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Análisis que destaca las diferencias sexuales en la salud y las enfermedades.

Un estimado colega nos comparte hoy el presente E interesante artículo escrito por Richard Harth. Aunque el título nos recuerda el título de un conocido libro del autor estadounidense John Gray, en realidad en este caso se trata de una revisión  científica realizada en Arizona State University (ASU) en el área del biodiseño genético, publicado el 11 de septiembre de 2020 y traducido aquí por nosotros. Veamos de quÉ se trata…

Los hombres y las mujeres comparten la gran mayoría de sus genomas. Solo unos pocos genes, ubicados en los llamados cromosomas sexuales X e Y, difieren entre los sexos. Sin embargo, las actividades de nuestros genes, su expresión en células y tejidos, generan profundas distinciones entre hombres y mujeres.

Los sexos no solo difieren en apariencia externa, sino que sus genes expresados ​​diferencialmente afectan fuertemente el riesgo, la incidencia, la prevalencia, la gravedad y la edad de aparición de muchas enfermedades, incluido el cáncer, los trastornos autoinmunes, las enfermedades cardiovasculares y las afecciones neurológicas.

Los investigadores han observado diferencias asociadas al sexo en la expresión génica en una variedad de tejidos, incluidos el hígado, el corazón y el cerebro. Sin embargo, estas diferencias de sexo específicas de tejido siguen siendo poco conocidas. La mayoría de los rasgos que muestran variaciones entre hombres y mujeres parecen ser el resultado de diferencias en la expresión de genes autosómicos comunes a ambos sexos, mas que a través de la expresión de genes de cromosomas sexuales u hormonas sexuales.

Una mejor comprensión de estas disparidades asociadas al sexo en el comportamiento de nuestros genes podría conducir a mejores diagnósticos y tratamientos para una variedad de enfermedades humanas.

En un nuevo artículo de la sección PERSPECTIVES de la revista Science, Melissa Wilson revisa la investigación actual sobre patrones de diferencias sexuales en la expresión génica en todo el genoma y destaca los sesgos de muestreo en las poblaciones humanas incluidas en dichos estudios.

"Una de las cosas más sorprendentes de este estudio exhaustivo de las diferencias sexuales", dijo Wilson, "es que, si bien las diferencias agregadas abarcan el genoma y contribuyen a los sesgos en la salud humana, cada gen individual varía enormemente entre las personas".

Wilson es investigadora en el Biodesign Center for Mechanisms in Evolution, perteneciente al Center for Evolution and Medicine, y en la School of Life Sciences de la ASU.

Hace una década, una empresa ambiciosa, conocida como el consorcio Genotype-Tissue Expression (GTEx), comenzó a investigar los efectos de la variación del ADN en la expresión génica en toda la gama de tejidos humanos. Hallazgos recientes, que aparecen en la edición de Science bajo revisión, indican que las disparidades ligadas al sexo en la expresión génica son mucho más generalizadas de lo que se suponía, con más de un tercio de todos los genes que muestran una expresión sesgada por el sexo en al menos un tejido. (La nueva investigación destacada en el artículo PERSPECTIVAS de Wilson describe las diferencias de regulación genética entre los sexos en cada tejido en estudio).

Las diferencias ligadas al sexo en la expresión génica se comparten entre los mamíferos, aunque sus roles relativos en la susceptibilidad a enfermedades siguen siendo especulativos. La selección natural probablemente guió el desarrollo de muchos de estos atributos. Por ejemplo, el aumento de los mamíferos placentarios hace unos 90 millones de años puede haber dado lugar a diferencias en la función inmunológica entre machos y hembras.

Tales distinciones basadas en el sexo que surgieron en el pasado distante han dejado su huella en los mamíferos actuales, incluidos los humanos, expresada en tasas más altas de trastornos autoinmunes en las hembras y mayores tasas de cáncer en los machos.

A pesar de su importancia fundamental para comprender la prevalencia y la gravedad de la enfermedad, las diferencias sexuales en la expresión génica sólo recientemente han recibido una atención seria en la comunidad de investigadores. Wilson y otros sugieren que gran parte de la investigación genética histórica, utilizando principalmente sujetos varones blancos en la mediana edad, ha arrojado una imagen incompleta.

Dichos estudios a menudo no tienen en cuenta las diferencias de sexo en el diseño y análisis de los experimentos, lo que genera una visión distorsionada de la variación de la enfermedad basada en el sexo, lo que a menudo conduce a enfoques únicos para el diagnóstico y el tratamiento. Por lo tanto, los autores aconsejan a los investigadores que tengan más cuidado con las generalizaciones basadas en bases de datos existentes de información genética, incluida GTEx.

Está surgiendo un enfoque más holístico, a medida que los investigadores investigan toda la gama de efectos relacionados con la expresión de genes masculinos y femeninos en una gama más amplia de variación humana.

Fuente:

https://www.google.com/search?q=Are+male+genes+from+Mars,+female+genes+from+Venus%3F+Review+highlights+sex+differences+in+health+and+disease&client=firefox-b-1-d&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwiNz5qAxuTrAhXTvZ4KHYuWCpMQ_AUoAnoECAsQBA&biw=1617&bih=771#imgrc=eg09y2dcE7syIM

Pintar con luz, dibujar con luz o fotografía de arte libre (performance) con luz son términos que describen técnicas fotográficas que consiste en mover una fuente de luz mientras se toma una fotografía de larga exposición, ya sea para iluminar un sujeto o espacio, o para iluminar la cámara hacia ”un dibujo”, o moviendo la propia cámara durante la exposición de fuentes de luz. Practicada desde la década de 1880, la técnica se utiliza con fines científicos y artísticos, así como en fotografía comercial.

La pintura con luz también se refiere a una técnica de creación de imágenes que utiliza la luz directamente, como con LED en una superficie proyectiva utilizando el enfoque en el que un pintor se acerca a un lienzo. Un pionero en este campo es el proyecto Bushwick Lightbox en la ciudad de Nueva York.

Relativo a estos novedoso conceptos, nos comparte un estimado colega un artículo escrito por Ben P. Stein y publicado en boletín digital del  National Institute of Standards and Technology (NIST) el 4 de septiembre de 2020; la traducción es nuestra. Veamos de qué se trata:

Al hacer brillar una luz blanca sobre un portaobjetos de vidrio punteado con millones de diminutos pilares de dióxido de titanio, los investigadores del NIST y sus colaboradores han reproducido con asombrosa fidelidad los tonos luminosos y sutiles matices de "La Joven de la perla" o “Muchacha con turbante”, obra maestra del artista holandés Johannes Vermeer. El enfoque tiene aplicaciones potenciales para mejorar las comunicaciones ópticas y hacer que el papel moneda sea más difícil de falsificar.

Por ejemplo, al agregar o eliminar un color o una longitud de onda particular de la luz que viaja en una fibra óptica, los científicos pueden controlar la cantidad de información transportada por la fibra. Al alterar la intensidad, los investigadores pueden mantener el brillo de la señal de luz mientras viaja largas distancias en la fibra.

El método también podría utilizarse para "pintar" billetes con pequeños pero intrincados detalles de color que un falsificador tendría grandes dificultades para falsificar.

Otros científicos han utilizado previamente pilares diminutos, o nanopilares, de diferentes tamaños para atrapar y emitir colores específicos cuando se iluminan con luz blanca. El ancho de los nanopilares, que tienen aproximadamente 600 nanómetros de altura, o menos de una centésima parte del diámetro de un cabello humano, determina el color específico de la luz que un pilar atrapa y emite. Para una prueba exigente de tal técnica, los investigadores examinaron qué tan bien los nanopilares reproducían los colores de una pintura familiar, como Vermeer.

Aunque varios equipos de investigadores habían dispuesto con éxito millones de nanopilares cuyos tamaños se adaptaron para transmitir luz roja, verde o azul para crear una paleta específica de colores de salida, los científicos no tenían forma de controlar la intensidad de esos colores. La intensidad, o brillo, de los colores determina la luz y la sombra de una imagen (su claroscuro) y mejora la capacidad de transmitir impresiones de perspectiva y profundidad, una característica distintiva del trabajo de Vermeer.

Ahora, al fabricar nanopilares que no sólo atrapan y emiten colores específicos de luz, sino que también cambian su polarización en diversos grados, los investigadores del NIST y sus colaboradores de la Universidad de Nanjing en China han demostrado por primera vez una forma de controlar tanto el color como la intensidad. Los investigadores, que incluyen a Amit Agrawal y Wenqi Zhu de NIST y la Universidad de Maryland en College Park, y Henri Lezec de NIST, describen sus hallazgos en la edición del 20 de septiembre de la revista Optica, publicada en línea el 4 de septiembre.

