Controlador PID: tecnología de hace décadas para máquinas de última generación

No es poca la admiración que profeso hacia el protagonista de hoy, el controlador PID, que tanto he llegado a manejar a lo largo de mi formación reciente. Este tipo de controlador es uno de los más abundantes en la industria actual, pero tiene su origen hace más de 100 años. Comenzó a usarse en máquinas bélicas con el ánimo de tener un control automático sobre la estabilidad y maniobravilidad de las naves marítimas y aéreas. 

Para entender de manera simplificada cómo actúa un controlador PID, pensemos en un ascensor: si decidimos subir desde el primer piso hasta el cuarto, normalmente es este tipo de control el que hace que el ascensor se pare en el cuarto, y que no suba hasta el 5º, luego rebote hasta el 3º, y finalmente se detenga en el 4º. Es decir, controla el motor del ascensor en función de la distancia que queda hasta llegar al destino. Esto se consigue mediante una correcta selección de los valores numéricos del controlador PID. Normalmente el ascensor va midiendo en todo momento la diferencia entre la altura actual y la altura destino; lo que se conoce como sistema de realimentación.

La siguiente imagen extraída de la Wiki muestra el comportamiento del PID con distintos valores.

Uno de los problemas más difíciles que ponen a los estudiantes de ingeniería en ingeniería de control es el del péndulo invertido, que consiste en conseguir que un péndulo rígido con la bolita en su parte superior, permanezca vertical, pero solo actuando horizontalmente sobre un carrito. La siguiente imagen muestra este mecanismo:

Los científicos se enfrentaron a este problema en los 60 y 70, y probablemente a mí también me pareció un problema del ámbito puramente académico en su momento, hasta que se empieza a ver por la calle cosas como estas:

Una prueba del gran avance de la tecnología es que hoy en día cualquiera puede construir un sistema de péndulo invertido o doble péndulo invertido con Arduino o Raspberry por 100€. ¿Sirve de algo? Si lo conseguís, ya lo estaréis haciendo mejor que algunos cohetes espaciales:

En los cohetes, la fase inicial consiste en mantener en una dirección predeterminada un cuerpo esbelto a partir de un empuje en su extremo inferior; algo así como el problema del péndulo.

No sólo eso: también última tecnología como los coches autónomos u otros robots emplean muchos controladores PID que continuamente miden su posición respecto a la posición final a la que quieren llegar. Al contrario de lo que muchas personas puedan pensar, esta técnica de navegación normalmente no emplea inteligencia artificial, no se aprende. El PID es un control determinista: ante "x" situación, haz "y". Lo más difícil en la navegación robótica es obtener la trayectoria a seguir por la máquina, pero una vez logrado, el movimiento con PIDs es una de las técnicas más sencillas, robustas y simples con las que los ingenieros contamos.

Tecnología clásica, pero usado en la vanguardia.



Corrección: El Segway no sigue exactamente el mecanismo de péndulo invertido

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Un par de inventos a comentar

En este artículo quisiera comentar un par (quizás 3) de desarrollos tecnológicos que me han llamado poderosamente la atención y que puede que sean parte importante de un futuro cercano. A ver los lectores qué opinan.

Drone de Google para envío de paquetería

Al igual que Amazon, el buscador de Internet también se ha apuntado a esta idea. Sin embargo, su diseño es bastante llamativo frente a otros modelos. Aquí el vídeo:

 

El nombre del projecto es Project Wing. Hay poco material sobre esta idea, estrenada en verano. Pero lo que más me llamó la atención es que es un desarrollo mitad multirrotor-mitad avión. ¿Cuál es la razón? Sobre todo para desplazarnos grandes distancias, un helicóptero es muy poco eficiente. Por esa razón, el Project Wing cuenta con un gran ala en relación a su tamaño. Es decir, más o menos despega verticalmente, y una vez en el aire, gira hasta ponerse horizontal y sustentarse en el ala.

Además, hay otra razón para ello. Para volar a grandes alturas, un multirrotor tendría que tener unas hélices enormes para mover el aire suficiente para la sustentación. 

Un par de aviones reales que hacen maniobras parecidas son el Harrier y el Bell Osprey.

Además, el método de entrega de paquete me parece también curioso. Si os fijais, el drone se queda quieto en el aire, y deja caer el paquete unido a un trozo del drone. Una vez en el aire lo suelta y recoge esa parte.

Nuevo modelo de aspiradora Dyson

El modelo comercial se llama Dyson 360 Eye. Existe ya desde hace tiempo un mercado de aspiradoras robóticas, donde el más conocido es el robot Roomba. Ese aparato no es capaz de autolocalizarse, y simplemente limpia la habitación haciendo espirales. Ahora algunos modelos más recientes detectan obstáculos mediante infrarrojos.

La novedad de Dyson 360 Eye es que incorpora visión artificial, la cual es una prometedora tecnología y sería un éxito que se integrase aún más en el gran público a un precio razonable.

Esta visión artificial, según anuncia Dyson, sí que le sirve para posicionarse en la habitación a través de una cámara 360 grados, mientras que también dispone de infrarrojos para detectar obstáculos.

