Texto publicado por SUEÑOS;

La primera,
Ingeniería.

Músculos artificiales de dióxido de vanadio que generan mil veces más fuerza
que los músculos humanos.

El dióxido de vanadio es un material que actualmente es muy valorado por su
extraordinaria capacidad para cambiar de tamaño, forma e identidad física.
Ahora, gracias a un nuevo avance tecnológico, el dióxido de vanadio puede
sumar fuerza muscular a la lista de sus cualidades.

Un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional estadounidense Lawrence
Berkeley (Berkeley Lab), en California, ha demostrado el funcionamiento de
un motor robótico, o más exactamente un músculo artificial robótico, de tipo
torsional y tamaño diminuto, hecho de dióxido de vanadio. Ejerce una fuerza
tal que, a igualdad de tamaños, es mil veces mayor que la que ejerce un
músculo humano. Este nuevo músculo artificial puede lanzar objetos 50 veces
más pesados que él a una distancia cinco veces mayor que su longitud.
Además, puede hacer eso con suma rapidez, en tan solo 60 milisegundos.

Este músculo artificial, desarrollado por el equipo del físico Junqiao Wu,
obtiene su fuerza de una transición de fase del dióxido de vanadio, mediante
un sistema de regulación térmico o electrotérmico. Tal como destaca Wu,
usando un diseño simple y materiales inorgánicos, él y sus colegas han
conseguido un dispositivo con una eficiencia en velocidad y en densidad de
potencia muy superior a las de los motores y accionadores usados hoy en día
en microsistemas.

Junqiao Wu. (Foto: Roy Kaltschmidt, Berkeley Lab)

Lo que hace al dióxido de vanadio tan codiciado en la industria electrónica
es que es uno de los pocos materiales conocidos que es aislante a baja
temperatura y que, abruptamente, se convierte en conductor a los 67 grados
centígrados. Este cambio de fase de aislante a conductor, basado en la
temperatura, se espera que algún día se pueda aprovechar de forma práctica a
escala industrial, para lograr dispositivos electrónicos y ópticos más
eficientes energéticamente y más veloces.

Sin embargo, los cristales de dióxido de vanadio también experimentan un
cambio de fase estructural impulsado por la temperatura: Al calentarse, se
contrae rápidamente en una de sus dimensiones mientras se expande en las
otras dos. Esto hace al dióxido de vanadio un candidato firme para el
material ideal con el que fabricar motores miniaturizados y
multifuncionales, así como músculos artificiales.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Kai Liu,
Chun Cheng, Joonki Suh, Robert Tang-Kong, Deyi Fu, Sangwook Lee, Jian Zhou y
Leon Chua.

La segunda,

Robótica.

Muchas aplicaciones científicas potenciales para el robot humanoide
Atlas.

El avance de la robótica tiene dos frentes claros: Por un lado, el hardware.
Y por otro, el software. Por eso, es común que unidades de un mismo robot
sean adquiridas por distintos equipos de robotistas que prueben nuevos
algoritmos de conducta en tales máquinas, sin tener que ocuparse de los
aspectos puramente mecánicos.

El robot WARNER, que ha recibido este nombre de los científicos del
Instituto Politécnico de Worcester en Massachusetts, Estados Unidos, que se
ocupan de él, es un robot humanoide del modelo Atlas, uno de los más
recientes modelos creados por la empresa de robótica Boston Dynamics.

El robot, con casi un metro noventa de estatura, posee una movilidad y
agilidad notables, pese a sus 150 kilogramos de peso, y es capaz de caminar
por terrenos abruptos. Para el equipo de Michael Gennert, profesor de
ciencias de la computación y director del Programa de Ingeniería Robótica
del Instituto Politécnico de Worcester, WARNER es el androide ideal en el
que verificar que unos algoritmos para robot desarrollados por dicho equipo
funcionan en un androide real. Hasta ahora, esos algoritmos solo habían sido
puestos a prueba en simulaciones informáticas. Los experimentos de conducta
con el robot también servirán para corregir eventuales fallos.

