas
revistas científicas, que combina los efectos termiónico y fotovoltaico para
lograr la conversión directa del calor en electricidad.
A diferencia de las máquinas térmicas convencionales, este
sistema no requiere contacto físico con la fuente térmica, ya que se basa en la
emisión directa de electrones (efecto termiónico) y de fotones (efecto
termofotovoltaico).
Pero, de tener éxito en su desarrollo, estos nuevos
dispositivos no sólo podrán trabajar a temperaturas muy elevadas, sino que
también permitirán simplificar y abaratar drásticamente el sistema, ya
que no requieren de un fluido caloportador, ni de tuberías e intercambiadores
de calor, que a día de hoy, suponen gran parte del coste de estas
instalaciones.
Además de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en el
proyecto colaboran otros seis socios de cinco países europeos, con experiencia
en campos tan diversos como la metalurgia, el aislamiento térmico, la dinámica
de fluidos y dispositivos semiconductores.
El consorcio de investigación, coordinado por Alejandro
Datas y Antonio Martí, ambos de la Universidad Politécnica de Madrid, contará
con la participación del Consejo Nacional de Investigación de Italia, el
Instituto de Investigación de la Fundición de Polonia, la Universidad Noruega
de Ciencia y Tecnología, el Centro Hellas para la Investigación y la Tecnología
de Grecia, la Universidad de Stuttgart de Alemania, y la compañía IONVAC
Process SRL de Italia.
Imágen 5
Esquema conceptual del proyecto AMADEUS. (Foto:
UPM)
Un equipo internacional ha presentado el primer proyecto
pormenorizado sobre cómo construir una computadora cuántica a gran escala, que,
si funciona como se espera, se convertirá en la computadora más potente del
planeta.
Este enorme salto adelante hacia la creación de un
ordenador cuántico para todo tipo de cálculos puede marcar un antes y un
después en la historia de la computación e incluso en muchos otros aspectos de
la historia humana.
Se ha sabido desde hace algún tiempo que una computadora
así revolucionaría la industria, la ciencia y el comercio a una escala similar
a la del invento de los ordenadores normales. Pero este nuevo trabajo ha
llegado ya hasta los mismísimos planos industriales con los que construir tal
máquina a gran escala.
Una vez construida, las capacidades de esta computadora
cuántica le permitirán diseñar nuevos medicamentos capaces de salvar vidas,
resolver los enigmas científicos más desconcertantes, y encontrar las
soluciones a algunos problemas que a un ordenador ordinario le exigirían miles
de millones de años de cálculos.
Los nuevos planos son el fruto de los esfuerzos de un
equipo internacional de científicos de la Universidad de Sussex (Reino Unido),
Google (EE.UU.), la Universidad de Aarhus (Dinamarca), el Instituto RIKEN
(Japón) y la Universidad de Siegen (Alemania).
Winfried Hensinger, de la Universidad de Sussex en el Reino
Unido, ha sido el principal impulsor de esta investigación. “Durante muchos
años se dijo que era completamente imposible construir una computadora cuántica
real”, rememora Hensinger, haciendo notar que esa creencia comienza ahora a
desmoronarse ante los hechos.
Imágen 6
Winfried Hensinger (derecha) y Bjoern Lekitsch,
dos de los principales científicos del proyecto, con un modelo de los planos y
partes del prototipo de la computadora cuántica, en la Universidad de Sussex.
(Foto: University of Sussex)
Un equipo de científicos de la
Universidad Politécnica de Valencia (UPV), en España, ha diseñado, fabricado y
evaluado un avanzado dispositivo que contribuirá, entre otras aplicaciones, a
garantizar el rendimiento y prestaciones de las comunicaciones 5G y el internet
de las cosas.
Se trata de un dispositivo basado en
fibra óptica multinúcleo que permite procesar la señal al mismo tiempo que la
distribuye a través de la red, lo que incide en último término en un aumento de
la velocidad y la eficiencia energética de las comunicaciones. El trabajo se ha
publicado en la revista Scientific Reports, del grupo Nature.