Dyson parece que se lo ha tomado en serio esta tecnología, y prueba de ello puede ser el acuerdo alcanzado con el Imperial College. La visión artificial no es en absoluto una tecnología madura, sino que es un problema complejo y según qué se quiera detectar (detalles, colores, texturas, etc) el problema cambia bastante.


Estos dos inventos me han llamado bastante la atención. No se sabe a ciencia cierta si finalmente llegarán a nuestros hogares de manera masiva, pero las empresas tienen que estar preparadas para los cambios antes de que ocurran. Si de repente se establece como clara alternativa del envío de paquetería los drones, la empresa que no haya desarrollado lo suficiente para afrontar este reto, quedará muy atrás, con serio riesgo a desaparecer.

Y si no, que se lo digan a todas esas empresas de ferrocarriles de carbón que no veían con futuro la electricidad y el diésel.

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Los drones que vendrán

Recientemente, ando muy interesado en drones para usos no militares, concretamente los que son multicópteros. Este verano estoy montando uno de hecho, del que puntualmente escribiré en el blog contando brevemente los pasos, el montaje, el funcionamiento y algunos problemas que está dando.

Tengo fe en que estos inventos lleguen a masificarse. Hace poco veíamos por ejemplo que se podrían repartir pizzas con ellos. Su éxito o no depende de la sociedad, de algunas leyes, de la tecnología y de cómo los percibamos nosotros. En este artículo, hago referencia a dos charlas TED. La primera habla de cómo funcionan los drones, y cuáles son las características de vuelo y funcionamiento que los hacen tan especiales.  La segunda, nos da otra de las potencialidades de estos drones: la capacidad colaborativa, de la cual dimos una pincelada en el blog.

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En Naukas: Microchips, las entrañas de la tecnología

Aquí tenéis mi última colaboración con Naukas. Como siempre, muchas gracias por los comentarios y por las opiniones en distintas redes sociales.

Cada vez es mayor la presencia de smarthphones, tablets y otra cacharrería en nuestra sociedad. ¿Ya somos conscientes de la tecnología que llevamos en las manos, o sólo queremos que el móvil tenga WhatsApp? Los smartphones están siendo la última masificación de chips en la sociedad. Elementos ocultos en las tripas de artículos eléctricos que tenemos a nuestro alrededor.

A los microchips también se les denomina circuitos integrados y hace unos meses Intel publicó un material muy interesante sobre cómo se fabrican estos elementos. Resumiré a continuación los pasos para crear uno.

El material básico para fabricar los chips es sílice. La mayor parte de arena contiene este material. Sin embargo, la experiencia de fabricación de esta tecnología ha demostrado que se necesita una arena de una calidad excelente: la cuarcita, que puede contener más de un 99% de sílice. Y encontrarla no es tan trivial. De hecho, la alta calidad y pureza de la arena es uno de los secretos de Silicon Valley y su éxito. La cuarcita es una arena depurada por la propia naturaleza y tiene la característica de no tener casi impurezas, ser un material más puro, etc. Ese es el mejor material como base para los chips.

Lo primero que hay que hacer con esta materia prima es derretirla para posteriormente extraer cilindros de sílice. Los cuales, tras un proceso de acabado superficial, pasan a cortarse en rebanadas muy finas. Estas láminas se habrán de seguir tratando, eliminando impurezas y puliéndolas. Tras esto, tendremos una oblea de sílice, cuyo proceso se puede ver en el siguiente vídeo:

Ese disco puede tener hasta 300mm de diámetro. Cuanto más grande, más chips se pueden fabricar a partir de ahí, lo cual abarata su coste. Después del corte, hay que seguir aplicando distintos tratamientos superficiales a la oblea hasta quedar calidad espejo, es decir, perfectamente lisa y sin impurezas.

Esta oblea es la base para la fabricación de los circuitos integrados o chips. Es decir, se trata de un producto complejo realizado a partir de materiales semiconductores, como el sílice, y tratado posteriormente con una serie de procesos químicos y de fotolitografía. Estos procesos son altamente complejos, y dependen en cierta medida del fabricante. En nuestro caso, expondremos los que usa Intel.

El proceso comienza con la deposición de un líquido fotorresistente. Esta sustancia tiene la particularidad de reaccionar a determinadas longitudes de onda, y es resistente a ciertas sustancias químicas. Estas características se usarán para eliminar material en el siguiente paso:

Tras dejar que se cure la sustancia fotorresistente, se le aplica luz ultravioleta. Sin embargo, gracias a una plantilla o máscara, la luz no afecta a toda la oblea, sino que solo las zonas iluminadas por la luz reaccionarán y derretirán el líquido fotorresistente. A esta técnica se le llama fotolitografía. A continuación, estos restos líquidos se eliminarán con un proceso químico.

Posteriormente, se bombardea la oblea con haces de iones cargados negativa o positivamente, los cuales reaccionan con el sílice no cubierto con la sustancia fotorresistente. Ahora ese sílice está dopado, es decir, sus características eléctricas han variado debido a los iones, y el sílice ha ganado en aislamiento o en conductividad, según el signo de los haces de iones. Después de esa incrustación de iones, ha de retirarse todo el material fotorresistente que quedaba.

