Texto publicado por SUEÑOS;

Primera,
Ingeniería.

Microscopios.

La ciencia avanza gracias al desarrollo de nuevas ideas y teorías, pero en
la actualidad, buena parte de todo ello depende también de la disponibilidad
del instrumental adecuado y de su constante mejora. Así, los nuevos
descubrimientos en astronomía necesitan de potentes telescopios, y los
físicos, aceleradores de partículas enormes. En el ámbito de lo más pequeño,
la microscopía ha efectuado grandes saltos adelante, necesarios para
entender mejor cómo funcionan las células vivas o los microorganismos,
haciéndose imprescindibles en campos como la ingeniería electrónica, la
nanotecnología y tantos otros.

El microscopio, el instrumento que nos permite adentrarnos en el mundo de lo
diminuto, es un aparato esencial en cualquier laboratorio, habiendo
alcanzado altas cotas de perfección óptica y desarrollo tecnológico. Si bien
esto es obvio, quizá no lo sea tanto que los microscopios modernos han
expandido también su potencial educativo y su versatilidad en las
investigaciones, abriendo nuevas avenidas para la expansión del conocimiento
y su adquisición.

La empresa española PCE Ibérica es una de las compañías que comercializan un
amplio catálogo de microscopios aptos para cualquier aplicación, ya sea en
el laboratorio, en investigaciones in-situ, en el taller, en los centros
educativos o como simple hobby. En función de nuestras necesidades,
encontraremos sin duda un modelo que se adapte a ellas, asesorados por los
expertos de la empresa.

Pero, ¿cómo es exactamente uno de estos aparatos?

Un microscopio utiliza para funcionar un tubo óptico al cual están unidos,
en sus extremos, un ocular y un objetivo. También dispone de un sistema de
iluminación de la muestra que tendremos bajo observación, en una platina, y
un trípode de soporte para la sujeción de los componentes ópticos. Los
microscopios que disponen de dos oculares (microscopio binocular) permiten
observar la muestra con los dos ojos a un tiempo.

La función del microscopio, por supuesto, es proporcionar una imagen real
aumentada del objeto que estemos observando. La labor de aumento la realiza
el objetivo, del cual pueden estar disponibles varios de ellos,
intercambiables mediante un mecanismo, y también el ocular.

La elección del tipo de iluminación determinará el tipo de microscopio
óptico: Existe el de luz transmitida, para observar objetos finos y
transparentes, y el de luz reflejada, para observar la superficie de objetos
opacos.

En la actualidad, la imagen aumentada, además de a través de los oculares,
puede estar accesible vía conector USB en la pantalla de un ordenador, e
incluso en un proyector, para que tenga acceso a ella un público amplio. En
este sentido, están disponibles microscopios USB muy económicos, de hasta
200 aumentos, manejables y que permiten una visualización muy clara en
pantallas informáticas.

En campos como la biología y la bioquímica, se pueden utilizar microscopios
que emplean luz ultravioleta, lo cual supone una mayor resolución y un
contraste superior que mediante luz normal.

Los diseñadores han desarrollado microscopios especialmente indicados para
la enseñanza, que usan iluminación LED, una cámara digital para capturar las
imágenes y que alcanzan los 1600 aumentos.

Otros modelos incorporan una cámara CCD de mayor capacidad, así como una
pantalla LCD. Con hasta 93 aumentos, son muy adecuados para talleres.

Los microscopios de mano, dotados de una conexión USB, son igualmente
útiles, pues son compactos y sencillos, y alcanzan hasta 200 aumentos.

Los microscopios monoculares, es decir, con un único ocular, son los más
populares en enseñanza secundaria, para principiantes, aficionados, etc. Son
económicos y alcanzan 400 aumentos o más. También existen binoculares para
esta función, con prestaciones adaptadas a su ámbito. En cuanto a los
estereográficos, son adecuados para determinadas aplicaciones que requieran
ese tipo de visualización, permitiendo ajustar la distancia entre los ojos.

En cuanto a los microscopios trinoculares, disponen de una disposición
binocular tradicional, con la adición de un tercer ocular en una posición
distinta para observar o para poder conectar una cámara. Ello permite mirar
a través del microscopio mientras se envía la imagen a una pantalla o se
registra.

