dimarts, 13 de juny de 2017

El làser i la reina del billar

El 1924, Albert Einstein va rebre l'article científic publicat per un jove físic hindú anomenat Satyendranath Bose. En ell, es descrivia la llum com un gas de partícules anomenades fotons. Certament es tractava d'un gas estrany, perquè els fotons descrits per Bose no es comportaven com els objectes que ens envolten.

El làser i la reina del billar

Un fotó és una partícula de llum emesa, generalment, per un àtom al qual prèviament se li ha subministrat energia. Cada àtom o molècula pot acceptar energia tan sols en quantitats concretes, és a dir en forma de paquets anomenats quants, i també se'n desfà de la mateixa manera. La situació és equivalent al que passa en pujar i baixar una escala. En pujar es van fent salts d'esglaó en esglaó, també es podria pujar els esglaons de dos en dos o de tres en tres. Ara bé, el que no es pot és pujar mig esglaó o un quart. El mínim que es pot desplaçar és un esglaó sencer o múltiples d'aquest. Així doncs, en pujar s'està emmagatzemant energia a salts.
En baixar, es pot fer també de moltes maneres: saltant els graons d'un en un o saltant més d'un esglaó cada vegada. Dit d'una altra manera, si es valora l'energia de cada esglaó amb un nombre, es diu que es perd energia en blocs sencers, però és impossible fer-ho en fraccions de graons. Bé doncs, un àtom actua de la mateixa manera.

El làser i la reina del billar

El que Einstein va intuir va ser el següent: Si imaginem que en un recipient hi ha un gran nombre d'àtoms excitats prèviament per algun mètode que no ve al cas. Els àtoms excitats tendeixen a perdre l'energia que els sobra emetent llum i el lògic seria pensar que perdran la seva energia de manera aleatòria. És a dir, un baixarà un esglaó d'energia, un altre baixarà tres graons d'una vegada o disset, per donar uns números, però ho faran de manera independent. No obstant això, els fotons de la llum actuen d'una manera molt diferent. Si un àtom allibera un fotó, quan aquest xoca amb un altre àtom pot provocar que alliberi un fotó idèntic al primer, així tots dos fotons idèntics viatjaran en la mateixa direcció, és a dir, l'existència d'un primer fotó provoca l'aparició d'altres de la mateixa classe.
És com si, un cop que una bola de billar entrés en un forat, les que es llancen després tendissin a caure en el mateix. D'aquesta manera, hi hauria cada vegada més fotons amb la mateixa energia, és a dir amb la mateixa freqüència de llum, i es produiria una "radiació estimulada". Aquest és el principi bàsic del que després de més de 30 anys, es diria làser.

El làser i la reina del billar

La teoria va haver d'esperar fins a la dècada dels 50 per veure la llum, en aquesta època quan es va construir el primer aparell que utilitzava el principi de "radiació estimulada" apuntat per Einstein. Curiosament no emetia llum visible sinó microones, unes radiacions que tenen la mateixa essència que la llum però que els nostres ulls no poden veure. El primer artefacte, dissenyat el 1953 pel nord-americà Charles Townes, utilitzava com a base molècules d'amoníac que en ser estimulades emetien microones. L'aparell va ser conegut després com Maser, on la M inicial indica que la radiació que produïa era al rang de les microones.

