En hashtag: ingenieria

El día de hoy nos comparte un querido colega un interesante artículo sobre el alcance de nuestra compresión de la Inteligencia Artificial (IE). Este artículo, escrito por Tom Rickey, se publicó en el boletín digital de Pacific Northwest National Laboratory el 26 de febrero pasado y se tradujo por nosotros para este espacio. Esperamos lo disfrute.

Todos hemos conocido a personas tan inteligentes e informadas que no entendemos de qué están hablando. El asesor de inversiones que habla de los derivados, el médico que habla de las células B y las células T, el mecánico de automóviles que habla de los sofisticados motores computarizados actuales: sin embargo, confiamos en sus decisiones, aunque no comprendemos completamente el significado de sus palabras.

Así como sucede con la inteligencia humana, también ocurre con la Inteligencia Artificial (IA). Puede que no sepamos exactamente qué está pasando dentro de esa elaborada caja negra construida por humanos, pero sus decisiones pueden ser tan precisas que se gana nuestra confianza, si no nuestra comprensión.

Eso no es un problema cuando las decisiones tienen poca importancia. ¿Realmente necesitamos comprender, por ejemplo, el funcionamiento interno de un sistema de inteligencia artificial que clasifica cientos de fotos de gatos y perros sin problemas en el tiempo que lleva decir las palabras "perros y gatos"? Probablemente no. Las vidas humanas y el destino de las naciones no dependen de esas decisiones.

Pero la necesidad de comprensión aumenta cuando hay algo más en juego. Para las preocupaciones de seguridad nacional que se están estudiando en el Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) no es suficiente saber que un sistema funciona; los científicos exigen saber cómo y por qué.

IA comprensible: un camino hacia entender qué son y cómo funcionan los sistemas

Esa es la base de un campo de estudio conocido como "IA comprensible". El objetivo es comprender y explicar el razonamiento del sistema: desenredar los hilos de información que utiliza un sistema de inteligencia artificial para tomar decisiones o hacer recomendaciones.

"En el espacio de la seguridad nacional, las decisiones las toman personas que exigen transparencia con las tecnologías con las que están trabajando", dijo Angie Sheffield, gerente senior de programas de la National Nuclear Security Administration  (NNSA por sus siglas en inglés) del Departamento de Energía de EUA.

Sheffield administra la cartera de ciencia de datos en la Oficina de Investigación y Desarrollo de No Proliferación Nuclear de Defensa de la NNSA, también conocida como Investigación y Desarrollo de DNN. La oficina supervisa y mejora la capacidad de la nación para detectar y monitorear la producción y el movimiento de material nuclear, el desarrollo de armas y las detonaciones nucleares en todo el mundo. La oficina apoya el trabajo de un equipo de científicos de PNNL que están explorando cómo hacer que la IA sea compresible desde todos los ángulos y formas.

La IA está en todas partes en estos días, desde el diseño de medicamentos hasta las compras en línea, los sistemas de reserva y las listas de verificación de riesgos para la salud. El ámbito de la seguridad nacional, con grandes desafíos de análisis de datos y potentes capacidades informáticas, no es una excepción. Hay mucho en juego cuando se trata de cuestiones de no proliferación nuclear, y saber exactamente cómo un sistema de inteligencia artificial llega a sus conclusiones es crucial.

"Puede ser difícil incorporar una tecnología nueva y disruptiva como la IA en los enfoques científicos actuales. Un enfoque es construir nuevas formas en que los humanos puedan trabajar de manera más eficaz con la IA", dijo Sheffield. "Debemos crear herramientas que ayuden a los desarrolladores a comprender cómo funcionan estas técnicas sofisticadas para que podamos aprovecharlas al máximo".

La escasez de datos hace que la IA compresible sea esencial

La técnica más común para entrenar un sistema de IA es presentarle una gran cantidad de datos. Cuando hay fotos casi ilimitadas de rostros disponibles, por ejemplo, un sistema aprende mucho sobre los matices que involucran ojos, narices y bocas para usar el reconocimiento facial para determinar si una mirada suya debería abrir su teléfono. El sistema de IA se basa en la disponibilidad y la entrada de una gran cantidad de datos para permitir que el sistema clasifique la información correctamente.

Pero, afortunadamente, los datos son mucho más escasos cuando se trata de explosiones nucleares o desarrollo de armas. Esa buena noticia complica el desafío de usar la inteligencia artificial en el espacio de la seguridad nacional, lo que hace que el entrenamiento de la inteligencia artificial sea menos confiable y amplifica la necesidad de comprender cada paso del proceso.

"Estamos trabajando para entender por qué los sistemas dan las respuestas que dan", dijo Mark Greaves, científico de PNNL involucrado en la investigación. "No podemos usar directamente las mismas tecnologías de inteligencia artificial que utiliza Amazon para decidir que estoy preparado para comprar una cortadora de césped, para decidir si una nación está preparada para crear un arma nuclear. Los datos disponibles de Amazon son enormes y una cortadora de césped equivocada la recomendación no es un gran problema.

"Pero si un sistema de inteligencia artificial arroja una probabilidad errónea sobre si una nación posee un arma nuclear, ese es un problema de una escala completamente diferente. Por lo tanto, nuestro sistema debe al menos producir explicaciones para que los humanos puedan verificar sus conclusiones y usar su propia experiencia para corregir para las brechas de entrenamiento de IA causadas por la escasez de datos ", agregó Greaves. "Estamos inspirados por los enormes avances que sigue haciendo la IA, y estamos trabajando para desarrollar técnicas de IA nuevas y especializadas que puedan dar a Estados Unidos una ventana adicional a la actividad de proliferación nuclear".

Una pizca de IA, una pizca de conocimiento del dominio.

Sheffield señala que las fortalezas de PNNL provienen de dos fuentes. Uno es la experiencia significativa en IA; Los científicos de PNNL son presentadores frecuentes en congresos en los que también participan investigadores de entidades como Google, Microsoft y Apple. Pero el otro es el conocimiento del dominio: detalles técnicos entendidos por el personal de la PNNL sobre cuestiones como cómo se procesa el plutonio, el tipo de señales exclusivas del desarrollo de armas nucleares y las proporciones de isótopos producidos por dichos materiales.

La combinación de ciencia de datos, inteligencia artificial y experiencia en seguridad nacional le da a PNNL un papel único en la protección de la nación en el espacio de seguridad nacional de IA. Está combinando el poder científico puro de la IA con la sensatez inteligente callejera de un detective nuclear.

"Se necesita un conjunto especial de conocimientos, habilidades y capacidad técnica para avanzar en el estado del arte en seguridad nacional", dijo Sheffield. "Las consecuencias de lo que hacemos son muy altas y debemos ir mucho más allá de la práctica estándar para ser responsables".

Fuente: https://www.pnnl.gov/news-media/explainable-ai-must-nuclear-nonproliferation-national-security

Un estimado colega nos comparte en esta ocasión información relativa a robots blandos. En particular se trata de un robot blando cuadrúpedo que no necesita ningún dispositivo electrónico para funcionar y que fue diseñado y construido por ingenieros de la University of California - San Diego. El robot sólo necesita una fuente constante de aire a presión para todas sus funciones, incluidos sus controles y sistemas de locomoción. Esta información se publicó el 17 de febrero de 2021 en el boletín digital de noticias de la UC-San Diego en un artículo de divulgación escrito por Ioana Patringenaru y traducido aquí por nosotros. Veamos de qué se trata…

El equipo de ingenieros, dirigido por Michael T. Tolley, profesor de ingeniería mecánica en la Jacobs School of Engineering de la UC-San Diego, detalla sus hallazgos en la edición del 17 de febrero de 2021 de la revista científica Science Robotics.

"Este trabajo representa un paso fundamental pero significativo hacia robots andantes totalmente autónomos y sin dispositivos electrónicos", dijo el Dylan Drotman, estudiante de doctorado y miembro del equipo de investigación de Tolley y primer autor del artículo.

Las aplicaciones incluyen robótica de bajo costo para entretenimiento, como juguetes, y robots que pueden operar en entornos donde la electrónica no puede funcionar, como máquinas de resonancia magnética o pozos de minas. Los robots blandos son de particular interés porque se adaptan fácilmente a su entorno y operan de forma segura cerca de los humanos.

La mayoría de los robots blandos funcionan con aire a presión y están controlados por circuitos electrónicos. Pero este enfoque requiere componentes complejos como placas de circuitos, válvulas y bombas, a menudo fuera del cuerpo del robot. Estos componentes, que constituyen el cerebro y el sistema nervioso del robot, suelen ser voluminosos y costosos. Por el contrario, el robot UC San Diego está controlado por un sistema de circuitos neumáticos livianos y de bajo costo, compuesto por tubos y válvulas blandas, a bordo del propio robot. El robot puede caminar por orden o en respuesta a las señales que detecta del entorno.

"Con nuestro enfoque, podría hacer un cerebro robótico muy complejo", dijo Tolley, autor principal del estudio. "Nuestro enfoque aquí fue crear el sistema nervioso de aire más simple necesario para controlar la marcha".

El poder computacional del robot imita aproximadamente los reflejos de los mamíferos que son impulsados ​​por una respuesta neuronal de la columna en lugar del cerebro. El equipo se inspiró en los circuitos neuronales que se encuentran en los animales, llamados generadores de patrones centrales, hechos de elementos muy simples que pueden generar patrones rítmicos para controlar movimientos como caminar y correr.

Para imitar las funciones del generador, los ingenieros construyeron un sistema de válvulas que actúan como osciladores, controlando el orden en que el aire presurizado ingresa a los músculos impulsados ​​por aire en las cuatro extremidades del robot. Los investigadores construyeron un componente innovador que coordina la marcha del robot retrasando la inyección de aire en las piernas del robot. El andar del robot se inspiró en las tortugas de cuello lateral.

El robot también está equipado con sencillos sensores mecánicos: pequeñas burbujas suaves llenas de líquido colocadas al final de los brazos que sobresalen del cuerpo del robot. Cuando se presionan las burbujas, el fluido hace girar una válvula en el robot que hace que cambie de dirección.

El artículo de Science Robotics se basa en trabajos anteriores de otros grupos de investigación que desarrollaron osciladores y sensores basados ​​en válvulas neumáticas, y agrega los componentes necesarios para lograr funciones de alto nivel como caminar.

¿Cómo funciona?

El robot está equipado con tres válvulas que actúan como inversores que hacen que un estado de alta presión se extienda por el circuito de aire, con un retraso en cada inversor.

Cada una de las cuatro patas del robot tiene tres grados de libertad impulsados ​​por tres músculos. Las patas tienen un ángulo de 45 grados hacia abajo y están compuestas por tres cámaras cilíndricas neumáticas conectadas paralelas con fuelles. Cuando se presuriza una cámara, la extremidad se dobla en la dirección opuesta. Como resultado, las tres cámaras de cada extremidad proporcionan la flexión de múltiples ejes necesaria para caminar. Los investigadores emparejaron cámaras de cada pierna en diagonal una frente a la otra, simplificando el problema de control.

Enlace a video del robot caminando sin ataduras, impulsado por un contenedor de CO2 presurizado a bordo equipado con un regulador de presión. Video acelerado 4X. Crédito: Drotman et al., Sci. Robot. 6, eaay2627 (2021): https://youtu.be/X5caSAb4kz0

Una válvula suave cambia la dirección de rotación de las extremidades entre la izquierda y la derecha. Esa válvula actúa como lo que se conoce como un interruptor de enganche de dos polos y dos posiciones: un interruptor con dos entradas y cuatro salidas, por lo que cada entrada tiene dos salidas correspondientes a las que está conectada. Ese mecanismo es un poco como tomar dos nervios e intercambiar sus conexiones en el cerebro.

Próximos pasos

En el futuro, los investigadores quieren mejorar la marcha del robot para que pueda caminar sobre terrenos naturales y superficies irregulares. Esto permitiría al robot navegar sobre una variedad de obstáculos. Esto requeriría una red de sensores más sofisticada y, como resultado, un sistema neumático más complejo.

El equipo también analizará cómo se podría usar la tecnología para crear robots, que en parte estén controlados por circuitos neumáticos para algunas funciones, como caminar, mientras que los circuitos electrónicos tradicionales manejan funciones superiores.

Fuente: https://ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/airwalker

El pasado jueves 19 de febrero tuvimos la oportunidad de ver la trasmisión, desde la cabina de mando de la NASA, del momento en que aterrizó el Perseverance Rover en Marte. Fue un momento emocionante. Este tipo de eventos se están convirtiendo poco a poco en un lugar común.

Al respecto un querido colega nos comparte el presente comunicado de la NASA sobre lo que ha pasado en las horas siguientes al aterrizaje. Este comunicado (21-020) fue firmado por Alana Johnson / Grey Hautaluoma, en la sede de la Nasa en Washington y publicado en su boletín digital el 19 de febrero de 2021 y traducido por nosotros. Revisemos su contenido:

Menos de un día después de que el rover Perseverance Mars 2020 de la NASA aterrizara con éxito en la superficie de Marte, los ingenieros y científicos del NASA Jet Propulsion Laboratory (Laboratorio de Propulsión a Chorro, JPL por sus siglas en inglés) de la agencia en el sur de California estaban trabajando arduamente, esperando las próximas transmisiones de Perseverance. A medida que ingresaban datos gradualmente, transmitidos por varias naves espaciales que orbitaban el Planeta Rojo, el equipo de Perseverance se sintió aliviado al ver los informes del estatus, la situación,  del Rover, que mostraban que todo parecía funcionar como se esperaba.

Además de la emoción, se obtuvo una imagen de alta resolución tomada durante el aterrizaje del rover. Mientras que el Rover Mars Curiosity de la NASA envió una película stop-motion de su descenso, las cámaras de Perseverance están destinadas a capturar video de su aterrizaje y esta nueva imagen fija fue tomada de ese metraje, que aún se está transmitiendo a la Tierra para su proceso.

