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Diferencias y semejanzas entre un cerebro y un ordenador
“Brain Quiz” es una serie de microespacios de divulgación científica sobre nuestro cerebro, producido por la UCC+i de la Universitat Politècnica de València y Medianomedia, y financiado por la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) del Ministerio de Economía y Competitividad.”
Discos duros del futuro gracias al pigmento rojo de los Ferrari Roadster
La capacidad de almacenar datos de los discos duros ha crecido en un factor de 10.000 en los últimos 30 años gracias, entre otros avances, a la magnetorresistencia gigante(GMR), Premio Nobel Física 2007. Se publica en Science un nuevo avance, la GMR a temperatura ambiente en nanohilos moleculares de DXP (cada uno con un nanómetro de diámetro) incrustados en cristales de zeolita. El DXP es el pigmento utilizado por Ferrari para lograr el color rojo de la pintura de sus Roadster y no es una molécula magnética, pero se aprovecha el espín (momento magnético intrínseco) de sus electrones. Los electrones en la molécula no pueden moverse por ella (saltar de un átomo a otro, entre los átomos azules en la figura) cuando tienen el espín orientado en la misma dirección (lo prohíbe el principio de exclusión de Pauli) por lo que aparece una gran resistencia eléctrica. Sin embargo, al aplicar un campo magnético externo algunos espines cambian su dirección y los electrones pueden moverse por la molécula, bajando la resistencia. La conductividad cambia en un factor de 2000% (todo un récord comparado con el 600% de los materiales usados en los discos duros actuales) mostrando el fenómeno de GMR con una magnitud nunca vista antes (recuerda que la magnetorresistencia colosal es otra cosa). 
Más aún, este fenómeno se observa a temperatura ambiente. Por supuesto, todavía es muy pronto para ver discos duros basados en esta tecnología en el mercado. Como se almacenará la información en nanohilos es necesario usar la punta de un microscopio de fuerza atómica para leer y escribir, lo que complica mucho su incorporación a la tecnología actual de los discos duros. Pero tiempo al tiempo, la imaginación de los físicos y los ingenieros parece que no tiene límites. Este nuevo descubrimiento es como un Ferrari Roadster que nos lleva a toda velocidad hacia los discos duros del futuro. Nos lo cuenta Robert F. Service, “Hypersensitive Wires Feel the (Electromagnetic) Force,” ScienceNOW, 4 Jul 2013, siendo el artículo técnico R. N. Mahato et al., “Ultrahigh Magnetoresistance at Room Temperature in Molecular Wires,”Science Express, Jul 4, 2013 [DOI].
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Los posibles ordenadores del futuro
Un entretenimiento común es imaginar qué podrán hacer los ordenadores del futuro… y la imaginación es el único límite. Pero todas las especulaciones parten de que vamos a tener máquinas capaces de funcionar a mucha mayor capacidad, con mucho mayor almacenamiento de datos. El problema es cómo conseguirlo.
Quizá las moléculas vivientes, como el ADN, puedan ser las sucesoras del ordenador electrónico que ha dominado nuestra vida desde la década de 1970. Ya en 2003, el científico israelí Ehud Shapiro consiguió crear un “ordenador” biomolecular en el que moléculas de ADN y enzimas que hacen que el ADN produzca determinadas proteínas podrían resolver problemas como la identificación de ciertos tumores en sus etapas más tempranas. Un ordenador que utilizara cadenas de ADN para realizar las operaciones de proceso de datos podría ser, en teoría, miles de veces más poderoso y rápido que los mejores procesadores electrónicos de hoy en día, al menos en ciertos tipos de procesos.