Ésta es la base para la formación de transistores dentro del circuito integrado. Concretamente, en la siguiente imagen se muestra un zoom de la oblea, ya con los iones. En una única oblea pueden fabricarse hoy en día millones de transistores en zonas como ésta. Los siguientes pasos están enfocados en la construcción de uno de estos transistores. Nos centraremos en la pequeña zona de la oblea exclusivamente a partir de ahora.

Concretamente, el transistor que se va a construir es un modelo comercial de Intel, denominado Tri-Gate 3D, sobre el cual tenéis mucha información y vídeos muy ilustrativos aquí. Por ejemplo, en el primero explica a partir del 2:10 la diferencia entre transistores 2D y 3D.

Al final lo que conseguiremos es una estructura así:

Los códigos de colores no se corresponden entre las dos últimas fotos, pero para entendernos, básicamente lo que queda por hacer son las 3 patas del transistor (source, gate y drain). La base (gate) es quien controla el flujo de corriente entre drain y source, las cuales siempre componen las patas de un transistor de estas características. Los distintos pasos (compuestos básicamente por procesos fotolitográficos) para comprender cómo se puede construir un transistor así a partir de la oblea, se pueden seguir en este enlace.

Al final la oblea dispondrá de millones de transistores uno al lado del otro perfectamente ordenados, los cuales se ven al microscopio así:

Lógicamente, la oblea hay que cortarla. Un microprocesador o un circuito integrado no tienen exclusivamente un transistor, sino que le acompañan condensadores, conductores, resistencias, otros tipos de transistores y distintos elementos electrónicos que nos podamos imaginar. En el siguiente vídeo podemos ver el proceso completo de fabricación de este chip.

Al hilo del proceso que se ha explicado en el presente artículo, a continuación os dejo con algunas imágenes de qué nos podemos encontrar si abrimos algunos circuitos integrados y les tratamos un poco químicamente (podéis ver más imágenes y ver el proceso aquí).

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Post participativo: va de cine

Hoy de nuevo propongo la resolución de un pequeño enigma cuya solución tiene que ser el nombre de un famoso ingeniero. Ahí van las pistas, al más puro estilo de @daniepap y los retos de su blog www.esepuntoazulpalido.com.

1- Actualmente está vivo

2- Tiene una gran relación con la Universidad de Stanford

3- Él no es tan conocido, pero su producto lo es, y mucho

4- Recibió un Oscar por sus contribuciones

5- Su desarrollo consistió en la mejora de una tecnología, y está dirigido al gran público

Fuente imagen

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Hoverbike: cómo funciona

Ya tiene algunos meses, pero no me deja de sorprender el invento que traigo hoy: el Hoverbike. Un vídeo vale más que un millón de palabras, así que ahí va:

Como se puede ver, recuerda a los inventos del Retorno del Jedi, y lo más parecido a la realidad es a una especie de moto voladora. El responsable de la idea se llama Chris Malloy.

Imagen

Se trata de un proyecto que ya había echado a andar en 2008. Mejor dicho, a volar, ya que en diciembre de este año se anunció el primer vuelo de este ingenio. Sin embargo, la idea surge en los 60, momento en el cual el proyecto fue rechazado por problemas de estabilidad. Su inspiración fue el helicóptero Boeing CH-47 Chinook. En el artículo del blog voy a intentar explicar cómo funciona y cómo se controla esta tecnología:

Concretamente, una de las cosas más importantes para Aerofex, la empresa californiana responsable, es que su maniobrabilidad se lleva a cabo con las rodillas. Lo cual ayuda a equilibrar el aparato de una manera muy natural para el ser humano, gracias a lo cual han solucionado gran parte del problema de estabilidad previamente citado (fuente).

Para elevarse, lo hace de una manera muy similar a la de un helicóptero: emplea dos rotores de aspas desarrollados por BMW que son capaces de proporcionar una fuerza de elevación de 295kg, alimentados por un motor de 1.170cc, 109cv, un depósito de 30 litros y un motor de dos pistones y cuatro tiempos, parecido al de la siguiente imagen. 

Teóricamente es capaz de elevarse 3.000m y lograr una velocidad de 255 km/h. (fuente). Sin embargo, se han hecho pruebas sólo hasta 5m y 50km/h (fuente)

Para su control, básicamente lo que ha hecho Aerofex ha sido incorporar un sistema de dos barras a la altura de las rodillas. Es decir, no hace falta complejo software de vuelo ni electrónica según ellos, aunque está por ver. Parece que las barras capturan los movimientos de las rodillas y la traducen en los tres tipos de giro en el espacio (yaw, pitch, roll), y ellos se encargan de manipular los elementos aerodinámicos encargados del control de la nave. Este mecanismo de hecho es la joya de la corona del invento, ya que la información sobre ella está en este paper, así que voy a tirar de imaginación para explicar cómo podría ser. En palabras del creador It essentially captures the translations between the two (bars) in three axis (pitch, roll and yaw), and activates the aerodynamic controls required to counter the movement -- which lines the vehicle back up with the pilot.

Por otro lado, en la página de preguntas frecuentes, sobre el modo de controlar el Hoverbike dice esto (en una mala traducción):

- Para elevar el hover, se necesita aumentar la potencia como si fuera una moto, es decir, con el manillar derecho.
- Para volar hacia adelante, hacen falta una combinación de un incremento de la potencia y un desvío del aire respecto a la parte frontal. Eso se consigue con el manillar izquierdo.
- Para girar a izquierda y derecha, lo único que hay que hacer is empujar las barras del manillar hacia el lado que se desea girar (como una bicicleta, pero con el añadido de que tiene un grado de libertad de profundidad, de manera que el mando pueda salir y entrar un poco).