El làser i la reina del billar

El làser. El nom és una abreviatura de la denominació anglesa que significa "Amplificació de llum Mitjançant Radiació estimulada". Va trigar encara diversos anys a arribar i la seva aparició no va estar lliure de polèmica. La prova és que durant més de 30 anys es van estar disputant la patent dos equips d'investigadors. En el primer es trobaven Townes (el dissenyador el primer màser) i Schawlow i en el segon hi havia Gordon Gould. Al principi, la patent va ser concedida als primers, però el 1977 una sentència judicial la va posar en mans de Gould.
És clar que una cosa és la patent i una altra construir el primer aparell capaç d'emetre llum làser. En aquest cas no hi va haver dubte, l'autor del primer làser operatiu va ser el nord-americà Theodore Maiman. Ho va aconseguir al 1960 utilitzant un vidre de cilíndric de robí. Maiman va fer que els dos extrems del cilindre fossin miralls, un reflectia tota la radiació, mentre que l'altre era semitransparent. Quan es produïa un primer fotó a l'interior del cristall de robí, aquest provocava l'aparició d'altres idèntics a ell que anaven sumant-se en el camí. Després, els miralls els reflectien la llum i el procés de creació de fotons continuava fins que una part d'aquests aconseguia escapar pel costat del mirall semitransparent. Aquests fotons formaven un feix estret i d'un color vermell intens: El LÀSER.
Després de 1960 va arribar la bogeria. Es van desenvolupar tot tipus de làsers i es van començar a aplicar en els camps més insospitats. La indústria va construir làsers per soldar, per foradar diamants, per tallar patrons de roba o per llegir els preus dels articles mitjançant el codi de barres. La llum làser s'utilitza per transmetre informació dins dels cables de fibra òptica que han revolucionat les telecomunicacions. En medicina s'utilitza de moltes maneres: un làser talla millor que un bisturí, solda els talls d'una retina amb una precisió extraordinària, destrueix càlculs del ronyó o desencalla una artèria obstruïda. En la tecnologia militar el làser s'utilitza per guiar míssils, avions o satèl·lits, fins i tot s'ha estudiat un làser potent que bé podria anomenar-se el "raig de la mort". El làser es pot utilitzar per restaurar monuments perquè la calor que produeix arrenca amb precisió els dipòsits de calç i brutícia acumulats pels anys en els objectes d'art. Gràcies al làser es pot escoltar les cançons preferides gravades en un disc òptic o es poden comprovar les teories d'Einstein, com s'acaba de fer fa molt poc amb la detecció de les ones gravitacionals.

Font: Ulises i la Ciencia

Satèl·lits fixos en el cel

L'espècie humana ha aconseguit comunicar-se més ràpid, més lluny i de forma més completa que cap altra sobre el planeta Terra. Si s'analitza detingudament qualsevol conversa telefònica entre persones situades en diferents continents, es pot veure que, sense que cap dels dos interlocutors ho hagi notat, les seves veus, convertides en senyals electromagnètiques, viatgen més de 70.000 quilòmetres per arribar a les oïdes de cada interlocutor.

Satèl·lits fixos en el cel

Quan un parla, les seves paraules codificades recorren els cables telefònics o solquen l'aire fins repetidors propers, i des d'allà salten a l'espai exterior fins rebotar en un satèl·lit de comunicacions situat a desenes de milers de quilòmetres de distància, després tornen per un camí similar fins a un altre interlocutor. Tot en només unes dècimes de segon. Una proesa digna dels relats de ciència ficció, fa tan sols unes dècades.
El 1945, un famós escriptor de ciència-ficció, anomenat Arthur Clarke, va suggerir la possibilitat de posar tres satèl·lits en òrbita geoestacionària per comunicar tota la Terra. Un suggeriment que era molt atrevit, si es té en compte que encara faltaven dotze anys perquè solqués el firmament el primer enginy espacial fabricat per l'ésser humà. Però la idea tenia lògica, perquè la física de Newton era suficient per calcular teòricament la velocitat a la qual un satèl·lit espacial ha de solcar el cel per mantenir-se en òrbita, tot i que encara no s'hagués aconseguit.