En el terreno de los posibles ordenadores biológicos, también se trabaja en uno formado por neuronas, es decir, las células del sistema nervioso de los animales. En 1999 se desarrolló el primero, formado por una serie de neuronas procedentes de sanguijuelas, donde cada neurona representaba un número y las operaciones se realizaban conectando a las neuronas entre sí. Uno de los atractivos de los ordenadores de neuronas es, según Bill Ditto, creador de este sistema pionero, que hipotéticamente pueden alcanzar soluciones sin tener todos los datos, a diferencia de los ordenadores electrónicos. Al poder realizar sus propias conexiones, en cierto modo estas neuronas podrían “pensar” de modo análogo, a grandes rasgos, a como pensamos nosotros cuando tratamos de resolver un problema sin datos suficientes.
Pero el área de trabajo más intenso como alternativa al ordenador electrónico es la informática cuántica, que trabaja a niveles subatómicos.
En el mundo a nuestra escala, los ordenadores trabajan con un lenguaje binario, es decir, que cada elemento de su lógica o “bit” sólo puede tener uno de dos valores: 1 o 0. Las operaciones de proceso de datos van transformando cada bit hasta que llega a un valor final que es la solución del problema.
Pero en un ordenador cuántico no tenemos bits sino qbits (bits cuánticos), que debido a las propiedades de las partículas elementales que describe la mecánica cuántica, pueden tener un valor de 0, de 1 o de una“superposición” de esos dos valores, es decir, ambos a la vez. Pero si tomamos un par de qbits, pueden estar cualquier superposición de cuatro estados. Así, la cantidad de qbits para representar la información en un ordenador cuántico es mucho menor que la cantidad de bits en uno electrónico y la cantidad de procesos que puede realizar es mucho mayor y a mayor velocidad, explorando diversas opciones para cada problema.
Los primeros ordenadores cuánticos comerciales han sido ya adquiridos por una empresa aeroespacial y por el gigante de las búsquedas en Internet, Google. La decisión se tomó después de constatar que el ordenador cuántico resolvía en medio segundo un problema que le tomaba media hora a uno de los más poderosos ordenadores industriales existentes.
Por más que nos pueda asombrar cuánto ha avanzado la informática desde sus inicios en 1946, es posible que apenas estemos por salir de la infancia de los ordenadores. Y el futuro será todo, menos predecible.
Ampliar en: Los expedientes Occam
D-wave, ¿es un ordenador cuántico?
La computación cuántica es uno de los campos de estudio más interesantes en la actualidad, tanto desde perspectivas teóricas y pragmáticas. Un ordenador cuántico universal puede resolver algunos problemas potencialmente, como números de factorización, mucho más rápido y con menos recursos que uno clásico . El desarrollo de esta tecnología se basa en el uso de la mecánica cuántica como un nuevo marco para el cálculo. En ordenadores cuánticos no se almacena la información y no se calcula en bits clásicos, sino en bits cuánticos (qubits o cubits). Los qubits pueden estar en superposición de dos estados diferentes. Desafortunadamente, no existe un acuerdo general sobre el estado de la técnica, y se está todavía lejos de tener un ordenador cuántico universal, operable. Grupos experimentales recientes han desarrollado diferentes arquitecturas, son pequeños y pueden operar con pocos qubits. Por lo tanto, la principal preocupación respecto a la utilidad real de los ordenadores cuánticos es la posibilidad de diseñar que manejen unos pocos cientos de qubits, al menos.
Un hito en la gestión de la computación cuántica ha acontecido recientemente, por la empresa privada DWave. Esta empresa ha desarrollado un ordenador cuántico operativo de 128 qubits, llamado D-Wave One. Por otra parte, van a instalar una nueva versión, llamada D-Wave Two, con capacidad para operar con 512 qubits, para un nuevo laboratorio creado por Google y la NASA . Por lo tanto, la cuestión ahora es lo que hace esta nueva máquina, y si es realmente un ordenador cuántico.
¿Qué es D-Wave y qué problemas puede resolver?