Todo esto no sirve de nada sin los giróscopos, y esa es la clave del control de este aparato. El paper seguramente establecerá los outputs y configuración de los giróscopos del Hoverbike. Todo aparato móvil que no sea estable en un determinado medio, como motos, helicópteros o aviones, tienen giróscopos. Los coches no, ya que sobre 4 ruedas ya es estable en todo momento. Sin ánimo de entrar en desarrollos matemáticos de esta gran e importante parte de la cinemática, os dejo un vídeo realizado por astronautas que demuestra cómo el giróscopo hace más estable el movimiento de un objeto (se explica aquí):

El Hoverbike tendrá un sistema más avanzado que el momento giroscópico que permite a las motos de competición inclinarse sin perder el equilibrio, y os recomiendo ver el enlace explicativo.

La esencia de este invento no es ser comercializado a corto plazo, o al menos así lo anuncian los inventores. Pero la aplicación más directa y por la que se ha mostrado más interés es la de transporte autónomo de militares, o incluso acceso a zonas de difícil acceso por carretera convencional. No os extrañe que el ejército estadounidense ya está al loro de Hoverbike, y más después de que ya han hecho descenso de tropas en un helicóptero no tripulado.

Y si queréis comprobar lo que son capaces de hacer los giroscopios, no os perdáis esta entrada sobre trenes con una única fila de ruedas.

Podéis seguir la actualidad de esta aventura en su blog y página web.

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Desde el Puffin hasta el Gadgetocóptero

Puffin es la respuesta de la NASA al diseño de un avión personal y asequible de despegue vertical (VTOL, Vertical Take Off Landing). Fue presentado a comienzos de 2010 y la información se puede ver aquí.

La manera de volar de este invento se muestra en el vídeo de arriba. El avión tiene unas medidas de 3'7 m de longitud, 4'1 m de envergadura, y su diseño en fibra de carbono le haría pesar 135 kg. Aparte, cuenta con unas baterías recargables de fosfato de litio de 45 kg. El puffin sería capaz de volar a 241 kilómetros por hora y en máxima velocidad puede llegar a los 482 kilómetros por hora. Además, al funcionar puramente con electricidad no necesita tomar aire. De esta manera podría alcanzar los 9.144 metros de altura antes de tener que descender por deficiencias de la batería.

Se trata sólo de un  concepto, pero ya se está intentando llevar a la práctica, como muestran estas pruebas de vuelo del canal oficial de la NASA en Youtube, NASAPAV.

No es la única iniciativa de estas características (hablé de una parecida aquí). El futuro de la aviación tal y como la conocemos va a cambiar radicalmente en los próximos años. Los aviones personales pasarán a ser una realidad y las personas llegarán a tener una aeronave al igual que ahora tienen un coche. En mi opinión, llegaremos a verlo este siglo, aunque al comienzo las personas que puedan permitirse un avión personal serán como los que hoy pueden permitirse un Ferrari. Ya hablamos aquí de que se están probando formas que rompan que la geometría del fuselaje que hay ahora (para ello, sobre todo se cambiaría el sistema de propulsión) y había iniciativas para encontrar la mínima energía para realizar un vuelo (aquí).

La tecnología clave para todo esto es desarrollar aviones eléctricos, y sobre todo, conseguir una tecnología de despegue vertical que sea barata y muy fácil de usar, tal y como aparece en el vídeo. El que sea eléctrico le da fiabilidad respecto a un motor de combustión, ya que un eléctrico tiene hasta 10 o 20 partes móviles menos. Todo esto permitirá que la manejabilidad del avión sea una habilidad para la que no haga falta ser piloto. Incluso el habitáculo del piloto podría pasar a tener acabados más elegantes (como volantes de cuero, salpicaderos con estilo, iluminación), más allá de su función práctica. Se está abriendo un nuevo mercado. En mi opinión, este tipo de alternativas es mejor que volar con un jetpack, como estamos acostumbrados a ver en algunos sitios.

Además de la NASA, hay otras iniciativas que están intentando conseguir el vehículo volador unipersonal, y no todas se parecen al prototipo de la NASA.

Algunas son: 1, 2, 3, 4, y el Gadgetocóptero (éste me ha encantado)

¡Ojo, que en Internet circulan muchos fakes de este tipo de ideas!

Lei sobre esto aquí: NeoTeo, ScientificAmerican

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La fuente que manipula el tiempo

Estoy hablando de esta fuente:

Y de esta:

La fuente del primer vídeo aparece en el Museo del MIT. La empresa que fabrica la fuente la denominó Fuente del Tiempo o Time-Fountain, un nombre muy comercial, aunque nada explicativo del fenómeno que vemos en este vídeo.


Se trata del efecto estroboscopico. Esto permite visualizar un objeto que está girando como si estuviera inmóvil o girando muy lentamente, lo mismo pasa con cómo vemos en ocasiones las ruedas de los coches en las películas.