Esta imagen fija de alta resolución es parte de un video tomado por varias cámaras cuando el rover Perseverance de la NASA aterrizó en Marte el 18 de febrero de 2021. Una cámara a bordo de la etapa de descenso capturó esta toma. Un objetivo clave de la misión de Perseverance en Marte es la astrobiología, incluida la búsqueda de signos de vida microbiana antigua. El rover caracterizará la geología del planeta y el clima pasado, allanará el camino para la exploración humana del Planeta Rojo y será la primera misión en recolectar y almacenar rocas y regolitos marcianos (rocas y polvo rotos). JPL, que es administrado para la NASA por Caltech en Pasadena, California, planeó y administra las operaciones de los Rovers Perseverance y Curiosity.

Créditos: NASA / JPL-Caltech

A diferencia de los vehículos exploradores anteriores, la mayoría de las cámaras de Perseverance capturan imágenes en color. Después del aterrizaje, dos de las cámaras de seguridad (Hazcams) capturaron vistas desde la parte delantera y trasera del rover, mostrando una de sus ruedas en la tierra marciana. La Perseverancia también obtuvo un primer plano del ojo de la NASA en el cielo: el reconocimiento de Marte de la NASA, el Orbiter, que usó una cámara especial de alta resolución para capturar la nave espacial navegando hacia el cráter Jezero, con su paracaídas detrás. La cámara del Experimento de cámara de alta resolución (HiRISE) hizo lo mismo con Curiosity en 2012. JPL lidera la misión del orbitador, mientras que el instrumento HiRISE está dirigido por la Universidad de Arizona.

Se espera que varias cargas pirotécnicas se disparen más tarde el viernes, liberando el mástil de Perseverance (la "cabeza" del rover) desde donde está fijado en su cubierta. Las cámaras de navegación (Navcams), que se utilizan para conducir, comparten espacio en el mástil con dos cámaras científicas: la Mastcam-Z con zoom y un instrumento láser llamado SuperCam. El mástil está programado para levantarse el sábado 20 de febrero, después de lo cual se espera que las Navcams tomen panoramas de la cubierta del rover y sus alrededores.

En los próximos días, los ingenieros estudiarán minuciosamente los datos del sistema del rover, actualizarán su software y comenzarán a probar sus diversos instrumentos. En las próximas semanas, Perseverance pondrá a prueba su brazo robótico y hará su primer viaje corto. Pasaran al menos uno o dos meses hasta que Perseverance encuentre un lugar plano para que Ingenuity, el mini helicóptero dentro del vientre del rover, emprenda sus recorridos, e incluso pasará aún más tiempo antes de que finalmente emprenda su larga jornada; en ese momento iniciará su misión científica buscando su primera muestra de roca y sedimentos marcianos.

Más sobre la misión

Un objetivo principal de la misión Perseverance en Marte es la investigación astrobiológica, incluida la búsqueda de signos de vida microbiana antigua. El rover caracterizará la geología del planeta y el clima pasado y será la primera misión en recolectar y almacenar rocas y regolitos marcianos, allanando el camino para la exploración humana del Planeta Rojo.

Las misiones posteriores de la NASA, en cooperación con la ESA (Agencia Espacial Europea), enviarán naves espaciales a Marte para recolectar estas muestras tomadas de la superficie y devolverlas a la Tierra para un análisis en profundidad.

La misión Perseverancia Marte 2020 es parte de todo un proyecto que incluye la exploración de la Luna y Marte de la NASA, con las misiones de Artemisa a la Luna que ayudaran a prepararse para la exploración humana del Planeta Rojo.

JPL, una división de Caltech en Pasadena, California, opera la misión Perseverancia Mars 2020 y la demostración de la tecnología Ingenuity Mars Helicopter para la NASA.

Para ver más imágenes de Perseverance, visite:

https://www.nasa.gov/content/perseverance-mars-rovers-first-images

Para obtener más información sobre la perseverancia, visite:

https://mars.nasa.gov/mars2020/

y

https://nasa.gov/perseverance

Fuente: https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-perseverance-rover-sends-sneak-peek-of-mars-landing

La pandemia generada por el coronavirus SARS-CoV-2 ha tenido un impacto monumental en la industria de la aviación debido a las restricciones que los países han impuesto para proteger a sus poblaciones, resultando en una ingente reducción en la demanda de vuelos. Por supuesto, el origen de las restricciones se deriva del papel directo que las aerolíneas han jugado en la forma en que la enfermedad COVID-19 se ha propagado alrededor del mundo. Lo anterior ha ocasionado que los aviones vuelen vacíos entre aeropuertos, que se hayan cancelado vuelos, se hayan cerrado aeropuertos y que la gran mayoría de aviones se encuentre en tierra.

De acuerdo al cuarto informe de la Asociación Internacional de Transporte Aéreo del 14 de abril de 2020, se estima una reducción de ingresos del 55 por ciento a nivel global para el 2020 por venta de pasajes. ​Los fabricantes de aviones y los operadores de aeropuertos también han despedido empleados. Según algunos expertos​, la crisis resultante es la peor jamás ocurrida en la historia de la aviación.

De lo anterior, surge de pronto una pregunta: ¿qué impacto tendrá la inactividad de los aviones en la futura seguridad de los vuelos? Al respecto un estimado colega nos comparte un artículo escrito por Neil Martin, publicado el 21 de enero de 2021 en el boletín digital de la University of New South Wales (UNSW) y traducido por nosotros. Revisémoslo…..

Existen procedimientos de mantenimiento adecuados para garantizar que los aviones que estén en tierra durante meses o años debido a restricciones de viaje en todo el mundo no sean un peligro adicional cuando vuelvan a volar.

Los pasajeros aéreos no deberían preocuparse por volar en el futuro, según un experto aeroespacial de la UNSW en Sydney, a pesar de que muchos aviones se mantienen almacenados a largo plazo debido a la pandemia de COVID-19.

La seguridad aérea fue un tema mundial a principios de este mes cuando 62 personas murieron tras el accidente de un Boeing 737 de Sriwijaya Air poco después del despegue de Yakarta en Indonesia. La aeronave involucrada en ese incidente había estado almacenada a largo plazo durante muchos meses durante 2020.

Como se comentó anteriormente, la pandemia de COVID-19 ha provocado una enorme disminución de los viajes aéreos en el último año, especialmente en rutas intercontinentales, y posteriormente obligó a las aerolíneas de todo el mundo a dejar en tierra miles de aviones durante largos períodos.

La Agencia de Seguridad Aérea de la Unión Europea (EASA) dijo en un boletín de información de seguridad publicado en agosto pasado que había notado una “tendencia alarmante” en el número de informes de indicaciones de velocidad y altitud no confiables durante los primeros vuelos después de que la aeronave dejara el almacenamiento, causada por sistemas de datos de aire contaminado.

Un porcentaje significativo de esas contaminaciones se debió, dijo, a la acumulación de objetos extraños, como nidos de insectos, en el sistema estático pitot que monitorea de manera crucial la velocidad y la altitud. Recomendaron el cumplimiento cuidadoso de los procedimientos de mantenimiento para las aeronaves almacenadas que vuelven a estar en servicio.

Pero la Dra. Sonya Brown, profesora principal de diseño aeroespacial en UNSW Engineering, dice que no hay razón para que los pasajeros se preocupen indebidamente por la condición de los aviones almacenados, incluso si los aviones permanecen en tierra por períodos más largos debido a restricciones fronterizas extendidas.

"En cualquier manual de mantenimiento de aeronaves hay procedimientos para poner a tierra el avión y son muy, muy específicos sobre lo que se debe hacer dependiendo de las diferentes duraciones del almacenamiento", dice la Dra. Brown.

Muchos aviones se envían a instalaciones de almacenamiento a largo plazo en regiones desérticas donde la baja humedad ayuda a prevenir daños al avión y sus sistemas de vuelo cruciales.

"Y si la aeronave se almacena correctamente, y si el personal debidamente autorizado sigue todos esos procedimientos, existe muy poco riesgo adicional".

"También depende de factores ambientales. Por eso, en algún lugar como Alice Springs a menudo se utiliza como instalación de almacenamiento, así como el desierto de Arizona, porque tienen muy poca humedad, por lo que se reduce la posibilidad de que algunos de los efectos de la degradación que podríamos ver ".

La instalación de almacenamiento en Alice Springs, administrada por Asia Pacific Aircraft Storage (APAS), ha crecido rápidamente desde que la pandemia afectó fuertemente los viajes aéreos y, en última instancia, podría albergar hasta 200 aviones.

La compañía también aumentó sus niveles de personal de mantenimiento a 70, con planes de expansión futura si es necesario.

En términos de flotas locales, y con los viajes intercontinentales hacia y desde Australia diezmados, Qantas ha almacenado 12 de sus Airbus A380 de larga distancia en el desierto de Mojave en los E.E. U.U. hasta 2023. Además, 11 de sus Boeing 787 también han sido conectadso a tierra a largo plazo en la misma instalación.

En total, Qantas anunció en junio pasado que guardaría alrededor de 100 aviones durante al menos un año, y probablemente incluso más, ya que el gobierno australiano parece reacio a abrir sus fronteras rápidamente.

Situación sin precedentes

Incluso antes de la pandemia de COVID, las aeronaves se retirarían del servicio regular y se almacenarían debido, por ejemplo, a los diferentes niveles de demanda de pasajeros durante el año.

Muchos sistemas de vuelo están cubiertos para evitar daños cuando los aviones se almacenan a largo plazo.

Pero la Dra. Brown reconoce que esta es una situación sin precedentes con respecto a la gran cantidad de aviones que permanecen sin usar durante largos períodos de tiempo, lo que podría causar algunos problemas.

“El problema que tenemos en este entorno de COVID es que normalmente el almacenamiento estaría sucediendo un número reducido de veces a un número reducido de aeronaves, y las aerolíneas o las instalaciones cuentan con una tripulación dedicada a mantenerlas adecuadamente”, dijo la profesora de la Facultad de Mecánica. e Ingeniería de Fabricación explica.

"Pero con COVID, hay tantos aviones en todo el mundo que se almacenan y eso significa que algunos pueden terminar en condiciones no ideales, o en lugares sin el equipo adecuado o sin suficiente personal de mantenimiento adecuado.

"Habrá muchas personas de mantenimiento que no se han ocupado de estos problemas de almacenamiento con mucha regularidad, y si no han realizado los procedimientos con frecuencia antes, es posible que no necesariamente detecten algo. Y ahí es donde pueden entrar en juego algunos riesgos adicionales, simplemente porque el mayor número de aeroplanos almacenados podría provocar más imperfecciones en el proceso ".

Sin embargo, la Dra. Brown dice que esos problemas potenciales se mitigan por el hecho de que es probable que sea un proceso largo y lento volver a los niveles "normales" anteriores de viajes aéreos.

"Abril de 2020 fue el punto más bajo en términos de tráfico aéreo y desde entonces ha habido un aumento gradual y continuo", explica.

"No creo que las aerolíneas vayan a necesitar repentinamente muchos de estos aviones almacenados para estar listos en poco tiempo, por lo que el hecho de que es probable que vuelvan a estar en servicio de manera gradual y lenta significa que debería haber tiempo para hacer las inspecciones adecuadas. completamente."

Fuente:

https://www.engineering.unsw.edu.au/news/long-term-storage-of-aircraft-is-not-a-big-risk-to-safety-says-unsw-expert

Cuando se descubre un nuevo virus, como es el caso del SARS-CoV-2, es importante ubicar de dónde proviene para poder identificar y aislar la fuente y prevenir nuevas introducciones del virus en la población humana. También ayuda a comprender la dinámica del comienzo del brote, que se puede utilizar para planear la respuesta de los sectores que manejan la salud pública. Entender el mecanismo que dio origen del virus también puede ayudar al desarrollo de terapias y vacunas. Actualmente, investigadores de todo el mundo están trabajando arduamente en esta tarea. Por esta razón consideramos importante compartir el presente artículo, que nos envía un estimado colega, el cual fue escrito por Andrea Manica y publicado en el boletín digital de la University of Cambridge el pasado 5 de febrero d 2021. Veamos de qué se trata…

Las emisiones globales de gases de efecto invernadero durante el último siglo han convertido al sur de China en un punto de acceso para los coronavirus transmitidos por murciélagos, al promover el crecimiento del hábitat forestal favorecido por los murciélagos.

Un nuevo estudio publicado el 5 de febrero en la revista Science of the Total Environment proporciona la primera evidencia de un mecanismo por el cual el cambio climático podría haber jugado un papel directo en la aparición del SARS-CoV-2, el virus que causó la pandemia de COVID-19.

El estudio ha revelado cambios a gran escala en el tipo de vegetación en la provincia de Yunnan, en el sur de China, y las regiones adyacentes en Myanmar y Laos, durante el último siglo. Los cambios climáticos, incluidos el aumento de la temperatura, la luz solar y el dióxido de carbono atmosférico, que afectan el crecimiento de plantas y árboles, han cambiado los hábitats naturales de matorrales tropicales a sabanas tropicales y bosques caducifolios. Esto creó un entorno adecuado para muchas especies de murciélagos que viven predominantemente en los bosques.

La cantidad de coronavirus en un área está estrechamente relacionada con la cantidad de diferentes especies de murciélagos presentes. El estudio encontró que otras 40 especies de murciélagos se han trasladado a la provincia de Yunnan, en el sur de China, en el siglo pasado, albergando alrededor de 100 tipos más de coronavirus transmitidos por murciélagos. Este “punto de acceso global' es la región donde los datos genéticos sugieren que puede haber surgido el SARS-CoV-2.

"El cambio climático durante el último siglo ha hecho que el hábitat en la provincia de Yunnan, en el sur de China, sea adecuado para más especies de murciélagos", dijo el Dr. Robert Beyer, investigador del Departamento de Zoología de la University of Cambridge y primer autor del estudio, quien recientemente recibió una beca de investigación europea en el Instituto de Potsdam para la Investigación del Impacto Climático, Alemania.

Añadió: "Comprender cómo ha cambiado la distribución global de las especies de murciélagos como resultado del cambio climático puede ser un paso importante en la reconstrucción del origen del brote de COVID-19".