En su nuevo trabajo, el equipo del NIST fabricó en un portaobjetos de vidrio nanopilares de dióxido de titanio que tenían una sección transversal elíptica en lugar de circular. Los objetos circulares tienen un único diámetro uniforme, pero los objetos elípticos tienen un eje largo y uno corto.

Los investigadores diseñaron los nanopilares para que en diferentes ubicaciones su eje largo estuviera más alineado o menos alineado con la polarización de la luz blanca entrante. (La luz polarizada es luz cuyo campo eléctrico vibra en una dirección particular a medida que viaja por el espacio). Si el eje largo del nanopilar estaba alineado exactamente con la dirección de polarización de la luz entrante, la polarización de la luz transmitida no se vio afectada. Pero si el eje largo giraba en algún ángulo, por ejemplo 20 grados, en relación con la dirección de polarización de la luz entrante, el nanopilar giraba la polarización de la luz incidente en el doble de ese ángulo, en este caso, 40 grados.

En cada lugar del portaobjetos de vidrio, la orientación de un nanopilar hizo girar la polarización de la luz roja, verde o azul que transmitía en una cantidad específica.

Por sí misma, la rotación impartida por cada nanopilar no alteraría de ninguna manera la intensidad de la luz transmitida. Pero en conjunto con un filtro polarizador especial colocado en la parte posterior del portaobjetos de vidrio, el equipo logró ese objetivo.

El filtro se orientó de modo que impidiera que pasara la luz que había conservado su polarización original. (Las gafas de sol funcionan de la misma manera: las lentes actúan como filtros polarizados verticalmente, reduciendo la intensidad del deslumbramiento polarizado horizontalmente). Ese sería el caso para cualquier lugar del portaobjetos de vidrio donde un nanopilar hubiera dejado inalterada la polarización de la luz incidente. Una región así se proyectaría como un punto oscuro en una pantalla distante.

En lugares donde un nanopilar había rotado la polarización de la luz blanca incidente, el filtro permitió que pasara una cierta cantidad de luz roja, verde o azul. La cantidad dependía del ángulo de rotación; cuanto mayor es el ángulo, mayor es la intensidad de la luz transmitida. De esta forma, el equipo, por primera vez, controló tanto el color como el brillo.

Una vez que los investigadores del NIST demostraron el diseño básico, crearon una copia digital de una versión en miniatura de la pintura de Vermeer, de aproximadamente 1 milímetro de largo. Luego utilizaron la información digital para guiar la fabricación de una matriz de millones de nanopilares. Los investigadores representaron el color y la intensidad de cada elemento de la imagen, o píxel, del Vermeer mediante un grupo de cinco nanopilares, uno rojo, dos verdes y dos azules, orientados en ángulos específicos a la luz entrante. Al examinar la imagen de tamaño milimétrico que el equipo había creado al hacer brillar la luz blanca a través de los nanopilares, los investigadores encontraron que reproducían "La Joven de la perla" con extrema claridad, incluso capturando la textura de la pintura al óleo sobre lienzo.

"La calidad de la reproducción, que captura las sutiles gradaciones de color y los detalles de las sombras, es simplemente notable", dijo Agrawal, investigador del NIST y coautor del estudio. "Este trabajo une elegantemente los campos del arte y la nanotecnología".

Para construir los nanopilares, Agrawal y sus colegas primero depositaron una capa de un polímero ultrafino sobre vidrio, de unos pocos cientos de nanómetros de espesor. Usando un haz de electrones como un taladro en miniatura, luego excavaron una serie de millones de pequeños agujeros de diferentes dimensiones y orientaciones en el polímero.

Luego, utilizando una técnica conocida como deposición de capa atómica, rellenaron estos agujeros con dióxido de titanio. Finalmente, el equipo retiró todo el polímero que rodeaba los agujeros, dejando atrás millones de diminutos pilares de dióxido de titanio. La dimensión y orientación de cada nanopilar representaron, respectivamente, el tono y el brillo de la imagen final de tamaño milimétrico.

La técnica de nanopilares se puede adaptar fácilmente para transmitir colores específicos de luz, con intensidades particulares, para comunicar información a través de una fibra óptica o para imprimir un artículo valioso con una marca de identificación en miniatura de varios colores que sería difícil de replicar.

Fuentes:

https://en.wikipedia.org/wiki/Light_painting

https://www.nist.gov/news-events/news/2020/09/painting-light-novel-nanopillars-precisely-control-color-and-intensity

Consultando a nuestra omnipresente Wiki encontramos que  “Los neandertales u hombre de Neandertal es una especie extinta del género Homo que habitó en Europa, Próximo Oriente, Oriente Medio y Asia Central, entre 400,000 y 40,000 años antes del presente, aproximadamente; durante el final del Pleistoceno medio y casi todo el superior. Cuando tuvo lugar su descubrimiento, se le nombró Homo neanderthalensis, y fue clasificado como una especie distinta del Homo sapiens. No obstante, algunos autores lo consideran como una subespecie de Homo sapiens​, y se suelen referir a dicha subespecie como Homo sapiens neanderthalensis.”​

“Los estudios paleogenéticos indican un origen común para los humanos modernos y los neandertales, así como hibridaciones entre ambas especies de hominino en, al menos, dos lugares y momentos diferentes: Próximo Oriente y Europa occidental. Anatómicamente, los neandertales eran más robustos que el humano moderno, con un tórax y cadera anchos y extremidades cortas. El cráneo se caracteriza por su doble arco superciliar, frente huidiza, la ausencia de mentón y una capacidad craneal media más grande que la de Homo sapiens sapiens. Los estudios anatómicos y genéticos señalan la posibilidad de que tuvieran un lenguaje articulado.”

“El tipo de herramientas líticas que se han encontrado, y a las que se les asocia, se adscriben a la denominada cultura Musteriense, característica del Paleolítico medio. En los últimos años de existencia de los neandertales, aparecen en el registro arqueológico herramientas diferentes que se incluyen en la cultura Châtelperroniense, que algunos autores atribuyen al Homo sapiens​. Los neandertales eran omnívoros y explotaban una amplia variedad de alimentos pesqueros, mariscos, vegetales, etc.”

“Se desconocen las causas exactas de su extinción. Las hipótesis consideradas guardan relación con la expansión del Homo sapiens en Eurasia, así como por los cambios climáticos. Además, hay una teoría sobre una erupción volcánica, concretamente de los Campos Flégreos, pues investigaciones datan sobre una erupción hace 39 000 años aproximadamente.”

Sobre este tema nos envía un querido colega el presente artículo publicado, entre otros, en el  boletín digital de EurekaAlert! el 28 de agosto de 2020 y emitido por la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU). Veamos de que se trata…

El cambio climático que se produjo poco antes de su desaparición provocó un cambio complejo en el comportamiento de los neandertales tardíos en Europa: desarrollaron herramientas más complejas. Esta es la conclusión a la que llegó un grupo de investigadores de Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) y Università degli Studi die Ferrara (UNIFE) a partir de los hallazgos en la cueva Sesselfelsgrotte en la Baja Baviera.

Como se comentó al inicio, los neandertales vivieron hace aproximadamente 400,000 a 40,000 años en grandes áreas de Europa y Oriente Medio, incluso hasta los bordes exteriores de Siberia. Produjeron herramientas utilizando madera y material de roca similar al vidrio, que a veces también combinaban, por ejemplo, para hacer una lanza con una punta afilada y dura de piedra.

Desde hace aproximadamente 100,000 años, su herramienta universal de corte y raspado era un cuchillo de piedra, cuyo mango consistía en un borde desafilado en la propia herramienta. Estos Keilmesser (cuchillos con respaldo, asimétricos y de forma bifacial) estaban disponibles en varias formas, lo que llevó a los investigadores a preguntarse por qué los neandertales crearon tal variedad de cuchillos. ¿Usaron diferentes cuchillos para diferentes tareas o los cuchillos provienen de diferentes subgrupos de neandertales? Esto era lo que esperaba descubrir el proyecto de investigación internacional.

Keilmesser son la respuesta

"Los Keilmesser son una reacción al estilo de vida altamente móvil durante la primera mitad de la última edad de hielo. Como se podían afilar de nuevo cuando fuera necesario, se pudieron usar durante mucho tiempo, casi como una navaja suiza en la actualidad, "dice el Prof. Dr. Thorsten Uthmeier del Institute of Prehistory and Early History de FAU. "Sin embargo, la gente a menudo olvida que los cuchillos trabajados bifacialmente no eran las únicas herramientas que tenían los neandertales. Los cuchillos con respaldo del período neandertal son sorprendentemente variados", agrega su colega italiano, el Dr. Davide Delpiano, de la Sezione di Scienze Preistoriche e Antropologiche en UNIFE. "Nuestra investigación utiliza las posibilidades que ofrece el análisis digital de modelos 3-D para descubrir similitudes y diferencias entre los distintos tipos de cuchillos utilizando métodos estadísticos".