Obviamente, en la fuente el flujo de agua es constante y hacia abajo. No está rodado en un entorno sin gravedad, y si tenéis curiosidad, en esta página se explica cómo construiros una. Por cierto, el inventor fue Nate True.

Time-fountain es  una ilusión óptica conseguida mediante la manipulación de la luz de los LEDs ultravioleta que componen el estroboscopio, y añadiendo un tinte fluorescente al agua. Según la configuración de las luces, se puede hacer que el agua fluya en un sentido antigravitatorio, o que el chorro se paralice en el aire.

Lo vi en el blog de Maikelnai

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Taladro para agujeros cuadrados

El título parece incoherente, ¿verdad? ¿Cómo conseguimos hacer un agujero cuadrado con una broca para taladros? Que nadie piense que la solución es hacer una broca cuadrada, ya que un cuadrado girando terminaría haciendo un círculo cuyo diámetro fuese la diagonal del cuadrado.

La solución son estas brocas:

Extraída de beorgris.wordpress.com

Y el movimiento que tienen que conseguir para hacer un cuadrado se muestra en el siguiente .gif.

Como se puede ver, se trata de un dispositivo con una excéntrica (es decir, no tiene un punto fijo para realizar el giro), gracias al cual se consigue una forma cuadrada en el metal. No es una geometría nueva para la ciencia, ya que una de las aplicaciones más famosas con este mismo movimiento es el motor Wankel.

En un vídeo, se puede ver la herramienta en acción en el siguiente vídeo:

¿Por qué esto se ha hecho hace poco y no antes? En mi opinión, no había una demanda excesiva, y había otros sistemas para conseguir agujeros cuadrados. Me parece una herramienta útil, pero no parece que ni la geometría ni los materiales de la broca requieran de una grandísima investigación básica tras la aparición de la broca para agujeros circulares.


Todo esto lo vi aquí, y tenéis un poco de matemática sobre esto aquí

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Superrelojes: Más alla de Viceroy

Uno de los anuncios de relojes más habituales en los últimos meses es el que protagoniza Fenando Alonso para anunciar la marca Viceroy. La versión larga del anuncio es el que viene a continuación:

El spot da una imagen de reloj con clase, sin llegar al lujo. Pretende transmitir personalidad, carácter, exclusividad y algo que no todos los bolsillos pueden permitirse, a mi entender.

Hoy, sin embargo, os traigo spots de otras marcas que hacen anuncios mejores a mi modo de ver, pero no van dirigidos a los mismos clientes.

Este reloj es de la casa suiza Urwerk. Aquí podéis ver lo que dice la Wiki sobre esta empresa.

O este, que incorpora un curioso sistema de interpretación de la hora:

En este caso, es otra empresa suiza llamada Studio Divine.

O este modelo, de Cvstos, cuyo spot me parece muy original y con una banda sonora impactante y atípica para un anuncio de relojes.

Y uno que me ha parecido que valora mucho el mecanismo del reloj, es el Concord C1 Quantum Gravity.

Estos relojes, lógicamente, no se anuncian en televisión y tienen un nicho de mercado super exclusivo. Distinto del nicho de Viceroy. Son modelos de super lujo a los que la mayoría de los mortales no aspiramos, pero no es un reloj más exclusivo cuanto más oro y diamantes tiene, sino que también aportan valor añadido su mecanismo, la precisión, la exclusividad, originalidad, interpretación de las agujas... no nos quedemos sólo en el reloj de oro.

Esta entrada participa en la II Edición del Carnaval de Tecnología, cuyo anfitrión este mes es el blog Resistencia Numantina.

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Destellos de genio

Destellos de genio es una película cuyo trailer os incluyo a continuación:

La obra cuenta cómo se inventó el limpiaparabrisas intermitente, es decir, esa primera velocidad del limpiaparabrisas que ahora existen en todos los coches, y que mueve las gomas cada pocos segundos. A pesar de que esto que parece... "UNA CHORRADA" tuvo un truculento origen relacionado a problemas con su propiedad intelectual. El nombre del inventor, en la película y en la realidad, es Robert Kearns. Su entrada en Wikipedia está ligada a la película que os he presentado. A continuación, Robert Kearns hace pocos años.

Kearns intentó incluir su invento (registró 5 patentes en 1964) en los coches de la industria y para ello, acudió a Ford. Estos rechazaron su ingenio, pero posteriormente el inventor vio que el gigante americano estaba usando su invento sin su consentimiento. A partir de entonces comenzó una lucha para recuperar algo que Kearns creía suyo.

Los detalles de los juicio se pueden leer en la entrada de Wikipedia anterior. La lucha cesó en 1995, y Kearns recibió una gran compensación económica, pero según aparece en la película, lo más importante era que se reconociera que el limpiaparabrisas intermitente era creación suya, y no de Ford.

Esta entrada participa en la Segunda Edición del Carnaval de Tecnología, que este mes está albergado por el blog Resistencia Numantina.

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Las grúas del cielo

El helicóptero que se ve en el vídeo es un skycrane. Traducido, grúa del cielo. Aunque parezca que son ciencia ficción o vehículos poco usados, tienen más uso del que pensamos. Sirven para llevar torres de alta tensión como las que se ven en el vídeo, suben grandes cargas a estaciones de ski, contenedores (a esas cajas de los puertos me refiero) o extinguir incendios. Esta es una empresa que ofrece los servicios de los skycraners. Y esta es una entrada de la Wikipedia sobre un modelo que fabrica la propia empresa. Como se aprecia, este helicóptero es capaz de llevar casas prefabricadas. En este link aparece la noticia del uso de este helicóptero en la construcción de la red eléctrica del vídeo.