Para obtener sus resultados, los investigadores crearon un mapa de la vegetación del mundo como era hace un siglo, utilizando registros de temperatura, precipitación y nubosidad. Luego usaron información sobre los requisitos de vegetación de las especies de murciélagos del mundo para calcular la distribución global de cada especie a principios del siglo XX. Comparar esto con las distribuciones actuales les permitió ver cómo la “riqueza de especies” de murciélagos, el número de especies diferentes, ha cambiado en todo el mundo durante el último siglo debido al cambio climático.

"A medida que el cambio climático alteró los hábitats, las especies abandonaron algunas áreas y se trasladaron a otras, llevándose sus virus consigo. Esto no sólo alteró las regiones donde los virus están presentes, sino que probablemente permitió nuevas interacciones entre animales y virus, lo que provocó la aparición de más virus dañinos. transmitirse o evolucionar ”, dijo Beyer.

La población mundial de murciélagos porta alrededor de 3.000 tipos diferentes de coronavirus, y cada especie de murciélago alberga un promedio de 2.7 coronavirus, la mayoría sin mostrar síntomas. Un aumento en la cantidad de especies de murciélagos en una región en particular, impulsado por el cambio climático, puede aumentar la probabilidad de que un coronavirus dañino para los humanos esté presente, se transmita o evolucione allí.

La mayoría de los coronavirus transmitidos por los murciélagos no pueden afectar a los humanos. Pero es muy probable que varios coronavirus que se sabe infectan a los humanos se hayan originado en los murciélagos, incluidos tres que pueden causar muertes humanas: el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS) CoV y el síndrome respiratorio agudo severo (SARS) CoV-1 y CoV-2.

La región identificada por el estudio como un punto crítico para un aumento impulsado por el clima en la riqueza de especies de murciélagos también alberga pangolines, que se sugiere que actuaron como huéspedes intermediarios del SARS-CoV-2. Es probable que el virus haya pasado de los murciélagos a estos animales, que luego se vendieron en un mercado de vida silvestre en Wuhan, donde ocurrió el brote humano inicial.

Los investigadores se hacen eco de las llamadas de estudios anteriores que instan a los responsables políticos a reconocer el papel del cambio climático en los brotes de enfermedades virales y abordar el cambio climático como parte de los programas de recuperación económica de COVID-19.

"La pandemia de COVID-19 ha causado un daño social y económico tremendo. Los gobiernos deben aprovechar la oportunidad de reducir los riesgos para la salud de las enfermedades infecciosas tomando medidas decisivas para mitigar el cambio climático", dijo el profesor Andrea Manica del Departamento de Zoología de la University of Cambridge, quien participó en el estudio.

"El hecho de que el cambio climático pueda acelerar la transmisión de patógenos de la vida silvestre a los humanos debería ser una llamada de atención urgente para reducir las emisiones globales", agregó el profesor Camilo Mora de la University of Hawai'i en Manoa, quien inició el proyecto.

Los investigadores enfatizaron la necesidad de limitar la expansión de áreas urbanas, tierras de cultivo y terrenos de caza en hábitats naturales para reducir el contacto entre humanos y animales portadores de enfermedades.

El estudio mostró que durante el último siglo, el cambio climático también ha provocado aumentos en el número de especies de murciélagos en regiones de África central y zonas dispersas en América Central y del Sur.

Fuente: https://www.cam.ac.uk/research/news/climate-change-may-have-driven-the-emergence-of-sars-cov-2

El artículo que nos comparte hoy un estimadísimo colega me recordó mi tesis de doctorado, en la que utilice como herramienta principal para solucionar las ecuaciones de un modelo de irrigación, el método de elemento finito (MEF). De acuerdo con este artículo, escrito por el profesor Mark Girolami y publicado el  21 de enero de 2021 en el boletín digital de la University of Cambridge (UC), este conocido método matemático, que se ha utilizado como herramienta predictiva en la ingeniería y las ciencias físicas durante mas de 70 años, ha sido rediseñado radicalmente en una investigación histórica dirigida por ingenieros de dicha universidad (UC).

El método de elementos finitos (MEF), una herramienta que proporciona soluciones simuladas por computadora a modelos matemáticos que de otro modo no se resolverían, ha sido la piedra angular de las matemáticas aplicadas modernas, el análisis numérico y el desarrollo de software, pero la capacidad de integrar datos con el MEF para mejorar las técnicas para hacer predicciones de modelos físicos se ha pasado por alto, hasta ahora.

Investigadores de la University of Cambridge, la University of Western Australia (UWA) y el Alan Turing Institute han colaborado para rediseñar el MEF y sentar las bases y la metodología mediante la cual se pueden realizar los Gemelos Digitales (Digital Twins). Se informó de estos hallazgos en los Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

El coautor del informe y autor del presente artículo, el profesor Mark Girolami, quien es titular de las cátedras Sir Kirby Laing de ingeniería civil y la de investigación de la Royal Academy of Engineering en la University  of Cambridge, así como director del Programa de Ingeniería Centrada en Datos en el Alan Turing Institute, dijo que la investigación tuvo un impacto comercial interesante.

"Los Gemelos Digitales (Digital Twins), es decir, el enlace del mundo físico y virtual, es de gran interés actual para la comunidad de ingenieros en general. Al integrar datos con MEF, este nuevo trabajo proporciona la base y la metodología mediante la cual se pueden realizar estos Gemelos Digitales (Digital Twins)", dijo.

"Al aceptar que nuestras descripciones matemáticas de sistemas complejos pueden ser incorrectas y no captar todos los aspectos del sistema, pudimos definir una descripción estadística del MEF que proporcionó una forma muy natural y completamente nueva de combinar datos y modelos matemáticos en una forma realmente poderosa.

"Esto brinda la oportunidad de acoplar técnicas estadísticas con FEM para sentar las bases matemáticas de la revolución de los gemelos digitales. Hasta ahora, en las FEM no se ha podido tomar en cuenta directamente los datos".

El artículo de PNAS demuestra el método en el contexto de mejorar nuestra comprensión de los solitones oceánicos, es decir, ondas internas de gran amplitud que se producen en la plataforma noroeste de Australia y en otras partes del mundo.

Connor Duffin, Ph.D. estudiante de la Escuela de Física, Matemáticas y Computación de la UWA y autor principal del artículo, agregó: "Científicamente, los solitones son eventos significativos que introducen turbulencias y mezclas, que impactan la fertilización local y, por lo tanto, la biología, debido a la dispersión de nutrientes del lecho marino en la columna de agua. Para la práctica de la ingeniería, predecir la ocurrencia y la magnitud de los solitones es de particular interés para la industria marítima australiana, ya que impacta la seguridad y operación de los activos actuales y futuros ".

Fuente:

http://www.eng.cam.ac.uk/news/data-science-and-computational-mathematics-unite-advance-predictive-methods-engineering

Los bancos de peces exhiben comportamientos complejos y sincronizados que los ayudan a encontrar alimento, migrar y evadir a los depredadores. Ningún pez o equipo de peces coordina estos movimientos ni los peces se comunican entre sí sobre qué hacer a continuación. Más bien, estos comportamientos colectivos surgen de la llamada coordinación implícita: los peces individuales toman decisiones en función de lo que ven hacer a sus vecinos.

Este tipo de auto-organización y coordinación descentralizadas y autónomas ha fascinado durante mucho tiempo a los científicos, especialmente en el campo de la robótica.

Al respecto, un estimado colega nos comparte el presente artículo escrito por Leah Burrows, traducido por nosotros y publicado el 13 de enero de 2021 en el boletín digital de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard University. Veamos de quÉ se trata…..

Efectivamente, un equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson y el Instituto WYSS de Ingeniería de Inspiración Biológica han desarrollado robots inspirados en peces que pueden sincronizar sus movimientos como un banco real de peces, sin ningún tipo de control externo. Es la primera vez que los investigadores demuestran comportamientos colectivos tridimensionales complejos con coordinación implícita en robots submarinos.

"Los robots a menudo se despliegan en áreas que son inaccesibles o peligrosas para los humanos, áreas donde la intervención humana podría ni siquiera ser posible", dijo Florian Berlinger, candidato a doctorado en SEAS y WYSS y primer autor del artículo. "En estas situaciones, realmente te beneficia tener un enjambre de robots altamente autónomos que sea autosuficiente. Mediante el uso de reglas implícitas y percepción visual en 3-D, pudimos crear un sistema que tiene un alto grado de autonomía y flexibilidad bajo el agua. donde cosas como GPS y WiFi no son accesibles ".

La investigación se publicó en Science Robotics

El cardumen robótico inspirado en peces, apodado Blueswarm, fue creado en el laboratorio de Radhika Nagpal, profesora que imparte la cátedra Fred Kavli de Ciencias de la Computación en SEAS y miembro asociado de la facultad en el Instituto WYSS. El laboratorio de Nagpal es pionero en sistemas auto-organizados, desde su enjambre de 1,000 robots Kilobot hasta su equipo de construcción robótica inspirado en las termitas.

Sin embargo, la mayoría de los enjambres robóticos anteriores operaban en un espacio bidimensional. Los espacios tridimensionales, como el aire y el agua, plantean importantes desafíos para la detección y la locomoción.

Se grabaron videos que muestra todos los comportamientos de aprendizaje del Blueswarm, incluida la formación de círculos, la búsqueda colectiva y la reunión alrededor de un objetivo, la auto-organización en el espacio y la auto-organización a lo largo del tiempo.

Ver video en: https://www.youtube.com/watch?v=1pflbeDRkUs&feature=emb_logo Credit: Berlinger et al., Sci Robot. 6, eabd8668 (2021)

Para superar estos desafíos, los investigadores desarrollaron un sistema de coordinación basado en la visión en sus robots de peces basado en luces LED azules. Cada robot submarino, llamado Bluebot, está equipado con dos cámaras y tres luces LED. Las cámaras a bordo con lente de pez detectan los LED de Bluebots vecinos y utilizan un algoritmo personalizado para determinar su distancia, dirección y rumbo. Basándose en la simple producción y detección de luz LED, los investigadores demostraron que el Blueswarm podría exhibir comportamientos complejos auto-organizados, incluida la agregación, la dispersión y la formación de círculos.

"Cada Bluebot reacciona implícitamente a las posiciones de sus vecinos", dijo Berlinger. "Entonces, si queremos que los robots se agreguen, entonces cada Bluebot calculará la posición de cada uno de sus vecinos y se moverá hacia el centro. Si queremos que los robots se dispersen, los Bluebots harán lo contrario. Si queremos que naden como una escuela en un círculo, están programados para seguir las luces directamente frente a ellos en el sentido de las agujas del reloj ".

Los investigadores también simularon una misión de búsqueda simple con una luz roja en el tanque. Usando el algoritmo de dispersión, los Bluebots se esparcen por el tanque hasta que uno se acerca lo suficiente a la fuente de luz para detectarlo. Una vez que el robot detecta la luz, sus LED comienzan a parpadear, lo que activa el algoritmo de agregación en el resto del cardumen. A partir de ahí, todos los Bluebots se agrupan alrededor del robot de señalización.

"Nuestros resultados con Blueswarm representan un hito significativo en la investigación de comportamientos colectivos auto-organizados bajo el agua", dijo Nagpal. "Los conocimientos de esta investigación nos ayudarán a desarrollar futuros cardúmenes submarinos en miniatura que puedan realizar el monitoreo ambiental y la búsqueda en entornos visualmente ricos pero frágiles como los arrecifes de coral. Esta investigación también allana el camino para comprender mejor los bancos de peces, recreando sintéticamente su comportamiento".

Fuente: https://wyss.harvard.edu/news/robotic-swarm-swims-like-a-school-of-fish/

Para este envío, un querido colega, ingeniero mecánico que labora en el área aeroespacial, nos comparte una descripción del trabajo de investigación que realiza Leiden University en Holanda y que podría conducir a la fabricación de pequeños robots submarinos con lo que se podrá realizar la  administración autónoma de fármacos en el cuerpo humano, entre otras aplicaciones. Esta información se publicó el 17 de noviembre de 2020 en un artículo escrito por Jennifer Ouellette en el boletín digital de ARS Thecnica. Veamos de qué se trata…

Físicos de Leiden University ubicada en Holanda han creado una versión microscópica impresa en 3D del USS Voyager de la serie de televisión Star Trek, según un artículo reciente en la revista Soft Matter. Este tipo de "micro-naves nadadoras sintéticas” son de gran interés para los científicos porque algún día podrían convertirse en diminutos robots nadadores para la administración autónoma de fármacos a través del torrente sanguíneo o para limpiar aguas residuales, entre otras aplicaciones potenciales. Dichos estudios también podrían arrojar luz sobre cómo los "unidades micro-nadadoras naturales”, como los espermatozoides y las bacterias, viajan a través del cuerpo humano.

Debido a su pequeño tamaño, los micro-nadadores enfrentan desafíos únicos cuando se mueven a través de fluidos. Como informamos anteriormente en el contexto de diferentes investigaciones, los microorganismos biológicos viven en ambientes con un llamado número de Reynolds bajo, un número que predice cómo se comportará un fluido en función de las variables viscosidad, longitud y velocidad. El concepto, que lleva el nombre del físico del siglo XIX Osborne Reynolds, es especialmente útil para predecir cuándo un fluido pasará a un flujo turbulento.

En términos prácticos, significa que las fuerzas de inercia (por ejemplo, empujar contra el agua para impulsarse hacia adelante mientras nada) son en gran parte irrelevantes en números de Reynolds muy bajos, donde dominan las fuerzas viscosas. Entonces, debido a que las bacterias o los espermatozoides nadan en números de Reynolds bajos, apenas pueden deslizarse en una distancia si se los empuja para ponerlos en movimiento. Es similar a un humano que intenta nadar en melaza.

"Al estudiar a los micro-nadadores sintéticos, nos gustaría entender a los micro nadadores biológicos", dijo a CNN la coautora Samia Ouhajji. "Esta comprensión podría ayudar a desarrollar nuevos vehículos de administración de fármacos; por ejemplo, microrobots que nadan de forma autónoma y administran fármacos en el lugar deseado del cuerpo humano".