Satèl·lits fixos en el cel

Un objecte que orbiti la Terra a 300 quilòmetres d'altura, com ara l'Estació Espacial Internacional, s'ha de moure molt ràpid, si no vol caure; tan ràpid, que només triga una hora i mitja a fer una volta completa al voltant de la Terra. Com més alta se situï l'òrbita d'un objecte, més temps farà servir en circumval·lar la Terra. La Lluna, per exemple, es troba, de mitjana, a 384.000 quilòmetres de la Terra i triga una mica més de 27 dies a donar una òrbita completa.
És fàcil deduir que hi ha d'haver una òrbita en la qual un satèl·lit trigaria, exactament, 24 hores a fer una volta completa al voltant de la Terra. Exactament el mateix temps que emprem tots els que estem sobre la seva superfície. Si aquesta òrbita estigués situada en el pla de l'Equador terrestre, seria tan especial que, si poséssim allà un focus de llum prou potent, la observaríem immòbil sobre el cel, sempre en la mateixa posició sobre l'horitzó, tant de nit com de dia. Aquesta distància màgica està a una mica menys de 36.000 km sobre la superfície terrestre i l'òrbita s'anomena "geoestacionària" o també Cinturó de Clarke.
Al 1957 va començar l'era espacial amb el llançament del primer Sputnik per la llavors Unió Soviètica. A partir d'aquell moment, la idea de col·locar satèl·lits en l'òrbita geoestacionària ja no va resultar tan desgavellada. Tot just dues dècades després de Clarke ho proposés, les seves idees es van fer realitat.
L'avantatge fonamental d'un satèl·lit de comunicacions en una òrbita geostacionària és que, donada la seva posició fixa en el firmament, podem orientar una antena parabòlica cap a ell i utilitzar-lo per comunicar-nos amb la resta del món, sense necessitat de moure-la. Lògicament, un únic satèl·lit no podria comunicar-nos amb algú situat a les nostres antípodes, per això és necessari comptar, com proposava Clarke, amb un mínim de tres satèl·lits equidistants entre si. Així el senyal enviat a un d'ells pot ser reenviat a un altre i aquest el pot enviar-la de nou a Terra aconseguint a qualsevol persona situada sota l'horitzó.

Satèl·lits fixos en el cel

No obstant això, no és fàcil mantenir un satèl·lit en òrbita geostacionària, perquè un cop assolit el seu lloc d'operació, el satèl·lit es mou. És inevitable. Hi ha multitud de forces que influeixen en la seva trajectòria: La gravetat de la Terra, que no és uniforme, perquè no és exactament esfèrica ni les seves masses estan uniformement distribuïdes; la massa del satèl·lit, que tampoc és homogènia; l'atracció de la Lluna i el Sol que provoquen moviments de marea; el vent solar, la temperatura, els impactes de micro meteorits, etc. Tots aquests factors fan que la posició del satèl·lit estigui canviant contínuament.

Satèl·lits fixos en el cel

Si aquests moviments no surten d'una caixa imaginària de 75 quilòmetres de costat, tot va bé. Però si se surt d'aquí, cal encendre un motor que porta incorporat, i fer-ho tornar. Cadascuna d'aquestes maniobres va consumint energia i, amb el temps, el combustible emmagatzemat en el satèl·lit s'acaba. Aquest és el final de la seva vida. Quan ja no és possible mantenir-lo en el seu lloc, s'allunya de la seva posició i vaga per l'espai formant part d'unes escombraries còsmiques cada vegada més abundants i perilloses. Actualment hi ha més de 400 satèl·lits en òrbita geostacionària.

Font: CienciaEs

dilluns, 12 de juny de 2017

Els canvis que necessita el sector elèctric

Quan es va tenir accés al primer telèfon mòbil, va ser necessari acostumar-se a estudiar quin tipus de tarifa s'adaptava millor a les necessitats. I no només això, la tarifa que es contractava condicionava l'ús que es feia del telèfon.

Els canvis que necessita el sector elèctric

20 anys després, les xarxes i els serveis que a través d'elles cobreixen la societat, s'han desenvolupat molt i no només importa quan, sinó quant i fins i tot quants serveis es reben. És una cosa natural concebre que el que s'ha de pagar per estar connectats no és una tarifa que es resumeix en un simple nombre igual per a tots a final de mes. Hi ha més opcions de pagar a tant el minut o tant el megabyte. Hom es pot acollir a diferents plans que inclouen veu, dades, velocitat i fins i tot, per exemple, gaudir de la lliga de bàsquet. No es fa estrany, ni impossible, simplement perquè el servei va arribar des de l'inici sota aquest esquema.

