En esta edición especial presentamos 3 tecnologías que han evolucionado notablemente en los últimos años.
Uft Spat Gerencia y Coordinación Laireth Belier
Redacción Adrianne Hernández
La Nanotecnología
Luissana Maica Lógica difusa Sistemas expertos Edición de Textos Alejandra Escobar
Diseño y Producción Gabriela Rodríguez
Entrevista y Fotografía Tania González
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La nanotecnología consiste en el desarrollo y producción de artefactos en cuyo funcionamiento resulta crucial una dimensión de menos de 100 nanómetros (1 nanómetro, nm, equivale a 10-9 metros). Se espera que, en el futuro, la nanotecnología permita obtener materiales con una enorme precisión en su composición y propiedades. Estos materiales podrían proporcionar estructuras con una resistencia sin precedentes y ordenadores o computadoras extraordinariamente compactos y potentes. La nanotecnología podría conducir a métodos revolucionarios de fabricación átomo por átomo y al empleo de cirugía a escala celular. En una conferencia impartida en 1959 por uno de los grandes físicos del siglo pasado, el maravilloso teórico y divulgador Richard Feynman, ya predijo que "había un montón de espacio al fondo" (el título original de la conferencia fue "There’s plenty of room at the bottom") y auguraba una gran cantidad de nuevos descubrimientos si se pudiera fabricar materiales de dimensiones atómicas o moleculares. Hubo que esperar varios años
para que el avance en las técnicas experimentales, culminado en los años 80 con la aparición de la Microscopía Túnel de Barrido (STM) o de Fuerza Atómica (AFM), hiciera posible primero observar los materiales a escala atómica y, después, manipular átomos individuales
Se define al "NANO" como la milésima parte de un millón, es decir un nanómetro representa la milmillonésima parte de un metro o lo que es lo mismo decir la millonésima parte de un milímetro
Impacto en la actualidad Su impacto en la vida moderna aún parece una historia de ciencia ficción. Fármacos que trabajan a nivel atómico, microchips capaces de realizar complejos análisis genéticos, generación de fuentes de energía inagotables, construcción de edificios con microrrobots, combates de plagas y contaminación a escala molecular, son sólo algunos de los campos de investigación que se desarrollan con el uso de la nanotecnología, conocimiento que permite manipular la materia a escala manométrica, es decir, átomo por átomo Considerado por la comunidad científica internacional como uno de los más "innovadores y ambiciosos" proyectos de la ciencia moderna, la nanotecnología tiene su antecedente más remoto en un
discurso pronunciado en diciembre de 1959 por el físico Richard Feynman, ganador del Premio Nobel, quien estableció las bases de un nuevo campo científico Vinculado a la investigación científica desarrollada por las principales instituciones públicas de educación superior, la nanotecnología fomenta un modelo de colaboración interdisciplinario en campos como la llamada nano medicina -aplicación de técnicas que permitan el diseño de fármacos a nivel molecular-, la nanobiología y el desarrollo de micro conductores
Nanotecnología para aligerar huella petrolera de Venezuela Venezuela está empleando nanotecnología para desarrollar nuevos catalizadores aplicables para reducir la emisión de gases de efecto invernadero que causa su industria petrolera. “Buscamos emplear nanopartículas de sales de metales, por ejemplo nitratos de hierro o níquel, o cobalto, como catalizadores en procesos petroleros en los que se generan gases invernadero”, señaló a Tierramérica la investigadora Sarah Briceño, del Centro de Física del estatal Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC). Los catalizadores son sustancias empleadas para acelerar procesos
químicos, “y nuestro objetivo es lograr los adecuados a la industria venezolana y que permitan reducir hasta en un 50 por ciento la emisión de gases en tareas como el refinado de petróleo o el consumo de combustible en vehículos”, dijo Briceño. Venezuela, socio fundador de la Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP), extrae casi tres millones de barriles diarios y tiene reservas de crudo pesado superiores a los 200.000 millones de barriles. En el territorio de este país sudamericano, seis refinerías procesan diariamente 1,1 millones de barriles (de 159 litros). A su vez, el país consume, según cifras de la OPEP, 742.000 barriles diarios de distintos combustibles, de los cuales unos 300.000 barriles por día corresponden a la gasolina empleada por más de seis millones de vehículos automotores. El Ministerio del Poder Popular para el Ambiente sostiene que Venezuela es responsable de 0,48 por ciento del total mundial de emisiones de gases invernadero, y de 0,56 por ciento de uno de esos “villanos”, el dióxido de carbono.
