LOS TEMAS QUE DEBERÍAN SER ESTUDIADOS , PROFUNDIZADOS Y DIFUNDIDOS

Inyectando hidrógeno podría aumentar la producción de combustible biológico

Nos preocupamos por las emisiones producidas por los vehículos, pero ¿que ocurre con las carreteras? La producción de cemento es actualmente uno de los mayores contribuyentes a las emisiones de dióxido de carbono. Para encontrar una solución, se está recurriendo a la nanotecnología.
Construyendo a Nanoescala
El cemento es uno de los materiales más extensamente utilizados en el mundo y es difícil imaginar la vida sin él. Pero el tener que fabricar tanto, resulta un problema. La producción de este componente clave, el cemento, justifica por lo menos el cinco por ciento de las emisiones globales de dióxido de carbono. Franz-Josef Ulm y su equipo tienen la esperanza de cambiar esto.
"A pesar de su presencia ubicua en nuestra vida cotidiana, en caminería, en infraestructura, el cemento ha mantenido sus secretos durante mucho tiempo," dice. El secreto yace en la nano estructura del cemento, el arreglo de sus átomos. Los investigadores estudiaron el cemento de todos los fabricantes del mundo. Utilizando un instrumento nano calibrado, tomaron muestras de cemento, y midieron su resistencia utilizando un microscopio de fuerza atómica. Lo que ellos encontraron era que todas las diferentes muestras de cemento exhibieron la misma organización a nano-nivel.
De hecho, la alta densidad del cemento es explicada por esta nano estructura. El conjunto de átomos se amontonan empacados de manera apretada, como si se tratara de naranjas. "Si se toman las naranjas y se colocan en un esquema de organización, como una pirámide en una tienda," dice Ulm, "esta densidad de empaque caracteriza realmente los materiales de cemento a nano escala."
Esta elevada densidad de empaque explica la fuerza y la estabilidad del cemento, que lo hace útil para estructuras tales como túneles y puentes. Desgraciadamente, el cemento que se fabrica con los métodos actuales requiere de temperaturas muy altas, teniendo como resultado elevadas emisiones de dióxido de carbono.
Ulm y su equipo buscan un mineral diferente para utilizar en la fabricación del cemento que daría una nano estructura igualmente fuerte, pero que no necesitaría tanto calor.
"Un pequeño progreso aquí en nanociencia y nanotecnología podría tener realmente un enorme impacto en la emisión global de CO2," dice Ulm. "La fuerza de la ciencia y la ingeniería, en particular de la nanoingeniería, es por lo que hoy tenemos los instrumentos en el lugar y el conocimiento para estudiar todo esto, uno de los problemas más críticos, que es la emisión del CO2 y el calentamiento global en este planeta."
Más allá de reducir las emisiones, Ulm dice que tal control sobre el cemento podría tener como resultado nuevas clases de dicho material, llevando potencialmente a instalaciones de almacenaje mejoradas para desechos nucleares, a túneles a prueba de explosiones, o a que duraran más tiempo los caminos y los puentes. Pero la nano ingeniería de este cemento demorará por lo menos cinco años en desarrollarse.
"Cinco años es una agenda razonable para proponer un nuevo concepto sobre este material. La emisión de CO2 no es algo que se pueda resolver de un día para el otro," dice Ulm. "Si se comparan estos cinco años en la perspectiva con la evolución del cemento que empezó con los romanos, cinco años es un tiempo bastante corto en la historia de la humanidad".
This research was published in the Journal of the Mechanics and Physics of Solids (January 2007), and presented at the "Concrete Reborn" debate at Columbia University (January 2007). Ulm's study was funded by the LaFarge Group, an international building materials corporation as part of a sustainable development initiative.

Valorando los riesgos
Tecnologías del futuro: Una mirada al lado oscuro
Por lo que se sabe, la prisa de la civilización está muy cercana a sucesos tan terribles como lo relatado en las páginas del prólogo de "The Hitchhiker's Guide to the Galaxy" de Douglas Adams donde naves espaciales extranjeras se ubican adecuadamente para destruir la Tierra al avanzar por una carretera interestelar.

Más aún, con el consumo de los recursos y la destrucción ambiental subiendo hasta tasas insostenibles, hay muchas personas que ven al futuro con alarma. Esto abre el paso a tecnologías como la energía nuclear, la ingeniería genética y la nanotecnología, que a menudo son citadas también como cruciales para liderar desastres económicos y ambientales.

El tema es que cualquier tecnología suficientemente poderosa como para mejorar la vida también es capaz de abusar de su desempeño de manera radical y exponernos a graves e imprevistos efectos colaterales. Es un gran momento para ser guionista de Hollywood, pero áspero para los hacedores de la política y los estrategas de los negocios. Mezcle las nuevas tecnologías con las amplias variaciones de cómo se comportan las organizaciones y los individuos, y a menudo se tiene "una receta explosiva," dijo Edward Tenner, el autor de ""Why Things Bite Back: Technology and the Revenge of Unintended Consequences."