Els canvis que necessita el sector elèctric

L'electricitat, un servei en què les xarxes juguen un paper crucial, fins fa no tant es tractava d'un servei relativament simple. En un extrem, les fonts de generació eren, per anomenar-les d'alguna manera, força estables. Això feia que el cost de produir electricitat no fos radicalment diferent en unes hores que en altres. En el camí, no era habitual que les xarxes estiguessin saturades i, en qualsevol cas, de considerar-se necessari, no era un problema construir noves línies. I en l'altre extrem, els consumidors, en particular els domèstics, no tenien manera de participar i gairebé nul·la capacitat d'elecció. No hi havia manera de mesurar quant consumíem en unes hores o en altres, i tampoc es disposava de la tecnologia per adequar els patrons de consum a les necessitats del sistema elèctric.

Els canvis que necessita el sector elèctric

Però això està canviant radicalment. Les noves fonts de generació renovables són per naturalesa molt intermitents. Ara bufa el vent, ara no, ara fa sol, ara menys. Això implica que els costos de generació d'electricitat poden ser molt diferents en uns moments o en altres, dins el mateix dia i en diferents períodes de l'any, amb patrons molt diversos. A més d'intermitents, les fonts de generació estan cada vegada més distribuïdes. Ja no es tracta només de grans centrals elèctriques connectades en paratges remots a les xarxes d'alta tensió. Proliferen per tot arreu parcs eòlics, així com plantes solars de moltes mides diferents, incloent petits panells solars en teulades, connectats a les xarxes de baixa tensió. Això complica la gestió de les xarxes, especialment les de distribució, que són les més pròximes als usuaris, i que estaven concebudes per consumir l'electricitat, no per també lliurar-la.

Els canvis que necessita el sector elèctric

Al mateix temps, per completar el quadre, als consumidors se'ls obre un món d'opcions sense precedents. Ara no només poden conèixer quant consumim en cada moment, també quant costa. I no només això, s'estan desenvolupant una multitud d'alternatives tecnològiques que permetran respondre a cada moment als preus, que reflectiran els costos del sistema, consumir quan poca gent ho fa serà més barat, igual que anar-se'n de vacances al febrer. Els electrodomèstics del futur seran majoritàriament programables. No tindrem necessàriament que estar pendents de quan l'electricitat és cara o barata, perquè un món d'apps, els termòstats intel·ligents i altres ginys podran resoldre el problema de manera automàtica, incloent, per exemple, quan i com convé carregar el cotxe elèctric o posar en marxa el rentaplats. I més encara, aquells afortunats que compten amb una bon teulada a casa podran anar un pas més enllà i plantejar-se si, a la vista de com evolucionin els preus, els pot sortir a compte instal·lar un panell fotovoltaic.

Els canvis que necessita el sector elèctric

En resum, la tarifa de la llum ja no podrà ser en endavant com es coneix. En primer lloc, perquè fa temps ja que el servei és molt més que llum. De l'altra, perquè els consumidors necessitaran rebre informació del que costa el servei, que va molt més enllà d'un nombre al mes (euros per quilowatt hora). Es tracta que les tarifes que veuen els usuaris els permeti reaccionar de diverses maneres, en funció de les pròpies prioritats, de manera que es pagui pel que rep i així poder beneficiar-se quan es contribueix al fet que el cost sigui menor. I també que es pugui expressar les preferències, més enllà del que és estrictament econòmic, per exemple, aportant producció renovable al sistema -individualment o de forma col·lectiva- o millorant l'eficiència energètica com a consumidors.
Donada la multitud d'alternatives tecnològiques que s'obren a l'horitzó, també la forma en què es paga a les empreses que gestionen les xarxes elèctriques ha de sofisticar-se. Cal dissenyar nous mètodes de remuneració que premiïn a aquelles que més innovin i aconsegueixin transmetre l'electricitat de la forma més eficient econòmicament i més respectuosa amb el medi ambient.