La mayor parte de los microscopios pueden incorporar oculares y objetivos
distintos, en función de la clase de observación que se vaya a realizar,
para aumentar sus prestaciones o para mejorar su calidad. El instrumental de
laboratorio necesita estar siempre al día y utilizar el mejor material, ya
que de ello dependen los resultados de los trabajos que se realicen con él.

Los microscopios profesionales más avanzados tienen, naturalmente, todo tipo
de accesorios, algunos de los cuales los adaptan mejor a determinados
campos, como la biología, la ciencia de los materiales, etc. Usan sistemas
de iluminación sofisticados y de gran potencia.

En resumen, la microscopía, incluso la empleada en las aplicaciones más
sencillas, ha alcanzado hoy en día un nivel de perfección técnica y calidad
en los componentes que garantizan a sus usuarios una plena satisfacción y
unos resultados óptimos. Si a ello añadimos la facilidad de adquisición,
gracias a Internet, que nos proporciona todo tipo de detalles sobre sus
características, prestaciones y precios, podemos asegurar que nunca ha sido
más sencillo acertar en nuestra elección y obtener el sistema que realmente
necesitemos. (Fotos: PCE Ibérica)

Segunda,
Ingeniería.

Placa de circuitos con un diseño inspirado en la arquitectura del cerebro
humano.

Unos ingenieros han creado microchips más rápidos y energéticamente más
eficientes basados en el cerebro humano. Ello ofrece mayores posibilidades
para avanzar en el campo de la robótica y una nueva forma de emular a un
cerebro. Por ejemplo, un chip tan rápido y eficiente como el cerebro humano
podría dirigir extremidades protésicas con la velocidad y la complejidad de
las acciones ejecutadas por extremidades de carne y hueso.

La placa de circuitos ideada, comparable hasta cierto punto a una placa
base, se llama Neurogrid y puede simular una cantidad de neuronas y de
sinapsis que es varios órdenes de magnitud superior a las cantidades
simuladas por otros sistemas artificiales diseñados anteriormente para
emular a un cerebro. Además, lo hace empleando tan solo la energía que se
necesita para hacer funcionar un ordenador tableta.

A pesar de toda su sofisticación, los ordenadores quedan empequeñecidos en
comparación con el coloso que es el cerebro de un animal complejo. La
modesta corteza cerebral del ratón, por ejemplo, opera 9.000 veces más
rápido que una simulación informática de sus funciones ejecutada en un
ordenador personal.

Y no sólo el PC es más lento, sino que además necesita 40.000 veces más
energía para funcionar. Desde una perspectiva puramente energética, el
cerebro es difícil de igualar.

Neurogrid es obra del equipo de Kwabena Boahen, profesor de bioingeniería en
la Universidad de Stanford en California, Estados Unidos, y constituye un
punto y aparte en la línea de investigación en la que Boahen lleva años
trabajando y sobre cuyos inicios los redactores de NCYT de Amazings
escribimos un artículo
(http://www.amazings.com/ciencia/noticias/210406a.html) publicado el 21 de
abril de 2006. Ya entonces su labor teórica visionaria en torno a los
procesadores neuromórficos hacía augurar un futuro en el que podremos
disponer de ordenadores diminutos capaces de reemplazar a tejidos neuronales
dañados, o retinas de silicio que restauren la visión. Aunque estas metas
aún no han sido alcanzadas en la magnitud deseada, ocho años después la
ciencia está más cerca de lograrlo.

Neurogrid. (Foto: Universidad de Stanford)

Neurogrid consta de 16 chips Neurocore de diseño exclusivo. Juntos, estos 16
chips pueden simular 1 millón de neuronas y miles de millones de conexiones
sinápticas. El equipo diseñó estos chips con la eficiencia energética en
mente. La estrategia que aplicaron fue posibilitar que ciertas sinapsis
compartiesen circuitos de hardware. El resultado fue Neurogrid.

La nueva fase en esta línea de investigación y desarrollo será recortar el
costo de fabricación y crear software compilador, permitiendo así que
ingenieros y científicos sin conocimientos de neurociencia puedan usar
Neurogrid para lograr cosas como un sistema de control más preciso para un
robot humanoide.