Atlas de frente. (Foto: DARPA)

Este robot del modelo Atlas no es el único de los adquiridos en los últimos
meses por el Instituto Politécnico de Worcester. Otra adquisición, algo
anterior, fue la de un robot del modelo Baxter. De este modelo ya hemos
hablado en otras ocasiones desde NCYT de Amazings. Baxter pertenece a una
nueva generación de robots industriales que se autoadaptan al entorno
(http://noticiasdelaciencia.com/not/8063/). Fue diseñado y fabricado por la
empresa Rethink Robotics, a través de la cual el veterano robotista Rodney
Brooks sigue haciendo uso de su mente creativa y visionaria. A Brooks se le
conoce por su labor pionera creando robots insectoides en el MIT (Instituto
Tecnológico de Massachusetts, en Cambridge, Estados Unidos), y más tarde por
el éxito de los robots domésticos de la empresa iRobot cofundada por él. El
nuevo reto de Brooks con Rethink Robotics es desarrollar robots que puedan
adaptarse de una manera mucho más versátil a labores de fabricación y al
ambiente de las fábricas, trabajando de modo seguro en ellas junto a
personas y demostrando "sentido común". Algunos ejemplares de Baxter ya
están exhibiendo dosis prometedoras de versatilidad y sentido común. Por
ejemplo, el equipo de Ashutosh Saxena y Ashesh Jain, de la Universidad
Cornell en Ithaca, Nueva York, Estados Unidos, enseñó a un robot del modelo
Baxter a trabajar de cajero en un supermercado. Los experimentos no se
hicieron en un supermercado abierto al público, sino en una sala habilitada
como supermercado pero con acceso restringido. Y los resultados
(http://noticiasdelaciencia.com/not/9030/) demuestran que este robot es
capaz de aprender de su contacto con humanos.

A diferencia de Baxter, Atlas no fue diseñado para tareas industriales sino
más bien para operaciones de rescate en situaciones que son demasiado
peligrosas para un humano, como incendios severos, edificios que se están
derrumbando, fugas de sustancias químicas de toxicidad extrema, y muchas
otras. También puede tener aplicaciones militares. De hecho, la Agencia de
Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa (DARPA), dependiente del
Departamento de Defensa de Estados Unidos, está trabajando mucho con este
modelo de robot.

Al ATLAS se le considera uno de los robots humanoides más avanzados
fabricados hasta la fecha, aunque, tal como hemos apuntado antes, es
esencialmente un cuerpo en el que colocar los cerebros de software que
distintos equipos de científicos están desarrollando y perfeccionando. Por
su aspecto, sus potenciales utilidades militares, y lo avanzado de su
diseño, no faltan quienes lo han definido como el modelo más primitivo de
Terminator, los famosos androides de la saga de ciencia-ficción del mismo
nombre.

El Atlas es capaz de ejecutar movimientos muy similares a los de un cuerpo
humano, y esa es una de las razones por las que la DARPA trabaja en
desarrollos con este robot, acondicionándolo del mejor modo para ver de qué
es capaz y hasta dónde pueden llegar sus habilidades. Para tal fin cuenta
con componentes que combinan fiabilidad técnica con innovación. Está
equipado con un ordenador de a bordo que actúa a tiempo real, un sistema de
control térmico, una bomba hidráulica, y 28 articulaciones accionadas
hidráulicamente. En su cabeza posee sensores estéreo y con capacidad de
rastreo láser de tipo LiDAR (llamado así por las siglas en inglés de "LIght
Detection And Ranging"), que mide el tiempo que consume la luz en ser
reflejada en la superficie de un objeto, y permite cartografiar
tridimensionalmente con un nivel enorme de detalle el entorno escudriñado.
Para los sensores de la cabeza (o "ojos") han sido cruciales las
aportaciones tecnológicas de la empresa Carnegie Robotics, vinculada al
Centro Nacional de Ingeniería Robótica (NREC) de la Universidad Carnegie
Mellon en Estados Unidos. En cuanto a las manos, cuenta con unas creadas por
los Laboratorios Nacionales estadounidenses de Sandía, y otras que son obra
de la ya citada empresa iRobot, la creadora de los cada vez más populares
robots domésticos de limpieza como por ejemplo el Roomba y el Scooba.

Atlas camina normalmente sobre dos piernas, pero, al igual que haría un
humano por un terreno escarpado, puede avanzar a gatas, ayudándose con las
manos. Por su forma humana, y por los rasgos de sus manos, Atlas es capaz de
utilizar herramientas diseñadas para ser usadas por humanos.

