Europa y su respuesta por la industria

Hace poco, gracias a mi admirado twittero, @guillerdorron, supe de la existencia de esta pieza. Es un vídeo promocional de la industria y la investigación en Europa, realizado por la propia Comunidad Europea.

Es un clásico vídeo de marketing, en el que hay pocas promesas y mucho autobombo. Por tratarse de un vídeo institucional y político creo que hay cosas que han cuidado como la aparición de hombres y mujeres, jóvenes y no tan jóvenes, un listado extenso de sectores a los que hay que atender, etc.

No os penséis que es el único vídeo de estas características: hace 5 meses también se emitió este de impulso al turismo, y uno que sólo se emitió en 4 países según su autor, sobre el positivismo dirigido a los países del sur de Europa. Habría que decir que yo pocas españolas he visto como la que aparece en el vídeo, y que la gente de Europa no sólo tienen una media de edad entre 20 y 30 años.

Sin embargo, volvamos al de industria, que es el que me interesa: esto es el marketing, ¿cuál es la realidad? De entrada, una noticia que ha dado mucho que hablar ha sido que se ha reducido en 11M€ el presupuesto para los programas de I+D+i Horizon2020, pasando de unos 80 a 69M€. La Comisión hizo caso omiso de las peticiones de los científicos.

Por otro lado, también os recomiendo leer el artículo de opinión que hizo el economista Daniel Lacalle sobre el peligro de que nuestra industria esté teniendo que irse para ser competitiva en el mercado.

En este momento, seguro que al lector se le está ocurriendo: ahora mismo en Alemania no se puede competir por precio contra China o India. En UE hay que apostar por la I+D y por aportar alto valor añadido a nuestros servicios y artículos. Eso es la opinión más extendida, sin embargo, este informe realizado por el NYT ya se han dado cuenta de que no es competitivo esa solución, ya que se pierde el control de la producción, tus técnicas son visibles y accesibles a más competidores, das la oportunidad de que la China de turno te adelante en I+D enseguida, pierdes empleo, etc. Todo esto también se puede ver en este artículo del citado twittero.

Obviamente, el puzzle a resolver entre competitividad, economía, empleo y viabilidad no es nada fácil, y todavía no se ha resuelto; en mi opinión, la responsabilidad en este momento está en los políticos, ya que son ellos, gracias a sus directrices, ventajas fiscales, apoyos y leyes de protección las que esculpirán el panorama hacia el que se dirigirán todas las empresas de su territorio. Me gustaría que os quedaseis y fuerais conscientes de la siguiente frase:

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Post participativo: la idea que salva miles de millones de € a diario

Seguro que todas las semanas, los lectores de este artículo acuden al cajero automático a extraer una cantidad de dinero X. Este gesto se repite miles de veces por todo el mundo, pero salvo despistes puntuales, es raro que alguien se deje el dinero o la tarjeta en el cajero.

¿Cuál es la clave? El cajero automático tiene un modo de entregar los distintos objetos que hace que no nos olvidemos de nada, y me explico:

- En primer lugar entrega la tarjeta.

- Hasta que no la extraemos, no expulsa los billetes.

- Finalmente, si lo hemos pedido, imprime el justificante de la operación

¿Parece un orden lógico? No necesariamente lógico, sino que va en orden de importancia y de seguridad, de manera que se asegura que el usuario se lleve siempre la documentación importante. Por ejemplo, si se va antes de tiempo, se dejaría el justificante, que no es que sea de vital importancia. O lo último que se olvidaría sería la tarjeta de crédito.

Esto ahorra mucho dinero a los usuarios y a los bancos. Es una de esas ideas que no se nota que existe hasta que falla. Un éxito desde el punto de vista ergonómico y de uso.

El reto consiste en adivinar cómo se llama el concepto que acabo de presentar. Como pistas, diré que es un vocablo japonés de dos palabras, y es un término muy usado en ergonomía y técnicas de calidad.en la industria. Tiene su origen en la década de los 60. ¡Mucho ánimo!

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Nanomotores, abriendo horizontes

La nanotecnología tiene su origen en una charla de 1959 de Richard Feynman titulada There's plenty of room at the bottom, cuya transcripción está en este enlace. Un extracto dice así:

“quiero referirme al problema de la manipulación y control de cosas a pequeña escala…lo que he demostrado es que hay lugar para ello, que es posible disminuir de forma práctica el tamaño de las cosas. Ahora quiero mostrar que hay sitio de sobra. No voy a ocuparme del modo en que vamos a hacerlo, sino sólo que es, en principio, posible. No lo estamos haciendo, sencillamente porque todavía no nos hemos puesto a ello".

