J. Arnoldo Bautista

J. Arnoldo Bautista

En años pasados, en esta columna, se ha revisado el tema de la impresión 3D. Cuando lo hicimos comentamos que la impresión 3D es un grupo de tecnologías de fabricación por adición donde un objeto tridimensional es creado mediante la superposición de capas sucesivas de material. Cuando abordamos el tema por primera vez, los productos eran todavía muy rudimentarios. Varios años después, vemos que la tecnología se ha desarrollado excepcionalmente, bajando sus costos de producción y su aplicación se ha extendido en forma extraordinaria en campos como joyería, calzado, diseño industrial, arquitectura, ingeniería y construcción, automoción y sector aeroespacial, industrias médicas, educación, sistemas de información geográfica, ingeniería civil y muchos otros. Algunos ejemplos de estos desarrollos los hemos revisado en esta columna.

Precisamente, en lo relativo al tema de la impresión 3D, un querido colega, ingeniero civil, nos ha compartido tres artículos que versan sobre la impresión 3D de casas habitación, las cuales, actualmente ya son una realidad, con un mercado de la construcción en auge. Tuvimos dificultad en decidir cual artículo presentar de los tres que envió nuestro buen amigo, pues todos eran muy interesantes. Finalmente decidimos presentar los tres en este y los siguientes dos envíos.  

Advertirán en los ejemplos que revisaremos que la tecnología de las impresoras 3D de casas son realmente diversas y van desde máquinas polares, impresoras montadas con estructuras especiales hasta robots móviles. Esto equipos son capaces de extruir hormigón o plástico, que permiten construir diferentes estructuras de diversa complejidad.

Iniciaremos nuestra jornada con el artículo denominado “Un día, podrías vivir en una casa impresa en 3D” el cual fue publicado en el boletín digital de World Changing Ideas el 28 de abril de 2020,  escrito por Adele Peters y traducido por un servidor. Veamos de qué se trata...  

 

“A finales del presente año, en una parte remota del sur de México, 50 familias se mudarán a la primera comunidad impresa en 3D del mundo. Y en las afueras de Austin, Texas, seis personas que anteriormente eran personas sin hogar se mudarán a pequeñas casas impresas en 3D este mayo. Los dos proyectos son ya ejemplos concretos a gran escala que prueban que la tecnología de impresión 3D podría ser una forma viable de construir rápidamente viviendas asequibles.

 

"Si queremos tener realmente control sobre la crisis mundial de la vivienda, no a lo largo de cientos de años, sino en decenas de años, necesitamos una solución altamente escalable, que no será otra que la impresión 3D", nos explica Jason Ballard, cofundador y director ejecutivo de Icon, la empresa que creó la enorme impresora 3D que construyó las nuevas casas. La empresa es la ganadora de la categoría de excelencia general en los premios World Changing Ideas Awards 2020 de Fast Company. Su impresionante impresora puede imprimir las paredes de una casa en 24 horas.

 

La impresora de esta empresa de reciente creación mide 33 pies de largo, funciona como una versión gigante de las impresoras 3D de escritorio, arrojando una mezcla de concreto personalizada en capas como el glaseado de un pastel.

El proceso construye las paredes de la casa, con otras partes, incluido el techo y las ventanas, agregadas más adelante. “El sistema de construcción de muros suele ser la parte más laboriosa, costosa, plagada de errores y en donde más se desperdicia en todo el proceso de construcción”, agrega Ballard. “Nuestro sistema combina la instalación de varios componentes, incluido el aislamiento, en un sólo proceso, y los ingenieros de la empresa ahora están experimentando con la incorporación de cableado eléctrico y de plomería en la impresión 3D.”

 

Nuestro proceso acelera la construcción de una casa; las paredes se pueden imprimir en 24 horas, lo que significa que el tiempo total de construcción de toda la casa se puede reducir a la mitad. En áreas donde hay escasez de trabajadores de la construcción, puede ayudar a resolver el problema de la falta de mano de obra.

La reducción de mano de obra, combinada con el uso de materiales baratos y que se pueden obtener fácilmente en la región, también hace que su construcción sea menos costosa. Los materiales son más resistentes que la construcción estándar en el área y pueden resistir mejor desastres como huracanes. “Casi todos los demás enfoques para la construcción utilizan material intrínsecamente no resilientes que después se debe atemperar con tratamientos o revestimientos o con un costo adicional”, dice. "Pero nosotros estamos iniciando con un material resilente". (El material, llamado Lavacrete, es una mezcla desarrollada en Icon que puede fluir fácilmente pero también puede fraguar con extrema rapidez una vez que la máquina lo bombea).

La compañía se asoció con “New Story”, una organización sin fines de lucro enfocada en encontrar mejores formas de construir viviendas que accesibles a una población de bajos recursos, a medida que se desarrolla la tecnología. En México, el equipo está construyendo viviendas para algunos de los residentes más pobres en un área rural cerca de la ciudad de Nacajuca. Las casas serán donadas a familias que actualmente viven en chozas improvisadas que se inundan cada vez que llueve mucho y que probablemente colapsarían en un terremoto. Si bien las chozas consistían de una sola habitación, con una serie de reparaciones en agujeros en las paredes y los techos, las casas nuevas tienen dos dormitorios, una cocina y una sala de estar. Para la mayoría de las familias, será la primera vez que tengan acceso a plomería y electricidad en interiores.

Las primeras casas en México se completaron en diciembre de 2019; en Texas, las primeras casas más pequeñas se terminaron en marzo de 2020. La empresa continúa desarrollando la tecnología. En el sitio cerca de Austin, intentó imprimir varias casas a la vez. “Diseñamos un experimento: ¿Qué pasa si alineamos la impresora e imprimimos tres casas a la vez? ¿Eso nos ayudaría a ir aún más rápido y reducir aún más los costos? La respuesta resulta ser sí, absolutamente. Esa es otra forma sutil en la que podemos atacar los costos, siendo más eficientes con el uso de nuestros materiales".

La empresa aún no ha compartido los costos de fabricación ya que la tecnología aún se encuentra en una etapa inicial. Pero el objetivo, dice Ballard, es tener un sistema que haga posible que cualquiera pueda descargar un diseño e imprimir una casa en la mitad del tiempo de construcción normal, a la mitad del costo.”

 

Fuente:

https://www.fastcompany.com/90483273/one-day-you-might-live-in-a-3d-printed-house

 

Para optimizar el uso del espacio en plantas industriales.

Se deben tener en cuenta muchos factores al diseñar un hospital, una fábrica, un centro comercial o cualquier planta industrial, y pueden surgir muchas preguntas antes de decidir sobre los planos de planta. ¿Cuál es la mejor ubicación para cada espacio diferente? ¿Qué distribución es la más adecuada para mejorar la eficiencia en estas grandes áreas?

Un estimado colega nos comporte un interesante artículo, escrito por Jeffrey B. Gurrola y publicado el 31 de julio de 2020, en el que se informa que los investigadores de la Universidad de Córdoba (UCO) en España, Laura García y Lorenzo Salas, están tratando de dar una respuesta a estas preguntas, y para hacerlo, han recurrido al mundo marino para simular el comportamiento de los arrecifes de coral. Veamos de quÉ se trata…

Dentro de estas pintorescas estructuras submarinas que albergan una amplia gama de especies de biodiversidad, hay una batalla constante por el espacio, donde los huecos disponibles están totalmente optimizados en busca de la supervivencia. Es precisamente este modelo de distribución natural el que ha abierto el camino para el equipo de investigación mencionado, que en los últimos años ha estado trabajando para responder la siguiente pregunta: ¿Cuál es la mejor solución al diseñar una distribución de una planta industrial?

El primero en incorporar el comportamiento de estos arrecifes de coral en un algoritmo

informático fue el investigador Sancho Salcedo, de la Universidad de Alcalá de Henares, en 2013. Desde entonces, y a partir de una asociación, el equipo estableció una línea de investigación inspirada en seres vivos, tomando en cuenta su reproducción y desarrollo para aprovechar al máximo el espacio. Recientemente, el grupo publicó un nuevo artículo que mejora dicho algoritmo de inspiración biológica. "En lugar de simular un arrecife de coral plano, como habíamos hecho anteriormente, pudimos replicar la estructura en tres dimensiones, lo que permitió encontrar muchas más soluciones y ofrecer mejores resultados", explica Laura García, autora principal de la investigación.