El objetivo fijo para que surgieran siempre temores acerca de la tecnología potencialmente útil fue la energía nuclear, que surgió como una fuente de energía mientras estaban todavía frescos las imágenes de los desechos dejados en Hiroshima y Nagasaki por las bombas atómicas lanzadas en 1945.

"No es la probabilidad de un accidente nuclear lo que pesa en las actitudes de las personas," dijo Charles B.Perrow, experto en análisis de riesgo, cuyo libro más nuevo, "Disaster Evermore? U.S. Vulnerability to Natural, Industrial and Terrorist Disasters," será publicado este verano. "Es la posibilidad de que ocurra, lo que está muy presente allí."

A pesar de varios alertas cercanos, la mortal explosión en Chernobyl en 1986 es el único y catastrófico fracaso de una instalación industrial. Pero los costos impuestos a las compañías para poder manejar estos riesgos ya habían frenado la expansión de la industria de la energía nuclear en los Estados Unidos y en otras partes, antes, en los años 70.

Ahora, aunque se presuma que los riesgos de accidentes estén creciendo ya que surge la primera generación de plantas envejecidas, hay demanda por plantas nuevas en Asia. Y algunas empresas Americanas tales como Exelon, Entergy y Dominion dicen que quieren construir centrales nucleares en los Estados Unidos al costado de las que ya existen. Esas plantas suministran actualmente solamente algo más del 20 por ciento de la electricidad de la nación con costos operativos que están muy por debajo del de las plantas de hidrocarburos.

Los defensores de la renovación de la inversión en la energía nuclear dicen que los nuevos diseños de las plantas podrían reducir o podrían eliminar muchos de los riesgos de fusión del núcleo y la contaminación asociados con las plantas actuales. Los que las critican dicen que la industria todavía está demasiado mal administrada y hay regulaciones laxas como para permitir que sean construidas nuevas plantas.

Pero algunos críticos de las fuentes nucleares están reconsiderando sus posiciones basadas en la conclusión de que entre todas las tecnologías probadas de generación de potencia, solo la nuclear está lista para proporcionar grandes cantidades de electricidad sin crear gases de invernadero que contribuyan al cambio del clima.

Hasta ahora los nuevos diseños no provocan preocupación acerca de la acumulación de desechos nucleares que serán radioactivos durante siglos a menos que sea ideada una nueva manera de tratamiento. Y las centrales nucleares — y la tecnología para mantenerlas — provoca que algunos críticos las vean como una invitación a ser objetivos de ataques terroristas.

La ambivalencia en los debates de políticas sanas en torno a la energía nuclear es válido también para los discursos de la biotecnología, especialmente cuando surge la ingeniería genética. Los argumentos de que la humanidad insensatamente "juega a ser Dios" jamás han sido tan comunes desde que surgeran adelantos en la investigación a fines de 1970 que construyeron la base para las innovaciones como la transferencia de genes a las plantaciones los cuales les dirán que proteínas elaborar para que maten a los insectos.

Los investigadores pioneros en biotecnología procuraron prevenir los accidentes y minimizar la regulación mediante la adopción de manera voluntaria de buenos códigos de práctica en los experimentos que producen animales y plantas genéticamente diseñados. Pero si ha crecido la confianza a medida que pasan los años sin ningún Chernobyls biológico, han persistido las dudas acerca de los efectos a largo plazo de la salud de plantas y animales diseñados genéticamente.

Aún más, los beneficios potenciales ambientales con el mayor empleo de la ingeniera genética han emocionado a los investigadores desde los principios del desarrollo de la tecnología. La decisión de la Suprema Corte en 1980 en el juicio Diamante vs. Chakrabarty, apoyó el derecho de de las empresas a patentar los organismos diseñados, que implicaron una bacteria que la General Electric esperaba llegaría a ser un "producto" verde de limpieza en los derrames de petróleo.

Al final, se demostró que el ' microbio consumidor de petróleo de G.E. era ineficaz cuando al ser transferido desde un frasco a los mares resultaba resbaladizo. Pero la biomedicación — que utiliza los microorganismos para limpiar una gran variedad de contaminantes del agua, aire y tierra — está creciendo.

Los que respaldan a la tecnología argumentan que el uso acelerado de la ingeniera genética ofrece la única esperanza de la alimentación, la vestimenta y el albergue frente a la creciente población mundial. Los escépticos dicen que son los estímulos financieros que manejan líderes agropecuarios como Monsanto, DuPont, Bayer y Cargill — y los estímulos políticos de los gobiernos para mantener los costos de los alimentos bajos — los que presionan continuamente toda clase de biotecnología hacia un modelo industrial de la agricultura que es demasiado intensiva energéticamente, derrochadora de agua y dependiente de sustancias químicas.

Las preguntas de los científicos que subyacen en los debates fundamentales acerca de los riesgos de la biotecnología pueden estar desorientando a los que no son científicos, pero la nanotecnología puede ser aún más dificil de comprender. El término se deriva del nanómetro, o de la billonésima parte de un metro.