Esta charla se repitió versionada en un vídeo de 1984, adjunto a continuación:

A partir de aquí se han hecho muchos desarrollos en esta disciplina, pero en este artículo quiero llamar la atención sobre los motores moleculares. Su nombre les da un aire muy rinbombante, lo cual es una mala idea a la hora de explicar cualquier cosa.

Fuente

Pero vamos, como el lector se imaginará, se trata de un motor logrado con la molécula adecuada y su posterior tratamiento. No hay que pensar en el clásico motor térmico, sino en algo que transforma un tipo de energía en movimiento. El motor molecular más antiguo que me he encontrado ha sido uno de 1999. ¿En qué consistía el desarrollo? Corrió a cargo del investigador Ross Kelly y enviado a la revista Nature. Técnicamente, es un rotor de 3 palas que giran a pulsos en distintos pulsos de 120º, hasta completar la vuelta completa.

En la imagen, se puede ver cómo hay 3 aspas, representadas en la parte clara del dibujo. La parte oscura hace de "tope", es decir, bloquea el giro de cada una de esas palas.

Gira en una dirección, alrededor de un único eje, y lo que hace que gire es la reacción química del carbonyl dichloride (algo que por mis conocimientos de química, no me atrevo a entrar en más detalles). 

En este caso, en la figura de arriba, la parte clara del motor es tripticeno, y la oscura, heliceno. Como todo buen motor, tiene una resistencia al giro, es decir, el aporte energético que hay que suministrar para que funcione, y en este caso es de 25 kCal/mol. Concretamente, el ciclo de energía según el ángulo de giro del motor es el siguiente:

Finalmente, una explicación del autor de la idea se puede ver en este vídeo (entre 35:30 - 39.00). Posteriormente, han aparecido otras ideas llamativas para los medios, como éste de la universidad de Groningen en 2005,  o este motor eléctrico de 2011 de la universidad de Tufts. La investigación persigue la mayor comprensión de cómo los músculos y fibras transforman su energía en movimiento.

Se trata de motores sintéticos que intentan imitar a los procesos químicos de los músculos y células de los seres vivos. Por lo tanto, su comprensión resulta esencial para posibles copias naturales de bíceps u otros elementos que transforman energías y estímulos químicos en movimientos. De hecho, la Wikipedia hace distinción entre motores moleculares sintéticos y no sintéticos. Por ejemplo, la miosina está involucrada en la contracción de músculos, y hay estudios tratando de replicarla artificalmente.

Es una apuesta de futuro que no sabemos a dónde nos puede llevar, al igual que no imaginábamos que el motor de combustión transformaría la sociedad. De entrada, la Universidad de Stanford ya tiene un grupo de investigación dedicado exclusivamente a estos temas y cada vez es más normal encontrar en revistas científicas artículos relacionados, o éste de la revista Science en el que un grupo de investigación vasco usa el ruido de una molécula de Hidrógeno puede movir un oscilador mecánico.

Todavía el estado del arte se ha parado en el control de los movimientos, velocidades y trayectorias de los motores, pero su conocimiento podría ser aplicable no sólo a seres vivos.

Referencias
[1] Kelly, T.R., De Silva, H. and Silva, R.A., Unidirectional rotary motion in a molecular system, Nature 401, 150, 1999.

[2] Ernst KH.  Molecular motors: A turn in the right direction. Nature Nanotechnol. 2013 Jan;8(1):7-8.

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El color y la letra en el coche

En la actualidad, el mundo del transporte está en un continuo cambio y en un momento de transición. A pesar de que los grandes medios y sociedad piensen únicamente en el tipo de combustible o fuente de alimentación del vehículo, de manera paralela se está dando otra revolución en materia de interacción y comunicación con el vehículo. En este artículo expondré brevemente a qué podríamos llegar en un plazo medio y qué aspectos se deberían tener en cuenta. De hecho, la revolución de la seguridad sí que es una transformación y un nuevo cambio. Los coches eléctricos tienen más de un siglo.

Sin embargo, la electrónica dentro del automóvil no ha dejado de aumentar en los últimos años, tal y como se puede comprobar en las siguientes imágenes.

La aparición de dispositivos IVIS y ADAS es evidente.