 

En el mundo real, el algoritmo puede ofrecer diseños novedosos que no se habían evaluado antes y nuevos planos de planta sobre cómo podría verse una planta industrial cuando el espacio se optimiza al máximo, lo que resulta en ahorro de dinero y mejora la eficiencia de estos edificios. Para hacerlo, después de validar la nueva herramienta en diferentes áreas industriales, como un rastro, plantas de reciclaje de papel y plástico y edificios de hasta 60 departamentos, el algoritmo es capaz de tener en cuenta diferentes variables como la distribución, la cantidad de material, el costo de mover dicho material de un lugar a otro, ruidos a evitar y parámetros necesarios de proximidad y lejanía.

Un algoritmo que incluye preferencias subjetivas.

A este respecto, en los últimos meses, el equipo ha publicado otro trabajo que profundiza en la misma línea de investigación en revistas científicas de gran prestigio. Recientemente, el grupo pudo incorporar una herramienta interactiva en el algoritmo que incluye preferencias subjetivas en el diseño. "Mediante un dispositivo que analiza la forma en que la persona encargada de diseñar el proyecto observa los planos de planta y el grado en que su pupila está dilatada, su opinión puede transmitirse a los planos de planta que se proponen", subraya Laura García.

La investigación realizada en los últimos meses, en la que también participaron otros profesores

de la UCO como José Antonio García, Carlos Carmona y Adoración Antolí, permitió establecer asociaciones con universidades de Portugal, Arabia Saudita y Estados Unidos, con contribuciones de José Valente de Oliveira (en la Universidad del Algarve), Sancho Salcedo Sanz (en la Universidad de Alcalá de Henares) y Ajith Abraham (en Machine Intelligence Research Labs).

 

Fuente:

 https://www.ethicaleditor.com/tech/the-behavior-of-coral-reefs-is-simulated-in-order-to-optimize-space-in-industrial-plants/

 

 

El antiguo filósofo Platón propuso la forma de los bloques elementales de construcción del universo. Según él, la Tierra estaba formada por cubos.

Un estimado colega nos comparte aquí un interesante artículo donde se informa que algunos investigadores modernos encuentran ahora una verdad fundamental en esa premisa. Al estudiar las formas y los patrones de fragmentación de una gran variedad de rocas, descubrieron que el promedio de todas sus formas es un cubo. El artículo, escrito por Katherine Unger Baillie, se publicó en el boletín digital de ingeniería de la University of Pennsylvania (UP) el pasado 20 de julio de 2020. Veamos de qué se trata… 

Platón, el filósofo griego que vivió en el siglo V A.C., creía que el universo estaba hecho de cinco tipos de materia: tierra, aire, fuego, agua y cosmos. Cada uno fue descrito con una geometría particular, lo que se conoce como forma platónica. Para la tierra, esa forma era el cubo.

La ciencia se ha movido constantemente más allá de las conjeturas de Platón, mirando al átomo como el bloque de construcción del universo. Sin embargo, el pensamiento de Platón, en este sentido, permanece con algo más de verdad, según los investigadores.

En un artículo reciente en los Proceedings of the National Academy of Sciences, un equipo de la University of Pennsylvania (UP), la Budapest University of Technology and Economics, y la  University of Debrecen utiliza matemáticas, geología y física para demostrar que la forma promedio de las rocas en la Tierra es un cubo

 

"Platón es ampliamente reconocido como la primera persona en desarrollar el concepto de un átomo, la idea de que la materia está compuesta de algún componente indivisible a la escala más pequeña", dice Douglas Jerolmack, geofísico en la  School of Arts & Sciences Department of Earth and Environmental Science and the School of Engineering y en  el Applied Science's Department of Mechanical Engineering and Applied Mechanics de la UP. "Pero esa comprensión era solo conceptual; nada de lo que conocemos actualmente de los átomos deriva de lo que nos dijo Platón.

"Lo interesante aquí es que lo que encontramos en las rocas, o en la tierra, es que hay más de una línea conceptual que nos lleva de regreso a Platón. Resulta que la concepción de Platón sobre el elemento tierra formado por cubos es, literalmente, la estadística modelo promedio para la tierra real. Y eso es simplemente alucinante ".

 

El hallazgo del grupo inició con modelos geométricos desarrollados por el matemático Gábor Domokos de Budapest University of Technology and Economics, cuyo trabajo predijo que las rocas naturales se fragmentarían en formas cúbicas.

"Este documento es el resultado de tres años de pensamiento y trabajo serios, pero se trata de una idea central", dice Domokos. "Si toma una forma poliédrica tridimensional, córtela al azar en dos fragmentos y luego córtela una y otra vez, obtendrá una gran cantidad de formas poliédricas diferentes. Pero en un sentido promedio, la forma resultante de los fragmentos es un cubo."

 

Domokos invitó a dos físicos teóricos húngaros a participar en el grupo: Ferenc Kun, un experto en fragmentación, y János Török, un experto en modelos estadísticos y computacionales. Después de discutir el potencial del descubrimiento, dice Jerolmack, los investigadores húngaros llevaron sus hallazgos a Jerolmack para trabajar juntos en las cuestiones geofísicas; en otras palabras, "¿Cómo permite la naturaleza que esto suceda?"

"Cuando le llevamos esto a Doug, dijo: 'Esto es un error o esto es algo grandioso'", recuerda Domokos. "Trabajamos hacia atrás para comprender la física que da como resultado estas formas".

Fundamentalmente, la pregunta que respondieron es qué formas se crean cuando las rocas se rompen en pedazos. Sorprendentemente, descubrieron que la conjetura matemática central une los procesos geológicos no solo en la Tierra sino también alrededor del sistema solar.

"La fragmentación es este proceso ubicuo en el que los materiales planetarios se están rompiendo continuamente", dice Jerolmack. "El sistema solar está lleno de hielo y rocas que se rompen sin cesar. Este trabajo nos da una firma de ese proceso que nunca hemos visto antes".

El entender este proceso implica que los componentes que se desprenden de un objeto anteriormente sólido deben encajar sin huecos, como un plato caído a punto de romperse. Como resultado, la única de las llamadas formas platónicas (poliedros con lados de igual longitud) que encajan sin espacios son los cubos.

"Una cosa que hemos especulado en nuestro grupo es que, posiblemente, Platón miró un afloramiento de roca y después de procesar o analizar la imagen inconscientemente en su mente, conjeturó que la forma promedio es algo así como un cubo", dice Jerolmack.

 

"Platón era muy sensible a la geometría", agrega Domokos. Según la tradición, la frase "Que no entre nadie ignorante de la geometría" estaba grabada en la puerta de la Academia de Platón. "Sus intuiciones, respaldadas por su amplio pensamiento sobre la ciencia, pueden haberlo llevado a esta idea sobre los cubos", dice Domokos.

Para probar si sus modelos matemáticos eran verdaderos en la naturaleza, el equipo midió una amplia variedad de rocas, cientos que recolectaron y miles más de conjuntos de datos recopilados previamente. No importa si las rocas se habían desgastado naturalmente de un gran afloramiento o si habían sido dinamitados por humanos, el equipo encontró un buen ajuste al promedio cúbico.

Sin embargo, existen formaciones rocosas especiales que parecen romper la "regla" cúbica. La Calzada del Gigante en Irlanda del Norte, con sus elevadas columnas verticales, es un ejemplo, formado por el inusual proceso de enfriamiento del basalto. Estas formaciones, aunque raras, están también enmarcadas por la concepción matemática de fragmentación del equipo; sólo se explican por procesos fuera de lo común en los procesos naturales.

 

"El mundo es un lugar desordenado", dice Jerolmack. "Nueve de cada 10 veces, si una roca se separa, se comprime o se corta, y por lo general estas fuerzas ocurren juntas, terminas con fragmentos que son, en promedio, formas cúbicas. Es sólo si tienes una muy especial condición de estrés que obtienes algo más. La tierra simplemente no hace esto a menudo ".

Los investigadores también exploraron la fragmentación en dos dimensiones, o en superficies delgadas que funcionan como formas bidimensionales, con una profundidad que es significativamente menor que el ancho y la longitud. Allí, los patrones de fractura son diferentes, aunque el concepto central de dividir polígonos y llegar a formas promedio predecibles aún se mantiene.