Los dos científicos investigaron artefactos de uno de los sitios neandertales más importantes de Europa Central, la cueva Sesselfelsgrotte en la Baja Baviera. Durante las excavaciones en la cueva realizadas por el Institute of Prehistory and Early History en FAU, se han encontrado más de 100,000 artefactos e innumerables restos de caza dejados por los neandertales, incluso incluyendo evidencia de un entierro neandertal. Los investigadores ahora han analizado las herramientas más importantes en forma de cuchillo utilizando escaneos 3-D producidos en colaboración con el Prof. Dr. Marc Stamminger y el Dr. Frank Bauer de la Cátedra de Computación Visual en el Departamento de Ciencias de la Computación de FAU. Permiten registrar la forma y las propiedades de la herramienta con extrema precisión.

"El repertorio técnico utilizado para crear Keilmesser no solo es una prueba directa de las habilidades de planificación avanzada de nuestros parientes extintos, sino también una reacción estratégica a las restricciones impuestas por las condiciones naturales adversas", dice Uthmeier, profesor de Prehistoria Temprana y Arqueología de la FAU. de cazadores y recolectores prehistóricos.

Otro clima, otras herramientas

Lo que Uthmeier llama "condiciones naturales adversas" son los cambios climáticos después del final del último interglacial hace más de 100,000 años. Las fases frías particularmente severas durante el siguiente período glacial de Weichsel comenzaron hace más de 60,000 años y llevaron a una escasez de recursos naturales. Para sobrevivir, los neandertales tuvieron que volverse más móviles que antes y ajustar sus herramientas en consecuencia.

Los neandertales probablemente copiaron la funcionalidad de los cuchillos con respaldo unifacial, que solo tienen forma en un lado, y los usaron como punto de partida para desarrollar Keilmesser con forma bifacial en ambos lados. Esto se indica en particular por las similitudes en el filo, que consiste en ambos casos en un fondo plano y una parte superior convexa, que era predominantemente adecuada para cortar a lo largo, lo que significa que es correcto referirse a la herramienta como un cuchillo, "dice Davide Delpiano de UNIFE.

Ambos tipos de cuchillo, la versión anterior más simple y la versión más nueva, significativamente más compleja, obviamente tienen la misma función. La diferencia más importante entre las dos herramientas investigadas en este caso es la vida útil más larga de las herramientas bi-faciales. Por lo tanto, Keilmesser representa un concepto de alta tecnología para una herramienta multifuncional de larga duración, que podría usarse sin ningún accesorio adicional, como un mango de madera.

"Los estudios de otros grupos de investigación parecen apoyar nuestra interpretación", dice Uthmeier. "A diferencia de lo que han afirmado algunas personas, la desaparición de los neandertales no puede haber sido el resultado de una falta de innovación o de pensamiento metódico".

Fuentes:

https://es.wikipedia.org/wiki/Homo_neanderthalensis

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-08/uoe-hna082820.php

Cerramos nuestra pequeña serie de “Impresión de casas 3D: todo una realidad” con un tercer artículo que nuestro estimado colega, ingeniero civil, nos envía y el cual se titula: “Las casas impresas en 3D del futuro son huevos gigantes en Marte” escrito por Vanessa Bates Ramírez y publicado en el boletín digital de Singularity Hub el 9 de julio de 2020 y traducido por un servidor. Veamos de qué se trata….

Tal y como revisamos en el primer artículo, el año pasado se inició el trabajo en una comunidad de casas impresas en 3D para familias de bajos ingresos en México y en Texas. En el segundo artículo leímos que el mes pasado se presentó en Bélgica una casa impresa en 3D de dos pisos de una sola pieza. Si bien la construcción de casas con impresoras 3D es cada vez más escalable, también es una forma divertida de jugar con diseños únicos y conceptos futuristas para nuestros espacios habitables.

No hay nada más futurista que vivir en Marte, ¿y adivinen qué? También hay una casa impresa en 3D para eso. De hecho, hay algunos; el año pasado vio la conclusión un concurso organizado por la NASA llamado “3D Printed Habitat Challenge”.

La competencia de larga duración, que comenzó en 2015, asignó a los participantes la tarea de crear casas que fueran viables para construir en Marte. Los equipos tuvieron que considerar no solo la tecnología que usarían, sino también qué tipo de material estará disponible en el Planeta Rojo y qué tipo de características necesitará tener un hogar marciano para que un humano sobreviva (e idealmente, para sobrevivir cómodamente); las estructuras deben ser lo suficientemente fuertes como para sobrevivir a la colisión de un meteorito, por ejemplo, y capaces de mantener una atmósfera muy diferente a la que se encuentra justo afuera de sus paredes.

El premio mayor (500,000 dólares) fue para AI Space Factory, una empresa de tecnologías de arquitectura y construcción con sede en Nueva York centrada en la construcción para la exploración espacial. Su diseño de doble capa y cuatro niveles se llama Marsha y, a diferencia de los hábitats marcianos que hemos visto en la pantalla grande o sobre los que hemos leído en las novelas de ciencia ficción, no es ni una cúpula ni un búnker subterráneo. De hecho, se asienta completamente sobre el suelo y parece un cruce entre una colmena y un huevo gigante.

El equipo eligió la forma de huevo de colmena muy deliberadamente, diciendo que no solo está optimizada para manejar las demandas de presión y temperatura de la atmósfera marciana, sino que construirla con una impresora 3D será más fácil porque la impresora no tendrá que desplazarse mucho como lo haría para construir una estructura con unos cimientos más grandes. Eso significa menos riesgo de errores y una mayor velocidad de construcción.

"Es importante ser estructuralmente eficiente como forma, porque eso significa que puede usar menos material", dijo David Malott, fundador y CEO de AI Space Factory. “Si piensas en una cáscara de huevo en la Tierra, [es] una forma muy eficiente. La cáscara del huevo puede ser muy, muy delgada y aún así tiene la cantidad adecuada de fuerza ".

El diseño de la casa es como una casa adosada de varios niveles, excepto con algunos ajustes específicos de Marte; el primer piso es tanto un área de preparación, donde los ocupantes pueden vestirse antes de salir al exterior, como un "laboratorio húmedo" para la investigación. Hay un puerto de acoplamiento para rover justo afuera del área de preparación, adjunto a la casa.

En el segundo piso está lo que consideraría la habitación más importante, la cocina, y el tercer piso tiene un jardín, un baño y módulos para dormir que ocupan el lugar de los dormitorios (lo siento, no hay espacio para tu tocador antiguo o escritorio Ikea aquí ).

El piso superior es un área de recreación donde puede recrearse viendo la televisión o haciendo ejercicio, o quizás ambos simultáneamente.

Se necesitaron 30 horas para construir un modelo a escala de un tercio de la casa, pero esto no significa que sería necesario 90 horas para construirlo; La impresión durante el concurso se realizó en incrementos de 10 horas, y dado que el modelo contiene los mismos aspectos estructurales de la casa de tamaño completo, la impresora 3D solo necesitaría expandir su área de superficie alcanzable y altura para imprimir la cosa real.

Si todo sale según lo planeado (que, en realidad, todavía no hay planes; solo ideas), habrá mucho material disponible para construir lo real en el lugar real (Marte, claro). “AI Space Factory” colaboró con una empresa de diseño de materiales llamada Techmer PM para crear una mezcla súper fuerte de fibra de basalto, que vendría de rocas en Marte, y un bioplástico renovable que podría fabricarse a partir de plantas cultivadas en Marte. En las pruebas de la NASA, se demostró que el material es más fuerte y más duradero que el hormigón y más resistente a heladas y deshielos repetidos.

La compañía estaba preparada para abrir una versión terrestre de Marsha, llamada Tera, en el norte del estado de Nueva York en marzo pasado, y la gente aprovechó la oportunidad de pagar $175 - $500 para dormir en la estructura por una noche; pero los planes fueron descarrilados por la pandemia de coronavirus, y la compañía aún no ha anunciado una reapertura de la cabina Earthbound.

https://singularityhub.com/2020/07/09/the-3d-printed-homes-of-the-future-are-giant-eggs-on-mars/

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Fuente:

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

Para optimizar el uso del espacio en plantas industriales.

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

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

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

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

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

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

Un algoritmo que incluye preferencias subjetivas.

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

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

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

Fuente:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Noticias de Marte

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

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

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

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

Pero el Siglo XX presentó reveses.

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

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

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

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

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

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

Los programas de Marte esencialmente se detuvieron durante 20 años.

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

Sigue el agua

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

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

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

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

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

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

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

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

O tal vez no.