Según explica Ivana Gasulla,
investigadora del Instituto de Telecomunicaciones y Aplicaciones Multimedia
(iTEAM) de la UPV, el equipo ideado desde los Photonics Research Labs de este
instituto es capaz de generar una línea de retardo óptica ad hoc. Las líneas de
retardo ópticas son un componente esencial a la hora de implementar un
procesado avanzado sobre las señales de radiofrecuencia.
“Se trata de una línea de retardo
sintonizable y versátil, que permitirá un procesado avanzado de las señales al
tiempo que se propagan por la fibra óptica, permitiendo, ente otros, una mejora
de la calidad de la señal frente al ruido, la selección de ciertos canales
frecuenciales o la realización de antenas reconfigurables para obtener una
mejor eficiencia de la red de comunicaciones”, destaca Gasulla.
Sobre su aplicación para las
comunicaciones 5G, los investigadores explican que en ese nuevo escenario serán
necesarias antenas más inteligentes, de tamaño más reducido, que tengan más
funcionalidades y operen en frecuencias más altas.
“Nuestro dispositivo es un equipo
pionero; con el procesado óptico que ofrece, podremos responder a los nuevos
requerimientos exigidos por la quinta generación de las comunicaciones móviles.
Y es que para aplicaciones 5G se necesitan no sólo elementos de transmisión,
sino elementos de procesado de la señal. El tener estos dispositivos de
procesado integrados en la propia fibra les proporciona las ventajas inherentes
de la propia fibra que les hace tener menores pérdidas, mayor ancho de banda y
menor tamaño, sobre todo esto último acrecentado por el hecho de lograr un
procesamiento en paralelo y muy compacto gracias a la fibra multinúcleo”, añade
Salvador Sales, investigador del iTEAM de la UPV.
El sistema de fabricación es capaz de
crear cavidades de varios centímetros con precisión nanométrica en cada uno de
los núcleos individuales que conforman la fibra multinúcleo.
Además de su aplicación a comunicaciones
5G, la tecnología desarrollada por los investigadores de la Universitat
Politècnica de València también es de especial utilidad en áreas como la
ingeniería civil y aeroespacial. En concreto, en la monitorización y evaluación
de estructuras como puentes o túneles, o bien en la monitorización del
estado del fuselaje de aeronaves, satélites e incluso en el rendimiento de los
motores. “Cuando existe algún fenómeno anómalo, este se transfiere a la fibra
multinúcleo que se encuentra embebida a la estructura, de modo que las señales
que pasan a través de ella se modifican. Analizando las señales que llegan al
receptor, se puede averiguar en tiempo real lo que está sucediendo en cada punto
de la estructura que se está monitorizando”, apunta Salvador Sales.
El dispositivo se ha fabricado en el
laboratorio del propio iTEAM, gracias al equipamiento que han venido
desarrollando a lo largo de los últimos quince años y que hace que sea un laboratorio
de referencia a nivel europeo en la fabricación de cavidades en todo tipo de
fibras ópticas. A lo largo de este tiempo, los investigadores del iTEAM han
colaborado con instituciones como la Agencia Espacial Europea, el
Leibniz-Institut de Astrofotónica de Postdam, la Escuela Politécnica Federal de
Laussane, el ETH de Zurich o la Universidad Técnica de Dinamarca, entre otras
muchas.
Imágen 7
Equipo del Instituto de
Telecomunicaciones y Aplicaciones Multimedia que ha desarrollado el nuevo
dispositivo. (Foto: iTEAM-UPV)
Cuando los vertebrados corren, sus patas
exhiben un mínimo contacto con el suelo. Pero los insectos son diferentes.
Estas criaturas de seis patas corren usando una zancada de tres patas, de
manera que siempre tienen tres de ellas en el suelo, dos en un lado del cuerpo
y una en el otro. Esta forma de correr ha servido de inspiración a bastantes
robotistas a la hora de diseñar robots de seis patas, pero ¿es esta
necesariamente la forma más rápida y eficiente de moverse sobre el suelo para
los robots bioinspirados?
Una nueva investigación, encabezada por
Robin Thandiackal, de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en
Suiza, ha explorado esta cuestión en robots de seis patas.