 

"Resulta que en dos dimensiones es igualmente probable que obtengas un rectángulo o un hexágono en la naturaleza", dice Jerolmack. "No son hexágonos verdaderos, pero son el equivalente estadístico en un sentido geométrico. Puedes pensarlo como un agrietamiento de pintura; una fuerza está actuando para separar la pintura por igual de diferentes lados, creando una forma hexagonal cuando se agrieta ".

En la naturaleza, se pueden encontrar ejemplos de estos patrones de fractura bidimensionales en capas de hielo, barro seco o incluso en la corteza terrestre, cuya profundidad es muy superior a su extensión lateral, lo que le permite funcionar como de facto ocurre en un material bidimensional. Anteriormente se sabía que la corteza terrestre se fracturaba de esta manera, pero las observaciones del grupo respaldan la idea de que el patrón de fragmentación resulta de la tectónica de placas.

La identificación de estos patrones en la roca puede ayudar a predecir fenómenos como los riesgos de caída de rocas o la probabilidad y ubicación de los flujos de fluidos, como el petróleo o el agua, en las rocas.

Para los investigadores, encontrar lo que parece ser una regla fundamental de la naturaleza que surge de ideas milenarias ha sido una experiencia intensa pero satisfactoria.

 

 

"Hay muchos granos de arena, guijarros y asteroides, y todos evolucionan astillándose de manera universal", dice Domokos, quien también es co-inventor del Gömböc, la primera forma convexa conocida con el mínimo número, sólo dos, de puntos de equilibrio estático. El astillado por colisiones elimina gradualmente los puntos de equilibrio, pero las formas no llegan a convertirse en un Gömböc; este último aparece como un punto final inalcanzable de este proceso natural.

El resultado actual muestra que el punto de partida puede ser una forma geométrica similarmente icónica: el cubo con sus 26 puntos de equilibrio. "El hecho de que la geometría pura proporcione estos soportes para un proceso natural omnipresente, me da felicidad", dice.

"Cuando recoges una roca en la naturaleza, no es un cubo perfecto, pero cada uno es una especie de sombra estadística de un cubo", agrega Jerolmack. "Recuerda la alegoría de Platón sobre la cueva. Postuló una forma idealizada que era esencial para comprender el universo, pero todo lo que vemos son sombras distorsionadas de esa forma perfecta".

 

Fuente: https://penntoday.upenn.edu/news/plato-was-right-earth-made-average-cubes

 

Ciertamente, ahora sabemos que Marte es un árido, helado e inhóspito desierto, pero ¿alguna vez tuvo vida el vecino más cercano de la Tierra? Es una pregunta que ha preocupado a los científicos durante siglos y ha generado innumerables documentos de ciencia ficción. Al respecto, un querido colega nos comparte hoy el presente artículo publicado por la Agence France-Presse (AFP) el pasado 11 de julio de 2020 y escrito por Juliette Collen y Kelly Macnamara en ParÍs. Veamos de qué se trata…

En estos días, tres proyectos de exploración espacial se están preparando para iniciar algunas de las iniciativas más ambiciosas hasta el momento para encontrar una respuesta.

Los científicos creen que hace cuatro mil millones de años los dos planetas, la Tierra y Marte, tenían el potencial de generar la vida, pero gran parte de la historia de Marte es un enigma.

 

Los nuevos equipos de exploración de Marte de Estados Unidos, Emiratos Árabes Unidos y China se lanzarán este verano.

Su objetivo no es encontrar la vida marciana (los científicos creen que nada sobreviviría allí ahora) sino buscar posibles rastros de formas de vida pasadas.

Estos vastos y costosos programas podrían resultar inútiles. Pero los astrobiólogos dicen que el planeta rojo sigue siendo nuestra mejor esperanza para encontrar un registro de la vida en otros planetas.

Marte es "el único planeta con posibilidades concretas de encontrar rastros de vida extraterrestre porque sabemos que hace miles de millones de años era habitable", dijo Jean-Yves Le Gall, presidente de la agencia espacial francesa CNES en una conferencia telefónica con periodistas esta semana.

Le Gall es uno de los arquitectos de la sonda exploratoria Mars 2020 de la NASA, cuyo lanzamiento está programado para finales de julio, cuando la Tierra y Marte permanezcan en el punto más cercano entre ellos durante más de dos años.

El proyecto de más de 2.5 mil millones de dólares es el último intento, y el más avanzado tecnológicamente, para descubrir los secretos más profundos de Marte.

Pero no está sólo, ya que el entusiasmo por la exploración espacial se ha reavivado.

Noticias de Marte

La investigación científica del planeta rojo comenzó en serio en el siglo XVII.

En 1609, el italiano Galileo Galilei observó a Marte con un telescopio primitivo y, al hacerlo, se convirtió en la primera persona en utilizar la nueva tecnología con fines astronómicos.

Cincuenta años después, el astrónomo holandés Christiaan Huygens utilizó un telescopio más avanzado de su propio diseño para hacer el primer dibujo topográfico del planeta.

Marte, en comparación con la Luna, "desolada y vacía", durante mucho tiempo parecía prometedor para la posible habitabilidad de los microorganismos, escribió el astrofísico Francis Rocard en su reciente ensayo "Últimas noticias de Marte".

Pero el Siglo XX presentó reveses.

En la década de 1960, cuando la carrera por poner a un hombre en la Luna se aceleraba hacia su deslumbrante "Salto gigante", Dian Hitchcock y James Lovelock estaban frenando las esperanzas de encontrar vida en Marte.

Su investigación analizó la atmósfera del planeta en busca de un desequilibrio químico, gases que reaccionan entre sí, lo que podría insinuar la vida.

"Si no hay reacción, probablemente no haya vida allí", dijo Lovelock a la AFP.

"Y ese fue el caso: Marte tiene una atmósfera que es completamente inactiva en lo que respecta a la química".

Su conclusión se confirmó una década después, cuando los satélites Viking amarizaron y tomaron muestras atmosféricas y de suelo que mostraban que el planeta ya no era habitable.

Este descubrimiento fue una "verdadera bomba" para la investigación de Marte, dijo Rocard a la AFP.

Los programas de Marte esencialmente se detuvieron durante 20 años.

Luego, en 2000, los científicos hicieron un descubrimiento que cambió el juego completamente: descubrieron que el agua una vez fluyó sobre su superficie.

 

Sigue el agua

 

Este hallazgo tentador ayudó a reavivar el interés latente en la exploración de Marte.

Los científicos estudiaron detenidamente imágenes de barrancos y cañones, recorriendo la superficie marciana en busca de evidencia de agua líquida.

Más de 10 años después, en 2011, la encontraron definitivamente.

La estrategia de "seguir el agua, seguir el carbono, seguir la luz" ha dado sus frutos, dijo Rocard.

Cada misión desde el descubrimiento del agua ha traído "más y más evidencia a la luz de que Marte no está tan muerto como pensábamos", dijo a la AFP Michel Viso, un astrobiólogo del CNES.

El último rover de los EUA en hacer el viaje, llamado Perseverance, está programado para aterrizar en febrero del próximo año después de un viaje de seis meses desde el momento del lanzamiento.

 

La sonda es quizás la más esperada hasta ahora. Su lugar de aterrizaje, el cráter Jezero, puede haber sido una vez un amplio delta de río de 45 kilómetros.

Rico en rocas sedimentarias, como arcilla y carbonatos, los mismos tipos de rocas que contienen restos fósiles en la Tierra, Jezero podría ser un tesoro.

O tal vez no.

"Sabemos que el agua fluyó una vez, pero la pregunta sigue siendo: ¿por cuánto tiempo?" preguntó Rocard. "Ni siquiera sabemos cuánto tiempo tardó la vida en aparecer en la Tierra".

Si la misión puede devolver estas rocas a la Tierra, podrían dar respuestas a las preguntas que han confundido a los científicos durante mucho tiempo.

Pero tendrán que esperar al menos 10 años para que el análisis esté disponible.

Viso dijo que los resultados probablemente serán "un conjunto de pistas" en lugar de una respuesta clara.

 

En el inicio

 

Los científicos también están considerando quizás una pregunta aún más profunda.

Si la vida nunca existió en Marte, ¿por qué no?

La respuesta a esto podría enriquecer nuestra comprensión de cómo se desarrolló la vida en nuestro propio planeta, dijo Jorge Vago, el portavoz de la Agencia Espacial Europea.