Sus características de velocidad y bajo consumo hacen de Neurogrid ideal
para muchas más aplicaciones aparte de la de generar modelos digitales del
cerebro humano. Boahen está trabajando con otros científicos de la
Universidad de Stanford para desarrollar extremidades protésicas destinadas
a personas paralizadas. Dichas extremidades serían controladas por un chip
parecido al Neurocore.

En la fascinante senda por la que discurre Neurogrid, hay más iniciativas
pioneras. Una es el Proyecto SyNAPSE de IBM, que se basa en rediseñar chips
para emular la habilidad de las neuronas de llevar a cabo muchísimas
conexiones sinápticas. Actualmente, un chip típico de este proyecto consiste
en 256 neuronas digitales, cada una equipada con 1.024 circuitos sinápticos.

El proyecto BrainScales, de la Universidad de Heidelberg en Alemania, tiene
el ambicioso objetivo de desarrollar chips para reproducir con una enorme
fidelidad los comportamientos de las neuronas y las sinapsis. Su chip HICANN
podría ser el núcleo de un sistema diseñado para acelerar las simulaciones
cerebrales, permitiendo a los investigadores confeccionar modelos digitales
de interacciones con fármacos que podrían acortar de manera espectacular los
meses de trabajo que se necesitarían si se recurriera a los métodos
convencionales. En la actualidad, el sistema HICANN puede emular 512
neuronas, cada una equipada con 224 circuitos sinápticos.

Tercera,
Ingeniería.

Cámara para captar imágenes desde dentro del corazón.

Se ha conseguido desarrollar una tecnología con la que, mediante un catéter,
será posible obtener en tiempo real y en tres dimensiones imágenes
delanteras desde el interior del corazón, las arterias coronarias y los
vasos sanguíneos periféricos. El nuevo dispositivo podría guiar mejor a los
cardiocirujanos, y, potencialmente, permitir que más pacientes con arterias
obstruidas sean tratados sin necesidad de recurrir a cirugía mayor.

El dispositivo integra los transductores de ultrasonido y la electrónica de
procesamiento en un chip de silicio de solo 1,4 milímetros. El procesamiento
en el chip de las señales permite que los datos de más de un centenar de
elementos en el dispositivo puedan transmitirse utilizando sólo 13 delgados
cables, gracias a lo cual puede viajar fácilmente a través de los tortuosos
vasos sanguíneos.

Las imágenes delanteras tridimensionales obtenidas con el dispositivo podrán
proporcionar mucha más información que otros sistemas más convencionales. La
mayoría de los dispositivos que hoy se utilizan para ver el interior del
corazón y áreas periféricas sólo proporcionan imágenes en sección
transversal.

Sobre la yema de un dedo, se muestra el minúsculo chip, capaz de ofrecer
imágenes delanteras tridimensionales y en tiempo real desde el interior del
corazón, arterias coronarias y vasos sanguíneos periféricos. (Foto: Georgia
Tech / Rob Felt)

El equipo de F. Levent Degertekin, profesor de la Escuela George W. Woodruff
de Ingeniería Mecánica en el Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia
Tech), ubicado en la ciudad estadounidense de Atlanta, ha desarrollado y
probado un prototipo capaz de proporcionar imágenes 3D a razón de 60 cuadros
(o "fotogramas") por segundo. El próximo paso será realizar estudios con
animales. Si todos los pasos se cumplen con éxito, el dispositivo se podrá
comercializar para su uso médico.

El chip siendo sometido a pruebas. (Foto: Georgia Tech / Rob Felt)

Un circuito de ahorro de energía apaga los sensores cuando no se necesitan,
lo que permite que el dispositivo funcione con sólo 20 milivatios,
reduciendo así también la cantidad de calor generado en el interior del
cuerpo. Los transductores de ultrasonido operan a una frecuencia de 20
megahercios (MHz).

En el trabajo de investigación y desarrollo también han intervenido Mustafa
Karaman de la Universidad Técnica de Estambul en Turquía, así como Jennifer
Hasler, Coskun Tekes, Gokce Gurun, Jaime Zahorian, Toby Xu y Sarp Satir del
Georgia Tech.