Els canvis que necessita el sector elèctric

L'objectiu de l'estudi que s'ha abordat al MIT al llarg de dos anys, en estreta col·laboració amb l'Institut d'Investigació Tecnològica de la Universitat Pontifícia Comillas de Madrid, denominat MIT Utility of the future study, ha estat precisament explorar els canvis que el sector elèctric necessita per permetre que aquesta revolució, que incorpora la participació dels recursos energètics distribuïts, es produeixi de la forma més ordenada i eficient (barata) possible. La idea principal és proporcionar un marc regulador robust, independentment de quines tecnologies i / o objectius de política energètica acabin prevalent en el futur.

Els canvis que necessita el sector elèctric

S'està davant d'un repte de gran magnitud. És una tasca que per primera vegada pot i ha d'involucrar a tothom: a les empreses, les de sempre i les noves que estan arribant, a les institucions polítiques i especialment a les reguladores i, fins i tot, als usuaris que ho desitgin. I per sobre de tot, han de canviar les regles que regeixen el servei. És el moment d'establir millors incentius per als consumidors d'electricitat, les empreses que competeixen en el mercat i les que proveeixen els serveis de xarxa regulats. És el moment, perquè en cas contrari, si aquests senyals no són els adequats, es permetrà que es prenguin decisions d'inversió que conduiran, a la llarga, a disposar d'un servei més car i de pitjor qualitat. I sembla clar que a hores d'ara, a ningú no se li escapa que el sector elèctric és una peça clau per al desenvolupament sostenible de l'economia.

Font: CincoDias

divendres, 9 de juny de 2017

La majoria dels experts en energia creu "possible i realista" un planeta 100% renovable al 2050

Un nou informe de REN21 publicat l'abril passat conclou que la majoria dels experts mundials en matèria d'energia estan segurs que el món pot fer la transició a un futur energètic 100% renovable el 2050. No obstant això, la confiança en la viabilitat d'aquesta transició varia d'una regió a una altra i predomina una creença generalitzada que sectors com el transport han de posar-se les piles si volen construir un futur 100% net.

La majoria dels experts en energia creu "possible i realista" un planeta 100% renovable al 2050

L'informe, titulat REN21 Renewables Gobal Futures aborda dotze temes amb 114 renom experts de l'energia procedents de tots els racons del planeta. La intenció era estimular i activar el debat sobre els principals desafiaments a què s'enfronta l'energia renovable, i va tenir la precaució d'incloure a escèptics de l'energia renovable com a part dels enquestats.
No es van fer previsions o projeccions; més aviat, les respostes i les opinions dels experts van ser confrontades amb la finalitat de formar una imatge coherent d'on la gent creu que es dirigeix l'energia del futur. La resposta més notable s'extreu de la pregunta 1: "100% d'energies renovable, una conseqüència lògica de l'Acord de París?" A aquesta qüestió més del 70% dels enquestats creu que el món pot ser 100% alimentat amb energia renovable a 2050, essent els experts europeus i australians els que donen suport més fortament aquest punt de vista.

La majoria dels experts en energia creu "possible i realista" un planeta 100% renovable al 2050


En general hi va haver un "consens aclaparador" al voltant de que les energies renovables dominaran el sector elèctric, fins i tot assenyalant que les grans corporacions internacionals estan cada vegada més optant per productes d'energia renovable, ja sigui a través de les companyies elèctriques o mitjançant la inversió directa.
Al voltant del 70% dels experts entrevistats estaven segurs que el cost de les energies renovables seguirà caient, i serà fàcil batre en costos a tots els combustibles fòssils al 2027. De la mateixa manera, la majoria confia que el creixement del PIB pugui estar deslligat de l'augment del consum d'energia, citant països tan diferents com Dinamarca i la Xina com a exemples de nacions que han estat capaços de reduir el consum de l'energia i, tot i així, gaudir de creixement econòmic.