En fase experimental, “observamos con microscopios de alta resolución el barrido y comportamiento, la reacción química, de las nano partículas de sales de metales y elementos surfactantes (que influyen en la superficie de contacto entre sustancias) involucradas en esos procesos”, explicó Briceño. -
La nanotecnología se une al combate del efecto invernadero Deforestación, actividad industrial, extracción de productos como petróleo y carbón, consumo de energía, uso de aerosoles y generación de desechos, son solo algunas de las formas de producción de gases de efecto invernadero. Contribuir a la reducción de estas emisiones provenientes en gran medida de la actividad petrolera, es una de las tareas emprendidas este año por el Laboratorio de Física de la Materia Condensada del Instituto de Investigaciones Científicas (IVIC). La investigación, a cargo de la investigadora Sarah Briceño, propone utilizar partículas sólo son visibles a través de equipos de alta tecnología, denominadas nano partículas, como catalizadores en la refinación del petróleo. La idea de emplear estas sustancias es disminuir la generación de
gases de efecto invernadero durante dicho proceso. Los catalizadores son sustancias capaces de acelerar o retrasar la velocidad de las reacciones químicas, sin alterar las propiedades de los elementos involucrados. Por lo general, los catalizadores son comprados en el exterior para ser usados en la industria petrolera nacional y extraer los derivados del crudo. Así como reza el dicho “los mejores perfumes vienen en frascos pequeños”, las nano partículas siendo diminutas, ofrecen una acción catalítica más eficiente con respecto a otras de mayor tamaño. Para obtener partículas tan pequeñas en el laboratorio, Briceño y un grupo de investigadores y estudiantes doctorales procesan nano partículas a partir de sales de metales a diferentes temperaturas. “Usamos varios métodos de preparación de las nano partículas, porque queremos optimizar el proceso y ver cuál es la forma más eficaz” afirmó la experta.
Una mano a la tecnología Reducir hasta en 50% la emisión de óxidos de nitrógeno y metano, dos de los gases más contaminantes que resultan de la refinación del petróleo, es una de las metas del proyecto que espera entregar resultados en 2013. Durante el primer año de ejecución, se realizaron las compras de los materiales necesarios para el
desarrollo de la investigación. Además, se han hecho pruebas para medir las propiedades de las nanas partículas con los diferentes métodos de preparación
“Apostar a este proyecto es apostar a nuestro futuro, y a la posibilidad de minimizar la cantidad de gases que se arrojan al ambiente” señaló Briceño, Tomando en cuenta que Venezuela aporta alrededor de 0,4% de la cantidad total de gases de efecto invernadero en el mundo. Pese a ese impacto, las naciones más contaminantes son Estados Unidos, China e India, según los datos del departamento de Energía de Estados Unidos. Los resultados finales del estudio podrán ser aprovechados por la industria petrolera para minimizar el impacto sobre el ambiente que origina el uso de los catalizadores convencionales, a la vez que se estimula la fabricación de materiales en territorio nacional. “Estamos en la capacidad de producir nuestros catalizadores y lograr la independencia tecnológica” subrayó la investigadora
cuando los problemas son lineales o cuando no tienen solución.
La lógica difusa o lógica heurística se basa en lo relativo de lo observado como posición diferencial. Este tipo de lógica toma dos valores aleatorios, pero contextualizados y referidos entre sí. Así, por ejemplo, una persona que mida 2 metros es claramente una persona alta, si previamente se ha tomado el valor de persona baja y se ha establecido en 1 metro. Ambos valores están contextualizados a personas y referidos a una medida métrica lineal. La lógica difusa se utiliza cuando la complejidad del proceso en cuestión es muy alta y no existen modelos matemáticos precisos, para procesos altamente no lineales y cuando se envuelven definiciones y conocimiento no estrictamente definido (impreciso o subjetivo). En cambio, no es una buena idea usarla cuando algún modelo matemático ya soluciona eficientemente el problema,
Esta técnica se ha empleado con bastante éxito en la industria, principalmente en Japón, y cada vez se está usando en gran multitud de campos. La primera vez que se usó de forma importante fue en el metro japonés, con excelentes resultados La lógica difusa ("fuzzy logic" en inglés) se adapta mejor al mundo real en el que vivimos, e incluso puede comprender y funcionar con nuestras expresiones, del tipo "hace mucho calor", "no es muy alto", "el ritmo del corazón está un poco acelerado", etc. La clave de esta adaptación al lenguaje, se basa en comprender los cuantificadores de nuestro lenguaje (en los ejemplos de arriba "mucho", "muy" y "un poco"). En la teoría de conjuntos difusos se definen también las operaciones de unión, intersección, diferencia, negación o complemento, y otras operaciones sobre conjuntos (ver también subconjunto difuso), en los que se basa esta lógica.