D-Wave se basa en una tecnología llamada superconducting flux qubits (flujo de qubits superconductores). Los qubits se agrupan para operar en unidades 4 × 4, con diferentes conexiones entre ellos. Un esquema de la arquitectura se muestra en la figura. La primera versión cuenta con 128 qubits,no todos ellos pueden ser utilizados para la informática, ya que algunos están desconectados de sus vecinos.
Esta nueva maquinaria podría ser considerada como un simulador cuántico más que un ordenador cuántico universal. No realiza computación cuántica universal, ya que no puede hacer operaciones arbitrarias en todos los qubits.
Básicamente, el problema principal que puede resolver D-Wave es un conocido problema de la cuántica. Se trata de encontrar el estado fundamental, que «es el estado de energía más bajo», de un modelo de Ising de espín. Este problema es conocido por ser un problema difícil no polinómico (NP). Debido a que cuando la dimensión del problema tiene crecimientos lineales la complejidad de encontrar una solución crece de manera exponencial. No hay indicios que nos permitan concluir que un ordenador cuántico puede resolver este problema de una forma no exponencial, el propósito, en cualquier caso es que puede dar significativa aceleración de años sobre las computadoras clásicas.
Una buena pregunta acerca de esta o cualquier nueva tecnología para considerar lo útil que es, son los problemas que puede resolver. Directamente sólo puede resolver este problema recocido, esta meta es interesante, porque este problema es tan duro como el problema más difícil en la clase NP. En esta clase hay muchos problemas populares, como el vendedor, factorización o minimización en inteligencia artificial.
¿Cómo se puede probar D-Wave?
Recientemente, ha sido realizada una prueba de la cuanticidad de D-Wave. Para ello varios investigadores realizaron simulaciones por ordenador, tanto en los ordenadores cuánticos y clásicos . Se compararon tres enfoques Principalmente, D-Wave, una simulación clásica en simuladores cuánticos, y los más conocidos clásicos. Por razones obvias, los dos últimos enfoques se realizaron en ordenadores clásicos.
Por último, los autores también analizan tiempo de cálculo con el tamaño del problema, los resultados no son concluyentes. El problema de optimización para 108 qubits es bastante fácil, y por esto la dificultad para ver si hay un aumento de velocidad. Este problema podría ser potencialmente abordado por la nueva generación de ordenadores cuánticos, se espera que tengan 512 qubits.
Conclusiones
Con base en la investigación realizada por Boixo et al, hay muchos indicios de que D-Wave es una auténtica computadora cuántica. Por otra parte, no es más rápida que los ordenadores clásicos. En cualquier caso, es definitivamente un hito en el campo de la informática cuántica, pues también representa un cambio de paradigma. En lugar de crear un ordenador cuántico universal, con unos pocos qubits, los desarrolladores de D-Wave se han centrado en un dispositivo cuántico con muchos qubits que puede realizar una sola tarea.
Sólo el tiempo puede aclarar si este es el comienzo de una nueva época en la computación cuántica. Si D-Wave Two realmente funciona, habrá que recocer que se trata de la primera vez que un dispositivo cuántico puede calcular un problema general mejor que uno clásico. Este problema puede ser, al menos potencialmente, útil para muchos otros campos.
Fuente: mappingignorance
Las predicciones de la máquina de Anticitera y los rituales de sustitución
Tal vez uno de los primeros ingenios mas sorprendentes que se han descubierto, entendida su maquinaria y revelada su función, haya sido el “mecanismo de Anticitera”. Hablamos del primer instrumento portátil conocido, siglo I a.n.e. aprox., vinculado a la realización de cálculos y predicciones astronómicas y que puede considerarse como la recopilación de todo el conocimiento conseguido en los anteriores milenios, mediante la observación, por las primeras civilizaciones afectas al Mediterráneo Oriental y Mesopotamia. Así, una de sus dos esferas plasma el “ciclo metónico”, que se estudiaba ya en la Babilonia mesopotámica y que remonta sus premisas conocidas a la confección del calendario neo-sumerio de Shulgi a finales del II milenio a.c. en el periodo de Ur III, permitiendo la confección de calendarios vinculados a la Luna y el Sol. La segunda esfera de la máquina de Anticitera refleja el denominado “ciclo de Saros”; un ciclo de Saros cuya instrucción desde la época kassito-babilónica, 1571-1156 a.n.e., facultaba a los sacerdotes templarios, o “tupšar”, el poder predecir eclipses.