La nanotecnología a menudo se describe como una operación a dimensiones de decenas de miles de veces menor que el ancho de un pelo. Pero lo que importa realmente es que operando a nanoescala, los investigadores pueden crear materiales nuevos y extraer conductas novedosas familiares porque ellos trabajan con números pequeños de moléculas, los componentes constructivos de la biología y la química.

Después de mirar cómo los alarmados activistas frenaron la industria nuclear en sus inicios y provocaron la disminución de la biotecnología, muchos defensores de la nanotecnología proponen comprometer al público e invertir mucho en investigación toxicológica.

Ya está documentado en la investigación con animales que algunas nanopartículas artificiales puede moverse fácilmente en el cerebro y de manera profunda en los pulmones. "Pero nosotros no sabemos cómo encontrar estas cosas en el cuerpo ni cómo medirlas en el aire," dijo John M. Balbus, experto en nanotecnología de Environmental Defense, grupo que ha planteado que dichas inversiones en la seguridad de la investigación debería ser más que duplicado y que deben imponerse restricciones en el uso de algunos nanoproductos. "Hay muchas carencias básicas en la información."

Las investigaciones muestran que la mayoría de las personas prestan poca atención a la nanotecnología, que se utiliza en productos como bronceadores invisibles, y ropas resistentes a las manchas. Los defensores y los críticos también pensaron que eso quizás cambiara desde que Kleinmann, filial alemana de Illinois Tool Works, retirara un limpiador de baños, Nano Mágico, el 28 de marzo después de que casi 100 clientes hubieran tenido problema al respirar.

Pero la baraúnda que rodeara al primer producto relacionado con la salud recuerda simplemente la existencia de un "producto de la nanotecnología" rretirado rápidamente del mercado, en parte porque la investigación posterior hizo que surgieran dudas sobre si había realmente algún ingredientes a nanoescala en el producto. Si la experiencia biotecnológica es una guía, logrará que los gobiernos estén más implicados en la administración de los riesgos de la nanotecnología y educar a los consumidores pueda engendrar ganancias a largo plazo.

"Las compañías necesitan aprovecharse del descuido de los consumidores cómodos que a su vez engendran aquellos gobiernos que por otra parte necesitan ofrecerles opciones a la gente," dijo Rebecca J. Goldburg, científica en Environmental Defense. "Una vez que a la gente se les permite hacer su elección, a menudo tomarán las que parecen ser las opciones más arriesgadas."

BARNABY J. FEDER

Los expertos Dan a los Científicos pistas sobre Investigación en Nanotecnología
Por BARNABY FEDER, 6 de octubre de 2005
Poco se conoce hasta ahora acerca de si los materiales creados a través de los investigadores en el área de la nanotecnología pueden ser peligrosos para los humanos , y si lo son, bajo qué condiciones. Pero por lo menos, los toxicólogos que estudian las respuestas a tales preguntas ahora tiene un amplio espectro en base a un panel de expertos patrocinado por el gobierno sobre cómo avanzar en la materia.

Formalmente titulado “los Principios para caracterizar los efectos potenciales sobre la salud humana como consecuencia de la exposición a los nanomateriales: los elementos de la estrategia de su investigación”, un informe de 85 páginas, junto con documentos secundarios, fue publicado ayer en el sitio web de Particle and Fibre Toxicology, diario científico en línea.

“El objetivo es observar los efectos sobre la salud humana, no sobre cómo probar un mayor y más amplio impacto en el ambiente,” dijo Barbara Karn, científico ambiental en la Organización de Protección del Medio Ambiente, patrocinador del estudio. “Eso es también muy importante pero la eco-toxicidad implica tipos diferentes de pruebas.”

La nanotecnología es una colección de habilidades de procesos y de productos en los que las dimensiones cruciales se miden en nanómetros, o billonésimos de metro, una escala tan diminuta que las fuerzas moleculares afectan la conducta de las partículas. El informe se preocupa por los materiales, naturales o sintéticos, con, por lo menos una dimensión más pequeña de 100 nanómetros lo que es crucial para su conducta.

Los materiales en Nanoscala a menudo se comportan diferente de los mismos materiales en tamaño mayor. Eso les da nuevos atributos, valiosos como fuerza excepcional o también características eléctricas, pero también plantea preguntas acerca de si los nuevos productos que incorporan quizás resulten inesperadamente peligrosos.
Centenares de productos que personifican la nanotecnología, inclusive artículos de consumo como bronceadores invisibles y ropa resistente a las manchas ya están en uso. Pero la explotación de la tecnología está todavía en sus fases iniciales y las cantidades de nanomateriales en producción son pequeños.

El autor principal del informe de toxicología es Günter Oberdörster, toxicólogo en la Universidad de Rochester cuyo investigación ha demostrado que algunos materiales en nanoscala pueden emigrar desde la nariz hacia el cerebro. El, la Sra. Karn y los otros 13 autores del informe citaron una gran variedad de estudios que sugieren que estos productos en nanoscala puede ser nuevos peligros para la salud.