La forma resulta ser un factor significativo que afecta el movimiento y las interacciones de los micro nadadores, y ese es el tema central de este último artículo. "La forma y el movimiento de los micro nadadores sintéticos y biológicos están íntimamente conectados", escribieron los autores. Estudios anteriores han demostrado que las partículas en forma de L siguen trayectorias circulares, por ejemplo. Y en 2016, científicos de la Southern Methodist University construyeron robots micro nadadores que se asemejan a una cadena de cuentas magnéticas. El movimiento de los robots podría controlarse mediante un campo magnético giratorio. Los investigadores encontraron que los micro nadadores de diferentes longitudes tenían diferentes propiedades de natación. En particular, los más largos nadan más rápido.

El equipo de Leiden necesitaba un método sólido para fabricar micro-nadadores en una variedad de formas complejas. Los micro-nadadores sintéticos se fabrican típicamente mediante técnicas químicas o de evaporación, que, si bien son efectivas, limitan las posibles formas a esferas o coloides en forma de varilla. Los micro nadadores biológicos son mucho más diversos y asimétricos con respecto a la forma. Así que los investigadores de Leiden optaron por utilizar la "polimerización de dos fotones" o 2PP, un método que permite la impresión 3D de microestructuras sin dejar de tener cierta flexibilidad en términos de forma y simetría. También les permitió controlar cómo se orienta una partícula en relación con el sustrato de sílice fundida sobre el que se imprime, lo que les da un control adicional sobre el movimiento resultante.

"El potencial de 2PP para crear micro nadadores con una amplia gama de geometrías es inmenso, lo que permite la producción de casi cualquier forma deseada", escribieron los autores. Según la coautora Daniela Craft, física de la Universidad de Leiden, el equipo enfocó un láser dentro de una gota y lo usó para "escribir" cualquier estructura que desearan. Pudieron crear una variedad de formas a escala micrométrica con una impresora 3D de alta resolución. Una vez impresos, los objetos se colocaron en acrilato de metiléter de propilenglicol durante 30 minutos y se sumergieron cinco veces en isopropanol como toque final a cada estructura.

El equipo comenzó imprimiendo partículas esféricas en el rango de 1 a 10 micrómetros como prueba de principio y pudo concluir que 4 micrómetros era lo más bajo que podían llegar y aún así producir formas razonablemente esféricas. A continuación, mostraron que, cuando se colocan en agua, sus partículas esféricas exhiben movimiento browniano, el movimiento aleatorio de partículas en un fluido cuando chocan constantemente con otras moléculas, es decir, se comportan como verdaderos coloides. (Dato curioso: uno de los artículos fundamentales que Albert Einstein publicó en 1905, su annus mirabilis, modeló moléculas de agua individuales como un mecanismo para el movimiento aleatorio observado de las partículas de polen en un charco).

Luego, los científicos de Leiden colocaron sus micro-nadadores en una solución de agua y peróxido de hidrógeno; el recubrimiento de platino / paladio reaccionó con la solución para crear autopropulsión o movimiento activo. "La diferencia en las trayectorias pasivas en el agua y las de la solución de peróxido de hidrógeno muestra que mediante un simple procedimiento de recubrimiento, los coloides impresos en 3D pueden activarse", escribieron los autores.

Para la siguiente fase de su investigación, el equipo de Leiden amplió su repertorio para imprimir en 3D estructuras más complejas: una esfera puntiaguda, una espiral, una hélice y un barco llamado "3DBenchy" que mide 30 micrómetros de largo, abreviatura de "punto de referencia". "una estructura comúnmente utilizada para probar impresoras 3D para ver qué tan bien manejan los detalles finos. El barco Benchy, por ejemplo, luce características geométricas tan desafiantes como ojos de buey y una cabina abierta.

Y, por supuesto, hicieron la versión micro del USS Voyager, que mide solo 15 micrómetros de largo. Eso fue a instancias del coautor Jonas Hoecht, a quien se le dio la opción de imprimir cualquier forma 3D que le gustara para la muestra final. Hoecht es un fanático acérrimo de Star Trek y eligió la Voyager. Se tomaron imágenes de todos los microobjetos impresos en 3D utilizando un microscopio electrónico de barrido (SEM).

"Esperamos aprender sobre lo que ahora es un buen principio de diseño para crear un pequeño vehículo de administración de medicamentos: si tiene una pequeña partícula que va a una parte específica del cuerpo para administrar medicamentos, entonces tiene que propulsarse y entonces tienes que lidiar con el medio ambiente en tu cuerpo, que es muy complejo ", dijo a CNN la coautora Daniela Kraft. "Lo que estamos tratando de responder es: ¿cuál sería un buen diseño? ¿Cuál sería una gran forma para que pueda circular y ser eficiente?"

La investigación del equipo demostró que las partículas creadas en forma de hélice mostraban el movimiento más prometedor. "Cuando se mueve hacia adelante, a menudo necesita rotar y eso ayuda, por ejemplo, a acelerarlo", dijo Kraft. "Si piensas en aplicaciones, si quieres tener una pequeña máquina que vaya a alguna parte, podría ser más útil tener forma de hélice, porque nada más rápido".

Fuente: https://arstechnica.com/science/2020/11/tiny-version-of-uss-voyager-sheds-light-on-physics-of-microswimmers/

Un estimado colega, ingeniero mecánico, nos comparte el presente artículo publicado por la AFP en Beijing el 4 de diciembre de 2020. Veamos de qué se trata. 

EL 4 de diciembre de 2020 China encendió con éxito su reactor de fusión nuclear "sol artificial" por primera vez, informaron los medios estatales, lo que marca un gran avance en las capacidades de investigación de energía nuclear del país.

El reactor HL-2M Tokamak es el dispositivo de investigación experimental de fusión nuclear más grande y avanzado de China, y los científicos esperan que el dispositivo pueda potencialmente ofrecer una poderosa fuente de energía limpia.

Diseñado para replicar las reacciones naturales que ocurren en el Sol utilizando gases de hidrógeno y deuterio como combustibles, el aparato ubicado en la ciudad de Chengdu, provincia de Sichuan, proporcionará energía limpia a través de la fusión nuclear controlada, informó la China National Nuclear Corporation (CNNC).

Utiliza un poderoso campo magnético para fusionar el plasma caliente y puede alcanzar temperaturas de más de 150 millones de grados Celsius, según el People's Daily, aproximadamente diez veces más caliente que el núcleo del sol.

El reactor, que se terminó de construir a fines del año antepasado, a menudo se le denomina “sol artificial" debido al enorme calor y energía que produce.

"El desarrollo de la energía de fusión nuclear no es sólo una forma de resolver las necesidades energéticas estratégicas de China, sino que también tiene una gran importancia para el futuro desarrollo sostenible de la energía y la economía nacional de China", dijo el People's Daily.

Los científicos chinos han estado trabajando en el desarrollo de versiones más pequeñas del reactor de fusión nuclear desde 2006.

Planean usar el dispositivo en colaboración con científicos que trabajan en el Reactor Experimental Termonuclear Internacional, el proyecto de investigación de fusión nuclear más grande del mundo con sede en Francia, que se espera que esté terminado en 2025 y cuyo proyecto participa China.

La fusión se considera el Santo Grial de la energía y es lo que alimenta nuestro Sol. Fusiona núcleos atómicos para crear cantidades masivas de energía, lo opuesto al proceso de fisión utilizado en las armas atómicas y las plantas de energía nuclear, que los divide en fragmentos.

A diferencia de la fisión, la fusión no genera desechos radiactivos y conlleva menos riesgo de accidentes o robo de material atómico.

Pero lograr la fusión es extremadamente complejo y difícil de implementar, y actualmente tiene un costo prohibitivo (el costo total de ITER estimado en $ 22.5 mil millones de dólares US), pero al igual que otras tecnologías, seguramente, una vez que se extienda su uso el costo de fabricación y operación bajara dramáticamente..

"El tiempo de confinamiento de energía de los dispositivos Tokamak internacionales es de menos de un segundo. La duración de descarga de disparo del HL-2M es de alrededor de 10 segundos, con un tiempo de confinamiento de energía de unos cientos de milisegundos", dijo Yang Qingwei, ingeniero jefe de HL -2M en el Southwestern Institute of Physics bajo la CNNC.

El sol artificial proporcionará un soporte técnico clave para la participación de China en el proyecto del Reactor Termonuclear Experimental Internacional y en los campos de investigación de frontera que incluyen la inestabilidad del flujo y los fenómenos magnéticos del plasma de temperatura ultra alta, según Yang.

El dispositivo de desarrollo propio es el más grande del país en escala y los parámetros más altos, con una estructura y modo de control más avanzados que su predecesor, el HL-2A Tokamak.

Fuentes:

 https://www.france24.com/en/live-news/20201204-china-turns-on-nuclear-powered-artificial-sun

http://www.xinhuanet.com/english/2020-12/04/c_139564057_2.htm

Deseamos una Feliz Navidad y un excelente Año 2021 a todos nuestros colaboradores y lectores. Y para concluir el año, terminaremos de revisar los resúmenes de los 25 mejores artículos publicados en Tech Xplorer en el 2020. Estos resúmenes se publicaron en un reporte especial el 18 de diciembre de 2020 y se tradujeron para Sólo para Ingenieros. Tech Xplore es una extraordinaria organización dedicada a la divulgación de la ciencia y la tecnología y forma parte de la red Science X. Tiene un alcance global de más de cinco millones de lectores mensuales y cuenta con sitios web dedicados a ciencias duras, tecnología, investigación médica y noticias de salud. La red Science X es una de las comunidades en línea más grandes del mundo de personas con una inclinación y gusto por las ciencias, la ingeniería o los desarrollos tecnológicos.

Continuemos entonces con la breve descripción de los artículos más sobresalientes en 2020 que publicó Tech Xplorer….

Un esfuerzo de colaboración entre Microsoft, la University of Michigan y Carnegie Mellon University fue reconocido por el grupo de ACM's Programming Language Design and Implementation con el Distinguished Paper Award por un método que garantiza que los programas informáticos complejos estén libres de errores sin tener que probarlos. El método utiliza una técnica llamada verificación formal para probar si una pieza de software producirá el resultado deseado.

Por otro lado, un grupo de investigadores de la University of Zurich que trabaja con SONY AI Zurich desarrolló un modelo de aprendizaje profundo que logró un rendimiento que sobrepasa la capacidad humana en Gran Turismo Sport, un conocido videojuego de carreras de autos. En el artículo que muestra su sistema, operando en el servidor de preimpresión arXiv, los investigadores describieron el sistema subrayando el potencial de las técnicas de aprendizaje profundo para controlar automóviles en entornos simulados.

Un equipo de investigadores de la King Abdullah University of Science and Technology desarrolló un sistema WiFi submarino que utiliza LED y láseres llamado Aqua-Fi. El sistema puede admitir servicios de Internet utilizando LED para proporcionar opciones de bajo consumo de energía para comunicaciones de corta distancia y láseres para transportar datos más lejos, pero utilizando más energía. Su prototipo pudo cargar y descargar contenido multimedia entre dos computadoras colocadas bajo el agua a dos metros de distancia.

Una colaboración de varias instituciones en los E.E. U.U. y China anunció paneles solares transparentes para ventanas con una calificación de eficiencia del ocho por ciento; los paneles también son 43.3 por ciento más transparentes. Fueron fabricados con un diseño a base de carbono en lugar de silicio convencional y, por lo tanto, tienen un tinte ligeramente verde que el equipo describió como similar a las gafas de sol.

En mayo, Tesla anunció que había desarrollado una nueva batería que está preparada para rediseñar la eficiencia económica del automóvil. Esta batería fue desarrollada como un proyecto conjunto con el fabricante chino de baterías Contemporary Amperex Technology junto con un equipo de expertos académicos contratados por el CEO de Tesla, Elon Musk. Tesla prometió que la nueva batería duraría más y costaría menos que las que se utilizan actualmente, con lo que el precio de los vehículos eléctricos estará más en línea con los vehículos convencionales.

Un equipo de investigadores de la University of York dio a conocer algunas de las vulnerabilidades de los administradores de contraseñas. Informaron que habían creado una aplicación maliciosa para hacerse pasar por una aplicación legítima de Google, y pudieron usarla para engañar a dos de cada cinco administradores de contraseñas probados para que revelaran una contraseña. Esto, afirmaron, se debía a que los administradores de contraseñas usaban criterios débiles para identificar aplicaciones legítimas.

El verano pasado, un equipo de la empresa Check Point informó que habían dado a conocer un error en los datos de voz utilizados por el asistente digital virtual de Amazon, Alexa. El error podría permitir a los piratas informáticos obtener datos del historial de voz e instalar habilidades de Alexa o acciones de Google sin el conocimiento o permiso del usuario. Esto significaba que los comandos de usuario se podían obtener y utilizar para infiltrarse en sus dispositivos de Amazon.

Además, un equipo combinado de investigadores de la University of Sydney, la University of Exeter y la University of Adelaide descubrió que los biocombustibles impulsados ​​por tequila eran más eficientes que los de maíz o de azúcar. Más específicamente, encontraron que la planta de agave utilizada para hacer tequila podría usarse en lugares secos como Australia y México para producir bioetanol para uso como combustible y etanol como ingrediente desinfectante de manos durante la pandemia, todo sin competir con los cultivos alimentarios.

Y un equipo de ETH Zurich desarrolló el primer lenguaje de programación intuitivo para computadoras cuánticas. Afirmaron que el nuevo lenguaje, llamado Silq, podría usarse para programar computadoras cuánticas de manera tan simple, confiable y segura como las computadoras clásicas. También afirmaron que permitiría a los programadores darse cuenta del potencial de las computadoras cuánticas mejor que los lenguajes existentes, porque el código es más compacto, más rápido, más intuitivo y más fácil de entender.

Además, un equipo internacional de investigadores afirmó haber resuelto un misterio de décadas sobre el almacenamiento de baterías de iones de litio: cómo los óxidos metálicos de próxima generación almacenan más energía de la que debería ser posible. El equipo, dirigido por un grupo de la University of Texas en Austin, descubrió que los óxidos metálicos poseen formas únicas de almacenar energía más allá de los mecanismos de almacenamiento electroquímicos clásicos.