En el blog Fogonazos describen a este modelo como el único helicóptero del mundo capaz de levantarlo todo.

El skycrane fue desarrollado por la compañía Sikorsky en 1958, y tuvieron mucho éxito. Llegó a usarlo habitualmente el ejército estadounidense en Vietnam.

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Millenium Technology Prize

Durante mi vida, una vez cuando estaba a punto de acabar la carrera escuché al subdirector de la escuela entre risas: los ingenieros no ganan un Nobel. Y es verdad. El colectivo de los ingenieros y el de los matemáticos son dos que carecen de un premio Nobel para su trabajo. En el caso de los matemáticos, su galardón más importante es la medalla Fields, que se otorga cada cuatro años y se puede premiar a uno o más matemáticos. Este premio data de 1936.

En el caso de los ingenieros, han creado un premio para ellos un poco más tarde, concretamente desde 2004. Se trata del Millenium Technology Prize. Lo primero que choca al entrar en la página web es que es una .fi, originaria de Finlandia. El galardón lo concede este país y premian los mejores inventos que han mejorado la calidad de vida de las personas.


De momento sólo han habido 4 ganadores de este galardón:

- Tim Berners-Lee (2004): se le considera el creador de Internet y está nominado en 2011 al Premio Nobel de la Paz.

- Suji Nakamura (2006): Creador del diodo LED.

- Robert Langer (2008): investigador en nanomateriales y padre de la liberación inteligente de fármacos.

- Michael Grätzel (2010): padre de la 3ª generación de células solares.

El premio en metálico del Millenium Technology Prize es 1M€ y esta es el trofeo:

Pero hay má sbuenas noticias para los ingenieros, ya que por su versatilidad les ha permitido competir en otros campos de la ciencia, como en el caso de Willard Boyle, George Smith y Charles Kao. Ingenieros ganadores del Premio Nobel de Física por sus aportes a la tecnología óptica en la fibra óptica y los sensores CCD.

ACTUALIZADO (24 noviembre 2011)
Tal y como comenté hace unos días con EDocet, the Queen Elizabeth Engineering Prize puede ser galardonado como el Nobel de Ingeniería también (noticia). Sobre todo hay 3 diferencias respecto al Millenium Technology Prize:

- Uno es finlandés, y otro inglés.
- El primero está galardonado con 1 millón de libras, y otro, un 1 millon de euros.
- Y la que más da que pensar, que uno premia la Tecnología, pero el otro, es de Ingeniería.


Este artículo participa en el I edición Carnaval de Tecnología, alojado por la Vaca Esférica.

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Escalera de Jacob

La escalera de Jacob es uno de los inventos eléctricos más vistosos que hay en el mundo, es conocido por su espectacularidad. Se trata del arco eléctrico que sube entre dos cables rectos colocados en forma de V.

Aunque pueda parecer un juguete, ni mucho menos es recomendable tenerlo como tal. Y es que para que se produzca el arco normalmente hacen falta tensiones de más de 5000 voltios!! Y claro, como los conductores no tienen mucha resistencia eléctrica, la corriente perfectamente sería capaz de matar a un ser humano si se usa inadecuadamente el invento. 

Escalera de Jacob según la Biblia (fuente imagen)

Su uso se extendió en películas antiguas, el efecto se conoce, pero es más espectacular que práctico. Concretamente, cuando recordamos al Dr. Frankenstein diciendo "Igor, enciende la máquina", nos viene a la cabeza que se ponen en funcionamiento algo parecida a la escalera de Jacob.

Su funcionamiento es parecido al de las fluorescentes, y es que es un arco que salta mediante un cebador en la parte inferior de los conductores y va subiendo por los mismos. Debido a la ionización del aire y al calor, el arco sube hasta que la distancia entre los dos conductores es demasiado grande.

Además, La Escalera de Jacob también es conocida por ser el título de una película de terror influenciada por la saga de videojuegos Silent Hill. Y por si fuera poco, también es un símbolo bíblico, por la cual los ángeles subían y bajaban del cielo y fue avistado por Jacob en un sueño.

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Mecanismo de Anticitera hecho con Lego

El mecanismo es una maravilla mecánica y astronómica de más de 2.000 años de antiguedad. Es una calculadora mecánica antigua diseñada para el cálculo de la posición del Sol, la luna, y algunos planetas, permitiendo predecir eclipses. Fue descubierto de forma casual en 1901 por un submarinista buscador de esponjas entre los restos de un barco naufragado cerca de la isla griega de Anticitera. Es un instrumento de extrema precisión para la tecnología de la época, y es uno de los candidatos a considerarse el primer ordenador de la época. Se puede ver más en la Wikipedia.

El siguiente vídeo es una reconstrucción de este mecanismo hecho con piezas de Lego. Constituye un buen invento para practicar, ya que se pueden ver las relaciones de engranajes, multiplicación y desmultiplicación. A ver si un día me pongo...