El informe enfoca principalmente sobre sólo la mitad del riesgo, ­ el probable impacto tóxico de nanopartículas en el cuerpo. Hay un comentario pequeño en cómo estudiar el segundo tema crucial, el riesgo verdadero sobre la exposición, porque hay actualmente pocos casos donde las personas se ven expuestas directamente a los nuevos materiales.

El informe acentúa la necesidad de caracterizar a las partículas de numerosas maneras, inclusive la forma, el área, las características eléctricas y la probabilidad de que ellas sean capaces de formar rápidamente grupos que interactúen con el cuerpo en forma diferente de como lo hacen siendo partículas separadas. Describe también una variedad de pruebas para estudiar el impacto de los materiales en diferentes órganos y probar los diferentes impactos en el comer, respirar o tocar las partículas.

El detalle sobre los puntos culminantes del informe del por qué de la investigación toxicológica se mueve generalmente a un ritmo glacial comparado al desarrollo de nuevos productos. Esa discrepancia ha convencido a algunos críticos de la nanotecnología para concretar un pedido sobre la regulación estricta del gobierno o solicitar moratorias sobre la introducción de productos basados en la tecnología. Pero los defensores de la tecnología dicen que el informe dado a conocer ayer es uno de los muchos signos que ese desarrollo es manejado con un cuidado razonable.

“Es extraordinario que se preste tanta atención sobre los riesgos de la salud y la seguridad en etapas tan tempranas de su desarrollo,” dijo Michael R. Pontrelli, abogado en Boston que ha estado estudiando temas potencialmente obligatorios dentro de la tecnología.

El informe no propone ninguna clase de pruebas que ya no sean familiares para los toxicólogos, según dice la Sra. Karn. “Esta es la manera de identificar los impactos de la salud en humanos,” dijo. “Nosotros no buscábamos métodos que demostrarían el por qué las partículas tenían esos efectos. Quizás sean necesarios ensayos en nanoscala para ello.”

Pronósticos sobre desastres:
10 de octubre de 2005
El área de la Bahía de San Francisco tiene un 25 por ciento de chance de que durante los próximos 20 años, sea sacudida por un terremoto de magnitud siete o mayor. Este hecho surge como conclusión de un programa llamado "California Virtual", la simulación de terremotos por comptutadora

California Virtual

De la misma manera que se alimenta la computadora con la información semanal respecto a las condiciones atmosféricas para pronosticar el tiempo semanalmente, John Rundle, director de la Computational Science and Engineering en la Universidad de California en Davis, alimenta con información respecto al movimiento de la tierra a un programa que él llama "California Virtual." Con ello, se espera que algún día se pueda ofrecer un pronóstico similar sobre terremotos.
" Actualmente, cuándo las personas se dedican a pronosticar el tiempo y a la predicción del clima, lo que ellos hacen es una simulación numérica. De manera que toman una computadora, una supercomputadora generalmente, y ellos diseñan un programa sobre la base de los datos actuales, de las condiciones actuales, y lo proyectan hacia el futuro. Esto se llama "simulación numérica"… así, que lo que hablamos en este caso, realmente, es del mismo tipo de procedimiento para sistemas con defectos sísmicos… simula el sistema existente respecto a los defectos en los suelos de California donde ocurre la mayor parte de la actividad," explica Rundle.
Explica que el simulador se puede utilizar para crear, "historias extensas simuladas arbitrariamente, de terremotos y las proyecta al futuro." Escribiendo para Proceedings of the National Academy of Sciences, Rundle y su equipo explicaron que ellos habían simulado 40 mil años de actividades de sísmicas en el área de la Bahía de San Francisco y encontraron que un temblor de magnitud superior a siete sucedía, en promedio, cada 101 años.

La simulación de Rundle es consecuente con un panel de expertos en los pronósticos de que habría una probabilidad del 62 por ciento para que se produjera, por lo menos un terremoto de magnitud siete o un acontecimiento más importante entre este preciso momento y el año 2032.

El último terremoto masivo en el área de la bahía fue en 1906. Ese terremoto y los incendios resultantes destruyeron la mayor parte de San Francisco y mataron a alrededor de 3.000 personas. Un terremoto más reciente en el área se produjo en 1989 y tuvo una magnitud 7,1; fue mucho más pequeño que el temblor de 1906, aunque matara a más de 60 personas y dañara mucho algunas de las áreas alrededor de la región.

Rundle acentúa, sin embargo, que "California Virtual" es, " la modalidad de investigación en este momento," y son necesarios mayores trabajos para validar el programa. Una manera de ensayar las varias versiones del modelo es tratando de "predecir" el temblor de 1906, proceso que los científicos llaman "hindcasting, (análisis de información pasada,opuesto a forecasting)." El proceso, "entonces nos dará alguna confianza al respecto, sobre ese modelo particular, y una vez que lo desarrollemos, lo queremos utilizar para pronosticar," explica.

Rundle dice que, "nuestra meta deberá ser el que seamos capaces de hacer pronósticos… y mejorarlos hasta el punto donde seamos realmente capaces de ver el proceso de preparación, unos meses y hasta un año o dos antes de que se produzca un gran terremoto."