Principals reptes
L'optimisme en un futur més net entre els 114 experts es refreda particularment entre algunes veus al Japó, els Estats Units i l'Àfrica on l'escepticisme sobre la capacitat d'aquestes regions per funcionar plenament amb energia renovable 100% era moneda corrent. En particular, els interessos creats de la indústria de l'energia convencional es van citar com a obstacle difícil de superar per aconseguir que l'energia neta s'utilitzi a gran escala.
Pel que fa al transport, es requereix un "canvi modal" total per canviar la trajectòria d'energia neta d'aquest sector, segons l'informe. La majoria dels experts creu que la substitució dels motors de combustió per motors elèctrics no serà suficient per transformar el sector, mentre que una major utilització del transport per ferrocarril en lloc de per carretera tindria un impacte més gran. Pocs, però, creuen que això sigui probable.
I com sempre, molts experts van ser crítics amb els governs que no aporten seguretat política a llarg termini per a la inversió renovable, un fracàs vist al llarg i ample del Regne Unit i els EUA, així com a l'Àfrica subsahariana i Amèrica del Sud.
"Aquest informe presenta una àmplia gamma d'opinions dels experts, i està destinat a estimular la discussió i el debat sobre les oportunitats i desafiaments d'aconseguir un futur d'energia 100% renovable per a mitjans de segle," va dir la secretària executiva de REN21, Christine Lins. "La il·lusió no ens faltarà; només comprenent plenament els reptes i participant en un debat informat sobre com superar-los, els governs poden adoptar les polítiques correctes i els incentius financers per accelerar el ritme del seu desenvolupament".

La majoria dels experts en energia creu "possible i realista" un planeta 100% renovable al 2050


El president de REN21, Arthouros Zervos, ha afegit que pocs haurien cregut l'any 2004 (quan va ser fundada REN21) que el 2016 aquesta energia representaria el 86% de totes les noves instal·lacions d'energia de la UE, o que la Xina seria la potència més important del món en energia neta. "Les contínues crides per obtenir energia 100% renovable no es van prendre seriosament", va dir Zervos. "Avui dia, els principals experts d'energia del món estan compromesos en discussions racionals sobre la seva viabilitat, i en quin termini de temps".

L'opinió de les regions
Els 114 experts consultats i l'informe REN21 agrupen les respostes mitjana per regió. I així van respondre els experts en cadascuna de les àrees:


  • Per l'Àfrica, el consens més evident va ser que el debat accés a l'energia encara eclipsa el debat energètic 100% renovable.
  • A Austràlia i Oceania la conclusió clau va ser que hi ha grans expectatives per aconseguir l'objectiu 100% d'energies renovables.
  • Els experts xinesos creuen que algunes regions de la Xina poden arribar a ser 100% renovables, però creuen que aquest és un objectiu per al 2050.
  • Per a la regió de Llatinoamèrica, el debat sobre el 100% renovable encara no ha començat, ja que hi ha assumptes molt més urgents actualment sobre la taula.
  • Les limitacions d'espai al Japó estan reduint les expectatives sobre la possibilitat d'assolir l'objectiu de ser 100% renovables, segons els experts del país.
  • Als EUA hi ha un fort escepticisme sobre l'assoliment del objetivo 100% d'energies renovables, ja que només dos dels vuit experts confien que pugui succeir.


Font: El Periódico de la Energia

Bosons i fermions. Mecànica quàntica estadística sense fórmules

En la vida diària, s'assumeix que cada objecte té una identitat pròpia i que es pot distingir i observar el seu comportament individual dins d'un sistema. Si, per exemple, es llencen dues monedes iguals, es pot pintar una marca en una d'elles i considerar com a successos diferents el cas en què la primera surti "cara" i la segona "creu" i el cas invers.

Bosons i fermions. Mecànica quàntica estadística sense fórmules

Així, es ténen quatre resultats possibles, amb una probabilitat de 1/4 cada un: cara-cara, cara-creu, creu-cara, creu-creu. I és cert, la probabilitat que en llançar les dues monedes surti una cara i una creu és 1/2, la suma dels dos resultats cara-creu i creu-cara, que, encara que no es marquin les monedes, són diferents. Però això no és així en el món subatòmic, on s'apliquen les regles de la física quàntica.
En el món quàntic, dues partícules idèntiques són intrínsecament indistingibles; en la interacció de, per exemple, dos electrons, és impossible etiquetar o identificar cadascun d'ells de manera que es pugui saber quin és quin abans i després de la interacció.