Para cada conjunto difuso, existe asociada una función de pertenencia para sus elementos, que indican en qué medida el elemento forma parte de ese conjunto difuso. Las formas de las funciones de pertenencia más típicas son trapezoidales, lineales y curvas.
Ventajas e inconvenientes Como principal ventaja, cabe destacar los excelentes resultados que brinda un sistema de control basado en lógica difusa: ofrece salidas de una forma veloz y precisa, disminuyendo así las transiciones de estados fundamentales en el entorno físico que controle. Por ejemplo, si el aire acondicionado se encendiese al llegar a la temperatura de 30º, y la temperatura actual oscilase entre los 29º-30º, nuestro sistema de aire acondicionado estaría encendiéndose y apagándose continuamente, con el gasto energético que ello conllevaría. Si estuviese regulado por lógica difusa, esos 30º no serían ningún umbral, y el sistema de control aprendería a mantener una temperatura estable sin continuos apagados y encendidos. También está la indecisión de decantarse bien por los expertos o bien por la tecnología (principalmente mediante redes neuronales) para reforzar las reglas heurísticas iniciales
de cualquier sistema de control basado en este tipo de lógica.
Lógica difusa e inteligencia artificial En la Inteligencia Artificial, la lógica difusa es utilizada para la resolución de problemas, más que todo los que se relacionan con el control de procesos industriales complejos y sistemas de decisión en general. Están mayormente extendidos en la tecnología cotidiana, como lo són: Cámaras digitales, sistemas de aire acondicionado, lavarropas, etc. Estos sistemas imitan la forma en que un humano toma decisiones, solo que con una mayor rapidez. En la lógica difusa, se usan modelos matemáticos para representa nociones subjetivas, como caliente/ tibio/ frio. También tiene un especial la " variable del tiempo" ya que los sistemas de control pueden necesitar retroalimentarse en un espacio concreto de tiempo
Fiabilidad: Los SE no se ven afectados por condiciones externas, un humano sí (cansancio, presión, etc.). Consolidar varios conocimientos. Apoyo Académico.
L
os sistemas expertos son llamados así porque emulan el razonamiento de un experto en un dominio concreto y en ocasiones son usados por éstos. Con los sistemas expertos se busca una mejor calidad y rapidez en las respuestas dando así lugar a una mejora de la productividad del experto
Ventajas A diferencia de un experto humano un SE (sistema experto) no envejece, y por tanto no sufre pérdida de facultades con el paso del tiempo. Replicación: Una vez programado un SE lo podemos replicar infinidad de veces. Rapidez: Un SE puede obtener información de una base de datos y realizar cálculos numéricos mucho más rápido que cualquier ser humano. Bajo costo: A pesar de que el costo inicial pueda ser elevado, gracias a la capacidad de duplicación el coste finalmente es bajo. Entornos peligrosos: Un SE puede trabajar en entornos peligrosos o dañinos para el ser humano.
Limitaciones Sentido común: Para un Sistema Experto no hay nada obvio. Por ejemplo, un sistema experto sobre medicina podría admitir que un hombre lleva 40 meses embarazado, a no ser que se especifique que esto no es posible ya que un hombre no puede gestar hijos. Lenguaje natural: Con un experto humano podemos mantener una conversación informal mientras que con un SE no podemos. Capacidad de aprendizaje: Cualquier persona aprende con relativa facilidad de sus errores y de errores ajenos, que un SE haga esto es muy complicado. Perspectiva global: Un experto humano es capaz de distinguir cuales son las cuestiones relevantes de un problema y separarlas de cuestiones secundarias.
Capacidad sensorial: Un SE carece de sentidos. Flexibilidad: Un humano es sumamente flexible a la hora de aceptar datos para la resoluci贸n de un problema.