"California virtual" se aprovecha de los avances en la tecnología que le permiten a los investigadores aprender más acerca de terremotos como jamás antes lo habían sido. El mismo Global Positioning System que se encuentra en los nuevos autos y dispositivos de mano ayuda a los científicos a rastrear movimientos muy pequeños de la tierra. Rundle agrega que la tasa media a largo plazo de un problema a lo largo de la falla de San Andreas, "es alrededor de tres centímetros (1,1 pulgadas) por año — cerca de la tasa en que crecen las uñas. Otra tecnología, llamada radar de apertura interferométrica, ( interferometric synthetic aperture radar, IFSAR) es utilizada para distinguir los cambios en la superficie de la tierra a lo largo de muchas millas. Mientras tanto, en el suelo, los geólogos encuentran nuevos métodos para identificar cuándo ocurrieron antiguos terremotos. Utilizando metodologías con carbono radioactivo para ubicar la fecha, son capaces de fechar terremotos dentro de las últimas décadas. Otros científicos utilizan las muestras del centro del piso de océano para fechar la evidencia de terremotos que tuvieron lugar en ese sitio.

Rundle's research was published in Proceedings of the National Academies of Sciences Online Early Edition for the week of October 10, 2005, and was funded by the U.S. Department of Energy, the National Science Foundation and NASA. Fuente: Jack Penland

NANO-TRANSITORES
Los científicos han llegado a encontrar una manera de cambiar la electrónica que podría eventualmente hacer que los componentes dentro de su televisión,  computadora o teléfono celular sean aún más pequeños. Ellos han encontrado —  por lo menos  el principio— una manera de reducir el tamaño de los mismos aL de una sola molécula.
Achicando la Electrónica
Los investigadores que trabajan en la Universidad de Alberta han demostrado que es posible crear un dispositivo electrónico de conmutación del tamaño de una sola molécula. Semejante a los transistores y circuitos integrados dentro de casi todos dispositivos electrónicos actuales, el nano-transistor es, según el diseñador Robert Wolkow, "Quizás cien o mil veces más pequeño que un transistor convencional, pero, lo que es más importante, utiliza quizás un millón de veces  menos de potencia que un transistor convencional."
Wolkow es un profesor de  física en la Universidad de Alberta y  líder de los dispositivos de escala molecular en el Instituto Nacional de Canadá de Nanotecnología. Su informe sobre nano-transistores apareció en Nature.
Los transistores son dispositivos electrónicos de conmutación donde una pequeña cantidad de electricidad es utilizada como puerta de control del flujo de cantidades más grandes de la misma. Los transistores actuales necesitan cerca de un millón de electrones para controlar el flujo, pero el transistor de Wolkow necesita sólo un electrón para controlar el flujo eléctrico a través de una molécula. Wolkow dice que solo eso, debe hacer que su dispositivo sea mucho más rápido, explica, " Imagínese que usted está llenando un cubo con agua. Si tiene un flujo suministrado por la manguera desde el jardín, lleva claramente más tiempo llenar un cubo grande que un pequeño dedal, y nosotros tenemos un dedal que sólo necesita un electrón."
Para hacer el dispositivo, Wolkow y su equipo tuvieron que obtener una molécula que se enlazara a una superficie de silicio. "El truco que hemos desarrollado nos permite  más o menos apuntar a un átomo particular, un lugar particular sobre la superficie [de silicio] que causa que esa molécula se fije allí mismo. Entonces, la molécula fijada, arranca un átomo de hidrógeno adyacente de dicha superficie, con lo cual crea en ese sitio una superficie especial, donde este átomo especial de silicio se puede cargar. Y es ese átomo "cargable" el que nos permite regular o abrir la puerta a la corriente a través de esa molécula."
 

Francia buscará Fuentes Futuras de Energía a través de un Reactor de Fusión Nuclear

Escuela de Multitudes

¿Cuántos amigos escogen un restaurante o una película, a través de una toma de decisiones de grupo que puede llegar a ser complicada?. ¿Así que, cómo funcionanarán las multitudes en el reino animal? Los pájaros Deciden Juntos. Usted ha estado allí antes, atrancado en un impasse con amigos, incapaz de decidir donde comer o cuál película ver. Las sugerencias vuelan, mientras el tiempo pasa y no se deciden. Para la gente encima de la cadena alimenticia, la comunicación es compleja y no siempre nos sirve cualquier cosa, especialmente considerando que la oveja, el pez y las abejas toman continuamente decisiones repentinas que movilizan a sus grupos al unísono sin mucho problema o desorden. Los científicos hace tiempo que se preguntan como hacen los animales. Ahora, un investigador cree que ha encontrado indicios que señalan una respuesta por lejos más sencilla que cualquiera que se haya pensado antes. "Usted no necesita tener [animales individuales] que se hagan señales unos a los otros," dice Iain Couzin, un biólogo matemático y autor de un estudio en la toma de decisiones en los grupos animales que se publicó en el diario Nature destacado en Descover Magazine. "Usted no necesita que los individuos se reconozcan realmente el uno al otro... y ellos pueden aún colectivamente llegar a un consenso," explica. Todas las necesidades del grupo, dice, es de unos pocos individuos con una preferencia direccional. Cuándo ellos regresan a un punto, una de estas dos cosas suceden: o el grupo sigue junto o el individuo perdido vuelve a juntarse el grupo.