Y un equipo de investigadores de la University of Michigan comenzó a investigar el uso de la inteligencia artificial en arquitectura como una forma de crear nuevos diseños arquitectónicos. Comenzaron evaluando el rendimiento de las redes neuronales existentes más simples disponibles en tareas de transferencia de estilo neuronal 2-D-a-2-D y poco después pasaron a modelos 3-D. Utilizaron los datos resultantes para entrenar una red neuronal convolucional.

La empresa alemana SINN Power anunció que planeaba lanzar un proyecto de demostración de una plataforma de generación de energía de triple opción única en su tipo frente a Iraklio, Grecia. El proyecto único implicaría la construcción de una plataforma en el océano atada al fondo del mar que recogerá tanto la energía de las olas, como la luz solar y el viento y la enviará de regreso a la costa.

Y finalmente, un ambicioso proyecto conjunto japonés-australiano llamado Hydrogen Energy Supply Chain llamó la atención y desató la controversia. Su idea requería que Japón comenzara a importar grandes cantidades de hidrógeno líquido de Australia para quemarlo y generar electricidad. Sin embargo, los críticos señalan que el hidrógeno se produciría y licuaría extrayéndolo del lignito, que libera dióxido de carbono al aire. El plan también requería la construcción de barcos especiales para transportar el hidrógeno.

Fuente:  https://techxplore.com/news/2020-12-year-techxplore-articles.html

Para cerrar el año reproduciremos aquí resúmenes de los 25 mejores artículos publicados en Tech Xplorer en el 2020. Estos resúmenes se publicaron en un reporte especial el 18 de diciembre de 2020 y los tradujimos para Sólo para Ingenieros. Tech Xplore es una extraordinaria organización dedicada a la divulgación de la ciencia y la tecnología y forma parte de la red Science X. Tiene un alcance global de más de cinco millones de lectores mensuales y cuenta con sitios web dedicados a ciencias duras, tecnología, investigación médica y noticias de salud. La red Science X es una de las comunidades en línea más grandes del mundo de personas con una inclinación y gusto por las ciencias, la ingeniería o los desarrollos tecnológicos.

2020 fue un buen año para la investigación tecnológica de todo tipo. Revisemos…….

Un equipo de SkyDrive Inc. de Japón hizo una demostración de su "automóvil volador": despegó con una persona a bordo, flotó aproximadamente entre 1 y 2 metros sobre el suelo durante aproximadamente cuatro minutos y luego regresó a salvo al suelo. Tomohiro Fukuzawa, quien dirige la empresa, dijo en la demostración que espera tener un producto a la venta dentro de un par de años.

El fabricante de baterías NDB afirmó que sus baterías de diamante para marcapasos alimentadas con desechos nucleares podrían durar miles de años; también afirmaron que podrían alimentar un teléfono celular durante nueve años y que un paquete de baterías utilizadas para alimentar un automóvil duraría casi un siglo. La compañía también afirmó que había encontrado una forma segura de utilizar los desechos nucleares sobrantes de las plantas de energía para fabricar sus baterías.

Un equipo de Duke University presentó una aplicación de inteligencia artificial que hace que fotos de rostros borrosas se vean 60 veces más nítidas. También reconocieron que las imágenes que resultaron no eran imágenes realistas de las personas en las fotografías originales, sino predicciones de cómo podrían verse.

Además, el verano pasado, Microsoft anunció que su programa Defender comenzaría a marcar CClean como una aplicación potencialmente no deseada y advertiría a los usuarios que no la instalen. CCleaner es un conjunto popular de herramientas de limpieza y optimización de sistemas informáticos. Durante años, Microsoft ha señalado a dicho software no sólo como innecesario sino también potencialmente problemático para los usuarios de computadoras.

Y la startup británica Gravitricity comenzó la construcción de un sistema de almacenamiento de energía renovable que se basará en la gravedad: manipulará pesos masivos en un eje como un medio de almacenamiento de energía, que caerá por gravedad cuando se necesite energía; esto lo hace  haciendo girar un eje que impulsa a su vez otro eje de un generador eléctrico. Los ejes deben tener una altura de casi una milla y los pesos oscilarán entre 500 y 5,000 toneladas.

Un equipo combinado de Aalto University y la empresa Ote Robotics crearon RealAnt, un robot de cuatro patas de bajo costo que podría usarse de manera efectiva para probar e implementar algoritmos de aprendizaje por refuerzo (RL por sus siglas en inglés) indican en su artículo subido al servidor de preimpresión denominado arXiv. El equipo de investigadores señaló que el robot era una versión del mundo real del entorno de simulación de robot tipo "Ant" comúnmente utilizado en proyectos de investigación de RL.

Y un equipo de University of Cambridge desarrolló un dispositivo independiente que convierte la luz solar, el dióxido de carbono y el agua en un combustible neutro en carbono sin requerir componentes adicionales ni electricidad. El equipo describió su tecnología avanzada de "photosheets (foto-hojas)" como un paso significativo hacia el logro de la fotosíntesis artificial.

Además, un par de estadísticos de la University of Waterloo propuso una idea relativa a un proceso matemático que podría entrenar sistemas de Inteligencia Artificial (IA) sin la necesidad de grandes conjuntos de datos. Ilia Sucholutsky y Matthias Schonlau se basaron en un trabajo reciente publicado en el MIT que muestra que es posible destilar la información más importante en un sistema de numeración a sus componentes más básicos, lo que permite el almacenamiento en mucho menos espacio.

Y un equipo de Aalto University demostró respuestas ultravioleta (UV) de silicio negro que excedían el 130% de eficiencia. Señalaron que era la primera evidencia experimental directa de que una eficiencia cuántica externa superior al 100% era posible en un sólo fotodiodo sin ningún antirreflejo externo. Antes de sus esfuerzos, la mejor eficiencia que se había visto era del 80%.

Además, un equipo de la Carnegie Mellon University dio a conocer lo que describieron como un nuevo lenguaje y herramienta de programación para garantizar que el código se computara según lo previsto. Juntas, las herramientas se llamaron Amanda, y verifican que los programas sean demostrablemente correctos y demuestren matemáticamente que el código se calculará correctamente a medida que se escribe.

Y un grupo de físicos de Lancaster University superó un hito al demostrar un nuevo tipo de memoria universal que podría transformar la forma en que funcionan las computadoras, los teléfonos inteligentes y otros dispositivos. La nueva tecnología almacena y cambia información fácilmente.

Finalmente en esta primera parte, una nueva empresa de Nueva Zelanda visualizó una red eléctrica inalámbrica global a la que denominó Emrod. La compañía tiene planes para alimentar al mundo con un sistema de transmisión eléctrica inalámbrica que puede llevar energía a áreas de difícil acceso a un costo menor que las líneas eléctricas tradicionales. Proponen una serie de antenas que deberían estar dentro de la línea de visión unas de otras.

Fuente: https://techxplore.com/news/2020-12-year-techxplore-articles.html

Un estimado colega nos envía el presente artículo que informa de estudios que está realizando Princeton University (PU) sobre la situación mundial actual. Dicho artículo fue escrito por B. Rose Huber y publicado el 11 de diciembre de 2020 en el boletín de noticias de la Universidad. Revisemos su contenido…

El auge de los movimientos populistas esta cambiando los sistemas políticos de todo el mundo. A medida que se intensifica el apoyo a estos movimientos "anti-elites", muchos investigadores se esfuerzan por comprender en qué grado están influyendo en y entre diferentes grupos el declive económico y la intensificación del conflicto.

Un modelo desarrollado por un equipo de investigadores, donde participa Nolan McCarty, de la Universidad de Princeton, muestra cómo la polarización de grupos, la creciente desigualdad y el declive económico pueden estar fuertemente conectados.

El modelo desarrolla una teoría de que la polarización de grupos tiende a dispararse en tiempos de contracción económica y creciente desigualdad. Sin embargo, incluso después de que mejoren las condiciones financieras, estas divisiones pueden permanecer profundamente arraigadas.

Es por eso que se necesitan redes de seguridad social fortalecidas para ayudar a minimizar los conflictos entre grupos sociales, étnicos y raciales, argumentan los investigadores en Science Advances.

"Surgen tiempos en los que se necesita la unidad nacional, como estamos viendo ahora con COVID-19, pero no debemos esperar a que una crisis de salud pública o una guerra unan a la gente. Los legisladores y los gobernantes deben actuar ahora invirtiendo en y proteger las redes de seguridad social que pueden prevenir la ampliación de las divisiones sociales y políticas ", dijo McCarty, quien es profesor titular de la cátedra Susan Dod Brown de Política y Asuntos Públicos en la Escuela de Asuntos Públicos e Internacionales de Princeton.

McCarty trabajó en el modelo con Alexander Stewart de la Universidad de Houston y Joanna Bryson de la Escuela Hertie en Berlín, Alemania. Utilizando modelos de evolución cultural y teoría de juegos evolutivos, el equipo diseñó su modelo para examinar la disposición de las personas a interactuar con personas fuera de su propio grupo social.

El modelo se basa en algunas suposiciones, la primera es que el éxito económico de un individuo está vinculado a las interacciones con otros y al desempeño de la economía subyacente. También asumen que las personas tienden a imitar el comportamiento de personas aparentemente "exitosas" para que los comportamientos sociales se puedan difundir entre el público.

Por último, asumen que las interacciones dentro del comportamiento social dentro del grupo son generalmente menos riesgosas con recompensas más bajas, mientras que las interacciones con miembros fuera del grupo son más riesgosas, pero conllevan una mayor ventaja. Esto significa que cuando las condiciones económicas se vuelven más inciertas y por ello más desafiantes, la gente tenderá a preferir la apuesta segura de interactuar con los de su propio grupo y evitar las interacciones con extraños. A medida que se imita tal comportamiento, las interacciones entre grupos declinan precipitadamente.

El modelo puede ser útil para explicar las tendencias políticas observadas en todo el mundo. En primer lugar, el modelo respalda las teorías que sostienen que las crisis económicas envalentonan a los movimientos de extrema derecha que predican vilipendiar a los grupos sociales externos. Por ejemplo, la Gran Depresión y la Crisis Financiera Global llevaron a un mayor apoyo para los populistas de derecha en varios países, incluidos los Estados Unidos y el Reino Unido.

Cuando se trata de desigualdad, la mayoría de los modelos sugieren que una brecha de riqueza significativa tiende a empoderar a los de la izquierda, ya que buscarán la redistribución del ingreso. El nuevo modelo de los investigadores no muestra necesariamente tal cambio, sino un alejamiento general de las interacciones entre grupos de identidad social. Dado que las interacciones entre grupos son económicamente valiosas, la sociedad se empobrece.

"En lugar de continuar el debate improductivo sobre si la 'ansiedad económica' o el conflicto grupal son los principales responsables de nuestra política profundamente dividida, los académicos deberían dedicar más esfuerzos a considerar la retroalimentación que impacta negativamente entre economía e identidad", dijo McCarty.

El documento, "Polarización bajo una creciente desigualdad y declive económico", apareció por primera vez en línea en Science Advances el 11 de diciembre de 2020.

Fuente: https://spia.princeton.edu/news/polarization-increases-economic-decline-becoming-cripplingly-contagious

Para este envío un colega nos comparte el presente artículo publicado el pasado 3 de diciembre de 2020, en el boletín digital de Purdue University (PU) y escrito por Kayla Wiles. Veamos de qué se trata…

En lugar de insertar una tarjeta o escanear un teléfono inteligente para realizar un pago, ¿qué pasaría si usted simplemente tuviera que tocar la máquina con el dedo?

Un prototipo desarrollado por ingenieros de PU esencialmente permitiría que su cuerpo actuara como el enlace entre su tarjeta o teléfono inteligente y el lector o escáner, lo que le permitiría transmitir información con solo tocar una superficie.

El prototipo aun no transfiere dinero, pero es la primera tecnología que puede enviar cualquier información con el toque directo de un dedo. En un nuevo estudio los investigadores muestran que mientras se usa el prototipo como reloj, el cuerpo de un usuario puede usarse para enviar información como una foto o contraseña al tocar un sensor en una computadora portátil.

"Estamos acostumbrados a desbloquear dispositivos con nuestras huellas digitales, pero esta tecnología no se basaría en la biometría, se basaría en señales digitales. Imagínese iniciar sesión en una aplicación en el teléfono de otra persona con solo tocarlo", dijo Shreyas Sen, un profesor asociado de PU en el departamento  de ingeniería eléctrica e informática.

"Todo lo que toque se volverá más poderoso por la información digital que lo atraviesa".

El estudio se publica en Transactions on Computer-Human Interaction, una revista de la Association for Computing Machinery. Shovan Maity, un alumno de Purdue, dirigió el estudio como Ph.D. estudiante en el laboratorio de Sen. Los investigadores también presentarán sus hallazgos en la conferencia Computer Human Interaction (ACM CHI) de la Association for Computing Machinery en mayo.

La tecnología funciona estableciendo una "Internet" dentro del cuerpo que los teléfonos inteligentes, relojes inteligentes, marcapasos, bombas de insulina y otros dispositivos portátiles o implantables pueden usar para enviar información. Estos dispositivos normalmente se comunican mediante señales de Bluetooth que tienden a irradiarse desde el cuerpo. Un pirata informático podría interceptar esas señales desde 30 pies de distancia, dijo Sen.

En cambio, la tecnología de Sen mantiene las señales confinadas dentro del cuerpo acoplándolas en un llamado "rango electrocuasistático" que es mucho más bajo en el espectro electromagnético que la comunicación Bluetooth típica. Este mecanismo es el que permite la transferencia de información con solo tocar una superficie.

Incluso si su dedo estuviera a solo un centímetro sobre una superficie, la información no se transferiría a través de esta tecnología sin un toque directo. Esto evitaría que un pirata informático robara información privada, como credenciales de tarjetas de crédito, al interceptar las señales.

Los investigadores demostraron esta capacidad en el laboratorio al hacer que una persona interactuara con dos superficies adyacentes. Cada superficie estaba equipada con un electrodo para tocar, un receptor para obtener datos del dedo y una luz para indicar que los datos se habían transferido. Si el dedo tocaba directamente un electrodo, solo se encendía la luz de esa superficie. El hecho de que la luz de la otra superficie permaneciera apagada indicó que los datos no se filtraron.