Los ADAS tienen como propósito mejorar la seguridad, la gestión de tráfico y el confort, dando soporte al conductor en la tarea de conducción. En general, los ADAS se centran en automatizar la tarea de conducción del vehículo; con ese objetivo, el diseño de los ADAS muestra una tendencia hacia el concepto de “sistemas asistentes”, como por ejemplo el Control de Crucero Avanzado (Advanced Cruise Control), donde el sistema pasa a tomar las decisiones de forma autónoma. Entre otros ejemplos de sistemas ADAS, se encuentran: el control de cambio involuntario de carril, el EPS (Electronic Power Steering), la detección de colisiones y la detección de obstáculos en el ángulo muerto.


El propósito de los sistemas IVIS es informar al conductor con datos no relacionados directamente con la tarea de conducción. Las funciones de estos sistemas imponen potencialmente una tarea secundaria que puede interferir con la tarea primaria de conducción. Algún ejemplo de sistemas IVIS lo encontramos en los sistemas de información y entretenimiento como: radio, CD, DVD, MP3 o e-mail, y también en los navegadores o en los servicios telemáticos y de comunicación.

Sin embargo, no se trata de embarcar electrónica sin ningún criterio, ya que podemos encontrarnos con la siguiente situación.

De cara a simplificar esta configuración, numerosos fabricantes e investigadores están planteándose la incorporación de pantallas de LCD a modo de panel de instrumentación. Esto traería varias ventajas a la situación del transporte:

- Todos los fabricantes podrían tener un panel de instrumentación común.
- La información podría variar o incluso ocultarse según la necesidad de información o tipo de ayuda a la conducción.
- El usuario tendría la posibilidad de configurar el panel.

En 1985 ya se pensaba en el rediseño de los paneles de instrumentación, según este artículo de 1985 del NYT.

Los LCD llevan ya unos años implantándose en los vehículos, pero en pequeñas aplicaciones, como el ordenador de abordo, o el climatizador. El paso que se está intentando dar representa un cambio en el modo de interacción con el vehículo, ya que se prescindiría del panel de instrumentación electromecánico actual. No está demostrado científicamente que el cuentarrevoluciones deba localizarse donde habitualmente lo vemos, o que el conocimiento de las revoluciones sea estrictamente necesario. Actualmente pueden verse prototipos de ideas que rompen con esta tradición de los fabricantes, como éstas:

Sin embargo, a la hora de plantear una pantalla LCD se presentan una serie de necesidades y replanteamiento de modo de envío de información. Es decir, ¿es mejor transmitir la velocidad en dígitos, o es mejor rellenar una esfera con colores? ¿Qué distrae menos? ¿Cómo se asimila antes la información? ¿Qué es mejor para la carga mental del conductor? La pantalla LCD representaría un dispositivo HMI para el conductor (Human-Machine Interface) en el que han de considerarse aspectos ergonómicos y de neurocognición. En esto tampoco hay unanimidad entre los distintos investigadores, aunque los más aceptados son las recomendaciones de la norma ISO:

- ISO 2575 (2000) Road vehicles—symbols for controls, indicators and tell-tales

- ISO 4513 (2000) Road vehicles—visibility—method for establishment of eyellipses for driver’s eye location

- ISO 9241 Part 3 (1992) Ergonomic requirements for office work with visual display terminals (VDTs): visual display requirements

- ISO TC 22/SC 13/WG8 (2000) Road vehicles—ergonomic aspects of in-vehicle visual presentation for transport information and control systems

En ella, se marcan algunas pautas, como que la combinación de colores (en el caso de que se use. Por ejemplo, color brillante sobre fondo más oscuro). O criterios de luminosidad. De lo que sí que parece que hay uniformidad, es que el uso del color es más efectivo a la hora de captar la información del conductor de manera más eficiente (rapidez, sin sobrecargar la atención del conductor, e incluso está demostrado los resultados positivos de la visión periférica). Un artículo interesante que estudia este fenómeno es Chromaticity contrast in visual search on the multi-color user interface.

También está siendo evaluado la incorporación del HUD, del cual actualmente yo no soy favorable.

De todas maneras, la tendencia parece que el futuro en materia de interacción entre vehículo y conductor pasa por una transformación del panel de instrumentación, en el que la información pueda ser variable, ergonómicamente optimizada, y con un predominio de colores.

Artículo inspirado en Bellotti, F., A. DeGloria, A. Poggi, L. Andreone, S. Damiani, P. Knoll. "Designing configurable automotive dashboards on liquid crystal displays." Cognition, Technology and Work. Oct. 12, 2004. (Jan. 5, 2009) http://www.springerlink.com/content/3cknh24nlv9tct33/

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¿Cómo se debería financiar la investigación en las universidades?