Couzin, que reparte su tiempo entre la Universidad de Princeton y la Universidad de Oxford en Inglaterra, dice que los animales que se congregan, en manada o en la escuela, las reglas están en el juego. Para descifrarlos, él y sus colegas primero reunieron peces en un tanque, donde ellos filmaron como nadaban los peces.
Entonces el equipo creó un software en su computadora que rastreaba automáticamente los peces, como ellos se movieron, ayudando a traducir los movimientos y los señuelos en fórmulas matemáticas. "Podemos crear estos animales virtuales," Couzin dice de su experimento. "Entonces lo que podemos hacer es el resumen. Podemos hacer una versión simplificada de la realidad... nosotros luego miramos las clases básicas de las interacciones que emplean los peces."
Y como en nuestras escuelas, el pez sigue las reglas en la suya. Estos incluyen a individuos que se trasladan a otra parte cuando ellos se juntan demasiado, girando a ciertas tasas e interactuando en gamas dadas, entre lo qué Couzin dice son sólo algunas reglas locales que sirven más como indicaciones que como señales. Tán importante es la conducta del grupo, que solo, el pez es incapaz de hacer las cosas que ellos hacen en grupo. "Como individuos, ellos tienen memoria muy buena y ellos pueden aprender las rutas de navegación. Pero hay otro nivel en que ellos pueden interpretar su ambiente y eso está en el nivel colectivo... interactuando con otros individuos y respondiendo a los movimientos de otros individuos, ellos actúan como un super sensor," explica Couzin. "Ellos son capaces de crear las tareas que no son posibles para el individuo en aislamiento."

¿Pero qué sucede cuando hay preferencias individuales que amenazan con abrir un grupo en dos direcciones? Aquí es donde el pez es diplomático.

Couzin mostró que si el porcentaje que rivaliza para ir a su manera, es igual, en la mitad del tiempo, uno de los grupos ganará. Durante la otra mitad del tiempo el otro grupo ganará, pero sólo si hay una diferencia grande de opinión acerca de cuál será la manera de ir. Para las diferencias más pequeñas en opinión, el grupo entero sigue una ruta que es un promedio de las dos direcciones. Pero, como Couzin explica, "Si usted tiene el seis por ciento en un grupo y el cinco por ciento en el otro, encontramos que un grupo con una mayoría diminuta... tenderá a triunfar casi todo el tiempo. Así, el grupo puede presentir colectivamente esa mayoría."

Las personas se comportan inconscientemente de maneras semejantes en multitudes. "Cuando usted anda por una acera y otros individuos vienen hacia usted, usted tenderá a... realizar todas esas maniobras de evitarse los unos a los otros sin realmente estar instruido acerca de ello," dice, agregando que en otros escenarios , ésos, donde debemos estar comunicándonos más, nos puede perjudicar. "En la evacuación de un edificio donde podría haber un sonido de alarma, fuego, las personas quizás entren en pánico y por lo tanto no sean capaces de tomar una decisión racional acerca de adonde ir," explica.

El equipo de Couzin ya ha empezado a desmenuzar cómo nosotros operamos en tales casos. "Estamos haciendo un experimento simplificado con multitudes de estudiantes mediante el cual a algunos estudiantes se les da información acerca de adonde ir y dentro de los otros ingenuos nadie sabe quién tiene esta información," dice. "Lo que encontramos es que las personas se comportan en forma similar a nuestro modelo... tanto que empezamos a creer de cómo estas ideas podrían ser importantes, no sólo para entender cómo es que las personas evacúan edificios o se mueven por las aceras, pero también en términos de la extensión de ideas... y cómo unos pocos individuos pueden influir la conducta de muchos."

Tales hallazgos pueden dar luz en como los líderes transforman en carismáticos su formato demoníaco --pensando en Hitler por ejemplo--y quizás algún día se pueda purgar el mundo de los que dirigen sus multitudes hacia el abismo por un sendero equivocado.

This research was funded by the National Science Foundation, Pew Charitable Trust, and Engineering and Physical Sciences Research Council and was published in the journal Nature, February 3, 2005.

LAS FUERZAS DE LA NATURALEZA:
Una Visión Cosmológica
El núcleo del reino de la teoría cosmológica está formado por cuatro fuerzas conocidas de la naturaleza: gravedad, electromagnetismo, y las fuerzas subatómicas fuerte y débil. Conocidas colectivamente como fuerzas de campo, el cuarteto difiere fundamentalmente de las familiares fuerzas mecánicas de la experiencia cotidiana.

