Simulador muy preciso de eclipses de Luna

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Los eclipses de Luna están bien documentados a través de la historia humana. El raro e impresionante fenómeno se produce cuando la Luna pasa por la sombra de la Tierra, y parece cambiar de forma, de color, o incluso desaparecer por completo del cielo nocturno. Los eclipses de Luna han atraído la atención de poetas, científicos y muchas otras personas.


(NC&T) Un equipo de investigadores en el Instituto Politécnico Rensselaer ha desarrollado un nuevo método de procesamiento digital de gráficos para simular y mostrar con exactitud un eclipse lunar. El modelo utiliza la geometría celeste del Sol, la Tierra y la Luna, junto con datos sobre la atmósfera de la Tierra y sobre las peculiares propiedades ópticas de la Luna, para crear imágenes de los eclipses lunares tan perfectas como si fuesen fotografías de eventos reales.

Las imágenes generadas por ordenador, las cuales son casi indistinguibles de las fotos de eclipses verdaderos, ofrecen una oportunidad para retroceder en el tiempo y repasar visualmente la historia de los eclipses más famosos de todos los tiempos, o para avanzar hacia el porvenir y ver cómo serán los eclipses pronosticados para fechas futuras, dentro de años o décadas.

El modelo también puede configurarse para mostrar cómo se vería un eclipse desde cualquier ubicación geográfica en la Tierra que el usuario escoja, dado que un mismo eclipse se ve de manera diferente dependiendo de si el espectador está en Nueva York, Seattle, o Roma, por citar tres lugares.

Otros investigadores han simulado el cielo nocturno, la Luna, y los ocasos, pero ésta es la primera vez que alguien lo ha hecho con eclipses lunares. Los modelos generados mediante el nuevo método pueden ayudar a realizar investigaciones sobre los fenómenos celestes históricos así como ser de interés para artistas que pueden añadir este efecto de eclipse a su paleta de efectos visuales digitales para cuadros.

Para verificar la calidad de su método, Theodore C. Yapo y Barbara Cutler compararon fotografías digitales del eclipse total de Luna del 21 de Febrero del 2008, con las simuladas por ordenador para ese mismo eclipse utilizando el nuevo método. Las imágenes obtenidas son casi indistinguibles de las reales.

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Chip de radiofrecuencia inspirado en la coclea del oído humano

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Un equipo de ingenieros del MIT ha construido un veloz chip de radio de banda ultraancha y bajo consumo energético, inspirado en el oído interno humano. Este chip podría permitir la creación de dispositivos inalámbricos capaces de recibir señales de teléfonos móviles, de internet, de radio y de televisión.


(NC&T) Rahul Sarpeshkar, profesor de ingeniería electrónica y ciencias de la computación, y Soumyajit Mandal diseñaron el chip para imitar el oído interno humano, concretamente la cóclea. El chip es más veloz que cualquier analizador de espectro de radiofrecuencia diseñado por el Hombre, y también funciona con mucha menos energía.

El nuevo chip ha merecido el apodo de "cóclea para radiofrecuencias".

Esta singular "cóclea" imita la estructura y función de la cóclea biológica (o caracol, del oído interno), la cual se vale de principios de mecánica de fluidos, efectos piezoeléctricos, y procesamiento de señales neuronales, para convertir las ondas de sonido en impulsos eléctricos que son enviados al cerebro.

A medida que las ondas de sonido entran en la cóclea, crean ondas mecánicas en la membrana coclear y el fluido del oído interno, activando células que provocan que se envíen señales eléctricas al cerebro.

Sarpeshkar usó los mismos principios de diseño en la cóclea para radiofrecuencias.

El dispositivo demuestra lo que puede suceder cuando los investigadores se inspiran en campos fuera del suyo propio.

Tal como señala Sarpeshkar, dos personas que trabajen separadamente en la recepción de señales de radio y en la audición humana, nunca hubieran pensado en esto, pero cuando las dos se ponen a trabajar en equipo, cada una proporciona conocimientos estratégicos a la otra.

Un ejemplo de ello es que, además de su uso en aplicaciones de radio, el nuevo trabajo proporciona una posible explicación de por qué el análisis espectral coclear es más rápido que cualquier algoritmo conocido para análisis de espectros. De esta forma, el trabajo tiene una doble utilidad al ayudar a esclarecer un aspecto importante del mecanismo de la audición humana.

La cóclea para radiofrecuencias está instalada en un chip de silicio que mide 1,5 milímetros de ancho por 3 de largo.