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

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

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

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

En el inicio

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

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

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

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

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

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

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

Aunque alcanzarlos sigue siendo más ciencia ficción que realidad.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Los buenos platillos

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Conexión social

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

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

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

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

Fuente:

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

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

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

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

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

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

“Acción espeluznante a distancia”

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

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

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

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

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

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

Pares de electrones entrelazados

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

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

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

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

Fuente:

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

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

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

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

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

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

Iones errantes

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

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

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

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

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

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

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

Préstamo de metalurgia

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Fuente:

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

Si recuerdan, en un envío anterior hemos aprendido que el cráter de Chicxulub es un antiguo cráter de impacto cuyo centro aproximado está ubicado al noroeste de la península de Yucatán, en México.​ Este centro se encuentra cerca de la actual población de Chicxulub, a la que el cráter debe su nombre. La traducción al español del nombre en lengua maya del poblado, que se encuentra al oriente del puerto de Progreso en Yucatán, es “pulga del diablo”.

Un estimado colega nos comparte un artículo publicado el pasado 29 de mayo en el boletín de noticias de The Universities Space Research Association (USRA), donde se informa que investigaciones recientes revelan que el cráter de impacto Chicxulub puede haber albergado un sistema hidrotermal vasto y de larga vida que se generó después del evento de impacto catastrófico vinculado a la extinción de dinosaurios hace 66 millones de años.

El autor principal, David Kring quien trabaja en la USRA, ubicado en el Lunar and Planetary Institute (LPI), explica: "Imaginen una caldera submarina similar a las que existen en Yellowstone, pero que varias veces más grande y producida por el asombroso evento de impacto que resultó en la extinción de la dinosaurios ".

El cráter de impacto Chicxulub, de aproximadamente 180 kilómetros de diámetro, es la estructura de gran impacto mejor conservada en la Tierra y un objetivo para la exploración de varios fenómenos relacionados con el impacto. En 2016, un equipo de investigación apoyado por el International Ocean Discovery Program y el International Continental Scientific Drilling Program perforaron el cráter, alcanzando una profundidad de 1,335 metros (más de un kilómetro) debajo del fondo marino moderno. El equipo recuperó muestras de núcleos de roca que pueden usarse para estudiar la modificación térmica y química de la corteza terrestre causada por el impacto. Las muestras del núcleo muestran que el cráter albergaba un extenso sistema hidrotermal que modificó química y mineralógicamente más de 100,000 kilómetros cúbicos de la corteza terrestre.

El equipo de investigación encontró evidencia de que los ríos subterráneos de agua fueron calentados y desplazados hacia el límite entre el suelo del cráter de impacto y el fondo del mar de Yucatán. El agua caliente fluyó alrededor de los bordes de un depósito de magma generado por el impacto de aproximadamente tres kilómetros de espesor, infiltrado a través de rocas fracturadas, y se elevó hasta el fondo marino donde se descargó hacia el mar. El sistema de agua caliente fue particularmente intenso en una cadena de montañas elevadas en el fondo marino que forman un anillo de 90 kilómetros de diámetro alrededor del centro del cráter.

El núcleo de roca recuperado de ese anillo está cortado por conductos hidrotermales fósiles que están revestidos con minerales multicolores, algunos de un color rojo anaranjado intenso. Casi dos docenas de minerales precipitaron de los fluidos mientras corrían por la roca, reemplazando los minerales originales de la roca.

El anillo en la parte superior del cráter está compuesto por rocas fracturadas de granito que fueron elevadas desde una profundidad de aproximadamente 10 kilómetros por el impacto. Esas rocas están cubiertas por escombros de impacto porosos y permeables. Ambas unidades de roca están afectadas por el sistema hidrotermal. "La alteración del líquido caliente fue más vigorosa en los desechos de impacto permeables, pero se encontraron cristales de granate, que indican altas temperaturas, en diferentes niveles en todo el núcleo", explica el ex investigador postdoctoral LPI Martin Schmieder, quien recientemente asumió un nuevo puesto en la Universidad Neu-Ulm en Alemania.

Los minerales identificados en el nuevo núcleo de roca indican que el sistema hidrotermal estaba inicialmente muy caliente con temperaturas de 300 a 400 ° C. Tales altas temperaturas indican que el sistema habría tardado mucho en enfriarse. El equipo determinó el tiempo de enfriamiento utilizando un reloj de polaridad geomagnética. "Nuestros resultados indican que se crearon pequeños minerales magnéticos en el cráter Chicxulub debido a reacciones químicas producidas por un sistema hidrotérmico de larga vida. Estos minerales parecen haber registrado cambios en el campo magnético de la Tierra a medida que se formaban. Sus recuerdos magnéticos sugieren que la actividad hidrotérmica dentro del cráter persistió durante al menos 150,000 años ", dice la coautora Sonia Tikoo de la University of Stanford.

Otra evidencia de la longevidad del sistema hidrotérmico proviene de una concentración anormalmente alta de manganeso en los sedimentos del fondo marino, el resultado de la ventilación del fondo marino. El coautor Axel Wittmann, de la Universidad Estatal de Arizona, explica: "Al igual que en las crestas del océano medio, la ventilación de los cráteres de impacto marino genera penachos hidrotermales que contienen manganeso disuelto y de oxidación lenta, que en comparación con las concentraciones de fondo produjeron enriquecimientos de hasta diez veces después impactar los sedimentos durante 2,1 millones de años en Chicxulub ".

Aunque la expedición sólo exploró el sistema hidrotermal en una ubicación, Kring dice que "los resultados sugieren que había una cadena de respiraderos de agua caliente de aproximadamente 300 kilómetros de largo en el anillo de pico y respiraderos adicionales dispersos por el piso del cráter a medida que la masa líquida generada por el impacto se enfriaba. Considerablemente importante es que tales sistemas hidrotermales pueden haber proporcionado hábitats para la vida microbiana ". Los sistemas hidrotermales volcánicos de Yellowstone son ricos en organismos microbianos e implican que los sistemas de agua caliente generados por impacto tienen el mismo potencial biológico. Kring concluye: "Nuestro estudio del núcleo de roca de la expedición desde un hábitat potencial de la Tierra profunda proporciona evidencia adicional para la hipótesis del origen del impacto de la vida. La vida puede haber evolucionado en un cráter de impacto".

La extensión y la longevidad del sistema hidrotermal Chicxulub sugieren que los sistemas generados por el impacto al principio de la historia de la Tierra pueden haber proporcionado nichos para la vida. Miles de estos tipos de sistemas se produjeron durante un periodo de bombardeo de meteoritos generando granes impactos hace más de 3,800 millones de años. A medida que cada sistema se enfriaba, habría proporcionado un entorno rico en materiales adecuados para organismos termofílicos e hipertermófilos.

Fuente:

https://newsroom.usra.edu/a-steaming-cauldron-follows-the-dinosaurs-demise/

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Fuente:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Para Musk, es Marte.

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

No importa qué tan bien diseñado estén, no hay zapatos para correr que permitan a los corredores igualar la velocidad de los ciclistas. La bicicleta fue un invento clave que duplicó la velocidad de los humanos. Pero, ¿qué pasaría si un nuevo tipo de calzado permitiera a las personas correr más rápido imitando la mecánica del ciclismo? Sobre esta pregunta, un estimado colega, ingeniero mecánico, nos comparte el siguiente artículo escrito por David Braun y publicado en The Conversation el 15 de mayo de 2020.  Veamos de qué se trata…

Braun nos explica: Esta pregunta es la que mis alumnos del Center for Rehabilitation Engineering & Assistive Technology de Vanderbilt y yo exploramos mientras desarrollamos una nueva teoría de los exoesqueletos robóticos impulsados ​​por resortes. Se nos ocurrió un concepto para un nuevo tipo de exoesqueleto de miembros inferiores que podría permitir que el humano más rápido del mundo alcance una velocidad de 18 metros por segundo o aproximadamente 40 millas por hora.

La vanguardia de las zapatillas para correr de hoy es la Nike Vaporfly, que permite a los corredores usar un 4% menos de energía que las zapatillas estándar. El tres veces medallista olímpico Eliud Kipchoge los usó recientemente para correr un maratón en menos de dos horas. Aunque el Vaporfly volcó el mundo de la carrera profesional al aumentar la eficiencia de las zapatillas estándar, no ofrece las ventajas del ciclismo ni altera fundamentalmente la física de la carrera.

Ha habido mucha investigación y desarrollo en exoesqueletos robóticos que aumentan el poder humano. Estos utilizan actuadores y energía externa: motores y baterías. Pero no han ayudado a los humanos a correr más rápido. Los resortes también se han utilizado para fabricar prótesis de alta tecnología para corredores paralímpicos, pero no se ha demostrado que brinden una ventaja injusta en comparación con las piernas. Para la velocidad accionada por humanos, la bicicleta ha sido la campeona reinante durante más de un siglo.