La noción ordinaria de fuerza implica un agente tangible que actúa directamente sobre algún objeto, como en el caso de un tractor atado a un remolque. El tractor tira; el remolque se mueve. Los físicos explican la gravedad y las demás fuerzas de campo de otra manera. La caída de una manzana no es el resultado de una fuerza mecánica transmitida por la Tierra a través de alguna invisible cadenita. En vez de ello, la manzana se mueve debido a su interacción con el campo gravitatorio local creado por la masa de la Tierra.

El campo es gravedad; en cada punto del espacio existe una magnitud que puede ser medida en términos de la fuerza que ejerce sobre un objeto situado allí. El campo gravitatorio de la Tierra, por ejemplo, es más débil en la cima de una montaña que en el fondo de un océano. El movimiento de un objeto a través de un campo crea una compleja situación. Por ejemplo, cuando una partícula cargada atraviesa un campo electromagnético, induce cambios en el campo. El campo alterado, a su vez, somete a la partícula (y a otras bajo su influencia) a niveles de fuerza constantemente variables.

Los físicos clasifican esta intrincada dinámica recurriendo (como ya lo hemos mencionado anteriormente) a expresiones matemáticas llamadas ecuaciones de campo, los apuntalamientos de las teorías de fuerza. Puesto que estas ecuaciones también hacen posible calcular características anteriores de un campo, son valiosísimas para los cosmólogos. Siguiendo el rastro de las interacciones de materia y campos de fuerza, los teóricos pueden dibujar cuadros mucho más exactos del universo tal como era en su infancia.

La ciencia pequeña será grande
La nanotecnología se convertirá en un término más familiar durante el 2005, aseguran los analistas. El método implica la manipulación de estructuras en escala molecular y puede cambiar el comportamiento de los materiales. Poco a poco se ha empezado a usar tanto en la medicina como en la industria de los cosméticos, así como en los discos de computador en los que potencia la capacidad de almacenamiento de información. Pronto, asegura un informe de tendencias de la compañía de predicciones Deloitte, la nanotecnología será la base de toda la industria manufacturera. "Notamos que pocos entienden bien la nanotecnología", le dijo a la BBC David Tansley, de Deloitte, y señaló que "apenas alguien lo menciona, la gente se imagina pequeños robots haciendo cirugías o cosas que no son muy agradables".

"Tiende a ser concebida como algo salido de la ciencia ficción y algo a lo que se le teme. La realidad es que las nanotecnologías han estado con nosotros desde hace tiempo". Y este año, Tansley cree, la gente va a empezar a notar sus usos más mundanos, como el hacer que la pintura del auto sea más brillante, que las ventanas se limpien solas y que las baterías de los celulares sean mejores y más pequeñas.

Bola de nieve

"Lo que podríamos empezar a ver es que las compañías que respaldaron este desarrollo empezarán a recibir los beneficios de su inversión... así que quizás veamos una ola de entusiasmo y la gente empezará a notar que estos productos tienen un impacto".
"El interés crecerá como un bola de nieve".
Tansley añadió que la investigación y el desarrollo que se ha venido haciendo saldrá a la luz en 2005 y dará fruto en la forma de productos mejores y más útiles. Sin embargo, persiste un elemento de temor frente a la nanotecnología y el impacto que puedan tener los nuevos materiales y substancias en las personas y el medioambiente. No obstante, según Tansley, al menos dos de las principales compañías de teléfonos celulares planean lanzar al mercado aparatos que funcionan con pilas de combustible.

Las pilas o celdas de combustible son pilas eléctricas utilizadas para generar energía eléctrica a partir de la reacción de un número de sustancias químicas, sin necesidad de combustión y sin producir ruido o contaminación. A diferencia de las tradicionales baterías de litio-ion, éstas pueden producirse en una variedad de formas y son "rellenables", no recargables como las existentes. Además duran días en vez de horas. Lo que podría ir en su contra es que, a pesar de que serán mucho más poderosas, las primeras pilas de combustible serán más grandes, de manera que los teléfonos que utilicen esta tecnología probablemente atraerán a quienes realmente los necesitan -como socorristas- y no a quienes los usan por moda.

Nota de BBCMundo.com:

Los materiales del futuro

Lentes perfectos, nuevas drogas, nuevos dispositivos para salud, seguridad, comunicaciones. Para comparar, el diámetro de un pelo humano es aproximadamente 50 micrones. Hoy en día, existen técnicas de nanofabricación que permiten elaborar estructuras con tamaño mucho menor que un micrón. Es lo que promete un campo de investigación que puede ser crucial para la competitividad de las economías en el futuro. Se trata de la nanotecnología, y de los nuevos materiales que ella ha hecho posible, los llamados "metamateriales". Los metamateriales son una nueva clase de materiales que poseen propiedades no observadas en la naturaleza. Sobre el tema BBC Mundo conversó con Daniel López, investigador del Laboratorio de Nanofabricación de Bell Labs, de Lucent Technologies, con sede en Murray Hill, en Nueva Jersey, Estados Unidos.

¿Qué es la nanotecnología?