Este post es una respuesta a dos últimos artículos que ha escrito @emulenews sobre financiación universitaria (1 y 2), ya que sobre estos temas me ha tocado estar al día.

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Sobra decirlo, pero es la base del artículo: sí, en la universidad hay que investigar. De lo contrario, se corre el riesgo de no ofrecer una docencia adaptada a los días y de cara a las últimas novedades científicas. No quiero meterme en la manera y retribución del reparto de un científico entre sus horas de clase y sus horas de investigación. En general, a la hora de plantear las vías de financiación, hay dos opiniones:

1- Los resultados de investigación no consisten en invertir más dinero, sino en aplicar correctamente una metodología. No hablo a nivel de un país, sino a nivel de una unidad o departamento universitario. Es decir, hay que intentar pasar más horas, ser más precisos en las líneas de trabajo a atacar, analizar otros trabajos con atención, redactar y escribir buenos artículos a a primera... y todo esto no se consigue por meter mucho más dinero en un departamento, sino siendo más eficiente con el trabajo de uno. El punto positivo de este sistema es que se podrá no investigar por modas, sino por el hecho de avanzar en el estado del arte y llegar a ser un grupo de investigación destacado en algún ámbito.

Ese departamento en una universidad tendrá asignado anualmente un presupuesto que variará en función de lo potente y recursos necesarios de ese entorno de trabajo. De tal manera que una posible vía de financiación es esa, lo que en las universidades públicas se denomina el contribuyente.

2- Otra vía, y que es la que yo más apoyo, es que además del presupuesto asignado anualmente, el departamento logre hacer proyectos con otras instituciones y empresas, y que consiga ayudas públicas para la realización de esos proyectos de I+D. De hecho, la cantidad de proyectos de financiación privada y pública que consigue un investigador, es uno de los parámetros que evalúa la ANECA para las acreditaciones.

Sin embargo, una de las pegas que hay aquí es que para recibir financiación pública, el grupo de investigación ha de adaptar su trabajo a las líneas generales de proyectos que financie la administración de turno. Es decir, si el gobierno quiere impulsar las energías renovables, es muy difícil que apoye a un grupo de investigación eléctrica que no enfoque sus trabajos hacia esa línea, por ejemplo. 

Otra pega, es que muy pocas empresas hacen I+D de verdad. Por lo tanto, si una universidad se alía con una empresa para hacer un proyecto, y resulta financiado, es posible que los resultados no sean técnicamente buenos, o con capacidad de ser publicados, sino que es posible que se haya ayudado técnicamente a la empresa en un tema muy particular y listo. Eso se cuenta como inversión en I+D, pero no es I+D tal y como se entiende en el mundo anglosajón y europeo: publicable. Por eso, muchos investigadores no quieren ir por esta vía, ya que sienten que venden humo con su trabajo. Esto hay que mejorarlo. Una posible forma es que uno de los requisitos de este tipo de proyectos de cooperación sea obtener una patente, una publicación, o que sea la base para la realización de un doctorado.

Sin embargo, los aspectos buenos de este sistema es que se mejora la transferencia de conocimiento entre universidad y empresa, y el departamento en cuestión recibe fuentes de financiación alternativas a su presupuesto asignado, y además si consigue financiación europea, se hará un nombre en ese ámbito.

Considero distinto la financiación de las universidades y de los centros tecnológicos. Los segundos tienen que tener su actividad mucho más enfocado a las empresas. Sin embargo, en UE hay varias universidades que parecen auténticos centros tecnológicos por la cantidad de proyectos industriales que hacen, además de sus publicaciones. Tal es el caso de varias universidades finlandesas y alemanas.

Tuve una interesante conversación con @axebra sobre este tema, y lo resumió así:

También resulta de interesante lectura este informe de ScienceBusiness sobre Making Industry-University partnership work

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En Naukas: la historia marcada por la resistencia aerodinámica

Mi última colaboración en Naukas habla de historia, física, una pincelada de Formula1 y algo más. Si no queréis perdérosla, seguid leyendo:

La historia de las civilizaciones, imperios y países ha sido forjada a lo largo de los siglos a base de batallas y luchas por el poder político y militar. El desenlace de ellas no sólo se medía en función de la cantidad de recursos humanos y económicos de cada bando, sino que la balanza se decantaba en función de parámetros como estrategia, liderazgo, tecnología, posición sobre el terreno u otros factores que bien podían depender del azar.