Del mismo modo, si un dedo se acerca lo más posible al sensor de una computadora portátil, la foto no se transferirá. Pero un toque directo podría transferir una foto.

Las máquinas de tarjetas de crédito y aplicaciones como Apple Pay utilizan una alternativa más segura a las señales de Bluetooth, llamada comunicación de campo cercano, para recibir un pago al tocar una tarjeta o escanear un teléfono. La tecnología de Sen agregaría la conveniencia de realizar un pago seguro en un solo gesto.

"No tendría que sacar un dispositivo de su bolsillo. Podría dejarlo en su bolsillo o en su cuerpo y simplemente tocar", dijo Sen.

La tecnología también podría reemplazar los llaveros o tarjetas que actualmente usan la comunicación Bluetooth para otorgar acceso a un edificio. En cambio, una persona podría simplemente tocar la manija de una puerta para entrar.

Al igual que las máquinas de hoy que escanean cupones, tarjetas de regalo y otra información desde un teléfono, el uso de esta tecnología en la vida real requeriría que las superficies en todas partes tengan el hardware adecuado para reconocer su dedo.

El software del dispositivo que lleva puesto una persona también debería configurarse para enviar señales a través del cuerpo hasta la punta del dedo, y tener una forma de apagarlo para que la información, como un pago, no se transfiera a todas las superficies. equipado para recibirlo.

Los investigadores creen que las aplicaciones de esta tecnología irían más allá de cómo interactuamos con los dispositivos en la actualidad.

"Cada vez que habilita un nuevo canal de hardware, le brinda más posibilidades. Piense en las grandes pantallas táctiles que tenemos hoy; la única información que recibe la computadora es la ubicación de su toque. Pero la capacidad de transferir información a través de su toque sería cambiar las aplicaciones de esa gran pantalla táctil ", dijo Sen.

Fuente: https://engineering.purdue.edu/ECE/News/2020/tech-makes-it-possible-to-digitally-communicate-through-human-touch

El pasado 7 de octubre de 2020 recibimos con profunda tristeza  la noticia del fallecimiento del Doctor Mario Molina Pasquel-Henríquez. La Academia Panamericana de Ingeniería publicó a nombre del Consejo de Directores y de todos sus miembros una esquela donde expresamos públicamente  el pésame por el sensible fallecimiento del Dr. Molina, distinguido Académico de Honor, enfatizando que sentimos profundamente la pérdida del amigo inmejorable, colega fraternal y notable ingeniero;  destacamos en ella nuestra admiración y respeto por este gran hombre, “siempre abierto a sorprenderse, dispuesto por la curiosidad inmediata, una vida por amor a la ciencia. Un hombre sublime”.

Un querido colega nos comparte el OBITUARIO que del Dr. Molina publica Nature el pasado 6 de noviembre de 2020 en su boletín digital y que aquí traducimos. Respetuosamente revisémoslo…

A mediados de la década de 1970, Mario Molina ayudó a predecir que las emisiones globales de clorofluorocarbonos (CFC) podrían agotar el ozono estratosférico. Una década más tarde, los científicos del British Antarctic Survey informaron que había aparecido un gran agujero en la capa de ozono sobre el Polo Sur. La incansable defensa y diplomacia científica de Molina ayudaron a lograr el Protocolo de Montreal de 1987 sobre Sustancias que adelgazan la Capa de Ozono, un acuerdo internacional para eliminar los CFC y otras sustancias químicas que tienen este efecto en la capa de ozono. Molina compartió el Premio Nobel de Química de 1995 con su ex asesor F. Sherwood Rowland y el químico holandés Paul Crutzen por su trabajo sobre la química estratosférica. Murió el 7 de octubre, a los 77 años.

El Protocolo de Montreal, el primer tratado de las Naciones Unidas en lograr la ratificación universal, redujo el cloro y el bromo estratosféricos, y el agujero de ozono ha comenzado a recuperarse. En 2003, el ex secretario general de la ONU, Kofi Annan, describió el tratado como “quizás el acuerdo internacional más exitoso hasta la fecha”. Su implementación, y el trabajo posterior de Molina sobre la calidad del aire en las megaciudades y sobre el cambio climático, mejoraron la calidad de vida de millones de personas en todo el mundo.

Una figura pública preciada en los Estados Unidos y México, fue un asesor de confianza del presidente estadounidense Barack Obama.

Nacido en la Ciudad de México, hijo de un diplomático, Molina fue a un internado en Suiza.

Estudió ingeniería química en la Universidad Nacional Autónoma de México, en su ciudad natal, y química aplicada en la Universidad de Friburgo, Alemania. Los estudios de doctorado en química física en la Universidad de California (UC), Berkeley, lo llevaron a Estados Unidos, donde consolidó su carrera.

En UC Irvine, él y Rowland calcularon la amenaza que representan los CFC para la atmósfera (véase M. Molina y F. Rowland Nature 249, 810–812; 1974). La inercia química que hizo que los CFC fueran valiosos como refrigerantes y propulsores también evita que la oxidación los elimine de la atmósfera, donde se convierten en un caballo de Troya para introducir cloro a la estratosfera. Allí, el gas puede catalizar la destrucción del ozono, permitiendo que la dañina luz ultravioleta de alta energía (UVB) penetre en la superficie de la Tierra.

Comunicar este trabajo a los medios de comunicación y a los legisladores fue el inicio de Molina en la diplomacia científica. Estos esfuerzos crearon un impulso para la eliminación gradual de los CFC en las latas de aerosol, acelerados por el descubrimiento del agujero de ozono y concluidos con el Protocolo de Montreal. Sin embargo, quedaron sin respuesta preguntas básicas: ¿por qué el agujero de ozono estaba localizado sobre el Polo Sur y era estacional?

Molina encontró la respuesta en la química de la superficie de las partículas de hielo que forman las hermosas nubes estratosféricas polares (PSC) de "madre perla" observadas durante el invierno sobre el Polo Sur. Durante el oscuro y frío invierno polar, el cloro estratosférico se almacena en formas relativamente inertes de nitrato de cloro en fase gaseosa, ácido hipocloroso y cloruro de hidrógeno.

Molina y su grupo de investigación, entonces en el Jet Propulsion Laboratory en Pasadena, California, hicieron experimentos creativos para imitar partículas de PSC: las reacciones entre las superficies de hielo y los compuestos de cloro llevaron a la liberación de cloro. La acumulación invernal del gas en el vórtice polar antártico debido a tales reacciones conduce a un agotamiento intenso del ozono cuando la luz solar regresa en la primavera polar.

Quedaba un misterio en cuanto a por qué el hielo debería ser un catalizador tan eficaz para estos procesos estratosféricos. Los cálculos basados ​​en las reacciones del cloruro de hidrógeno con una superficie de hielo cristalino predijeron que la activación del cloro sería mucho menos eficiente de lo que se observa en el laboratorio o en el medio ambiente. Molina sugirió que la diferencia podría deberse a una capa superficial desordenada, o capa casi líquida, en el hielo. En el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en Cambridge, su grupo de investigación realizó experimentos que confirmaron que el cloruro de hidrógeno a bajas temperaturas estratosféricas inducía tal desorden y que desempeñaba un papel en la activación del cloro.

Mientras era profesor de instituto en el MIT entre 1989 y 2004, Molina y su entonces esposa y colaboradora de mucho tiempo, Luisa Tan Molina, comenzaron a trabajar en la calidad del aire en megaciudades (en general, aquellas con más de diez millones de habitantes) en el sur global. Para orientar la política, el Proyecto Ciudad de México combinó estudios de campo a gran escala sin precedentes de la química atmosférica en vecindarios urbanos, en los que participaron cientos de científicos internacionales, con análisis en profundidad y participación de las partes interesadas. Este trabajo mejoró la calidad del aire en su amada ciudad natal.

En 2004, Molina se mudó a UC San Diego y fundó el Centro Mario Molina de Estudios Estratégicos sobre Energía y Medio Ambiente, un grupo de expertos con sede en la Ciudad de México. En sus últimas décadas, pasó cada vez más tiempo en México, pero siguió siendo un miembro inspirador de la facultad en UC San Diego. En 2014, encabezó una importante iniciativa de divulgación pública sobre el cambio climático, "Lo que sabemos", para la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia.

Molina podía comunicar la esencia de un tema técnico a cualquiera, con diplomacia amable y credibilidad científica.

Se desempeñó como asesor científico de varios presidentes de México y, como miembro de la Academia Pontificia de Ciencias del Vaticano, asesoró a tres papas y fue coautor del informe de 2017 'Menos de 2 grados Celsius: políticas de acción rápida para proteger a las personas y el planeta del cambio climático extremo'. En sus últimos meses, abogó apasionadamente por el uso de mascarillas para reducir la transmisión del SARS-CoV-2 en México.

Fuente:

 https://www.nature.com/articles/d41586-020-03133-3

https://www.academiapanamericanaingenieria.org/Docs/mm2.pdf

Un estimado colega, físico de origen pero ingeniero por sus posgrados, nos envía el presente artículo escrito por Katrina Miller, publicado en el boletín digital de la University of Chicago (UChicago) el 19 de noviembre del 2020 y traducido para Sólo para Ingenieros. Veamos de qué se trata…

Un equipo de investigadores de la Universidad de Chicago se embarcó recientemente en la búsqueda de su vida, o más bien, una búsqueda de la existencia de partículas supersimétricas de larga vida.

La supersimetría es una teoría propuesta para expandir el modelo estándar de física de partículas. Similar a la tabla periódica de los elementos, el modelo estándar es la mejor descripción que tenemos para las partículas subatómicas en la naturaleza y las fuerzas que actúan sobre ellas.

Pero los físicos saben que este modelo está incompleto; no deja espacio para la gravedad o la materia oscura, por ejemplo. La supersimetría tiene como objetivo completar el cuadro emparejando cada partícula del modelo estándar con un socio supersimétrico, lo que abre una nueva clase de partículas hipotéticas por detectar y descubrir. En un nuevo estudio, los físicos de UChicago han descubierto las limitaciones de las propiedades que podrían tener estos supercompañeros, si es que existen.

"La supersimetría es realmente la teoría más prometedora que tenemos para resolver tantos problemas como sea posible en el Modelo Estándar", dijo Tova Holmes, profesora asistente en la Universidad de Tennessee, Knoxville, quien trabajó en el experimento como investigadora postdoctoral en UChicago. "Nuestro trabajo encaja en un esfuerzo mayor en el Gran Colisionador de Hadrones para reconsiderar cómo buscamos una nueva teoría de la física".

El Gran Colisionador de Hadrones, ubicado en Europa en el CERN (Conseil européen pour la recherche nucléaire), acelera los protones a casi la velocidad de la luz antes de obligarlos a chocar. Estas colisiones protón-protón producen una gran cantidad de partículas adicionales donde los investigadores esperan encontrar esta prometedora nueva física.

"Pero en el Gran Colisionador de Hadrones, los nuevos eventos físicos son extremadamente raros y difíciles de identificar en los escombros de las partículas en colisión", dijo la profesora Young-Kee Kim, presidenta del departamento de física de UChicago y coautora del estudio, un esfuerzo dirigido íntegramente por mujeres.

El equipo de UChicago buscó la producción de sleptones, supuestos supercompañeros de los leptones existentes de electrones, muones y tau, utilizando datos recopilados en el ATLAS, un detector de partículas del CERN. En el modelo de supersimetría que se intenta probar, se teoriza que los sleptones tienen una vida útil prolongada, lo que significa que pueden viajar mucho antes de descomponerse en algo detectable por ATLAS.

"Una de las formas en que podemos no detectar la nueva física es si la partícula no se descompone rápidamente cuando se produce", dijo Holmes. "Por lo general, no podemos ver a las partículas de larga duración en nuestras búsquedas, porque básicamente eliminamos cualquier cosa que no parezca un decaimiento rápido estándar en nuestro detector".

Sin embargo, en cuatro años de recopilación de datos en el ATLAS, los investigadores de UChicago no encontraron eventos de leptones desplazados. Esa falta de descubrimiento les permitió establecer lo que se llama un límite, descartando un rango de masas y tiempo de vida que podrían tener los sleptons longevos.

"Estamos al menos un 95% seguros de que, en caso de que exista un slepton en este modelo, no tiene las masas ni el tiempo de duración en las partes sombreadas de esta trama", dijo Lesya Horyn, Ph.D. de UChicago quien recientemente completó su disertación sobre esta medida.

¿Un resultado nulo decepciona al equipo? De ningún modo.

"No encontrar nada te dice tanto", dijo Horyn. Saber que los sleptons longevos no tienen determinadas masas y duraciones informa a los investigadores sobre dónde enfocar las búsquedas futuras.

"Desde mi punto de vista, esta búsqueda era lo que los teóricos decían haber cubierto", dijo Holmes. "Parecía que podíamos hacerlo, ¡y lo hicimos!"

El resultado ha dado energía al equipo para ampliar aún más los límites. En algún momento de la próxima década, el Gran Colisionador de Hadrones entrará en su período de mantenimiento periódico, dejando tiempo suficiente para que se actualice el hardware del ATLAS.

"Este fue un primer paso en el análisis, por lo que definitivamente hay lugares para mejorar", dijo Horyn.

Una actualización urgente será una renovación del sistema de activación, que selecciona si los eventos deben guardarse o desecharse. El disparador está optimizado actualmente para almacenar desintegraciones de partículas de vida corta, no de los sleptones de vida larga que son fundamentales para esta búsqueda de supersimetría.

Se pueden realizar mejoras más inmediatas sin esperar el cierre.

"Los pasos futuros podrían incluir la búsqueda del mismo modelo utilizando datos más sólidos de las próximas ejecuciones del Gran Colisionador de Hadrones", dijo Xiaohe Jia, una estudiante graduada en Harvard que trabajó en el experimento como estudiante de la Universidad de Chicago. Otra ruta para explorar, dijo, podría ser el uso de técnicas similares para expandir la búsqueda de partículas de larga duración más allá de los sleptons.

Por ahora, el completar el modelo estándar sigue siendo una tarea pendiente, pero el equipo se enorgullece de haber liderado una primera búsqueda de este modelo de supersimetría en el ATLAS.