Bosons i fermions. Mecànica quàntica estadística sense fórmules

Això es deu al fet que les partícules quàntiques es comporten alhora com ones, de manera que és impossible seguir amb precisió la trajectòria de cadascuna per separat: les ones es superposen i es barregen en la interacció. Són els efectes del "principi d'indeterminació de Heisenberg", segons el qual és impossible mesurar amb precisió i simultàniament la posició i el moviment d'una partícula. Això té un efecte crucial en el comportament estadístic de les partícules, que és completament diferent del comportament de les monedes i altres objectes macroscòpics.
Hi ha dos tipus de partícules quàntiques, que presenten comportaments estadístics diferents: els fermions i els bosons. Són fermions els electrons, els quarks, els protons, els neutrons, els nuclis de carboni-14, etc; són bosons els fotons de la llum, els àtoms d'heli-4 ... El que una partícula sigui bosó o fermió depèn del valor d'una propietat quàntica anomenada espín, una mena de rotació intrínseca (encara que no es pot interpretar com la rotació d'un objecte material en l'espai tridimensional tal com s'està acostumat a veure en el món macroscòpic).

Bosons i fermions. Mecànica quàntica estadística sense fórmules

Usant les unitats apropiades, l'espín dels bosons sempre és un nombre enter (0, +1, -1, +2, -2 ...), mentre que el dels fermions és semienter (+1/2, -1/2 , +3/2, -3 / 2 ...).
El llançament de dues "monedes quàntiques" que es comportessin com bosons tindria només tres resultats possibles: cara-cara, creu-creu i cara-creu, ja que en aquest tercer cas seria impossible saber quina moneda ha caigut en cara i quin en creu. El que resulta més curiós és que aquest últim cas no té una probabilitat de 1/2, com en l'estadística de les monedes macroscòpiques, sinó que cada un d'aquests tres resultats possibles tindria la mateixa probabilitat de 1/3. És l'anomenada estadística de Bose-Einstein.
Els fermions són encara més estranys: Compleixen l'anomenat "principi d'exclusió de Pauli", que postula que dos fermions idèntics no poden ocupar alhora el mateix estat quàntic. Així, l'únic resultat possible del llançament de dues "monedes quàntiques" que es comportessin com fermions seria cara-creu. Aquesta estadística s'anomena estadística de Fermi-Dirac.

Bosons i fermions. Mecànica quàntica estadística sense fórmules

El principi d'exclusió de Pauli és el responsable de la distribució dels electrons en els àtoms en diferents nivells d'energia i, per tant de l'existència de la taula periòdica, de les propietats químiques dels elements i de la pròpia estabilitat de la matèria. L'estadística de Fermi-Dirac dels fermions explica la impenetrabilitat de la matèria i les propietats electromagnètiques dels metalls. Per la seva banda, el comportament dels bosons, que segueixen l'estadística de Bose-Einstein, explica les propietats tèrmiques de la matèria, el làser, els materials superconductors. Abans de la formulació de la física quàntica, tots aquests fenòmens eren inexplicables.

Font: Cienciaes

Una igualtat matemàtica plena de bellesa

La identitat d'Euler és, possiblement, la igualtat numèrica més bella que es coneix.

Una igualtat matemàtica plena de bellesa

Igual que en altres disciplines, com la literatura, l'art o la música, dins de les matemàtiques també s'hi pot trobar bellesa. La geometria és, possiblement, una de les branques on es poden trobar resultats més bells (com, per exemple, el de la circumferència de Feuerbach), però també es poden trobar belleses matemàtiques jugant amb números (els quadrats màgics habituals i els menys habituals són bons exemples).