Correr versus ciclismo

La primera máquina de correr fue una bicicleta sin pedales. Redujo el costo de energía de correr al soportar el peso del cuerpo en un asiento y usar ruedas para evitar la inevitable pérdida de energía cuando los corredores pisan.

Pero las primeras bicicletas no permitían a los ciclistas moverse más rápido que los corredores porque el ciclista se impulsaba empujándose contra el suelo con las piernas, al igual que correr. Lo que cambió completamente el juego para andar en bicicleta fue la invención del mecanismo de pedaleo, que permitió que las piernas impulsaran al ciclista continuamente en lugar de solo cuando el pie toca el suelo.

La ventaja de velocidad de la bicicleta sobre correr no ha perdurado por falta de intentos. La gente ha estado imaginando las patas de los muelles y refinando los muelles para correr durante generaciones, pero estos muelles no son como una bicicleta con pedales porque no permiten que las piernas suministren energía cuando están fuera del suelo.

La robo-bota

Para aplicar la ventaja de andar en bicicleta a la carrera, se nos ocurrió un concepto para un nuevo tipo de robo-bota que emula la función de los pedales de bicicleta. Usando la bota robótica, los corredores suministran energía al comprimir un resorte con cada pierna mientras está en el aire. Con cada paso, el resorte libera su energía almacenada empujando contra el suelo más rápido y más fuerte de lo que las piernas podrían hacer.

Descubrimos que una bota robótica ideal permitiría al corredor más rápido de la Tierra usar sus piernas el 96% del tiempo de paso para correr más rápido que 20 metros por segundo, comparable a la velocidad máxima del ciclismo. Una robo-bota más práctica que se usa sólo alrededor del 60% del tiempo del paso podría ayudar a un corredor a alcanzar una velocidad máxima de 18 metros por segundo. Eso es 50% más rápido que la velocidad récord mundial de 12 metros por segundo en el sprint de 100 metros.

El componente de alta tecnología de la robo-bota es un resorte de rigidez variable que puede aumentar su rigidez sin cambiar su energía almacenada. La rigidez del resorte determina la fuerza con la que puede empujar contra el suelo para acelerar el cuerpo del corredor: cuanto más rígido sea el resorte, mayor será la fuerza dada la misma compresión del resorte.

Los resortes convencionales como los de las plumas retráctiles tienen una rigidez constante basada en el material, la forma y el tamaño del resorte. Los resortes de rigidez variable son un tipo especial de resorte que puede cambiar de forma o tamaño. Un tipo de resorte de rigidez variable aumenta la rigidez al acortarse. Un mecanismo acorta el resorte moviendo el punto de fijación del resorte desde su extremo hasta su centro. El mecanismo en la bota robótica acorta el resorte cuando el corredor extiende su pierna en el aire.

Aumentar la rigidez del resorte a medida que el corredor aumenta la velocidad es análogo a cambiar a una marcha más alta en una bicicleta mientras un ciclista incrementa su velocidad. Esto permite a los corredores suministrar más energía y evitar la limitación biomecánica del suministro de energía sólo durante el corto tiempo de contacto con el suelo de la carrera de alta velocidad.

Próximos pasos

Las bicicletas de carreras modernas casi duplican la velocidad máxima de carrera. Las botas robóticas que aprovechan la mecánica de las bicicletas podrían permitir que las personas corran más rápido sin motores y baterías fuertes. Estos dispositivos más portátiles y alimentados por energía humana podrían permitir una adopción más generalizada de la tecnología robótica portátil, y podrían ampliar los límites de su uso para búsqueda, rescate, aplicación de la ley y por supuesto, para deportes.

¿Qué significaría para los socorristas poder moverse un 50% más rápido? ¿Usted cree que una zapatilla para correr que proporcione un aumento de velocidad del 50% generaría un nuevo evento en los Juegos Olímpicos similar al patinaje sobre hielo y las carreras de bicicletas?

Utilizando la ciencia y la tecnología robótica avanzada, podemos imaginar robo-botas de próxima generación que ofrezcan el primer gran impulso al movimiento impulsado por humanos desde la invención del pedal de bicicleta en el siglo XIX.

Fuente:

https://theconversation.com/robo-boot-concept-promises-50-faster-running-134105

Agradezco a varios colegas el envío de material tocante al COVID-19 en diversos campos de la ingeniería. En particular, agradezco el envío del presente artículo publicado en la revista The Conversation, escrito por Paul Monks, profesor de química atmosférica y ciencias de la observación terrestre en la University of Leicester, publicado el 15 de abril de 2020. Veamos de qué se trata….

La pandemia de COVID-19 ha provocado el cierre de la actividad industrial y cancelado vuelos y otros viajes, reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero y la contaminación del aire en todo el mundo. Si hay algo positivo que sacar de esta terrible crisis, podría ser que tenemos la oportunidad de obtener una muestra del aire que podríamos respirar en un futuro bajo en carbono.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que alrededor de tres millones de personas mueren cada año por enfermedades causadas por la contaminación del aire, y que más del 80 por ciento de las personas que viven en áreas urbanas están expuestas a niveles de calidad del aire que exceden los límites de seguridad. La situación es peor en los países de bajos ingresos, donde el 98 por ciento de las ciudades no cumple con los estándares de calidad del aire de la OMS.

Las mediciones del satélite Sentinel-5P de la Agencia Espacial Europea muestran que durante finales de enero y principios de febrero de 2020, los niveles de dióxido de nitrógeno (NO₂) en las ciudades y áreas industriales en Asia y Europa fueron más bajos que en el mismo período en 2019, tanto como 40 por ciento.

Dos semanas después de que se anunciara el cierre nacional el 23 de marzo en el Reino Unido, la contaminación por NO₂ en algunas ciudades cayó hasta un 60 por ciento en comparación con el mismo período en 2019. La NASA reveló que la contaminación por NO₂ en Nueva York y otras áreas metropolitanas importantes del norte -Oeste de los EE. UU. fue un 30 por ciento más bajo en marzo de 2020, en comparación con el promedio mensual de 2015 a 2019.

La mayor parte del NO₂ proviene del transporte por carretera y las centrales eléctricas y puede exacerbar enfermedades respiratorias como el asma. También empeora los síntomas para quienes padecen afecciones pulmonares o cardíacas. Las emisiones de NO₂ han sido un problema particularmente espinoso para Europa, ya que muchos países han incumplido los límites de la UE.

En cierto sentido, estamos llevando a cabo el mayor experimento mundial de contaminación del aire. En un período de tiempo relativamente corto, estamos reduciendo significativamente las principales fuentes de contaminantes del aire en la industria y el transporte. Solo en Wuhan, 11 millones de personas estaban encerradas en el punto álgido del brote allí. En toda China, más de quinientos millones. Normalmente, China emite más de 30 mega toneladas de óxidos de nitrógeno por año, con estimaciones para 2019 que alcanzan las 40 mega toneladas.

China emite más del 50 por ciento de todo el dióxido de nitrógeno en Asia. Cada tonelada de NO₂ que no se emite como resultado de la pandemia es el equivalente a retirar 62 automóviles por año de la carretera. Por lo tanto, podría estimar que en China, incluso una reducción moderada del 10 por ciento en las emisiones de NO₂ es equivalente a sacar 48,000 automóviles de la carretera. Pero la caída del 40 por ciento en NO₂ en los niveles de 2019 para enero y febrero en algunas áreas equivale a eliminar la friolera de 192,000 autos.

Esto es una indicación de lo que se podría lograr de forma permanente para la calidad del aire si el uso del automóvil se redujera gradualmente y se reemplazara por transporte público masivo. El transporte eléctrico de esta manera, con líneas de tren ampliadas, más vagones y estaciones de carga, reduciría la emisión de contaminantes atmosféricos como el NO₂ que emiten los tubos de escape de los autos.

Pero los vehículos eléctricos son tan limpios como la electricidad que los alimenta. Las recientes mejoras en la calidad del aire podrían hacerse permanentes al reemplazar la generación de combustibles fósiles con energía renovable y otras fuentes bajas en carbono. Reducir las emisiones mensuales de NO₂ de la generación de electricidad en un 10 por ciento sería el equivalente a cerrar 500 centrales eléctricas de carbón durante un año.

Irónicamente, al cerrar franjas de la economía global, el COVID-19 ha ayudado a exponer otra crisis de salud respiratoria. Los bloqueos posteriores han mostrado las mejoras en la calidad del aire que son posibles cuando las emisiones se reducen a escala global.