Corrían los años 1750-1760 cuando para un entonces, un reconocido y prestigioso John Wilkinson patentó una máquina que sorprendió a todos: una taladradora. Realmente, no sólo se trataba de una máquina capaz de perforar, sino que lo conseguía con unas superficies interiores de un acabado superficial muy superior a los de la época, lo cual permitió a una de las máquinas que tiró de la revolución industrial, la máquina de vapor, poder mejorarse. James Watt en vano había intentado conseguir acabados de buena calidad mediante hierro forjado, el cual es un procedimiento en el que el metal es calentado y sometido a golpes repetitivos. Esta aportación tecnológica de Wilkinson permitió instalar las primeras máquinas de vapor en el mercado. Pero no sólo la industria se interesó por uno de los mejores industriales de la época, sino que Wilkinson revolucionó toda la artillería a partir de entonces. Claro, principalmente la inglesa. Esto se consiguió a través de la empresa Bersham.

Y quien sea consciente de las fechas y la historia, se habrá dado cuenta de que en aquella época se produjo una de las batallas más celebres de la época que resolvió la hegemonía de los mares: la batalla de Trafalgar (1805), en ella todos los cañones ingleses usaban la tecnología del protagonista del artículo lo cual les dio una gran ventaja tecnológica frente a la armada española, ¿cómo se explica?

El interior de los cañones españoles y sus correspondientes balas no conocían las excelencias del acabado superficial de la taladradora de Wilkinson. Esto se traducía en unas tolerancias geométricas muy malas, es decir, ni las balas de cañón salían perfectamente esféricas, ni los interiores de los cañones eran totalmente lisos. En cambio, todo lo contrario ocurriría con la artillería anglosajona, donde la mayoría de cañones de la armada inglesa fueron construidos por Bersham. Pero como esto es un post de divulgación científica, vamos a demostrarlo:

Para imaginar el aumento de potencia de unos cañones y otros, pensemos en que un cañón es un cilindro (mismo diámetro al comienzo que al final: sí, he dicho que es una suposición para facilitar los cálculos). Supongamos un diámetro interior de 17cm. El caso de las distintas calidades y acabados entre los distintos bandos lo vamos a representar mediante una esfera de cañón de 16 cm de diámetro para el caso español, y de 17 cm exactos de diámetro para el contrario.

A la hora de cargar el cañón, en el caso español queda medio centímetro de holgura entre el hueco del cañón y la bala (suponiendo que ambos objetos están centrados). En el caso inglés, no queda nada de hueco.

Es decir, en el caso inglés, toda la energía que proporciona la pólvora se invierte en impulsar al proyectil. En el otro bando, parte se pierde por la estrecha holgura y el resto también se usa para estampar la bola contra el casco contrario. Lo que se escapa por el hueco es la caída de presión, y con cálculos sencillos a partir de la ecuación de Darcy-Weisbach se podría calcular, aunque haría más tedioso el artículo.

Donde hf es la pérdida de carga; f es el coeficiente de fricción hidráulico; L es la distancia del cilindro; Rh es el radio hidráulico; v es la velocidad del fluido; g es la gravedad. En el proceso de obtener estos valores, también nos veríamos en la necesidad de calcular el número de Reynolds del sistema, la viscosidad dinámica del aire o el coeficiente de fricción hidráulica.

Por lo tanto, esta genial idea del industrial Wilkinson, fue uno de los factores que contribuyó a ganar la épica Batalla de Trafalgar. Contribuyeron otros muchos, y para ello os recomiendo leer este completo artículo.

Este principio ha sido aplicado a multitud de otras aplicaciones, entre ellas, una de las más espectaculares y conocida es el efecto suelo de los Formula1, donde se intenta que la distancia entre el fondo del coche y el asfalto sea lo mínimo posible para que el bólido se pegue al suelo y su paso por curva sea más rápido. Es decir, se consigue que la resistencia aerodinámica sea mejor. Y fue esa característica la que ayudó a ganar la épica batalla de Trafalgar.

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Déficit de tarifa explicado para niños

Hoy traigo un interesante vídeo explicando el déficit de tarifa eléctrica que tenemos en este país. Se está hablando sobre este tema últimamente muy a menudo, y es un argumento muy recurrente a la hora de hablar de energías renovables, continuidad de lo nuclear, y subidas del recibo de la luz.

El vídeo explica perfectamente, sin entrar en tecnicismos, lo mal que se ha hecho la gestión del pago por la energía eléctrica.

Además, os recomiendo echar un vistazo al canal del autor, Paul Borons, donde hay otros interesantes vídeos explicados con un lenguaje muy asequible.

Por otro lado, si queréis estar al día de las últimas noticias en este aspecto, os recomiendo seguir al experto en esta materia @fdezordonez.

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