El chip de la cóclea para radiofrecuencias es más veloz que cualquier otro analizador de espectro, y consume cerca de 100 veces menos energía que la que sería necesaria para la digitalización directa del ancho de banda completo. Esto lo hace deseable como componente de un receptor de radio universal o "cognitivo", que podría recibir un amplio rango de frecuencias y escoger a cuáles atender.



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Un GPS para robots autónomos

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Investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) han desarrollado un algoritmo para robots y otros sistemas autónomos que permite calcular trayectorias, evitar paredes y obstáculos para encontrar un camino, suave y seguro, de forma similar a cómo hacen los humanos.

En los días de calor se produce un espejismo en las carreteras cuando están calientes, en las que debido a que las capas de aire próximas al asfalto están más calientes que el aire, los rayos del sol se curvan y parece se reflejan en la carretera. “Este hecho y el principio de Fermat (‘La luz siempre viaja por el camino más rápido’) aplicado a medios con índice de refracción variable, como ocurre en el caso del espejismo, nos llevaron a la idea de que si poníamos en los mapas que usan los robots, un índice de refracción grande cerca de las paredes y los obstáculos y más pequeño en las zonas libres, sólo teníamos que calcular el camino que seguiría la luz”, explica uno de los investigadores, Santiago Garrido, del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la UC3M.

El problema que han resuelto estos científicos es el de Robot Path Planning o Robot Motion, que consiste en hallar la trayectoria que debe seguir un robot, evitando las paredes y los obstáculos que pueda haber, de forma que la trayectoria elegida sea suave, segura y corta, lo más parecida posible a la humana. La suavidad de los caminos corresponde aproximadamente a lo que en matemáticas es al menos con dos derivadas, es decir, que el robot no tenga que cambiar bruscamente de dirección, lo cual es complicado especialmente si lleva una cierta velocidad o si no es muy maniobrable. El método que presentan los investigadores, llamado FM², está basado en la expansión de una onda en un medio con índice de refracción variable y es capaz de encontrar el camino siempre que exista y con rapidez a la hora de recalcular las trayectorias en un tiempo mínimo.

Trayectoria de movimiento obtenida con el Método FM²sobre la planta del Robotics Lab de la Universidad Carlos III de Madrid
Fuente: http://www.uc3m.es/portal/page/portal/actualidad_cientifica/noticias/guiado_robots

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Nanocadenas para detectar enfermedades

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Un equipo de investigadores de la Universidad de Queensland ha concebido y desarrollado una nueva tecnología con aplicaciones clínicas y de investigación, incluida la detección temprana de enfermedades.

El Dr. Krassen Dimitrov, del Australian Institute for Bioengineering & Nanotechnology (AIBN, por sus siglas en inglés) de la Universidad de Queensland, ha desarrollado unos “códigos de barras” fluorescentes llamados nanocadenas (nanostrings), que proporcionan más sensibilidad y precisión que los actuales métodos de detección.
La investigación ha sido publicada en Nature Biotechnology (con el título "Direct multiplexed measurement of gene expression with color-coded probe pairs").

Según el Dr. Dimitrov, las nanocadenas se enlazan a las moléculas de ARN para realizar un análisis digital de la expresión génica. “Puesto que este sistema puede contabilizar el número exacto de biomoléculas presentes, podemos obtener a tiempo una imagen extremadamente precisa y sensible de la expresión génica en un punto concreto”, señaló Dimitrov.

“Esta información cuantitativa es superior a otros sistemas de expresión génica como los microarrays, que dependen de la medida analógica de la fluorescencia y, por tanto, son menos precisos y tienen un rango limitado.

“La nanocadena es un importante desarrollo tecnológico tanto en entornos clínicos como de investigación. Podremos detectar con mayor precisión las moléculas asociadas a enfermedades concretas, y en el terreno de la investigación podremos identificar nuevas moléculas asociadas a enfermedades y seguir su rastro hasta los genes responsables".

Según Dimitrov, la tecnología está basada en un proceso no enzimático que reduce las posibilidades de sesgo y es más robusto en varias condiciones diferentes.
El Dr. Dimitrov está trabajando ahora en el siguiente paso, que consistirá en el desarrollo de nuevos nanocódigos de barras que reducirán aún más el coste y la mejora en la sensibilidad y la capacidad de uso. La tecnología ha sido comercializada en Seattle por una compañía fundada por Dimitrov en el 2003.

El AIBN es un instituto de investigación multidisciplinar de la Universidad de Queensland, que combina las habilidades de investigadores de renombre mundial en los campos de la bioingeniería y la nanotecnología para obtener resultados medioambientales y de salud positivos, en administración biomédica, biodispositivos, regeneración de tejidos y terapias celulares.


Agradecimientos a: Katherine Gomez

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