Nanocolumnas
Es un conjunto de nanocolumnas que definen canales para separar moléculas de ADN. El diámetro de cada columna es de 300 Nanómetros.Nanotecnología es la ciencia de fabricar y controlar estructuras y máquinas con tamaños menores a un micrón. Para comparar, el diámetro de un pelo humano es aproximadamente 50 micrones. Hoy en día, existen técnicas de nanofabricación que permiten elaborar estructuras con tamaño mucho menor que un micrón. Un ejemplo lo pueden ver en la imagen que incluimos en esta entrevista ( ver foto Nanocolumnas ): es un conjunto de nanocolumnas que definen canales para separar moléculas de ADN. El diámetro de cada columna es de 300 nanómetros.
¿Qué son los metamateriales?
En general, se trata de compuestos ordenados cuyas propiedades físicas son distintas a la de sus constituyentes. Por ejemplo, el índice de refracción de un metamaterial puede ser negativo mientras el índice de refracción de las partes constituyentes es siempre positivo. Algunos de ellos se fabrican con técnicas de nanotecnología similares a las que se usan para fabricar micromáquinas y circuitos integrados. Una de las aplicaciones más popular de estos metamateriales, radica en la fabricación de lentes planos. En general, la forma de los lentes ópticos es lo que define sus propiedades y para algunas aplicaciones específicas la forma del lente es complicada de fabricar.

Una ventaja de los metamateriales es que con ellos se podría fabricar lentes planos que permitan enfocar luz en áreas muy pequeñas (más pequeña que la longitud de onda de la luz). Mientras en un lente de vidrio, la forma y detalles de la superficie definen sus propiedades, en un metamaterial el tamaño de sus componentes define sus características.
¿Sólo pueden desarrollarse los metamateriales con nanotecnología?
No solamente. Hoy también se los fabrica usando microtecnología. Es importante poder fabricar artificialmente estos metamateriales con tamaños del orden de nanómetros a varios micrones, para poder diseñarlos para el uso que uno quiere. Nanotecnologia es la ciencia de fabricar y controlar estructuras y máquinas con tamaños menores a un micrón. Para comparar, el diámetro de un pelo humano es aproximadamente 50 micrones. Para aplicaciones ópticas, el tamaño de las partes que forman el metamaterial varían desde nanómetros hasta un micrón, mientras que para aplicaciones en comunicaciones se necesitan tamaños entre micrones a milímetros. Con nuevas técnicas de nanofabricación, como las que estamos desarrollando en Bell Labs, se podrían fabricar nuevos metamateriales con propiedades totalmente inéditas. Israel ha dicho que una de las prioridades de inversión en el campo de investigación será en el futuro la nanotecnología. ¿Por qué es tan importante para la competitividad de las economías? Porque la nanotecnología permitiría fabricar nuevos materiales con funciones nuevas. Esto significa nuevas drogas, nuevos dispositivos para salud, seguridad, comunicaciones. Una ventaja de los metamateriales es que con ellos se podría fabricar lentes planos que permitan enfocar luz en áreas muy pequeñas .No sólo Israel está interesado en nanotecnología. Estados Unidos, Europa, varios países asiáticos y latinoamericanos tiene planes específicos para el desarrollo de la nanotecnología. ¿Además de en óptica permitir lentes mucho mejores, también los metamateriales abrirían nuevos campos en computación? Alguna gente está pensando en usarlos en las llamadas computadoras ópticas, pero no hay ningún resultado serio por el momento. ¿Qué papel juega el cobre en todo esto? (Chile dijo que la demanda de cobre está aumentando extraordinariamente en el mundo). Los primeros prototipos de metamateriales fueron fabricados usando cobre como material conductor. Pero, en principio, cualquier material conductor puede ser utilizado. No creo que el aumento en la demanda de cobre se deba al uso de metamateriales.

Nanotecnología contra el cáncer
Estados Unidos invertirá más de US$144,3 millones en nanotecnología para combatir el cáncer.

El Instituto Nacional del Cáncer de EE.UU. indicó que la nanotecnología ofrece nuevas maneras de tratar el cáncer en sus primeros desarrollos, reduciendo los efectos secundarios.Esta nueva tecnología involucra el uso de instrumentos tan pequeños que pueden ser medidos a escala molecular. A esta escala, la medida es el nanómetro, que corresponde a una millonésima de metro o 80 mil veces el grosor de un cabello humano.

"La nanotecnología tiene el potencial de incrementar radicalmente nuestras opciones para prevenir, diagnosticar y tratar el cáncer", dijo el director del Instituto, Andrew von Eschenbach.Los expertos indicaron que las minúsculas nano partículas pueden circular en el torrente sanguíneo y ayudar a encontrar las pequeñas células cancerosas en el cuerpo, o inyectarlas con drogas sin afectar las células sanas que se encuentran alrededor. El Instituto Nacional del Cáncer va a fundar la Alianza por la Nanotecnología, en la que se combinará esfuerzos multidisciplinarios de los sectores público y privado para encontrar maneras de combatir el cáncer.