Son muchas las preguntas que pueden surgir, tales como la importancia de la maquina de Anticitera como precedente de una “revolución científica” olvidada y que algunos asocian con la destrucción de bibliotecas, caso de Alejandría, llegando, de nuevo.., limitada a Europa a través de fuentes musulmanas y persas; o tal vez: ¿Porque esa necesidad de “controlar el tiempo”, cuando buena parte de la humanidad vivía todavía en el Neolitico..? Existen dos razones básicas que podrían contestar a ésta última pregunta: Una, la primigenia exigencia de las civilizaciones urbanas sumero-acadias de tener un calendario agrario, y una segunda mucho mas importante: Una necesidad religiosa, en el Oriente Próximo desde el II milenio a.n.e. y que se extenderá con posterioridad al mundo grecorromano, de poder datar los acontecimientos divinos relacionados con los astros, debido a la creencia de su extrema repercusión en los devenires socio-políticos del ser humano.
Artículo completo en: LA MENTIRA ESTÁ AHÍ FUERA
Nuevos avances en la computación cuántica
Dos avances en la computación cuántica en el último par de semanas son la avanzasa de una nueva era de la tecnología inteligente. Google anunció que está construyendo un ordenador cuántico diseñado por una compañía llamada D-Wave en colaboración con la NASA y los científicos del gobierno en el Laboratorio Nacional de Los Alamos revelaron que desarrollaron una red de computación cuántica segura hace dos años! Obtenga detalles acerca de estos acontecimientos en este episodio de SciShow News.
Las impresoras 3D también pueden funcionar con madera y cemento
Las impresoras 3D utilizan habitualmente plástico, el más común de ellos es el de tipo ABS, para hacer realidad los modelos virtuales que les llegan. Es un material que está dando buen rendimiento, aunque una de sus desventajas es su elevado precio. Un kg se puede comprar a través de diferentes portales web entre 23 y 46 euros.
El proceso de producción del plástico ABS, y también del PLA, la otra alternativa mayoritaria para la impresión 3D, es caro. De ahí que la venta final al consumidor tenga un precio alto. La búsqueda de materiales alternativos para alimentar a las máquinas se hace necesaria, sobre todo teniendo en cuenta la popularidad que está ganando el moldeado en tres dimensiones.
La tecnología se conoce desde hace décadas, aunque ha sido el reciente abaratamiento de las máquinas el que ha hecho posible su difusión a un público más amplio, más allá del sector industrial. En estos momentos es un área en pleno crecimiento. El año 2012 el mercado global de la impresión 3D alcanzó 1705 millones de euros, un incremento del 28,6% respecto al ejercicio anterior, según los datos de la consultora Wohlers Associates. Esta misma firma espera que para 2019 se llegue a un volumen de 5037 millones de euros.
La empresa californiana Emerging Objects ha explorado la conversión de hormigón o madera en filamentos que puedan ser utilizados por una impresora 3D. El resultado de sus investigaciones ha sido la síntesis de seis compuestos basados en materiales diferentes. Algunos de ellos aún están en fase de experimentación, pero de otros ya se ha comprobado su eficacia.
En la web de Emerging Objects se pueden ver piezas de decoración impresas con madera, un perchero basado en nailon o un banco construido con cemento. La compañía ha logrado sintetizar estos compuestos mezclando los materiales que se buscaban con una sustancia líquida, que convierte el resultado en un filamento apto para las impresoras 3D. Cualquier máquina puede utilizarlos.
Fuente: eldiario.es
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