La pandemia podría mostrarnos cómo se vería el futuro con menos contaminación del aire, o simplemente podría indicar la magnitud del desafío que tenemos por delante. Como mínimo, debería desafiar a los gobiernos y las empresas a considerar cómo se pueden hacer las cosas de manera diferente después de la pandemia, para aferrarse a las mejoras temporales en la calidad del aire.

Fuente:

https://theconversation.com/coronavirus-lockdowns-effect-on-air-pollution-provides-rare-glimpse-of-low-carbon-future-134685

Un estimado colega de Puerto Rico nos exterioriza que sería importante compartir reseñas sobre el desarrollo de ciertas iniciativas de algunos ingenieros en todo el mundo para colaborar con las acciones de médicos y trabajadores de la salud que día a día luchan para prevenir contagios y dar atención médica a quienes se han enfermado. Nos comenta que aunque en algunos casos los desarrollos son relativamente sencillos y quizá hasta algo rudimentarios, no obstante, la realidad es que son alternativas eficaces, eficientes y bastante económicos, con una magnifica relación de costo beneficio. Nos dice nuestro querido amigo que en la medida que los desarrollos de nuestros colegas se compartan con los compañeros académicos y que los mismos se difundan y se aprovechen ampliamente en nuestros países, contribuiremos como nos corresponde en la lucha que la humanidad libra contra la pandemia.

Como ejemplo, nuestro colega nos envía un par de desarrollos que han realizado ingenieros puertorriqueños, los cuales nos comparte a continuación. Veamos de qué se trata….

Estudiantes de la Universidad de Puerto Rico (UPR) diseñan prototipo de ventilador de emergencia

El 17 de abril de 2020, La Universidad de Puerto Rico publicó en su boletín digital un artículo escrito por Mariam Ludim Rosa acerca de que un grupo de trabajo se reunió de manera remota para la creación del concepto de un dispositivo que pudiera servir de ventilador de emergencia.  La compañía Met-Pro Inc. donó y construyó los componentes mecánicos del prototipo de ventilador.

El doctor Eduardo J. Juan García, director ejecutivo del Programa de Bioingeniería y catedrático del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computadoras (INEL) del Recinto Universitario de Mayagüez (RUM) de la Universidad de Puerto Rico (UPR), lideró un equipo de trabajo que diseñó un prototipo de ventilador de emergencia que podría ser usado para pacientes con covid-19, en el caso de que el sistema de salud no contara con aparatos comerciales disponibles.

El grupo está compuesto por los alumnos Sergio Ruiz Vega y Esteban Juan Torres, del Departamento de Ingeniería Mecánica (INME); Miguel Ortiz López y Luis Báez Robles, de Ingeniería Eléctrica (INEL); el estudiante doctoral Jorge Castro Torres, del Programa Graduado en Bioingeniería; así como del doctor Roberto L. Bayrón Vélez, anestesiólogo del Hospital Bella Vista, quien fue el asesor clínico del proyecto; y el ingeniero Américo Rodríguez Vivaldi, presidente de Met-Pro Inc., quien donó y construyó los componentes mecánicos del prototipo de ventilador.

“Existe una preocupación genuina de que podamos tener un gran número de personas contagiadas con covid-19 que requieran ventilación artificial, y que no existan suficientes ventiladores comerciales para atender la demanda. De manera que diseñamos un equipo que cumple con los requisitos clínicos, de bajo costo, fácil de manufacturar y lo suficientemente robusto para operar dos semanas consecutivas. Este dispositivo es para ser utilizado solamente como último recurso en casos de emergencia extrema”, explicó por escrito el doctor Juan García.

Agregó que el ventilador consiste de un sistema electromecánico para comprimir un ventilador manual, conocido como Ambu Bag.

“Los Ambu Bags están mucho más disponibles en los hospitales que un ventilador. El sistema consiste de un motor eléctrico conectado a un mecanismo que convierte el movimiento rotacional continuo a un desplazamiento angular definido. El mecanismo, entonces, permite comprimir el Ambu Bag. Mientras, el volumen de aire que expulsa el ventilador manual cada vez que se comprime (conocido como Tidal Volume), se ajusta moviendo la base donde se coloca el Ambu Bag”, explicó.

Narró que el grupo de trabajo se reunió de manera remota para la creación del concepto. Los estudiantes Ruiz Vega y Juan Torres se encargaron principalmente del diseño mecánico, mientras que el resto del equipo trabajó en el componente eléctrico. Luego, el ingeniero Rodríguez Vivaldi manufacturó las piezas. Mientras, el prototipo se ensambló en la residencia del doctor Juan García.

“El objetivo de este diseño es salvar vidas. Hemos creado un concepto que se podría manufacturar con facilidad, en el caso de que sea necesario. Como Universidad, para nosotros es muy importante poder aportar soluciones para los retos que enfrente la sociedad, en este caso, una pandemia que tristemente ha tomado muchas vidas. Reconocemos la aportación de nuestros socios estratégicos en la industria y en el sector de salud que también nos han apoyado en esta misión de contribuir en este momento de emergencia”, puntualizó el también director del Programa Graduado de Bioingeniería del RUM.

El doctor Jorge Haddock, presidente de la UPR, destacó la importancia del trabajo que se está haciendo desde la academia y la comunidad científica, identificando soluciones efectivas para hacer frente a las consecuencias del covid 19, al tiempo que se busca una solución a la pandemia.

“En el contexto histórico que atravesamos apostamos a la sinergia que genera el trabajo en equipo para servir y suplir, desde la academia, una necesidad que enfrenta Puerto Rico y el mundo. En la comunidad universitaria estamos confiados en que las capacidades, talentos, aptitudes, conocimientos y experiencia de nuestra facultad y estudiantes, en unión a la clase médica de primera que labora en Puerto Rico podremos desarrollar soluciones para mitigar necesidades particulares, como es el caso de los ventiladores. Apostamos a su trabajo e impacto global. Agradezco al doctor Juan García, a sus estudiantes, y a los aliados en este proyecto por darnos esperanzas y fomentar la innovación desde el principal centro docente de Puerto Rico”, afirmó Haddock.

Por su parte, el doctor Agustín Rullán Toro, rector del Recinto Universitario de Mayagüez, agradeció el esfuerzo del equipo liderado por el doctor Juan García. “Nos sentimos honrados porque nuestra institución alberga mentes talentosas que se han conmovido para poner sus ideas e intelecto al servicio de nuestro país. Nuestros profesores, estudiantes, egresados, y aliados del Colegio de Mayagüez han dicho presente para combatir de diferentes formas los efectos de esta pandemia. Agradecemos su gran compromiso que, una vez más, coloca a la UPR al servicio de la comunidad”, indicó Rullán Toro.

A principios de este mes, el rector anunció la creación del Centro de Respuesta Técnica e Innovación (UPRM Technical Response and Innovation Center), cuya misión es facilitar la atención y gestión administrativa, de manera expedita, de cualquier propuesta que surja en la comunidad universitaria para aportar en el manejo de la crisis de salud mundial provocada por la pandemia del coronavirus.

Fabrican cajas de desinfección y esterilización de equipo médico

En la edición del miércoles del pasado abril 22, 2020 el boletín digital de Comillas.com publicó lo siguiente con redacción de ellos mismos:

Las empresas puertorriqueñas Air Logix y Technical Industrial Sales aunaron esfuerzos para fabricar cajas con luz germicida que trabaja en un espectro electromagnético de microondas logrando desinfectar y esterilizar equipo médico.

“Las necesidades de seguridad, organización y protección de nuestros profesionales de la salud son primordial para enfrentar los grandes retos que estamos viviendo debido a la atención del covid-19, teniendo presente esto en nuestra empresa nos dimos a la tarea de diseñar y construir esta caja con emisores UVC. La caja cuenta con lámparas emisoras de rayos ultravioletas tipo C, distribuidos por la empresa Technical Industrial Sales, en una caja con gaveta, para esterilizar mascarillas y equipos médicos. Esto a su vez ayuda en bajar los gastos en compras de estos equipos que actualmente están tan escasos ante esta pandemia global”, expresó Faustino García Rivera, presidente de Air Logix.

Recientemente, el Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC, por sus siglas en inglés) publicó una nueva guía de métodos de descontaminación para situaciones de emergencia, como la que enfrentamos actualmente con el covid-19. La radiación germicida ultravioleta es uno de los métodos presentados como aceptable. Por otra parte, el fabricante de las mascarillas N95 publicó recientemente que el vapor, el peróxido de hidrogeno en vapor y la radiación UV-C, son los tres métodos efectivos para desinfectar las mascarillas y ser reutilizables.