El equipo de Thandiackal y Pavan Ramdya
llevó a cabo una serie de simulaciones informáticas, pruebas en robots y
experimentos sobre la mosca Drosophila melanogaster (el insecto más
habitualmente estudiado en biología). Estos científicos querían determinar por
qué los insectos usan preferentemente las citadas zancadas e identificar si,
efectivamente, es la forma más rápida de avanzar para los animales y los robots
de seis patas.
Para ensayar las diversas combinaciones,
los investigadores utilizaron un algoritmo de tipo evolutivo para optimizar la
velocidad con la que se desplazaba un modelo de insecto simulado basado en la
Drosophila. Poco a poco, este algoritmo examinó muchos tipos posibles de pasos
diferentes, eliminando los que comportaban un avance más lento y listando los
que permitían la mayor velocidad.
Los resultados del estudio aportan datos
nuevos y esclarecedores sobre preguntas pendientes de respuesta formuladas
tanto por biólogos como por ingenieros robóticos. Los autores de la nueva
investigación encontraron que la zancada de tres patas habitual de los insectos
emergió cuando optimizaron su modelo de insecto para escalar superficies
verticales gracias a la adherencia de las puntas de sus patas. En cambio, las
simulaciones que mostraban un andar por el suelo sin la adherencia de las patas
de los insectos, ponían de relieve que los pasos en los cuales solo dos patas
se hallan sobre el suelo en cualquier instante, son más rápidos y más
eficientes (aunque en la naturaleza ningún insecto corre o camina realmente de
esta forma). Lo descubierto por el equipo de Thandiackal y Ramdya apoya la idea
de que los insectos usan esas zancadas de tres patas para caminar de la forma
más efectiva en terrenos con desniveles notables, y porque sus patas poseen
propiedades adhesivas. Esto confirma una hipótesis biológica largamente mantenida.
En definitiva, los robots con patas
diseñados para circular por suelos relativamente llanos deberían dejar de usar
exclusivamente la zancada de tres patas.
Los investigadores construyeron un robot
de seis patas capaz de avanzar mediante zancadas con dos o con tres patas. La
zancada de dos patas demostró ser la más rápida, corroborando los resultados de
los algoritmos de simulación.
Imágen 8
Los autores del nuevo estudio
han descubierto, para los robots de seis patas que se mueven por el suelo, una
clase de zancada más veloz y eficiente que la empleada tradicionalmente en
robótica, y que nunca se ha observado en animales de seis patas. (Foto: EPFL/Alain
Herzog)
Un equipo internacional de
investigadores ha desarrollado un nuevo cristal líquido de fase azul que podría
permitir que los televisores, así como las pantallas de ordenador y de otro
tipo presenten más píxeles en el mismo espacio, reduciendo además la energía
necesaria para hacer funcionar al aparato. El nuevo cristal líquido está
optimizado para LCDs (pantallas de cristal líquido) en color de secuencia de
campos, una tecnología prometedora para las pantallas de la próxima generación.
Hoy en día, las pantallas Retina de
Apple tienen una densidad de resolución de unos 500 píxeles por pulgada. Con la
nueva tecnología desarrollada por el equipo de Shin-Tson Wu, de la Universidad
de Florida Central en Estados Unidos, se podría alcanzar una densidad de
resolución de 1.500 píxeles por pulgada con el mismo tamaño de pantalla. Esto
resulta especialmente atractivo para gafas de realidad virtual o de realidad
aumentada, que deben alcanzar una alta resolución en una pantalla pequeña para
que lo mostrado en ellas se vea lo suficientemente nítido cuando las colocamos
cerca de los ojos.
Aunque el primer prototipo de LCD de
fase azul fue demostrado por Samsung en 2008, la tecnología aún no ha entrado
en fase de producción debido a problemas con el elevado voltaje de operación y
el lento tiempo de carga de los condensadores. Para solucionar estos problemas,
el equipo de investigación de Wu trabajó con colaboradores del fabricante
japonés de cristales líquidos JNC Petrochemical Corporation y del fabricante de
pantallas AU Optronics Corporation, en Taiwán.