 

Debido al cambio de la tectónica de placas debajo del núcleo de la Tierra, es extremadamente difícil encontrar rastros de vida aquí antes de hace 3,500 millones de años.

Marte no tiene placas tectónicas, por lo que existe la posibilidad de que se conserven allí signos de vida de cuatro mil millones de años que "uno nunca podría encontrar en la Tierra", dijo Vago.

Y si los últimos programas de Marte no logran encontrar signos de la antigua vida marciana, siempre hay más fronteras para explorar.

 

 

Encelade y Europa, dos de las lunas de Saturno y Júpiter, respectivamente, se consideran contendientes prometedores.

Aunque alcanzarlos sigue siendo más ciencia ficción que realidad.

 

Fuente: https://mb.com.ph/2020/07/11/the-quest-to-find-signs-of-ancient-life-on-mars/

 

 

Lunes, 06 Julio 2020 05:43

¿Por qué las plantas son verdes?

Cuando la luz del Sol brilla sobre una hoja, esta cambia rápidamente pues las plantas deben protegerse de las repentinas oleadas de energía solar. Para hacer frente a estos cambios, los organismos fotosintéticos, desde plantas hasta bacterias, han desarrollado numerosas tácticas. Sin embargo, los científicos no habían podido identificar, hasta ahora, el principio de diseño subyacente.

Un estimado colega nos comparte información sobre los hallazgos de un equipo internacional de científicos, dirigido por el físico Nathaniel M. Gabor, de la University of California en Riverside (UC- Riverside) quienes han construido un modelo que reproduce una característica general de la recolección de luz fotosintética, observada en muchos organismos fotosintéticos. Esta información se publicó en el boletín de noticias de la UC-Riverside el pasado 25 de junio en el artículo escrito por Iqbal Pittalwala aquí reproducido. Veamos de qué se trata….

El concepto de cosecha de luz se refiere aquí a la recolección de energía solar por moléculas de clorofila unidas a proteínas. En la fotosíntesis, el proceso por el cual las plantas verdes y algunos otros organismos usan la luz solar para sintetizar los alimentos a partir del dióxido de carbono y el agua, la cosecha de energía luminosa comienza con la absorción de la luz solar.

El modelo de los investigadores toma prestadas ideas de la ciencia de redes complejas, un campo de estudio que explora la operación eficiente tanto en redes de teléfonos celulares, como en las del cerebro o en las redes de distribución eléctrica. El modelo describe una red simple que es capaz de ingresar luz de dos colores diferentes y, sin embargo, generar una tasa constante de energía solar. Esta elección inusual de solo dos entradas tiene consecuencias notables.

 

"Nuestro modelo muestra que al absorber solo colores de luz muy específicos, los organismos fotosintéticos pueden protegerse automáticamente contra cambios repentinos, o 'ruido', en la energía solar, lo que resulta en una conversión de energía notablemente eficiente", dijo Gabor, profesor asociado de física y astronomía de la UC-Riverside, que dirigió el estudio que aparece el 25 de junio pasado apareció en la revista Science. "Las plantas verdes se muestran verdes y las bacterias púrpuras se muestran púrpuras porque solo las regiones específicas del espectro del que absorben son adecuadas para la protección contra la energía solar que cambia rápidamente".

Gabor comenzó a pensar en la investigación de la fotosíntesis hace más de una década, cuando era estudiante de doctorado en la Universidad de Cornell. Se preguntó por qué las plantas rechazaban la luz verde, la luz solar más intensa. Con los años, trabajó con físicos y biólogos de todo el mundo para aprender más sobre los métodos estadísticos y la biología cuántica de la fotosíntesis.

 

Richard Cogdell, botánico de la Universidad de Glasgow en el Reino Unido y coautor del trabajo de investigación, alentó a Gabor a extender el modelo para incluir una gama más amplia de organismos fotosintéticos que crecen en entornos donde el espectro solar incidente es muy diferente.

"Con gran regocijo, pudimos demostrar que el modelo funcionaba en otros organismos fotosintéticos además de las plantas verdes, y que el modelo identificaba una propiedad general y fundamental de la cosecha de luz fotosintética", dijo. "Nuestro estudio muestra cómo, al elegir dónde absorbe la energía solar en relación con el espectro solar incidente, puede minimizar el ruido en la salida, información que puede utilizarse para mejorar el rendimiento de las células solares".

El coautor Rienk van Grondelle, un influyente físico experimental de la Vrije Universiteit Amsterdam en los Países Bajos que trabaja en los procesos físicos primarios de la fotosíntesis, dijo que el equipo encontró que los espectros de absorción de ciertos sistemas fotosintéticos seleccionan ciertas regiones de excitación espectral que cancelan el ruido y maximizan la energía almacenado.

"Este principio de diseño muy simple también podría aplicarse en el diseño de células solares artificiales", dijo van Grondelle, quien tiene una vasta experiencia en la recolección de luz fotosintética.

Gabor explicó que las plantas y otros organismos fotosintéticos tienen una amplia variedad de tácticas para evitar daños debido a la sobreexposición al Sol, que van desde mecanismos moleculares de liberación de energía hasta el movimiento físico de la hoja para seguir al Sol. Las plantas incluso han desarrollado una protección efectiva contra la luz ultravioleta, al igual que en una crema protectora solar.

"En el complejo proceso de la fotosíntesis, está claro que proteger al organismo de la sobreexposición es el factor que impulsa la producción exitosa de energía, y esta es la inspiración que usamos para desarrollar nuestro modelo", dijo. "Nuestro modelo incorpora una física relativamente simple, sin embargo, es consistente con un amplio conjunto de observaciones en biología. Esto es notablemente raro. Si nuestro modelo puede soportar los exhaustivos experimentos que estamos realizando, seguramente podremos encontrar aún mayores concordancias entre la teoría y las observaciones, dando una visión rica del funcionamiento interno de la naturaleza ".

 

 

Para construir el modelo, Gabor y sus colegas aplicaron la física directa de las redes a los detalles complejos de la biología, y pudieron hacer declaraciones claras, cuantitativas y genéricas sobre organismos fotosintéticos muy diversos.

"Nuestro modelo es la primera explicación impulsada por la hipótesis de por qué las plantas son verdes, y damos una hoja de ruta para probar el modelo a través de experimentos más detallados", dijo Gabor.

Gabor agregó que la fotosíntesis puede considerarse como un fregadero de la cocina, donde un grifo ingresa agua y un desagüe permite que el agua salga. Si el flujo hacia el fregadero es mucho mayor que el flujo hacia afuera, el fregadero se desborda y el agua se derrama por todo el piso.

"En la fotosíntesis, si el flujo de energía solar hacia la red de captación de luz es significativamente mayor que el flujo de salida, la red fotosintética debe adaptarse para reducir el repentino desbordamiento de energía", dijo. "Cuando la red no logra manejar estas fluctuaciones, el organismo intenta expulsar la energía extra. Al hacerlo, el organismo sufre estrés oxidativo, que daña las células".

 

Los investigadores se sorprendieron por lo general y simple que es su modelo.

"La naturaleza siempre te sorprenderá", dijo Gabor. "Algo que parece tan complicado y complejo podría funcionar en base a unas pocas reglas básicas. Aplicamos el modelo a organismos en diferentes nichos fotosintéticos y continuamos reproduciendo espectros de absorción precisos. En biología, hay excepciones a cada regla, tanto que el hallazgo de una regla suele ser muy difícil. Sorprendentemente, parece que hemos encontrado una de las reglas de la vida fotosintética ".

Gabor señaló que en las últimas décadas, la investigación de la fotosíntesis se ha centrado principalmente en la estructura y función de los componentes microscópicos del proceso fotosintético.

 

"Los biólogos saben bien que los sistemas biológicos generalmente no están finamente ajustados dado el hecho de que los organismos tienen poco control sobre sus condiciones externas", dijo. "Esta contradicción hasta ahora no se ha abordado porque no existe un modelo que conecte los procesos microscópicos con las propiedades macroscópicas. Nuestro trabajo representa el primer modelo físico cuantitativo que aborda esta contradicción".

A continuación, con el apoyo de varias subvenciones recientes, los investigadores diseñarán una nueva técnica de microscopía para probar sus ideas y avanzar en la tecnología de los experimentos de fotobiología utilizando herramientas de óptica cuántica.