“Nuestro negocio es de servicio de mantenimiento preventivo e instalación de aires acondicionados comerciales e industriales. Tan pronto se anunció el toque de queda, opte por organizar todos los servicios que ya ofrecemos a nuestra plantilla de clientes y crear un programa de cuatro pasos vitales para que todos ellos puedan disfrutar de una calidad de aire limpio y libre de virus y bacterias. Por tal razón creamos la unidad de trabajo para desinfección e higienización de edificios comerciales y aires acondicionados industriales”, explicó.

Fuentes:

https://www.uprm.edu/portada/2020/04/17/ventiladordeemergenciarum/

http://sincomillas.com/desarrollan-cajas-de-desinfeccion-y-esterilizacion-de-equipo-medico/

Si recordamos, el origami o papiroflexia es un arte que consiste en el plegado de papel sin usar tijeras ni pegamento para obtener figuras de formas variadas, muchas de las cuales podrían considerarse como esculturas de papel. En un sentido específico, el origami es un tipo de papiroflexia de origen japonés que incluye ciertas restricciones, (por ejemplo, no admite cortes en el papel y se parte desde ciertas bases) con lo que el origami es papiroflexia pero no toda la papiroflexia es origami (Wiki).

Un querido colega nos comparte el presente artículo escrito por Jim Morrison y publicado digitalmente el 23 de abril de 2019 por Smithsonian Magzine, donde se nos informa que científicos e ingenieros están encontrando aplicaciones prácticas para la forma de arte japonesa en el espacio, la medicina, la robótica, la arquitectura y más. Veamos de qué se trata….

Uno de los proyectos iniciales de origami del profesor de ingeniería de la Brigham Young University (BYU), Larry Howell, fue una matriz solar que se compactó a 2.7 metros durante el lanzamiento, pero una vez desplegada en el espacio alcanzó 25 metros de diámetro con el propósito de generar energía.

Cuando Anton Willis se mudó a su departamento de San Francisco, tuvo un problema de espacio: no había lugar para su amado kayak. Había crecido remando en el Pacífico así como en las aguas locales en el condado de Mendocino.  Ir hasta el almacén donde lo guardaba y traerlo para poder navegar era un inconveniente que estaba decidido a resolver.

Se inspiró en una historia neoyorquina de 2007 sobre Robert Lang, un físico de la NASA que se había convertido en un artista de origami a tiempo completo en 2001. Lang aplicó sus antecedentes matemáticos para transportar el arte de plegarse en nuevas fronteras, creando piezas que nunca antes eran posibles. Luego comenzó a explorar posibilidades prácticas como contenedores, implantes médicos y bolsas de aire.

"Empecé a pensar en si podría doblar un kayak como una hoja de papel", dice Willis, quien recientemente completó su maestría en arquitectura de la University of California at Berkeley (UCB).

Había hecho un poco de origami cuando era niño, pero nada sofisticado. Comenzó a doblar un modelo tras otro, jugando los fines de semana. Hacer una forma de kayak fue relativamente fácil, pero resultó difícil un segundo conjunto de pliegues para transformar la única hoja de material en una caja lo suficientemente pequeña como para llevarla en una mochila de gran tamaño. Dos años más tarde ya tenía 25 diseños con los que creó un prototipo funcional que lanzó Oru Kayak, una compañía de California. Oru, donde Willis es el jefe de diseño, ahora vende cuatro modelos de kayaks plegables. Uno de ellos está incluso en el Museo de Arte Moderno de San Francisco.

Si bien pensamos en el origami como arte, las empresas e investigadores lo utilizan cada vez más en el espacio, la medicina, la robótica, la arquitectura, la seguridad pública y los militares para resolver problemas de diseño molestos, a menudo para adaptar cosas grandes en espacios pequeños. La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos ahora incluye origami en sus conferencias anuales. También lo ha hecho la American Mathematical Society.

En el centro de esta innovación hay un pequeño número de científicos e ingenieros que promueven las aplicaciones prácticas del arte japonés. El primero de ellos es Lang, un proselitista apasionado por el arte y la ciencia del origami. Obtuvo una licenciatura en CalTech y una maestría en la Stanford University, ambas en ingeniería eléctrica, antes de terminar su doctorado en física aplicada también en CalTech. Durante sus estudios, como una forma de relajarse, se la pasó diseñando principalmente insectos y animales: un cangrejo ermitaño, un ratón en una trampa para ratones, una hormiga. Algunos le tomaron semanas para diseñar y horas para doblar. Poco después de que comenzó a trabajar en el “Jet Propulsion Laboratory” de la NASA en 1988 (Lang ha publicado más de 80 artículos científicos y tiene 50 patentes), logró doblar un reloj  “CuCu” de tamaño real.

En 2001 dejó su trabajo en la empresa de fibra óptica “JDS Uniphase” para centrarse en su arte. Escribió un documento que describe un algoritmo para el diseño de origami. Siguieron más publicaciones;  ha escrito libros, caprichosos y serios, y programas de computadora con nombres como TreeMaker y Tessellatica que toman modelos simples de figuras hechas con palitos de madera para crear patrones enormes a base de pliegues. Uno de sus artículos llamó la atención de los ingenieros del Lawrence Livermore National Laboratory que estaban trabajando en una lente telescópica que necesitaban plegar para su viaje al espacio.

Ayudó a diseñar una lente prototipo del tamaño de un campo de fútbol para el Eyeglass, que se habría extendido al tamaño de Manhattan si el proyecto hubiera sido financiado. También trabajó como consultor sobre un diseño similar con el Jet Propulsion Laboratory llamado Starshade, un inmenso iris plegable que bloquearía la luz de estrellas distantes para mejorar la capacidad de un telescopio espacial.

En estos días, Lang divide su tiempo entre el arte y la consultoría en una amplia variedad de proyectos con socios corporativos y académicos. "Todo buen científico es, en parte, un artista", dice.

Los trabajos de investigación de Lang atrajeron a Larry L. Howell, profesor de ingeniería e investigador de la BYU, luego de que un estudiante de doctorado sugiriera buscar origami para crear soluciones de ingeniería. "Nos dimos cuenta de que había muchas cosas que podríamos aprender de estos artistas de origami que podrían ayudarnos a hacer ingeniería de formas que no hubiéramos descubierto utilizando nuestros enfoques tradicionales", dice.

Han colaborado en varios proyectos. Howell admite que fue cauteloso al principio, especialmente cuando solicitó fondos federales. Al respecto lo visitó un senador preguntando por qué el dinero de la investigación federal iba a origami, algo que su nieto de 10 años sabía cómo hacer. Uno de los proyectos iniciales financiados por la National Science Foundation fue el diseño de una matriz solar que se compactó a 2.7 metros durante el lanzamiento, pero se desplegó a 25 metros de ancho en el espacio para generar energía. Eso proporcionó credibilidad para el origami en el diseño de alta tecnología. Siguieron más proyectos y más trabajos de investigación.

Howell y sus estudiantes investigadores se han inmerso en el diseño de equipo para medicina, donde el uso de origami para crear dispositivos compactos es particularmente útil, sobre todo en cirugía robótica. Inventaron los oríceps, pequeños sujetadores quirúrgicos basados ​​en una idea de origami llamada chompers. Crearon un retractor para apartar un órgano durante la cirugía robótica que puede insertarse a través de una pequeña incisión y luego desplegarse dentro del cuerpo. Intuitive Surgical, la compañía que fabrica los sistemas quirúrgicos da Vinci, autorizó sus patentes.

Después de hablar con funcionarios de la Homeland Security Agency, el equipo de Howell trabajó con Lang y diseñó un escudo de Kevlar plegable que protege a dos o tres personas. Se está negociando un acuerdo de licencia.

Consultaron con una empresa ferroviaria para diseñar carenados de origami para el frente de las locomotoras que se pliegan cuando los autos están unidos, pero se despliegan cuando están al frente, lo que los hace más aerodinámicos. Los carenados ahorran un millón de dólares al año en costos de combustible, dice Howell. Y han diseñado un pañal para adultos que se ajusta mejor con origami.

Lang dice que varios investigadores estaban haciendo un trabajo similar de forma independiente. "Aunque no lo sabía en ese momento, hubo otras personas experimentado con las matemáticas, el origami y la tecnología", dice. "Creo que no fue tanto que una persona lanzara este campo, sino que llegamos a una masa crítica de ideas y personas con antecedentes matemáticos que se involucraron y que el campo floreció".

Una especialista en robots de Harvard usó origami para diseñar un instrumento para atrapar criaturas de aguas profundas de cuerpo blando como las medusas sin dañarlas. Por otro lado, investigadores de la Oxford University desarrollaron un stent cardíaco que funciona utilizando el concepto tradicional de origami de una bomba de agua. Manan Arya, ingeniero del Jet Propulsion Laboratory, tiene el título de "origamista en jefe" y escribió su tesis doctoral sobre el uso del origami en superestructuras espaciales.