Combinando el nuevo cristal líquido con
una estructura especial de electrodos que mejora el rendimiento, el equipo ha
conseguido una transmitancia de la luz del 74 por ciento con un voltaje de
operación de 15 voltios por píxel, niveles operativos que podrían finalmente
permitir que las pantallas en color de secuencia de campos entren por fin en la
fase práctica de desarrollo del producto.
Imágen 9
Unos científicos han desarrollado tecnología sensorial para
un brazo robótico protésico, logrando que este detecte señales procedentes de
los nervios en la médula espinal.
Para controlar el brazo robótico protésico, el paciente tiene que imaginar que aún posee el miembro perdido y desear ejecutar algunas maniobras simples, como que se toquen las puntas de dos dedos, justo como se hace de manera cotidiana al controlar un brazo natural. La tecnología sensorial interpreta el significado de las señales eléctricas enviadas desde las neuronas motoras de la médula espinal y las utiliza como órdenes.
Una neurona motora es una célula nerviosa que se halla
situada en la médula espinal. Sus fibras, llamadas axones, se proyectan fuera
de la médula para controlar directamente los músculos en el cuerpo.
Los brazos robóticos protésicos actualmente en el mercado
son controlados por el usuario contrayendo músculos alternativos en el hombro o
antebrazo. Esa tecnología está bastante limitada en su versatilidad, pudiendo a
menudo llevar a cabo solo una o dos órdenes distintas de agarre.
En cambio el nuevo brazo protésico controlado por impulsos
nerviosos de la médula espinal, gracias a que detecta señales de las neuronas
motoras espinales en partes del cuerpo no dañadas por la amputación, en vez de
depender de las restantes fibras musculares, permite transmitir e interpretar
correctamente más señales. Esto significa que en un futuro cercano es muy
probable que se puedan programar más órdenes en la prótesis robótica,
haciéndola más versátil y dotando al usuario de una mayor funcionalidad en su
miembro artificial.
Este esperanzador avance tecnológico es obra del equipo
internacional de Dario Farina, del Imperial College de Londres en el Reino
Unido.
Imágen 10
(Foto: Imperial College
London)
Unos ingenieros han diseñado y fabricado robots
transparentes, basados en hidrogel, que se mueven mediante el bombeo de agua
hacia dentro y hacia fuera de ellos. Dichos robots pueden llevar a cabo
diversas tareas, incluyendo las que requieran vigor y rapidez, como por ejemplo
chutar una pelota bajo el agua, o atrapar y soltar un pez vivo.
Estos singulares robots están hechos completamente de
hidrogel, un material gomoso, resistente y casi transparente compuesto
básicamente por agua. Cada uno es un conjunto de estructuras de hidrogel huecas
y diseñadas de forma precisa, conectadas a tubos de goma. Cuando los
investigadores bombean agua dentro de los robots de hidrogel, las estructuras
se inflan rápidamente en orientaciones que les permiten enroscarse o estirarse.
El equipo moldeó los componentes de varios robots de
hidrogel, incluyendo una estructura que aletea adelante y atrás, y un apéndice
que efectúa rápidos movimientos comparables a patadas. De entre los robots,
destaca uno con forma de mano que puede asir cosas y soltarlas.
Dado que los robots están hechos casi completamente de
agua, y su propulsión también es a base de agua, tienen propiedades visuales y
acústicas parecidas a las de ella. Estos robots, si se utilizaran en
aplicaciones bajo el agua, podrían resultar virtualmente invisibles.
El equipo de Xuanhe Zhao y Hyunwoo Yuk, del Instituto
Tecnológico de Massachusetts (MIT), en la ciudad estadounidense de Cambridge,
está actualmente tratando de adaptar robots de hidrogel para aplicaciones
médicas. Los robots resultantes podrían algún día ayudar a cirujanos en
operaciones quirúrgicas.
Los hidrogeles son blandos, húmedos y biocompatibles, y
pueden formar conexiones con los órganos humanos más inocuas que las formadas
por otros materiales. Estos científicos están colaborando de forma activa con
una serie de médicos para crear, a partir de su sistema, dispositivos
comparables a manos pero mucho más blandos y precisos, con los cuales manipular
en operaciones quirúrgicas tejidos y órganos más suavemente que mediante el
instrumental tradicional.