"Hay mucho que entender sobre la naturaleza, y solo se ve más hermosa a medida que desentrañamos sus misterios", dijo Gabor.

 

Fuente: https://news.ucr.edu/articles/2020/06/25/why-are-plants-green

 

 

Las ciudades modernas de hoy, desde Denver hasta Dubai, podrían aprender una o dos cosas de las antiguas comunidades Pueblo, que una vez se extendieron por el suroeste de los Estados Unidos y el norte de México. Al respecto, un estimado colega nos comparte el presente artículo escrito por Daniel Strain y publicado el pasado 19 de junio (2020) en el boletín de noticias de la University of Colorado en Boulder, Co (UC-Boulder). Veamos qué nos comentan:

Uno de las primeras premisas que las comunidades antiguas fueron afirmando es que mientras más personas vivan juntas, mejores serán los niveles de vida.

Ese hallazgo proviene de un estudio publicado hoy en la revista Science Advances que fue dirigido por Scott Ortman, un arqueólogo de la Universidad de Colorado Boulder. Existe un número creciente de arqueólogos y antropólogos que argumentan que el pasado del mundo puede ser la clave de su futuro. ¿Qué lecciones pueden aprender las personas que viven hoy de los éxitos y fracasos de las civilizaciones de hace cientos o miles de años?

Recientemente, Ortman y José Lobo, de la Universidad Estatal de Arizona, se sumergieron profundamente en los datos de las ciudades agrícolas que salpicaban el Valle del Río Grande entre los siglos XIV y XVI. Las metrópolis modernas deberían tomar nota: a medida que las aldeas Pueblo se hicieron más grandes y densas, su producción per cápita de alimentos y otros bienes también pareció aumentar.

En otras palabras, calles llenas con mucho movimient, podrían conducir a ciudadanos con mejores posibilidades económicas y muy posiblemente con una mejor calidad de vida.

"Vemos aquí una situación de escala", dijo Ortman, profesor asistente en el Departamento de Antropología, que también está afiliado al Instituto Santa Fe en Nuevo México. "Mientras más personas trabajan juntas, más producen por persona".

Si lo mismo es cierto hoy en día, sigue siendo una pregunta abierta, especialmente en medio de los impactos sin precedentes de la pandemia de covid-19 en las ciudades y la proximidad humana. Pero los resultados del suroeste soleado sugieren que es una idea que vale la pena explorar.

"El registro arqueológico puede ayudarnos a aprender sobre los problemas que nos preocupan del mundo actual de tal forma que no los podríamos hacer así utilizando los datos disponibles de las sociedades modernas", dijo Ortman.

 

Los buenos platillos

 

Las investigaciones forman parte de una rama de un esfuerzo que Ortman lidera llamado Proyecto de Reactores Sociales, la cual ha explorado patrones de crecimiento en civilizaciones desde la antigua Roma hasta el mundo inca.

Es un intento de perseguir una idea propuesta por primera vez en el siglo XVIII por Adam Smith, a menudo conocido como el padre de la economía moderna. En The Wealth of Nations, Smith defendió los beneficios fundamentales del tamaño del mercado: que si se facilita el comercio de más personas, la economía crecerá.

Simplemente mire cualquier ciudad donde seguramente encontrara una peluquería junto a una panadería y una guardería para perros.

"A medida que las personas interactúan con mayor frecuencia, una persona puede realizar menos cosas por sí misma y obtener más de lo que necesita de sus contactos sociales", dijo Ortman.

El problema, explicó, es que ese crecimiento "que impulsa la concentración de personas" es difícil de aislar en las ciudades grandes y complejas de hoy. Esto mismo no resulta cierto para el Valle del Río Grande.

Antes de la llegada de los españoles en el siglo XVI, cientos de aldeas abarcaban la región cercana a lo que hoy es Santa Fe. Estos asentamientos variaron en tamaño desde unas pocas docenas de residentes hasta unas tres mil personas, la mayoría de las cuales se ganaban la vida cultivando entre otras cosas el maíz y el algodón.

Tal estilo de vida de subsistencia no significaba que estas comunidades fueran simples.

 

"La visión tradicional en la historia antigua era que el crecimiento económico no sucedió hasta el comienzo de la revolución industrial", dijo Ortman.

Él y Lobo decidieron poner a prueba esa suposición. El dúo estudió detenidamente una base de datos exhaustiva de hallazgos arqueológicos de la región, capturando todo, desde la cantidad y el tamaño de las habitaciones en las comunidades de Pueblo hasta la cerámica y montones de basura.

 

Descubrieron una tendencia clara: cuando las aldeas se volvieron más pobladas, sus residentes parecían mejorar en promedio, exactamente como Smith predijo. Los espacios habitables crecieron en tamaño y las familias recolectaron más cerámica pintada.

"Se podría considerar como más platos para compartir comidas juntos", dijo Ortman.

Conexión social

Ese crecimiento, descubrió el equipo, también parecía seguir un patrón que los investigadores del Proyecto de Reactores Sociales han visto en una variedad de civilizaciones a lo largo de la historia. Cada vez que las aldeas duplicaron su tamaño, los marcadores de crecimiento económico aumentaron aproximadamente un 16% en promedio.

Ortman dijo que el efecto no ocurre de la misma manera en todas partes. Factores como la desigualdad y el racismo, por ejemplo, pueden evitar que los residentes urbanos trabajen juntos, incluso cuando viven en espacios reducidos.

Pero, agregó Ortman, estas comunidades de Pueblo tienen una lección importante para las sociedades modernas: cuanto más personas puedan conectarse con otras, más prósperas se vuelven.

"En igualdad de condiciones, la urbanización debería conducir a mejoras en las condiciones materiales de vida para las personas en todas partes", dijo. "Sospechamos que es por eso que el mundo continúa urbanizándose, a pesar de todos los problemas asociados".

 

Fuente:

https://www.colorado.edu/today/2020/06/15/ancient-societies-hold-lessons-modern-cities

 

Si usted recuerda, "Transpórtame " es una de las frases más famosas de la serie Star Trek. Es el comando que se utilizaba cuando un personaje deseaba teletransportarse desde una ubicación remota de regreso a la nave espacial Enterprise.

 

Si bien la teletransportación humana solo existe en la ciencia ficción, la teletransportación es posible en el mundo subatómico de la mecánica cuántica, aunque no de la manera que normalmente se representa en la televisión. En el mundo cuántico, la teletransportación implica el transporte de información, en lugar del transporte de materia. Al respecto, un estimado colega nos comparte el presente artículo escrito por Lindsey Valich y publicado en el boletín de noticias de la University of Rochester (UR) el 19 de junio pasado. Veamos de qué se trata…

El año pasado, los científicos confirmaron que la información podía pasar entre fotones en chips de computadora, incluso cuando los fotones no estaban físicamente vinculados.

Ahora, según una nueva investigación de la University of Rochester (UR) y la“Purdue University, la teletransportación también puede ser posible entre electrones.

En un artículo publicado en Nature Communications y uno que aparece en Physical Review X, los investigadores -incluidos John Nichol, profesor asistente de física en Rochester, y Andrew Jordan, profesor de física en Rochester- exploran nuevas formas de crear interacciones entre electrones distantes en mecánica cuántica. La investigación es un paso importante para mejorar la computación cuántica, que, a su vez, tiene el potencial de revolucionar la tecnología, la medicina y la ciencia al proporcionar procesadores y sensores más rápidos y eficientes.

“Acción espeluznante a distancia”

La teletransportación cuántica es una demostración de lo que Albert Einstein llamó "acción fantasmagórica a distancia", también conocida como entrelazamiento cuántico. En el entrelazamiento, uno de los conceptos básicos de la física cuántica, las propiedades de una partícula afectan las propiedades de otra, incluso cuando las partículas están separadas por una gran distancia. La teletransportación cuántica involucra dos partículas entrelazadas y distantes en las cuales el estado de una tercera partícula "teletransporta" instantáneamente su estado a las dos partículas entrelazadas.

La teletransportación cuántica es un medio importante para transmitir información en la computación cuántica. Mientras que una computadora típica consta de miles de millones de transistores, llamados bits, las computadoras cuánticas codifican la información en bits cuánticos o qubits. Un bit tiene un único valor binario, que puede ser "0" o "1", pero los qubits pueden ser "0" y "1" al mismo tiempo. La capacidad de los qubits individuales de ocupar simultáneamente múltiples estados subyace al gran poder potencial de las computadoras cuánticas.