"Descubrir nueva física es como encontrar una aguja en un pajar", dijo Kim. "Aunque no vimos nada en los datos actuales, ¡hay una gran oportunidad para el futuro!"

Fuente: https://news.uchicago.edu/story/search-lifetime-supersymmetric-particles-cern

Un equipo internacional de ingenieros aeroespaciales está desarrollando un prototipo de dron que imita las maniobras acrobáticas de una de las aves más rápidas del mundo, el vencejo, en el último ejemplo de vuelo de inspiración biológica. Al respecto un estimado colega nos comparte el presente artículo publicado en el boletín digital de noticias de la University of South Australia (UniSA) el 29 de julio de 2020 y traducido aquí para Sólo para Ingenieros. Veamos de qué se trata…

Un equipo de investigación de Australia Meridional, Singapur, China y Taiwán ha diseñado un ornitóptero de 26 gramos (avión de alas móviles) que puede flotar, lanzarse, planear, frenar y sumergirse como un vencejo común, lo que los hace más versátiles, seguros y silenciosos que los drones quadricópteros existentes.

Con un peso equivalente a dos cucharadas de harina, el dron de alas móviles se ha optimizado para volar en entornos caóticos de los humanos, con la capacidad de deslizarse, flotar a muy baja altura y detenerse rápidamente desde velocidades rápidas, evitando colisiones, todo lo que los cuadricópteros actuales no pueden hacer.

El equipo, que incluye al ingeniero aeroespacial de UniSA, el profesor Javaan Chahl, ha diseñado un dron con alas felixbles similar en tamaño a un vencejo o de una paloma grande, que puede imitar algunas maniobras agresivas de vuelo de esta ave.

El profesor Chahl dice que copiar el diseño de las aves, como los vencejos, es solo una estrategia para mejorar el rendimiento de vuelo de los ornitópteros de alas batientes.

“Hay ornitópteros existentes pero, hasta ahora, eran demasiado ineficientes y lentos para ser ágiles. Hemos superado estos problemas con nuestro prototipo de ala flexibles, logrando el mismo empuje generado por una hélice”, dice el profesor Chahl.

“El batir de alas puede elevarse como el ala de un avión, mientras se empuja como una hélice y frena como un paracaídas. Hemos reunido esto para replicar los patrones de vuelo agresivos de las aves mediante el simple control de la cola ".

El científico investigador de la Universidad Nacional de Singapur, el Dr. Yao-Wei Chin, quien ha dirigido el proyecto publicado recientemente en Science Robotics, dice que los drones de inspiración biológica podrían usarse con éxito en una variedad de entornos.

Las aplicaciones de vigilancia son claras, pero las aplicaciones novedosas incluyen la polinización de granjas verticales interiores sin dañar la vegetación densa, a diferencia de los cuadricópteros de propulsión rotatoria cuyas cuchillas corren el riesgo de triturar los cultivos.

Debido a su estabilidad en vientos fuertes, el dron ornitóptero también podría usarse para ahuyentar a las aves de los aeropuertos, reduciendo el riesgo de que sean absorbidas por los motores a reacción.

“El ornitóptero optimizado actúa como una especie de espantapájaros, lo que ahorra en gran medida los costos laborales para las empresas de control de plagas y los operadores de aeropuertos”, dice el Dr. Chin.

Actualmente no hay ornitópteros comercializados que se utilicen para la vigilancia, pero esto podría cambiar con el último avance, afirman los investigadores.

Al mejorar el diseño para que los ornitópteros ahora puedan producir suficiente empuje para flotar y llevar una cámara y los dispositivos electrónicos que lo acompañan, el dron de alas flexibles batibles podría usarse para monitorear marchas y tráfico, recopilar información y estudiar bosques y vida silvestre.

El peso ligero y el lento batir de las alas del ornitóptero representan menos peligro para el público que los drones cuadricópteros en caso de accidente y, dado el empuje y los bancos de energía suficientes, podría modificarse para transportar diferentes cargas útiles según lo que se requiera.

Un área que requiere más investigación es cómo reaccionarán las aves a un objeto volador mecánico que se les parezca en tamaño y forma. Las aves pequeñas y domesticadas se asustan fácilmente con los drones, pero se sabe que grandes bandadas y aves mucho más grandes atacan a los ornitópteros.

Y aunque el avance bioinspirado es impresionante, estamos muy lejos de replicar el vuelo biológico, dice el Dr. Chin.

“Aunque los ornitópteros son los más cercanos al vuelo biológico con su propulsión de aleteo, las aves y los insectos tienen múltiples conjuntos de músculos que les permiten volar increíblemente rápido, doblar las alas, girar, abrir las ranuras de las plumas y ahorrar energía.

“La agilidad de sus alas les permite girar su cuerpo en el aire sin dejar de aletear a diferentes velocidades y ángulos.

“Los vencejos comunes pueden navegar a una velocidad máxima de 31 metros por segundo, equivalente a 112 kilómetros por hora o 90 millas por hora.

“A lo sumo, diría que estamos replicando el 10 por ciento del vuelo biológico”, dice.

Notas para los lectores:

“Un avión no tripulado con alas flexibles batibles eficientes detiene el vuelo de alta velocidad utilizando el vuelo posterior a la pérdida”, se publica en Science Robotics. Para obtener una copia del documento, envíe un correo electrónico a Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

El proyecto fue la culminación del trabajo de doctorado realizado por el Dr. Yao-Wei Chin en la Universidad Tecnológica de Nanyang bajo la dirección del Profesor Asociado Gih-Keong Lau (ahora con la Universidad Nacional Chiao Tung, Taiwán), y una colaboración internacional compuesta por el Profesor Boo Cheong Khoo ( Universidad Nacional de Singapur), el profesor Javaan Chahl y el Dr. Jia Ming Kok (Universidad de Australia Meridional y Grupo de Ciencia y Tecnología de Defensa, Australia), el Dr. Yong-Qiang Zhu (Universidad Tecnológica de Qingdao, China) y el Dr. Woei Leong Chan (Universidad Nacional de Singapur).

Fuente:

https://www.unisa.edu.au/Media-Centre/Releases/2020/is-it-a-bird-a-plane-not-superman-but-a-flapping-wing-drone/

Un estimado colega nos comparte el presente e interesante artículo escrito por Jules Bernstein y publicado por la University of California at Riverside (UCR) el pasado 30 de octubre de 2020. La traducción se realizó por  “Sólo para Ingenieros”.  Veamos de qué se trata…

Pequeñas plantas oceánicas aparentemente inofensivas sobrevivieron a la oscuridad del impacto de un asteroide que mató a los dinosaurios al aprender un comportamiento macabro: comerse a otras criaturas vivientes.

Grandes cantidades de escombros, cenizas y aerosoles se dispararon a la atmósfera cuando un asteroide se estrelló contra la Tierra hace 66 millones de años, sumiendo al planeta en la oscuridad, enfriando el clima y acidificando los océanos. Junto con los dinosaurios en la tierra y los reptiles gigantes en el océano, las especies dominantes de algas marinas fueron aniquiladas instantáneamente, excepto por una de raro tipo.

Un equipo de científicos, incluidos investigadores de UC Riverside, quería comprender cómo estas algas lograron prosperar mientras la extinción masiva se extendía por el resto de la cadena alimentaria mundial.

"Este evento estuvo más cerca de acabar con toda la vida multicelular en este planeta, al menos en el océano", dijo el geólogo de la UCR y coautor del estudio Andrew Ridgwell. "Si eliminas las algas, que forman la base de la cadena alimentaria, todo lo demás debería morir. Queríamos saber cómo los océanos de la Tierra evitaron ese destino y cómo nuestro ecosistema marino moderno volvió a evolucionar después de tal catástrofe".

Para responder a sus preguntas, el equipo examinó fósiles bien conservados de las algas supervivientes y creó modelos informáticos detallados para simular la probable evolución de los hábitos de alimentación de las algas a lo largo del tiempo. Sus hallazgos ahora se publican en la revista Science Advances.

Según Ridgwell, los científicos tuvieron un poco de suerte al encontrar los fósiles de tamaño nanométrico en primer lugar. Se ubicaron en sedimentos de rápida acumulación y alto contenido de arcilla, lo que ayudó a preservarlos de la misma manera que los pozos de alquitrán de La Brea proporcionan un ambiente especial para ayudar a preservar los mamuts.

La mayoría de los fósiles tenían escudos hechos de carbonato de calcio, así como agujeros en sus escudos. Los agujeros indican la presencia de flagelos, estructuras delgadas en forma de cola que permiten que los organismos diminutos naden.

"La única razón por la que necesitas moverte es para atrapar a tu presa", explicó Ridgwell.

Los parientes modernos de las algas antiguas también tienen cloroplastos, que les permiten utilizar la luz solar para producir alimentos a partir de dióxido de carbono y agua. Esta capacidad de sobrevivir tanto al alimentarse de otros organismos como a través de la fotosíntesis se llama mixotrofia. Ejemplos de las pocas plantas terrestres con esta habilidad incluyen Venus atrapamoscas y sundews.

Los investigadores encontraron que una vez que la oscuridad posterior al asteroide se despejó, estas algas mixotróficas se expandieron desde las áreas de la plataforma costera hacia el océano abierto, donde se convirtieron en una forma de vida dominante durante el próximo millón de años, lo que ayudó a reconstruir rápidamente la cadena alimentaria. También ayudó que las criaturas más grandes que normalmente se alimentarían de estas algas estuvieran inicialmente ausentes en los océanos posteriores a la extinción.

"Los resultados ilustran tanto la adaptabilidad extrema del plancton oceánico como su capacidad para evolucionar rápidamente, pero también, para las plantas con un tiempo de generación de un solo día, siempre estás a solo un año de oscuridad de la extinción", dijo Ridgwell.

Sólo mucho más tarde las algas evolucionaron, perdiendo la capacidad de comer a otras criaturas y restableciéndose para convertirse en una de las especies de algas dominantes en el océano actual.

"La mixotrofia fue tanto el medio de supervivencia inicial como luego una ventaja después de que la oscuridad posterior al asteroide desapareció debido a las abundantes células pequeñas y bonitas, probablemente cianobacterias sobrevivientes", dijo Ridgwell. "Es la mejor historia de Halloween: cuando se apagan las luces, todos comienzan a comerse unos a otros".

Fuente: https://news.ucr.edu/articles/2020/10/30/survive-asteroid-impact-algae-learned-hunt

Faltan algunas horas para que la nave aeroespacial Osiris-Rex intente obtener una muestra del asteroide Bennu. Este evento será transmitido por la NASA en vivo, el 20 de octubre a las 5:12 pm, hora de CdMex, y usted podrá verlo en el enlace: https://www.nasa.gov/nasalive.

Por lo pronto, aquí continuaremos revisando el artículo que sobre el tema nos han compartido los colegas de la University of Arizona (UA), cuya primera parte revisamos la semana pasada. Hoy analizaremos el resto.

El artículo fue publicado el pasado jueves 8 de octubre en el boletín digital de noticias “A-News” de la UA y traducido por nosotros.  Continuamos…

Un triunfo científico

Otro artículo publicado en Science, dirigido por Amy Simon, del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, muestra que el material orgánico que contiene carbono está muy extendido en la superficie del asteroide, incluso en el sitio Nightingale. Estos hallazgos indican que es probable que la muestra recolectada contenga minerales hidratados y material orgánico.

Esta materia orgánica puede contener carbono en una forma que se encuentra a menudo en compuestos asociados con la biología. Los científicos están planeando experimentos detallados con estas moléculas orgánicas y esperan que la muestra devuelta ayude a responder preguntas complejas sobre los orígenes del agua y la vida en la Tierra.

"La abundancia de material que contiene carbono es un gran triunfo científico para la misión. Ahora somos optimistas de que recolectaremos y traeremos una muestra con material orgánico, un objetivo central de la misión OSIRIS-REx", dijo Dante Lauretta, OSIRIS- Investigador principal de REx y profesor de ciencias planetarias de UArizona, que fue coautor de los seis artículos de la colección.

Historia escondida en las rocas
Veta de carbonato brillante en Bennu

Durante el otoño de 2019, la nave espacial OSIRIS-REx de la NASA capturó esta imagen, que muestra una de las rocas del asteroide Bennu con una vena brillante que parece estar hecha de carbonato. La imagen dentro del círculo (abajo a la derecha) muestra una vista enfocada de la vena. 

Otro estudio de la colección, publicado en Science y dirigido por Hannah Kaplan de Goddard, encontró que los minerales de carbonato, que son compuestos que contienen combinaciones especiales de carbono, oxígeno y metales, constituyen algunas de las características geológicas del asteroide y podrían estar presentes en la muestra que retorne a la Tierra. Debido a que estos minerales de carbonato se forman bajo ciertas condiciones, los científicos teorizan que el asteroide padre de Bennu probablemente albergaba un entorno en el que el agua interactuó y alteró la roca del cuerpo padre de Bennu.

Un artículo de Science Advances dirigido por Ben Rozitis de The Open University of UK muestra que las rocas oscuras son más débiles y más porosas, mientras que las rocas brillantes son más fuertes y menos porosas. Sin embargo, ambos tipos de rocas son más débiles de lo que esperaban los científicos. Rozitis y sus colegas sospechan que las rocas oscuras de Bennu, las más débiles, porosas y comunes, no sobrevivirían al viaje a través de la atmósfera terrestre. Por lo tanto, es probable que las muestras devueltas del asteroide Bennu proporcionen un eslabón perdido para los científicos, ya que este tipo de material no está representado actualmente en las colecciones de meteoritos.

Una forma sorprendente

Bennu es una pila de escombros en forma de diamante que flota en el espacio, pero hay más de lo que parece. Los datos obtenidos por el altímetro láser OSIRIS-REx, u OLA, han permitido al equipo de la misión desarrollar un modelo de terreno digital en 3D del asteroide que, con una resolución de casi 8 pulgadas, que no tiene precedentes en cuanto a detalle y precisión.

En un artículo de Science Advances dirigido por Michael Daly, de la University of York, los científicos explican cómo el análisis detallado de la forma del asteroide reveló montículos en forma de cresta en Bennu que se extienden de polo a polo, pero son lo suficientemente sutiles como para que el ojo humano los pasen por alto fácilmente.. Su presencia ha sido insinuada antes, pero solo se hizo evidente cuando los hemisferios norte y sur se separaron y compararon en los datos de OLA.