Imágen 11
Los hidrogeles pueden usarse para aplicaciones
robóticas, como se ha demostrado con éxito en esta nueva línea de investigación
y desarrollo. (Foto: Hyunwoo Yuk/MIT Soft Active Materials Lab)
Gracias a un avance técnico, se ha logrado
una solución simple y práctica para mejorar hasta 2.600 veces el rendimiento de
las pantallas holográficas dinámicas tridimensionales.
Las aplicaciones potenciales de los
hologramas digitales son numerosísimas. Además de en las artes y el entretenimiento,
varios campos, incluyendo la visualización biomédica, la visualización
científica, el diseño de ingeniería y las pantallas para todo tipo de usos,
podrían beneficiarse de esta tecnología. Por ejemplo, crear órganos de tamaño
natural para análisis en 3D podría ser muy útil, pero hasta ahora era muy
complicado debido a la limitación de las técnicas de generación de hologramas.
Para crear un holograma 3D que pueda ser
visto sin equipo especial, como gafas 3D, hay que usar dispositivos de
manipulación óptica que puedan controlar la dirección de la propagación de la
luz.
Sin embargo, la mayor limitación a la
hora de usar como pantallas 3D los dispositivos existentes de ese tipo es el
número de píxeles. La gran cantidad de píxeles que se incluye en las pantallas
de alta resolución desarrolladas en los últimos años es apropiada para una
imagen 2D, y la cantidad de información contenida en esos píxeles no puede
producir una imagen 3D. Por esta razón, una imagen tridimensional que pueda
hacerse con la tecnología convencional de esa clase tiene un tamaño de 1
centímetro y un estrecho ángulo de visión de solo 3 grados, lo que está muy
lejos de ser práctico.
El equipo de YongKeun Park y Hyeonseung
Yu, del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología (KAIST), en Daejeon, Corea
del Sur, ha ideado una solución para ese problema y ha desarrollado una
pantalla holográfica 3D cuyo rendimiento es más de 2.600 veces mejor que el de
sus homólogas actuales. Se espera que los avances logrados en esta línea de
investigación y desarrollo mejoren el tamaño y el ángulo de visión limitados de
las imágenes en 3D, los cuales han venido siendo una grave limitación para las
actuales pantallas holográficas.
Imágen 12
Parte del nuevo sistema para
pantallas holográficas. (Imagen: KAIST)
Tema exclusivo de la ciencia-ficción hasta no hace muchos
años, el reconocimiento automático del habla se halla ahora a punto de
convertirse, para muchos casos, en el modo principal que tendremos de
interactuar con nuestros dispositivos electrónicos.
Dando unos pasos pioneros hacia esa era futura de la
electrónica controlada por la voz, unos investigadores del Instituto
Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, han
construido un chip de bajo consumo energético especializado en el
reconocimiento automático del habla. Mientras que un teléfono móvil (celular)
ejecutando un programa de este tipo puede llegar a precisar alrededor de 1
vatio de energía, el nuevo chip necesita solo entre 0,2 y 10 milivatios,
dependiendo del número de palabras que tenga que reconocer.
Trasladado del laboratorio a la vida cotidiana, eso
probablemente se traduzca en un ahorro de energía del 90 al 99 por ciento, lo
que convertirá al control por voz en algo práctico en el caso de dispositivos
electrónicos relativamente sencillos. Eso incluye a aparatos limitados
energéticamente, como aquellos que tienen que obtener del ambiente su energía o
que deben afrontar periodos de meses entre cada recarga de su batería. Tales
dispositivos formarán la columna vertebral tecnológica de lo que se ha
comenzado a denominar “la internet de las cosas”, es decir, la tecnología que
hará que vehículos, electrodomésticos, estructuras de ingeniería civil,
equipamiento de fabricación e incluso ganado, tengan muy pronto sensores que
envíen información directamente a los servidores en red, ayudando así a las
tareas de mantenimiento y coordinación.