Los científicos han demostrado recientemente la teletransportación cuántica mediante el uso de fotones electromagnéticos para crear pares de qubits entrelazados de forma remota.

 

Sin embargo, los Qubits hechos de electrones individuales también son prometedores para transmitir información en semiconductores.

"Los electrones individuales son qubits prometedores porque interactúan muy fácilmente entre sí, y los qubits de electrones individuales en semiconductores también son escalables", dice Nichol. "Crear de manera confiable interacciones de larga distancia entre electrones es esencial para la computación cuántica".

 

Sin embargo, la creación de pares de qubits entrelazados de electrones que abarquen largas distancias, lo cual es necesario para la teletransportación, ha resultado difícil: mientras que los fotones se propagan naturalmente a largas distancias, los electrones generalmente están confinados en un solo lugar.

Pares de electrones entrelazados

 

Para demostrar la teletransportación cuántica usando electrones, los investigadores utilizaron una técnica desarrollada recientemente basada en los principios del acoplamiento de intercambio de Heisenberg. Un electrón individual es como un imán de barra con un polo norte y un polo sur que pueden apuntar hacia arriba o hacia abajo. La dirección del polo, ya sea que el polo norte apunte hacia arriba o hacia abajo, por ejemplo, se conoce como el momento magnético del electrón o el estado de giro cuántico. Si ciertos tipos de partículas tienen el mismo momento magnético, no pueden estar en el mismo lugar al mismo tiempo. Es decir, dos electrones en el mismo estado cuántico no pueden sentarse uno encima del otro. Si lo hicieran, sus estados cambiarían de un lado a otro a tiempo.

Los investigadores utilizaron la técnica para distribuir pares de electrones entrelazados y teletransportar sus estados de espín.

 

"Brindamos evidencia de 'intercambio de entrelaces', en el que creamos entrelazamiento de dos electrones a pesar de que las partículas nunca interactúan, y 'teletransportación de puerta cuántica', una técnica potencialmente útil para la computación cuántica mediante teletransportación", dice Nichol. "Nuestro trabajo muestra que esto se puede hacer incluso sin fotones".

Los resultados allanan el camino para futuras investigaciones sobre teletransportación cuántica que involucren estados de espín de toda la materia, no sólo de fotones, y proporcionan más evidencia de las capacidades sorprendentemente útiles de electrones individuales en semiconductores qubit.

 

Fuente:

https://www.rochester.edu/newscenter/quantum-teleportation-to-improve-quantum-computing-441352/

 

Un querido colega y amigo, nos comparte el presente artículo escrito por Jennifer Chu y publicado el pasado 8 de junio de 2020 en el boletín digital del Massachusetts Institute of Technology (MIT). En este artículo se informa que ingenieros del MIT diseñaron una especie de “cerebro-chip”, más diminuto  que un confeti, y que está integrado con decenas de miles de sinapsis cerebrales artificiales conocidas como memristors, componentes basados en silicio que imitan las sinapsis de transmisión de información en el cerebro humano. Veamos de que se trata….

 

Para iniciar recordemos que una sinapsis es una aproximación (funcional) intercelular especializada entre neuronas que permite a las células nerviosas comunicarse con otras a través de los axones y dendritas, transformando una señal eléctrica en otra química.

Los investigadores tomaron prestados los principios de la metalurgia para fabricar cada memristor de aleaciones de plata y cobre, junto con silicio. Cuando hicieron funcionar el chip a través de varias tareas visuales, el chip pudo "recordar" las imágenes almacenadas y reproducirlas muchas veces, en versiones que eran más nítidas y limpias en comparación con los diseños de memristor existentes hechos con elementos sin aleaciones.

 

Sus resultados, publicados hoy en la revista Nature Nanotechnology, demuestran un nuevo y prometedor diseño de memristores para dispositivos neuromórficos, componentes electrónicos que se basan en un nuevo tipo de circuito que procesa la información de una manera que imita la arquitectura neuronal del cerebro. Dichos circuitos inspirados en el cerebro podrían integrarse en dispositivos portátiles pequeños y llevarían a cabo tareas informáticas complejas que sólo las supercomputadoras de hoy en día pueden manejar.

"Hasta ahora, las redes de sinapsis artificiales existen como software. Estamos tratando de construir dispositivos (hardware) de red neuronal real para sistemas de inteligencia artificial portátiles", dice Jeehwan Kim, profesor asociado de ingeniería mecánica en el MIT. "Imagine conectar un dispositivo neuromórfico a una cámara en su automóvil y hacer que reconozca las luces y los objetos y tome una decisión de inmediato, sin tener que conectarse a Internet. Esperamos utilizar memorias eficientes en energía para realizar esas tareas en el sitio, en tiempo real."

 

Iones errantes

Los memristors, o transistores de memoria, son un elemento esencial en la computación neuromórfica. En un dispositivo neuromórfico, un memristor serviría como transistor en un circuito, aunque su funcionamiento se asemejaría más a una sinapsis cerebral: la unión entre dos neuronas. La sinapsis recibe señales de una neurona, en forma de iones, y envía una señal correspondiente a la siguiente neurona.

 

Un transistor en un circuito convencional transmite información al cambiar entre uno de los dos únicos valores, 0 y 1, y hacerlo solo cuando la señal que recibe, en forma de corriente eléctrica, es de una intensidad particular. En contraste, un memristor funcionaría a lo largo de un gradiente, muy parecido a una sinapsis en el cerebro. La señal que produce variará dependiendo de la intensidad de la señal que recibe. Esto permitiría que un solo memristor tenga muchos valores y, por lo tanto, lleve a cabo una gama de operaciones mucho más amplia que los transistores binarios.

 

 

Al igual que una sinapsis cerebral, un memristor también podría "recordar" el valor asociado con una intensidad de corriente dada y producir exactamente la misma señal la próxima vez que reciba una corriente similar. Esto podría garantizar que la respuesta a una ecuación compleja, o la clasificación visual de un objeto sea confiable, una hazaña que normalmente involucra múltiples transistores y condensadores.

 

En última instancia, los científicos imaginan que los memristores requerirían mucho menos espacio en chip que los transistores convencionales, lo que permitiría dispositivos informáticos portátiles y potentes que no dependen de supercomputadores, o incluso conexiones a Internet.

 

Sin embargo, los diseños de memristor existentes tienen un rendimiento limitado. Un solo memristor está hecho de un electrodo positivo y negativo, separado por un "medio de conmutación" o espacio entre los electrodos. Cuando se aplica un voltaje a un electrodo, los iones de ese electrodo fluyen a través del medio, formando un "canal de conducción" al otro electrodo. Los iones recibidos forman la señal eléctrica que el memristor transmite a través del circuito. El tamaño del canal iónico (y la señal que finalmente produce el memristor) debe ser proporcional a la fuerza del voltaje estimulante.

Kim dice que los diseños de memristor existentes funcionan bastante bien en casos en los que el voltaje estimula un gran canal de conducción o un fuerte flujo de iones de un electrodo a otro. Pero estos diseños son menos confiables cuando los memristors necesitan generar señales más sutiles, a través de canales de conducción más delgados.

Cuanto más delgado es un canal de conducción, y más liviano es el flujo de iones de un electrodo a otro, más difícil es que los iones individuales permanezcan juntos. En cambio, tienden a alejarse del grupo, disolviéndose dentro del medio. Como resultado, es difícil para el electrodo receptor capturar de manera confiable la misma cantidad de iones y, por lo tanto, transmitir la misma señal cuando se estimula con un cierto rango bajo de corriente.

 

Préstamo de metalurgia

 

Kim y sus colegas encontraron una forma de evitar esta limitación al tomar prestada una técnica de la metalurgia, la ciencia de fundir metales en aleaciones y estudiar sus propiedades combinadas.

 

"Tradicionalmente, los metalúrgicos intentan agregar diferentes átomos en una matriz masiva para fortalecer los materiales, y pensamos, ¿por qué no ajustar las interacciones atómicas en nuestro memristor y agregar algún elemento de aleación para controlar el movimiento de iones en nuestro medio?", dice Kim.

Los ingenieros suelen usar plata como material para el electrodo positivo de un memristor. El equipo de Kim revisó la literatura para encontrar un elemento que pudieran combinar con plata para mantener efectivamente unidos los iones de plata, mientras les permitía fluir rápidamente hacia el otro electrodo.