Erik Demaine, profesor de ciencias de la computación en el Massachusetts Institute of Technology (MIT) e hijo de un escultor, está siguiendo el camino de Lang, buscando arte e investigación en origami. Obtuvo una beca MacArthur "genio" por su investigación sobre plegado de materiales. "En los últimos años, ha habido mucha más interés y entusiasmo en las aplicaciones de ingeniería y ciencia del origami, que pueden crear estructuras prácticas que cambien fundamentalmente su forma", dijo a un entrevistador de PBS. "El plegado te da una manera de pensar sobre la transformación de formas".

Lang cree que el atractivo va más allá de la función. "Hay una elegancia estética en las soluciones de origami para problemas que es un poco inesperada y un poco hermosa", concluye. "Cuando ves que se despliega una estructura desplegable como una matriz solar con todos estos paneles moviéndose en diferentes direcciones y de repente se expande de una manera que no parecía posible, e inevitablemente captura la imaginación de las personas".

Vean el siguiente video sobre el tema, ¡es excelente!: https://youtu.be/fEwJ6Nn5qyo

Fuentes:

https://www.smithsonianmag.com/innovation/theres-origami-revolution-industrial-design-180972019/

https://es.wikipedia.org/wiki/Origami

Un equipo internacional de físicos de partículas ha detenido su búsqueda de materia oscura para centrarse en las necesidades de las víctimas de la pandemia mundial, en particular, su necesidad de respirar. Al respecto, un estimado colega nos envía el presente artículo escrito por Liz Fuller-Wright, publicado en el boletín electrónico de Princeton University (PU) el pasado 9 de abril de 2020. Veamos de qué se trata….

En casos graves, COVID-19 puede provocar neumonía que requiere ventilación mecánica, pero el suministro mundial de ventiladores ha demostrado ser demasiado pequeño para la demanda exponencialmente creciente.

"El sistema de salud pública en Lombardía es quizás el más fuerte en Europa, pero estaba cerca del punto de inflexión", dijo Cristian Galbiati, profesor de física en PU, quien dirigió el diseño de un ventilador mecánico simplificado que puede ser producido a gran escala utilizando componentes fácilmente disponibles.

Él y sus colaboradores, más de 250 físicos, ingenieros, médicos y otros especialistas de 12 países de todo el mundo, llaman a su dispositivo el Ventilador Mecánico Milano (MVM). Su funcionamiento requiere solo electricidad y una fuente de oxígeno comprimido (o una mezcla de oxígeno y aire lavado), y la unidad de control y monitoreo en su corazón está siendo desarrollada y programada por "los mejores diseñadores" de los laboratorios nacionales de física de partículas en los Estados Unidos, Canadá, Italia y muchas otras naciones, dijo Galbiati.

Si bien puede parecer extraño que un investigador de materia oscura se haya dedicado a la fabricación médica, tiene más sentido cuando se lo expresa de otra manera: un experto en la construcción de instrumentos sensibles para argón comprimido decidió experimentar con oxígeno y nitrógeno comprimido.

Galbiati y sus colegas en el proyecto DarkSide-20k han pasado 15 años diseñando y refinando equipos que utilizan una forma líquida altamente presurizada por argón, un gas noble, para detectar una partícula de materia oscura. Pasaron de la astrofísica a la medicina solo en las últimas semanas.

Después de que los viajes de investigación a Italia atraparon a Galbiati en ese país, le envió un mensaje de texto a un amigo cuya familia es propietaria de una importante compañía de distribución de gas para felicitar a la familia por su donación para una sala rápidamente construida para pacientes con COVID-19 en Milán. Se sorprendió al saber que la orden de la familia de ventiladores en apoyo de la sala fue cancelada. Galbiati luego habló con su hermano Filippo, un médico de la sala de emergencias en el Hospital Niguarda en Milán, cuya práctica se había restringido solo a pacientes con COVID-19. El otro Dr. Galbiati explicó al profesor de física la situación cada vez más difícil que enfrentan los médicos italianos que necesitaban tratar a pacientes con falta de oxígeno con ventiladores limitados en el pico de la epidemia local.

"Estamos haciendo muchos proyectos complejos con gases técnicos", dijo el profesor Galbiati. Quise usar mi experiencia "para encontrar la mejor manera, una forma que fuera escalable, para poner oxígeno en los pulmones de las personas cuando lo necesiten".

Galbiati contactó al mismo amigo, cuya compañía también comercializa y repara ventiladores, y obtuvo el permiso del gobierno italiano para realizar pruebas en las instalaciones de su amigo. Una vez que tuvieron un diseño, obtuvo el permiso del gobierno para construir y probar un prototipo. Luego se acercó al equipo DarkSide-20k.

"Los físicos de partículas son un grupo extraño de personas", dijo Fernando Ferroni, presidente del Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia y uno de los principales colaboradores del MVM, así como el director de comunicación del proyecto. "Tenemos una afinidad particular por los problemas intelectuales. ¿Tenemos un problema? Tenemos que resolverlo". Además, agregó, una ventaja de una colaboración global es que siempre hay alguien despierto para que el proyecto avance las 24 horas del día.

El equipo buscó la opinión de anestesiólogos italianos. "Pasaron las últimas cuatro semanas en el frente, en primera línea, atendiendo pacientes, simplemente devastados por esto", explicó Galbiati. "Tienen una experiencia increíble. Saben exactamente lo que hay que hacer para salvar a los pacientes y ayudarlos a recuperarse".

Una característica que sugirieron los médicos es el acceso con un solo botón a los procedimientos para medir parámetros que han demostrado ser cruciales para establecer la mejor ruta de recuperación para los pacientes con COVID-19. "En la mayoría de las máquinas tradicionales, diseñadas para un uso más general, estos procedimientos requieren presionar cinco o seis o siete botones, o cambiar entre diferentes modos de operación", dijo Galbiati.

"Según lo recomendado por el Dr. [Giuseppe] Foti y el Dr. [Giacomo] Bellani del Hospital San Gerardo en Monza, estamos trabajando para implementar funciones avanzadas como la medición con un solo botón de la presión, la presión alcanzada dentro de los alvéolos en el final del ciclo inspiratorio y del 'AutoPEEP', normalmente denominado captura de aire en la fase de exhalación, que puede ser cero para la mayoría de los pacientes sanos o significativamente diferente de cero para los pacientes que tienen obstrucciones en el canal de exhalación, posiblemente generado por secreciones ", dijo.

El equipo MVM ha compartido su diseño a través de los repositorios científicos de código abierto arXiv (pronunciado "archivo") y medRχiv ("archivo med"), tanto para difundir ampliamente el diseño conceptual como para acelerar la retroalimentación de la comunidad científica y médica. En este punto, han avanzado desde la fase de diseño, a través de la fase de prototipo, y en los preparativos para la fabricación en masa. Los materiales para los primeros 1,000 MVM deben llegar en una semana. Están trabajando estrechamente con la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos, Health Canada y las agencias reguladoras italianas para asegurar las aprobaciones.

Crear algo que se construya a partir de piezas fácilmente disponibles, que sea simple pero capaz de hacer todo lo que se necesita en la forma de un ventilador, esa era la visión original de Cristian, y creo que está funcionando muy bien", dijo Arthur McDonald, un miembro clave del equipo MVM y ganador del Premio Nobel de Física 2015. Es profesor emérito de física en la Universidad de Queen en Canadá y estuvo en la facultad de Princeton de 1982 a 1989.

McDonald dijo que los primeros ventiladores irán directamente a los hospitales italianos, seguidos en breve por los de E.E.U.U. y Canadá, pero el equipo también espera obtener fondos para construir y distribuir MVM en países que no pueden permitirse el lujo de construirlos. "Todos somos muy conscientes del hecho de que, a largo plazo, las partes menos desarrolladas del mundo serán duramente afectadas por esta epidemia, y habrá una gran necesidad en todo el mundo".
Los colaboradores de Princeton en el MVM incluyen a Peter Elmer, un físico investigador sénior; Bert Harrop, técnico superior en física y el Instituto Princeton de Ciencia y Tecnología de Materiales (PRISM); Andrea Ianni, ingeniera general de Borexino en el departamento de física de Princeton; David Lange, físico computacional; Xinran Li, un estudiante graduado de física; Daniel Marlow, profesor de Física Evans Crawford 1911 de Princeton; Javier Romualdez, investigador postdoctoral en física; Mojtaba Safabakhsh, jefe del grupo de fabricación en la infraestructura técnica y de ingeniería en el Laboratorio de Física de Plasma de Princeton; y Jeff Thompson, profesor asistente de ingeniería eléctrica, facultad asociada en PRISM.

Fuente: https://www.princeton.edu/news/2020/04/09/particle-physicists-design-simplified-ventilator-covid-19-patients