The Antikythera Mechanism in Lego from Small Mammal on Vimeo.


Nature le ofreció un minidocumental de 10 minutos que podéis ver aquí.

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Bio-Brain

Lo más sencillo para ver qué es el Bio-Brain es ver el siguiente vídeo:

Como podemos ver, el Bio-Brain del vídeo es algo así como implantarle a la centralita del vehículo, un cerebro humano. El Bio-Brain se le puede aplicar a un coche a cualquier otra máquina, como un robot, una mecanismo de gran capacidad de funcionamiento... Una de las ventajas de esto es que si el vehículo detecta que va a impactar violentamente en un punto, se protege en ese punto. Es algo parecido a la reacción de una persona, aunque una persona lo que hace es girar su cuerpo de manera que el impacto pegue sobre alguna parte robusta o blanda del cuerpo.

Todo esto aún es más parecido a la ciencia ficción que a la realidad. Para empezar, se puede establecer normas de comportamiento humano básicas, cómo por ejemplo en el caso descrito del coche cómo actuar si me voy a chocar por el lado izquierdo, o qué hago si estoy derrapando con las ruedas de atras? Son casos muy aplicados y todavía estamos bastante lejos de modelizar un comportamiento humano total y totalmente versátil. 

Además, una vez desarrollado tal bio-brain, habría que aplicar la tecnología activa que permitiese sacar partido de ese pensamiento humano. Que la carrocería del coche sea activa aún no existe, lo más parecido son sistemas que detectan un impacto y preparan al conductor para que no sufra en exceso y las lesiones no sean graves en la medida de lo posible. 

Por último, el vehículo tendría que tener un diseño conceptual adaptado, ya que todo esto no se puede cortar y pegar en un coche de calle a día de hoy.

Aún así, todo es soñar y encaminarse hacia una meta, por lejana que parezca.

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Péndulo de Newton, un juguete y una posible arma

Personalmente, desconocía que este popular accesorio de escritorios se llamase péndulo de Newton.

También reciben otros nombres como la cuna de Newton o simplemente las bolas de Newton. Aunque éste último me resulte un poco vulgar. Este curioso invento consiste en que unas esferas se transfieran su momento lineal. A pesar de su nombre, el invento lo creó el actor Simon Prebble en 1967.

Recientemente, este juguete ha inspirado una novedosa técnica, parecida al sonar, de manera que se podrían conseguir balas de sonido. Para ello, los científicos del Instituto Tecnológico de California están estudiando las vibraciones e impulsos en el aire que crean el golpeo de las bolas, según diferentes materiales, pesos y fuerzas de impacto. Recordamos que el sonido es una perturbación en el aire, y a pesar de que la velocidad de propagación del sonido es más o menos constante en el aire (340 m/s), el resto de parámetros depende de cómo se cree el sonido. Estos parámetros son la energía de la onda sónica o la frecuencia. El sonido se propaga a distinta velocidad en el agua (1500 m/s) y aún mayor en los sólidos (5.100 m/s en el caso del acero).

La tecnología que se pretende desarrollar pretende dejar una puerta abierta a la extirpación de tumores mediante impulsos de sonido, a detectar obstáculos en el agua (como submarinos) o incluso a ser un arma capaz de destruir metales. Actualmente, para la eliminación de tumores se emplea la radioterapia, en la que se usan ondas de alta energía como las electromagnéticas, por lo que su precisión tiene que ser más que milimétrica para no afectar a los tejidos sanos.

Por último, hay que decir que todavía la tecnología no ha demostrado nada definitivo, lo que está intentando es conocer y saber cómo controlar mejor las ondas sónicas, y que estamos lejos de ver las armas que se veían en la película Minority Report.

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Scania Driver Support

El fabricante de camiones Scania lanzó hace unos meses el sistema Scania Driver Support. Se trata de un sistema que instruye al conductor en buenos hábitos al volante. Concretamente, el sistema vigila que se realice correctamente la conducción en cuanto:

- Conducción en pendientes (cuesta arriba o cuesta abajo).
- Uso del freno.
- Anticipación en la carretera.
- Circular en la marcha correcta.

Cómo se conduce de manera eficiente ya se conoce. Scania lo que hace es desarrollar un sistema y una interfaz con el usuario en el que le puntúa cómo de eficiente es. Es decir, el sistema premia si registra que circulas en una marcha adecuada a la velocidad, pero avisará si detecta que el conductor no se ha anticipado correctamente a un evento de la carretera. Como gancho para el conductor, el Driver Support emplea estrellitas para evaluar cómo de eficiente es la conducción y así, se puede comparar fácilmente una mejoría o un empeoramiento en la conducción. 

Obviamente, para que el camión "sepa" si está en una pendiente, o para saber el uso del freno, el camión está plagado de sensores. Aunque también se podría hacer sin ellos. Scania es una compañía sueca, y para el desarrollo de estas aplicaciones ha contado con la universidad de KTH de Estocolmo. 

Este invento no es definitivo para evitar accidentes, ya que no se encarga de vigilar que el conductor no se duerma al volante, o de que no use el teléfono móvil. Principalmente es responsable de educar a los conductores en hábitos de conducción eficiente, los cuales sirven para ahorrar combustible, alargar la vida útil de los componentes del vehículo y conducir de una manera más suave. 