El equipo aterrizó en cobre como el elemento de aleación ideal, ya que es capaz de unirse tanto con plata como con silicio.

"Actúa como una especie de puente y estabiliza la interfaz plata-silicio", dice Kim.

 

Para hacer memristors usando su nueva aleación, el grupo primero fabricó un electrodo negativo de silicio, luego hizo un electrodo positivo depositando una pequeña cantidad de cobre, seguido de una capa de plata. Emparejaron los dos electrodos alrededor de un medio de silicio amorfo. De esta manera, modelaron un chip de silicio de milímetro cuadrado con decenas de miles de memristores.

Como primera prueba del chip, recrearon una imagen en escala de grises del escudo del Capitán América. Ellos equipararon cada píxel en la imagen a un memristor correspondiente en el chip. Luego modularon la conductancia de cada memristor que era relativa en fuerza al color en el píxel correspondiente.

El chip produjo la misma imagen nítida del escudo y pudo "recordar" la imagen y reproducirla muchas veces, en comparación con los chips hechos de otros materiales.

El equipo también operó el chip a través de una tarea de procesamiento de imágenes, programando los memristores para alterar una imagen, en este caso de Killian Court del MIT, de varias maneras específicas, incluyendo el enfoque y el desenfoque de la imagen original. Nuevamente, su diseño produjo las imágenes reprogramadas de manera más confiable que los diseños existentes de memristor.

 

"Estamos usando sinapsis artificiales para hacer pruebas de inferencia reales", dice Kim. "Nos gustaría desarrollar esta tecnología aún más para tener arreglos a mayor escala para realizar tareas de reconocimiento de imágenes. Y algún día, podría ser capaz de llevar cerebros artificiales para realizar este tipo de tareas, sin conectarse a supercomputadoras, Internet o la nube."

 

Esta investigación fue financiada, en parte, por los fondos del Comité de Apoyo a la Investigación del MIT, el Laboratorio de IA MIT-IBM Watson, el Laboratorio de Investigación Global de Samsung y la Fundación Nacional de Ciencia.

 

Fuente:

http://news.mit.edu/2020/thousands-artificial-brain-synapses-single-chip-0608

 

A medida que el covid-19 continúa devastando las poblaciones en todo el orbe, los científicos y especialistas de todo el mundo se centran singularmente en encontrar formas de combatir el nuevo virus. Precisamente sobre este tema, un estimado colega, que continuamente nos comparte información, nos comparte esta vez un artículo publicado el pasado 14 de abril, en el boletín de la University of California en Santa Bárbara (UCSB), donde nos informan que investigadores de Solid State Lighting & Energy Electronics Center (SSLEEC), así como empresas asociada a este centro están desarrollando un LED ultravioleta que tienen la capacidad de descontaminar superficies, y potencialmente aire y agua, que han estado en contacto con el virus SARS-CoV-2. Veamos de qué se trata….

"Una aplicación importante es en situaciones médicas: la desinfección de equipos de protección personal, superficies, pisos, dentro de los sistemas de HVAC, etc.", dijo el investigador de materiales Christian Zollner, cuyo trabajo se centra en el desarrollo de la tecnología LED de luz ultravioleta profunda para el saneamiento y fines de purificación. Agregó que ya existe un pequeño mercado para los productos de desinfección UV-C en contextos médicos.

De hecho, últimamente se ha prestado mucha atención al poder de la luz ultravioleta para inactivar el nuevo coronavirus. Como tecnología, la desinfección con luz ultravioleta ha existido por un tiempo. Y aunque es práctico, la eficacia a gran escala contra la propagación del SARS-CoV-2 aún no se ha demostrado.

La luz ultravioleta es muy prometedora: la empresa socio de SSLEEC, Seoul Semiconductor, a principios de abril informó de una "esterilización del 99.9% del coronavirus (COVID-19) en 30 segundos" con sus productos de LED UV. Su tecnología actualmente se está adoptando para uso automotriz, en lámparas LED UV que esterilizan el interior de vehículos desocupados.

Vale la pena señalar que no todas las longitudes de onda UV son iguales. Los rayos UV-A y UV-B, los tipos que recibimos aquí en la Tierra por cortesía del Sol, tienen usos importantes, pero el raro UV-C es la luz ultravioleta elegida para purificar el aire y el agua y para inactivar microbios. Estos sólo pueden generarse a través de procesos creados por el hombre.

"La luz UV-C en el rango de 260 - 285 nm, que es la que se utiliza en las tecnologías de desinfección, también es dañina para la piel humana, por lo que por ahora se usa principalmente en aplicaciones donde no hay personas presentes en el momento de la desinfección", dijo Zollner. De hecho, la Organización Mundial de la Salud (OMS) advierte contra el uso de lámparas de desinfección ultravioleta para desinfectar las manos u otras áreas de la piel; incluso una breve exposición a la luz UV-C puede causar quemaduras y lesiones oculares.

Antes de que la pandemia por covid-19 ganara impulso mundial, los científicos de materiales en SSLEEC ya estaban trabajando en el avance de la tecnología LED UV-C. Esta área del espectro electromagnético es una frontera relativamente nueva para la iluminación de estado sólido; La luz UV-C se genera más comúnmente a través de lámparas de vapor de mercurio y, según Zollner, "se necesitan muchos avances tecnológicos para que el LED UV alcance su potencial en términos de eficiencia, costo, confiabilidad y vida útil".

En un artículo publicado en la revista ACS Photonics, los investigadores informaron un método más sofisticado para fabricar LEDs de ultravioleta profundo (UV-C) de alta calidad, lo cual implica depositar una película de aleación de semiconductores compuestos por nitruro de aluminio y galio (AlGaN) en un sustrato de carburo de silicio (SiC): una variante del sustrato utilizado mas comúnmente, el zafiro

Según Zollner, el uso de carburo de silicio como sustrato permite un crecimiento más eficiente y rentable del material semiconductor UV-C de alta calidad que el zafiro. Esto, explicó, se debe a la proximidad de las estructuras atómicas de los materiales.

 

"Como regla general, cuanto más estructuralmente similar (en términos de estructura de cristal atómico) el sustrato y la película son entre sí, más fácil es lograr una alta calidad del material", dijo. Cuanto mejor sea la calidad, mejor será la eficiencia y el rendimiento del LED. El zafiro es estructuralmente diferente, y la producción de material sin defectos y desalineaciones a menudo requiere pasos adicionales complicados. El carburo de silicio no es una combinación perfecta, dijo Zollner, pero permite una alta calidad sin la necesidad de métodos adicionales que son costosos.

Además, el carburo de silicio es mucho menos costoso que el sustrato de nitruro de aluminio "ideal", lo que lo hace más amigable con la producción en masa, según Zollner.

La desinfección de agua portátil y de acción rápida fue una de las principales aplicaciones que los investigadores tenían en mente al desarrollar su tecnología LED UV-C; la durabilidad, confiabilidad y factor de forma pequeño de los diodos cambiarían las reglas del juego en áreas menos desarrolladas del mundo donde no hay agua limpia disponible.

La aparición de la pandemia de covid-19 ha agregado otra dimensión. A medida que el mundo corre para encontrar vacunas, terapias y curas para la enfermedad, la desinfección, la descontaminación y el aislamiento son las pocas armas que tenemos para defendernos, y las soluciones deberán implementarse en todo el mundo. Además de UV-C para fines de saneamiento del agua, la luz UV-C podría integrarse en sistemas que se encienden cuando no hay nadie presente, dijo Zollner.

 

"Esto proporcionaría una manera conveniente, de bajo costo, libre de químicos y para desinfectar espacios públicos, minoristas, personales y médicos", dijo.

 

Por el momento, sin embargo, es un juego de paciencia, ya que Zollner y sus colegas esperan la pandemia. La investigación en la UC Santa Bárbara se ha ralentizado para minimizar los esquemas de sana distancia y el contacto de persona a persona.

 

"Nuestros próximos pasos, una vez que se reanuden las actividades de investigación en UCSB, es continuar nuestro trabajo para mejorar nuestra plataforma AlGaN / SiC para producir los emisores de luz UV-C más eficientes del mundo", dijo.