“La voz se convertirá en una forma natural de interactuar
con muchas aplicaciones ponibles y aparatos inteligentes”, opina Anantha
Chandrakasan, del equipo de investigación y desarrollo que ha creado el nuevo
chip. La miniaturización de estos dispositivos precisará de un sistema de
interactuación distinto que el táctil o el teclado. Será esencial integrar
localmente la funcionalidad del habla para ahorrar en el consumo de energía del
sistema, un ahorro que no sería viable con otros enfoques más tradicionales.
Imágen 13
Gracias a un nuevo chip de reconocimiento del
habla, de muy bajo consumo, la voz se convertirá en un sistema idóneo para
controlar numerosos aparatos electrónicos. (Imagen: Jose-Luis Olivares/MIT)
¿Cómo van a ser nuestros coches dentro
de 5, 10 o 15 años? Según las innovaciones que los propios fabricantes (y otras
industrias ajenas, como Google o Apple) tienen en marcha, el futuro inmediato
del automóvil se dirige hacia cuatro puntos principalmente: la conducción
autónoma, la conectividad, la electricidad y el diseño inteligente.
Claves de la conducción autónoma
-Fabricantes y compañías de componentes
electrónicos apuntan al año 2019 para empezar a comercializar los vehículos
completamente autónomos. En 2020 se estima que se habrán vendido ya 10 millones
de coches. Y en 2030 más del 15% de los vehículos podrían ser autónomos.
-El objetivo es una conducción más
segura (el error humano está presente en el 90% de los accidentes) y más
eficiente (un tráfico más fluido y descongestionado).
-La consultora KPMG estima que la
reducción de mortalidad en carretera será tan evidente que las leyes no tendrán
más remedio que adaptarse antes de 2030.
Conectividad, seguridad y entretenimiento
-En el año 2022 existirán 700 millones
de coches conectados en el mundo.
-Para llevar la experiencia de
conducción aún más lejos, los pasajeros podrán conectarse e interactuar con sus
marcas favoritas, personalizar sus contenidos, conectarse a una gasolinera o
restaurante durante el viaje… Es la propuesta de OnStar Go, la primera
plataforma de movilidad cognitiva en la industria automovilística, fruto de la
unión de OnStar e IBM Watson.
-El coche se convertirá en una sala de
entretenimiento online: noticias, música, películas, vídeo juegos, televisión,
aplicaciones… serán un estándar en todos los modelos, que dispondrán de
conexión 5G. Incluso contenidos propios de las marcas, como valor añadido para
sus clientes.
-Hoy existen en el mundo 28
macrociudades con más de 10 millones de habitantes; para el año 2050 el 60% de
la población mundial vivirá en macrociudades con decenas de millones de
habitantes… y sus vehículos. Coches en demanda, hiperconectados, autónomos y
eléctricos serán la única solución para que estas gigantescas ciudades
inteligentes sean habitables.
-Ya estamos viendo coches capaces de
‘hablar’ con la nube y muy pronto veremos coches interconectados entre sí o con
otros sistemas (tecnología Car-to-X), de forma que podrán detectar accidentes o
las malas condiciones de la vía incluso a través de la niebla.
Coches eléctricos y otras alternativas
-En 2030 serán ya el 50% de los
vehículos vendidos, frente al 10% actual.
-Sin embargo, la autonomía de los
motores eléctricos es aún reducida para viajes de largo recorrido y las
baterías capaces de aguantar 500 o 600 kilómetros probablemente serán pesadas,
caras o su recarga exigirá mucho tiempo. El Opel Ampera-e, cuyo lanzamiento
está previsto en este año 2017, promete una autonomía de 500 kilómetros. ¿Será
el primer coche eléctrico para viajes largos?
-Otra alternativa son los vehículos
impulsados por hidrógeno, transformado en electricidad a través de una pila de
combustible (fuel cell). Un motor que sólo expulsará vapor de agua a la
atmósfera.
-Los coches en propiedad también pasarán
a mejor vida. Teniendo en cuenta que sólo se utilizan el 4% del tiempo y que el
80% del viario se dedica al automóvil, la norma será compartir coche y pagar
una suscripción mensual, un modelo de “Transporte como servicio”, como proponen
Lyft y General Motors con su Express Drive Program. Incluso con flotas de
coches autónomos en un futuro.