Aún así, uno de los peligros de este invento es que los camioneros se obsesionen con él o que les enerve. Por eso, el Scania Driver Support debería tener la opción de desactivarse. De momento, este sistema sólo se incorpora en un modelo de camión.

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La historia de la @

Casi todo el mundo piensa que la arroba es un invento propio de la "Era Internet". Sin embargo, su historia es mucho más antigua y su origen se remonta al latín. Los árabes ya lo usaban hace siglos, y los marineros lo empleaban habitualmente al detallar el contenido de las bodegas de sus barcos. Esta es la desconocida historia de "@", uno de los símbolos más usados de la actualidad.

Aunque actualmente, el símbolo de la arroba está relacionado con Internet, sobre todo con la dirección de correo electrónico, la mayoría de los historiadores creen que el origen de la palabra "arroba" proviene del árabe. Concretamente, del término ar-roub, que significa cuarto o cuarta parte, de hecho, la arroba es una unidad de masa usada hasta hace pocos años y que es la cuarta parte de un quintal (11'34 kg).

En cuanto al símbolo en sí mismo, esa especie de "a" encerrada por un círculo, tiene sus orígenes en una práctica común entre los encargados de copiar libros en latín, a mano, allá por la Edad Media. Estos copistas utilizaban "@" uniendo entre sí las letras "a" y "d" para formar la preposición latina "ad", que significa "hasta" o "hacia". La preposición "ad" aparecía con mucha frecuencia en esos textos, y tiene sentido que haya sido reemplazada por un solo símbolo. Poco a poco, la "@" fue haciéndose popular en otros ámbitos, y empezó a aparecer -por ejemplo- en las cartas oficiales redactadas en latín antes del nombre de sus destinatario.

Uno de los documentos más antiguos que se conocen que contiene una "@" impresa data del 4 de mayo de 1536, y se trata de una carta enviada por un mercader italiano, Francesco Lapi, desde Sevilla a Roma.

Este documento fue descubierto por el profesor Giorgio Stabile, de la Universidad La Sapienza, mientras restauraba una colección fotográfica para el Instituto Treccani, y en dicho escrito se detalla la llegada de tres barcos provenientes de América, cargados de tesoros. Pueden leerse párrafos como "Así, una @ de vino, que es 1/13 de un barril, vale 70 u 80 ducados... ". En ese contexto, la arroba representaba una unidad de medida utilizada por griegos y romanos que equivalía a un cuarto de ánfora. Pero en algunos sitios se podía, en otros aún se puede, emplearse como medida de capacidad o volumen, con un valor que variaba de acuerdo al producto que se estuviese comerciando. Por ejemplo, si se trataba de líquidos, "una arroba de aceite" era equivalente a unos 12 litros y medio, pero si se estaba negociando con vinos, su valor era algo más de 16 litros. También se utilizó como medida de masa. Concretamente, la @ representa una masa equivalente a la cuarta parte de un quintal. El quintal es una antigua unidad de masa y de capacidad usada en España y en Hispanoamérica, que equivale exactamente a 46'0093 kg. Una @ equivale por lo tanto, a poco máss de 11'5 kg.

Carta de 1536

A pesar de la antigüedad de ese documento, algunos historiadores aseguran que el símbolo de la arroba ya se utilizaba en el año 1448 en el detalle de un envío de trigo desde Castilla hacia el Reino de Aragón. Pero con el paso del tiempo, y salvo regiones muy específicas, la @ dejó de utilizarse. Solamente se mantuvo más o menos viva en los EEUU, donde se empleaba en los registros contables, estableciendo el precio unitario de un producto en una factura. Podía aparecer en medio de la descripción de una operación, algo como 15 cajas @ 5 dólares cada una, donde indicaba que el valor de cada caja facturada era de cinco dólares. También tiene mucho sentido, ya que en inglés @ se dice "at", que significa "a" (y también "en", "de", y "hacia"). Esto hizo que cuando se inventó la máquina de escribir a finales del siglo XIX, el símbolo de la arroba fuese incluido en su teclado. Y, como el teclado de los ordenadores es una evolución de los de aquellas máquinas, la arroba también se encuentra en ellos.

Carta de 1448

Pero la relación de la @ con el correo electrónico es muy posterior a todo esto. Cuando el ingeniero estadounidense Ray Tomlinson, que creó el e-mail en 1971, estaba buscando un símbolo que sirviese para identificar las direcciones de correo, uno de los pocos disponibles en los teclados era justamente la arroba. "Hubiese sido más fácil usar un corchete, un paréntesis o incluso una coma, pero estos símbolos ya eran utilizados para otros fines, y de los símbolos que quedaban libres, la @ era el mejor", ha explicado hace algunos años Tomlinson. "Otro punto a favor de este símbolo es que al traducirse como at en inglés daba una sensación de localización", agregó.

La primera dirección de correo electrónico de la historia fue tomlinson@bbn-tenexa. Esta dirección, y según el uso que le dio este ingeniero a la arroba en la informática, puede interpretarse como "Tomlinson en la (@) máquina bbn-tenexa".

Documento de 1775

De esta manera, un carácter inventado por los copistas medievales como una forma de simplificar su trabajo se convirtió en el símbolo del correo electrónico.

Lo vi en taringa.

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