Otros colaboradores de la investigación incluyen Burhan K. SaifAddin (autor principal), Shuji Nakamura, Steven P. DenBaars, James S. Speck, Abdullah S. Almogbel, Bastien Bonef, Michael Iza y Feng Wu, todos de SSLEEC y / o el Departamento de Materiales en la UCSB.

 

Fuente:

https://www.news.ucsb.edu/topics/ultraviolet-light

Hace unos días, en la búsqueda de opciones de programas para ver en la televisión durante la cuarentena, nos recomendaron “Marte”, una buena serie (la recomendamos), donde se combinan documentales de las acciones que se realizan en la actualidad para iniciar un primer asentamiento en Marte, con ciencia ficción de un futuro cercano que visualiza como podrían ser estas colonias.  Al respecto, un estimado colega nos comparte el siguiente artículo, escrito por Seth Borenstein, y publicado por AP el 23 de mayo de 2020. Veamos de qué se trata…

 

Todo comenzó con el sueño de cultivar una rosa en Marte.

Esa visión, la visión de Elon Musk, se transformó en una sacudida de la vieja industria espacial y una flota de nuevos cohetes privados. Ahora, esos cohetes lanzarán astronautas de la NASA desde Florida a la Estación Espacial Internacional, la primera vez que una compañía con fines de lucro llevará astronautas al cosmos.

Es un hito en el esfuerzo por comercializar el espacio. Pero para la empresa de Musk, SpaceX, también es el último hito en un viaje salvaje que comenzó con fracasos épicos y la amenaza de quiebra.

Si el excéntrico fundador y CEO de la empresa se sale con la suya, este es sólo el comienzo: planea construir una ciudad en el planeta rojo y vivir allí.

"Lo que realmente quiero lograr aquí es hacer que Marte parezca posible, que parezca que es algo que podemos hacer en nuestras vidas y que tú puedes ir", dijo Musk en un congreso de profesionales del espacio en México en 2016.

Musk "es un cambio revolucionario" en el mundo espacial, dice el astrofísico de la Harvard University, Jonathan McDowell, cuyo “Jonathan's Space Report” ha rastreado lanzamientos y fracasos durante décadas.

El ex astronauta y ex jefe de la Commercial Spaceflight Federation, Michael Lopez-Alegria, dice: "Creo que la historia lo mirará como ahora se ve a Leonardo da Vinci".

Musk se ha hecho más conocido por Tesla, su audaz esfuerzo por construir una compañía de vehículos eléctricos. Pero el proyecto SpaceX es anterior.

A los 30 años, Musk ya era enormemente rico por vender su compañía financiera de Internet PayPal y su predecesor Zip2. Organizó una serie de almuerzos en Silicon Valley en 2001 con G. Scott Hubbard, quien había sido el zar de Marte de la NASA y entonces dirigía la agencia Ames Research Center.

Musk quería de alguna manera cultivar una rosa en el planeta rojo, mostrársela al mundo e inspirar a los niños, recuerda Hubbard.

"Su verdadero enfoque era llevar y mantener vida en Marte", dice Hubbard, un profesor de la Universidad de Stanford que ahora preside el panel asesor de seguridad de la tripulación de SpaceX.

Hubbard le dijo que el gran problema era construir un cohete lo suficientemente asequible como para ir a Marte. Menos de un año después nació Space Exploration Technologies, llamada SpaceX.

Hay muchas compañías espaciales y, como todas, SpaceX está diseñada para obtener ganancias. Pero lo que es diferente es que detrás de esa motivación por obtener ganancias, hay un objetivo, que es simplemente "Llevar a Elon a Marte", dice McDowell. "Al tener esa visión a largo plazo, eso los empujó a ser más ambiciosos y realmente cambió las cosas".

Todos en SpaceX, desde los vicepresidentes del más alto nivel hasta el mozo que ofrece  capuchinos y FroYo, "le dirán que están trabajando para hacer que los humanos sean multiplanetarios", dice el ex director de SpaceX, Garrett Reisman, un ex astronauta, ahora en la University of Southern California.

Musk fundó la compañía justo antes de que la NASA incluyera en sus planes el concepto de espacio comercial.

 

Tradicionalmente, las empresas privadas construían cosas o prestaban servicios para la NASA, que seguía siendo el jefe y poseía el equipo e infraestructura. La idea de roles más amplios para las empresas privadas ha existido durante más de 50 años, pero el mercado y la tecnología aún no eran los apropiados.

Los dos accidentes mortales de transbordadores espaciales de la NASA, Challenger en 1986 y Columbia en 2003, fueron fundamentales, dice W. Henry Lambright, profesor de política pública en la Universidad de Syracuse.

Cuando Columbia se desintegró, la NASA tuvo que contemplar una nueva opción post-transbordador espacial. Ahí es donde entraron las empresas privadas, dice Lambright.

Después de Columbia, la agencia se centró en volver a llevar a los astronautas a la luna, pero aún tenía que llevar carga y astronautas a la estación espacial, dice Sean O'Keefe, quien era el administrador de la NASA en ese momento. Un proyecto piloto de 2005 ayudó a las empresas privadas a desarrollar naves para llevar carga a la estación.

SpaceX obtuvo parte de ese financiamiento inicial. Los primeros tres lanzamientos de la compañía fallaron. La compañía también podría haber fallado con la misma facilidad, pero la NASA se quedó con SpaceX y comenzó a dar sus frutos, dice Lambright.

"No se puede explicar SpaceX sin comprender realmente cómo la NASA realmente lo nutrió en los primeros días", dice Lambright. "En cierto modo, SpaceX es una especie de hijo de la NASA".

Desde 2010, la NASA ha gastado seis mil millones de dólares para ayudar a las empresas privadas a poner a las personas en órbita, donde SpaceX y Boeing han sido los que han recibido mayor participación, dice Phil McAlister, director comercial de vuelos espaciales de la NASA.

La NASA planea gastar otros dos mil 500 millones para comprar 48 asientos de astronautas para la estación espacial en 12 vuelos diferentes, dice. Con un poco más de 50 millones por viaje, es mucho más barato que lo que la NASA ha pagado a Rusia por los vuelos a la estación.

Comenzar desde cero le ha dado a SpaceX una ventaja sobre las empresas más antiguas y la NASA que están atrapadas usando tecnología e infraestructura heredadas, dice O'Keefe.

Y SpaceX intenta construir todo por sí mismo, dando a la empresa más control, dice Reisman. La compañía ahorra dinero reutilizando cohetes, y tiene clientes aparte de la NASA.

Esta compañía ubicada en California ahora tiene seis mil empleados. Sus trabajadores son jóvenes, consumen enormes cantidades de café y tienen semanas de 60 a 90 horas, dicen Hubbard y Reisman. También toman más riesgos que sus contrapartes de la NASA.

Las decisiones que pueden tomar un año en la NASA se pueden tomar en una o dos reuniones en SpaceX, dice Reisman, quien aún asesora a la firma.

En 2010, un cohete Falcon 9 en la plataforma de lanzamiento tenía una extensión de boquilla rota en un motor. Normalmente eso significaría sacar el cohete de la plataforma y una solución que retrasaría el lanzamiento más de un mes.

Pero con el permiso de la NASA, la ingeniera de SpaceX Florence Li fue izada en la boquilla del cohete con una grúa y un arnés. Luego, usando lo que eran esencialmente tijeras de jardín, "cortó la cosa, la lanzamos al día siguiente y funcionó", dice Reisman.

Musk es la cara pública y poco convencional de SpaceX: fuma marihuana en un popular podcast, se pelea con los funcionarios locales por abrir su planta de Tesla durante la pandemia y nombra a su hijo recién nacido "X Æ A-12".

Pero los expertos dicen que la veterana de la industria aeroespacial Gwynne Shotwell, presidenta y directora de operaciones, también es clave para el éxito de la compañía.

"El concepto SpaceX es en realidad una combinación de la imaginación, la creatividad y el impulso de Musk y la gestión de sonido e ingeniería es responsabilidad de Shotwell", dice McDowell.

Pero todo vuelve al sueño de Musk. El ex jefe de la NASA O'Keefe dice que Musk tiene sus excentricidades, enormes dosis de autoconfianza y persistencia, y esa última parte es clave: "Usted tiene la capacidad de superar un revés y mirar ... hacia dónde estamos tratando de ir."

Para Musk, es Marte.

 

Fuente: https://apnews.com/6d9dbc833fb303e983c6e2abb6839843

 

 

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