-Airbus incluso está desarrollando una
plataforma de vehículos voladores que funcionen como taxis autónomos. Del
proyecto se conoce poco más, salvo su nombre clave: Vahana.
Diseños inteligentes para ciudades
inteligentes
- Probablemente siga teniendo asientos y
ruedas, pero quizá en lugar de volante tendrá un joystick y puede que una
pantalla sustituya al parabrisas.
-La fibra de carbono, el aluminio y
otros materiales más ligeros y resistentes sustituirán al acero. Y los diseños
serán aerodinámicos. La variedad de formas, colores, materiales y propuestas
estéticas será tan infinita como la imaginación de los diseñadores de las
diferentes marcas
Afrontar con éxito el reto de la
Ciberseguridad. Uno de los retos fundamentales a los que se enfrenta la
conducción hiperconectada es la ciberseguridad. Los recientes descubrimientos
de vulnerabilidades en coches de diversos fabricantes han provocado una toma de
conciencia real y generalizada de que un coche conectado es también un coche
expuesto. La seguridad de la información y la protección de los clientes del
sistema OnStar son esenciales para Opel/GM.
La clave: evolución constante. Las
amenazas potenciales de ciberseguridad en el vehículo afectan tanto a la
seguridad de la información y la protección de datos de los conductores, como a
la propia seguridad del vehículo.
Imágen 14
(Foto: Opel)
Se ha anunciado el desarrollo de un
transmisor capaz de transmitir datos digitales a una velocidad superior a los
100 gigabits (= 0,1 terabits) por segundo a través de un único canal usando una
frecuencia en torno a los 300 gigahercios. Esta tecnología hace posible tasas
de datos 10 o más veces superiores a las ofrecidas por las redes móviles de
quinta generación (5G), que se espera estén disponibles en torno al 2020.
El asombroso transmisor es obra de un
equipo de expertos de la Universidad de Hiroshima en Japón, el Instituto
Nacional japonés de Tecnologías de la Información y Comunicaciones, y la
empresa Panasonic Corporation, con sede en Japón.
La frecuencia de 300 gigahercios es una
de las incluidas en la banda comúnmente denominada "del terahercio".
Esta banda abarca desde los 0,3 terahercios (300 gigahercios) hasta los 3
terahercios, y representa una nueva y vasta fuente de frecuencias que se espera
sean utilizadas para las comunicaciones inalámbricas de velocidad ultrarrápida
del futuro.
Con el nuevo transmisor desarrollado por
el equipo de Minoru Fujishima, de la Universidad de Hiroshima, se alcanza una
velocidad de comunicación de 105 gigabits por segundo. A esta tasa de datos, se
puede transferir el contenido completo de un DVD en una fracción de segundo.
Los satélites y demás vehículos
espaciales solo pueden usar enlaces inalámbricos, y eso ha limitado mucho sus
tasas de transferencia de datos. La banda del terahercio podría ofrecerles
enlaces a velocidades ultrarrápidas.
Otras posibles aplicaciones incluyen la
descarga rápida de contenidos desde servidores a dispositivos móviles, así como
enlaces inalámbricos ultrarrápidos entre estaciones base, tal como apunta
Fujishima.
Imágen 15
Los enlaces inalámbricos a
través de la banda de los terahercios con satélites en el espacio podrían poner
a disposición de cualquiera y en cualquier momento velocidades de conexión de
gigabits por segundo, en cualquier punto de la faz de la Tierra, en el suelo o
en vuelo. (Imagen: Fujishima et al. (Hiroshima University))
Nombre de la institución:Preparatoria Regional “Enrique Cabrera
Barroso”, Tecamachalco Puebla, México.
Fecha
actual: 22 de febrero de 2017
Editores:
Miguel
Ángel Mata Monterosas, Diana Michelle Muñoz Suarez
Grado y grupo: 1AV
Contacto: Gmail: angelm.mata.buap@gmail.com y dianam.munoz.buap@gmail.com Facebook: Miguel Mta Monterrosas y Diana Suarez.
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