El modelo de terreno digital también muestra que los hemisferios norte y sur de Bennu tienen diferentes formas. El hemisferio sur parece ser más suave y redondo, lo que los científicos creen que es el resultado de que el material suelto queda atrapado por las numerosas rocas grandes de la región.

¿Qué hay en el centro de Bennu?

Otro artículo de Science Advances en la colección especial, dirigido por Daniel Scheeres de la University of Colorado en Boulder, examina el campo gravitatorio de Bennu, que se ha determinado siguiendo las trayectorias de la nave espacial OSIRIS-REx y las partículas que son expulsadas naturalmente de la superficie de Bennu.

El campo de gravedad reconstruido muestra que el interior de Bennu no es uniforme. En cambio, hay bolsas de material de mayor y menor densidad dentro del asteroide. Es como si hubiera un vacío en su centro, dentro del cual podrían caber un par de campos de fútbol.

Las seis publicaciones de la colección especial utilizan conjuntos de datos globales y locales recopilados por la nave espacial OSIRIS-REx desde febrero hasta octubre de 2019. La colección especial subraya que las misiones de retorno de muestra como OSIRIS-REx son esenciales para comprender completamente la historia y la evolución del sistema solar.
La misión está a menos de tres días de cumplir su mayor objetivo: recolectar una pieza de un asteroide prístino, hidratado y rico en carbono. OSIRIS-REx partirá de Bennu en 2021 y entregará la muestra a la Tierra el 24 de septiembre de 2023.

Fuente:https://news.arizona.edu/story/asteroid-different-color-%E2%80%A6-and-other-secrets-bennu-unlocked

El día de hoy, para variar un poco los temas de ingeniería que regularmente revisamos, un querido colega nos comparte un interesante artículo relacionado con el campo de la física, y específicamente el de la cosmología. El artículo lo escribió Pia Gärtner,  fue publicado por la Universität Wien (UW) el pasado 24 de septiembre de 2020 y lo tradujimos nosotros. 

Antes de iniciar, recordemos que la cosmología es la rama del conocimiento que estudia el universo en su conjunto, es decir, es la ciencia que estudia todo lo que hay fuera de nuestro planeta. Relacionado con este campo el concepto de “principio cosmológico” es una hipótesis principal de la cosmología moderna, basada en un número cada vez más grandes de indicios que se han estado observando. Afirma este concepto que, en escalas espaciales suficientemente grandes, el Universo es isótropo y homogéneo.

La isotropía significa que sin importar en qué dirección se esté observando, veremos las mismas propiedades en el Universo. La homogeneidad quiere decir que cualquier punto del Universo luce igual y tiene las mismas propiedades que cualquier otro punto dado. La expresión «suficientemente grandes» se refiere a escalas del orden de cientos de megapársecs, donde un pársec es una unidad de longitud utilizada en astronomía igual a 3.2616 años luz y obviamente un megapársec equivale a 3.26 millones de años luz.

Aclarados los conceptos anteriores, nos adentraremos a la visita del artículo propiamente. Para iniciar, el artículo nos dice que la gravedad puede acelerar la homogeneización del espacio-tiempo a medida que evoluciona el universo. Esta idea se basa en estudios teóricos del físico David Fajman de la Universität Wien (UW). Los métodos matemáticos desarrollados dentro de su proyecto de investigación permiten investigar cuestiones fundamentales abiertas de la cosmología, como por qué el universo hoy parece tan homogéneo. Los resultados se han publicado en la revista Physical Review Letters.

La evolución temporal del universo, desde el Big Bang hasta el presente, se describe mediante las ecuaciones de campo de la relatividad general de Einstein. Sin embargo, todavía hay una serie de preguntas abiertas sobre la dinámica cosmológica, cuyos orígenes se encuentran en supuestas discrepancias entre la teoría y la observación. Una de estas preguntas abiertas es: ¿Por qué el universo en su estado actual es tan homogéneo a gran escala?

Del Big Bang al presente

Se supone que el universo se encontraba en un estado extremo poco después del Big Bang, caracterizado en particular por fuertes fluctuaciones en la curvatura del espacio-tiempo. Durante el largo proceso de expansión, el universo evolucionó hacia su estado actual, que es, a gran escala, homogéneo e isotrópico; en términos simples: el cosmos se ve igual en todas partes.

Esto se infiere, entre otras cosas, de la medición de la llamada radiación de fondo, que parece muy uniforme en todas las direcciones de observación. Esta homogeneidad es sorprendente en el sentido de que incluso dos regiones del universo que se desacoplaron causalmente entre sí, es decir, no pudieron intercambiar información, todavía exhiben valores idénticos de radiación de fondo.

Teorías alternativas

Para resolver esta supuesta contradicción, se desarrolló la llamada teoría de la inflación, que postula una fase de expansión extremadamente rápida inmediatamente posterior al Big Bang, que a su vez puede explicar la homogeneidad en la radiación de fondo.

Sin embargo, explicar esta fase en el contexto de la teoría de Einstein requiere una serie de modificaciones de la teoría, que parecen artificiales y no pueden verificarse directamente.

Nuevos hallazgos: homogeneización por gravitación

Hasta ahora, no estaba claro si la homogeneización del universo puede explicarse completamente por las ecuaciones de Einstein. La razón de esto es la complejidad de las ecuaciones y la dificultad asociada para analizar sus soluciones —modelos para el universo— y predecir su comportamiento.

En el problema concreto, la evolución en el tiempo de las desviaciones originalmente fuertes del estado homogéneo como ondas gravitacionales cosmológicas debe analizarse matemáticamente. Hay que demostrar que decaen en el curso de la expansión, lo que permite que el universo obtenga su estructura homogénea.

Dichos análisis se basan en métodos matemáticos modernos en el campo del análisis geométrico. Hasta ahora, estos métodos solo podían lograr tales resultados para pequeñas desviaciones de la geometría homogénea del espacio-tiempo. David Fajman de la UW ha logrado por primera vez transferir estos métodos al caso de desviaciones arbitrariamente grandes.

Los resultados publicados en la reconocida revista PRL muestran que la homogeneización en la clase de modelos investigados ya está completamente explicada por la teoría de Einstein y no requiere modificaciones adicionales. Si este hallazgo puede transferirse a modelos más generales, significa que no necesariamente necesita un mecanismo como la inflación para explicar el estado de nuestro universo actual, pero que la teoría de Einstein finalmente podría triunfar una vez más.

Fuentes:

https://es.wikipedia.org/wiki/Principio_cosmol%C3%B3gico

https://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A1rsec

 https://medienportal.univie.ac.at/presse/aktuelle-pressemeldungen/detailansicht/artikel/gravity-causes-homogeneity-of-the-universe/

Estimados lectores: con este publicación esta columna cumple siete años de haberse iniciado. Agradecemos a La Unión de Morelos y especialmente a Oscar Davis por permitirnos compartir con ustedes noticias relevantes del mundo de la ingeniería, la ciencia y la tecnología. A usted le agradecemos por acompañarnos a revisar un material que cada semana emociona y sorprende.

Para capturar vistas panorámicas en una sola toma, los fotógrafos suelen utilizar lentes de ojo de pez o gran angular fabricados con varias piezas de vidrio curvo, que distorsionan la luz entrante para producir imágenes anchas como burbujas. Su diseño esférico de varias piezas hace que las lentes de ojo de pez sean inherentemente voluminosas y, a menudo, costosas de producir.

Relacionado con una innovación de estos lentes gran angular, un estimado colega nos comparte el presente un artículo escrito por Jennifer Chu y publicado en boletín digital MIT News del  Massachusetts Institute of Technology (MIT) el 18 de septiembre de 2020 y traducido por nosotros. Veamos de qué se trata…

El artículo informa que ingenieros del MIT y la University of Massachusetts en Lowell han diseñado una lente gran angular que es completamente plana. Es el primer objetivo de ojo de pez plano que produce imágenes panorámicas nítidas de 180 grados. El diseño es un tipo de "metalente", elaborado con un material delgado como una oblea con un patrón de características microscópicas que trabajan juntas para manipular la luz de una manera específica.

En este caso, la nueva lente de ojo de pez consiste en una sola pieza de vidrio plana, de un milímetro de espesor, cubierta en un lado con estructuras diminutas que dispersan con precisión la luz entrante para producir imágenes panorámicas, tal como lo haría un conjunto de lentes de ojo de pez multielementos curvos convencionales. La lente funciona en la parte infrarroja del espectro, pero los investigadores dicen que podría modificarse para capturar imágenes utilizando también luz visible.

El nuevo diseño podría adaptarse potencialmente para una variedad de aplicaciones, con lentes delgadas de gran angular integradas directamente en teléfonos inteligentes y computadoras portátiles, en lugar de adjuntarlas físicamente como complementos voluminosos. Las lentes de bajo perfil también pueden integrarse en dispositivos de imágenes médicas como endoscopios, así como en gafas de realidad virtual, dispositivos electrónicos portátiles y otros dispositivos de visión por computadora.

"Este diseño es algo sorprendente, porque algunos habían pensado que sería imposible hacer un metalente con una vista de campo ultra amplio", dice Juejun Hu, profesor asociado en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT. “El hecho de que esto realmente pueda realizar imágenes de ojo de pez está completamente fuera de lo esperado.

Esto no es sólo una ligera flexión, es alucinante ".

Hu y sus colegas han publicado sus resultados hoy en la revista Nano Letters. Los coautores del MIT de Hu son Mikhail Shalaginov, Fan Yang, Peter Su, Dominika Lyzwa, Anuradha Agarwal y Tian Gu, junto con Sensong An y Hualiang Zhang de UMass Lowell.

Diseño en la parte trasera

Los metalentes, aunque todavía se encuentran en una etapa experimental, tienen el potencial de remodelar significativamente el campo de la óptica. Anteriormente, los científicos habían diseñado metalentes que producen imágenes de alta resolución y relativamente gran angular de hasta 60 grados.

Para expandir aún más el campo de visión, tradicionalmente se requerirían componentes ópticos adicionales para corregir aberraciones o borrosidad, una solución que agregaría volumen al diseño de metalentes. En cambio, a Hu y sus colegas se les ocurrió un diseño simple que no requiere componentes adicionales y mantiene un número mínimo de elementos. Su nuevo metalente es una sola pieza transparente hecha de fluoruro de calcio con una fina película de telururo de plomo depositada en un lado. Luego, el equipo utilizó técnicas litográficas para tallar un patrón de estructuras ópticas en la película.

Cada estructura, o "metaátomo", como los llama el equipo, tiene una forma de una de varias geometrías a nanoescala, como una configuración rectangular o en forma de hueso, que refracta la luz de una manera específica. Por ejemplo, la luz puede tardar más en dispersarse o en propagarse de una forma a otra, un fenómeno conocido como retardo de fase.

En las lentes de ojo de pez convencionales, la curvatura del vidrio crea naturalmente una distribución de retrasos de fase que finalmente produce una imagen panorámica. El equipo determinó el patrón correspondiente de metaátomos y talló este patrón en la parte posterior del vidrio plano.

"Hemos diseñado las estructuras del lado posterior de tal manera que cada parte puede producir un enfoque perfecto", dice Hu.

En la parte frontal, el equipo colocó una apertura óptica o apertura para la luz.

"Cuando la luz entra a través de esta apertura, se refracta en la primera superficie del vidrio y luego se dispersa angularmente", explica Shalaginov. "La luz incidirá en diferentes partes de la parte trasera, desde ángulos diferentes pero continuos. Siempre que diseñe la parte trasera correctamente, puede estar seguro de obtener imágenes de alta calidad en toda la vista panorámica".

Al otro lado del panorama

En una demostración, la nueva lente está ajustada para operar en la región del infrarrojo medio del espectro. El equipo utilizó la configuración de imágenes equipada con metalentes para tomar fotografías de un objetivo rayado. Luego compararon la calidad de las imágenes tomadas en varios ángulos a lo largo de la escena y encontraron que la nueva lente producía imágenes de las rayas que eran nítidas y claras, incluso en los bordes de la vista de la cámara, abarcando casi 180 grados.

"Demuestra que podemos lograr un rendimiento de imagen perfecto en casi toda la vista de 180 grados, utilizando nuestros métodos", dice Gu.

En otro estudio, el equipo diseñó las metalentes para operar en una longitud de onda del infrarrojo cercano utilizando nanopostes de silicio amorfo como metaátomos. Conectaron las metalentes en una simulación utilizada para probar instrumentos de imágenes. A continuación, alimentaron la simulación con una escena de París, compuesta por imágenes en blanco y negro unidas para hacer una vista panorámica. Luego ejecutaron la simulación para ver qué tipo de imagen produciría la nueva lente.

"La pregunta clave era, ¿la lente cubre todo el campo de visión? Y vemos que captura todo en el panorama", dice Gu. "Puedes ver edificios y personas, y la resolución es muy buena, sin importar si estás mirando el centro o los bordes".

El equipo dice que la nueva lente se puede adaptar a otras longitudes de onda de luz. Para hacer una lente de ojo de pez plana similar para la luz visible, por ejemplo, Hu dice que las características ópticas pueden tener que hacerse más pequeñas de lo que son ahora, para refractar mejor ese rango particular de longitudes de onda. El material de la lente también tendría que cambiar. Pero la arquitectura general que ha diseñado el equipo seguirá siendo la misma.

Los investigadores están explorando aplicaciones para su nueva lente, no solo como cámaras compactas de ojo de pez, sino también como proyectores panorámicos, así como sensores de profundidad integrados directamente en teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y dispositivos portátiles.

"Actualmente, todos los sensores 3-D tienen un campo de visión limitado, por lo que cuando aparta la cara de su teléfono inteligente, no lo reconoce", dice Gu. "Lo que tenemos aquí es un nuevo sensor 3-D que permite la creación de perfiles de profundidad panorámica, lo que podría ser útil para dispositivos electrónicos modernos".

Fuente: https://news.mit.edu/2020/flat-fisheye-lens-0918