La tercera,
Biotecnología.

Ciencia: Logran cargar y usar maquinaria celular bacteriana dentro de una
célula artificial.

Es un gran sueño de la ciencia. Empezar desde cero con piezas simples de
construcción bioquímica, microscópicas y artificiales, y acabar con algo
mucho más complejo: Sistemas vivos. Durante décadas, los científicos han
perseguido el sueño de crear piezas de construcción bioquímica artificiales
que puedan autoensamblarse en gran número y reensamblarse para afrontar
nuevas tareas o para remediar defectos. Ahora, unos investigadores de la
Universidad del Sur de Dinamarca han dado un paso adelante para hacerlo
realidad.

En palabras de uno de los científicos, el potencial de tales sistemas hechos
por el Hombre es casi ilimitado, y muchos esperan que estos materiales
novedosos se conviertan en el punto de partida de tecnologías futuras.

El equipo de Maik Hadorn (ahora en el Instituto Federal Suizo de Tecnología
en Zúrich, también conocido como Escuela Politécnica Federal de Zúrich), Eva
Boenzli, Kristian T. Sørensen y Martin M. Hanczyc, ha usado hebras cortas de
ADN como una especie de pegamento inteligente, a fin de lograr el correcto
ensamblaje de células artificiales en fases preliminares (definibles como
vesículas artificiales), con el objetivo final de crear nuevas estructuras,
comparables a tejidos biológicos de un ser vivo.

Formando parte del proyecto MATCHIT (MATrix for CHemical Information
Technology), bajo los auspicios de la Unión Europea, Hadorn y otros de sus
colegas ya demostraron tiempo atrás que hebras cortas de ADN pueden guiar el
proceso de autoensamblaje de vesículas artificiales. Concretamente, se
comprobó que la persona que lleve a cabo el experimento puede predefinir la
forma en que se enlacen dos tipos de vesículas artificiales, y que las
estructuras ensambladas pueden ser reconfiguradas cuando así se promueva
desde el exterior.

Una vesícula artificial verde es cargada con una maquinaria celular básica
procedente de células bacterianas. Esto permite a la vesícula o célula
artificial usar unos "planos" genéticos encapsulados y generar a partir de
ellos una proteína funcional. La vesícula verde está rodeada por otras
vesículas primitivas artificiales sin maquinaria celular. (Imagen:
Ilustración del informe publicado en la revista académica Langmuir)

Ahora, los últimos resultados de esta línea de investigación, en
colaboración con científicos de Italia y Japón, y presentados públicamente a
través de la revista académica Langmuir, no sólo incluyen el haber logrado
incrementar la complejidad de las estructuras autoensambladas, ahora
compuestas por varios tipos de vesículas artificiales, sino también el haber
conseguido cargar un tipo de vesícula con una maquinaria celular básica
derivada de la presente en células bacterianas. Este espectacular avance
capacitó a estas vesículas para dar lugar a una proteína a partir de unos
"planos" genéticos encapsulados.

Desde hace décadas, se conocen métodos para construir estructuras
artificiales sencillas, pero sólo la utilización de hebras de ADN actuando
como pegamento inteligente ha permitido a los investigadores superar los
problemas de los métodos precedentes y construir estructuras de orden
superior con arquitectura predefinida y programable. El resultado más
reciente son las citadas estructuras, visibles a simple vista y que se
parecen a tejidos naturales, tanto en su arquitectura como en sus
funcionalidades.

Las singulares vesículas o células artificiales son un punto de partida
ideal para una multitud de aplicaciones. Una podría ser ayudar temporalmente
en la curación de heridas: Una herida podría ser cubierta por conjuntos de
vesículas, adaptados específicamente para el paciente. No sólo protegerían a
las células naturales de debajo de la herida, sino que también iniciarían y
guiarían su diferenciación para que se dividiesen y diferenciaran del modo
adecuado. Por último, estas células regeneradas de forma natural podrían
hacerse cargo de las funciones necesarias y llevar a cabo su misión
protectora.

Otras de las aplicaciones de estas células artificiales estarían en el campo
de la biotecnología; conjuntos específicos de las mismas servirían de
biorreactores.

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