Una igualtat matemàtica plena de bellesa
Identitat d'Euler
Ni equació (no hi ha en ella cap incògnita) ni fórmula (no hi ha cap relació entre magnituds): igualtat o identitat d'Euler. La identitat d'Euler és una igualtat que relaciona d'una manera preciosa cinc dels nombres més importants i representatius de les matemàtiques: 0, 1, i , i i π . I avui expliquem com es va arribar a aquesta meravellosa relació.
La identitat d'Euler és un cas particular de la coneguda com a fórmula d'Euler (no confondre amb la fórmula d'Euler per a poliedres ), tot i que Roger Cotes ja va publicar alguna cosa relacionada amb aquesta abans que Euler (encara que no escrita de la forma habitual). La fórmula en qüestió apareix a Introduction in analysin infinitorum, possiblement l'obra més coneguda i important del gran Leonhard Euler. A la pàgina 104 del Volum I de la mateixa es pot veure com un desenvolupament anterior culmina en la següent expressió:

Una igualtat matemàtica plena de bellesa
Fórmula d'Euler que apareix en l'obra de Leonhard Euler
Prenent v com un angle, i sabent que en l'actualitat a √-1 es representa amb la lletra i, s'obté la que ara coneixem com a fórmula d'Euler:

Una igualtat matemàtica plena de bellesa

Una demostració d'aquesta fórmula, seria.
Partint de l'expressió d'e x com a sèrie de potències:

Una igualtat matemàtica plena de bellesa

En ella, es substitueix x per iz. Usant que i1 = i , i2 = -1 , i3 = -I i que i4 = 1 (el cicle es repeteix d'aquí en endavant), separant després els termes d'exponent parell d'una banda i els d'exponent imparell d'altra s'obté el següent:

Una igualtat matemàtica plena de bellesa

I dóna la meravellosa casualitat que els desenvolupaments en sèrie de cos (z) i sin (z) són exactament aquestes dues últimes sèries (i en aquest ordre). Per tant, es té l'esperada i buscada fórmula d'Euler:

Una igualtat matemàtica plena de bellesa

La identitat d'Euler surt de la fórmula d'Euler en substituir z per π, sabent que cos (π) = - 1 i sin (π) = 0 i sumant 1 a banda i banda de l'equació:

Una igualtat matemàtica plena de bellesa

La tremenda bellesa que envolta a aquesta identitat fa que aparegui de manera recurrent en molts llocs. És magnífica per aparèixer en obres d'art, i els grafits donen una bona prova d'això. N'hi ha molts que tenen a la identitat d'Euler com a protagonista i, concretament a Granada, se'n poden trobar uns quants. A la imatge ha ha un parell d'exemples. A l'esquerra hi ha una que es pot veure al carrer Gonzalo Gallas, sortint per la porta del darrere de la Facultat de Ciències. I a la dreta n'hi ha una altra a la paret d'una casa al camp que troba en alguna de les sortides que hi ha a l'autovia Jaen-Granada:

Una igualtat matemàtica plena de bellesa

També es pot trobar en aquesta meravellosa sèrie d'humor que porta retratant a la societat americana des de fa molts molts anys: Els Simpson. El frikisme científic és una característica comuna a gran part dels seus guionistes, i això ha propiciat que aquesta identitat aparegui en diversos capítols. Aquí venen algunes imatges dels mateixos:

Una igualtat matemàtica plena de bellesa
La identitat d'Euler a 'Los Simpson'
I, és clar, és també perfecta per modificacions corporals. És habitual veure-la en tatuatges:

Una igualtat matemàtica plena de bellesa


o en aquesta:

Una igualtat matemàtica plena de bellesa


Font: Gaussianos

dijous, 8 de juny de 2017

Per què el 'Blockchain' de l'energia intriga a Big Players com Siemens

No fa gaire temps la tecnologia del Blockchain (BC) de l'energia, feia pensar en temes futuristes de cotxes voladors o colònies a Mart. Però això ha canviat en els últims mesos ja que hi ha un interès real dels Big Players per provar una plataforma de transaccions.

Per què el 'Blockchain' de l'energia intriga a Big Players com Siemens

Entre ells es troba el gegant energètic de Siemens, que va formar una societat al novembre amb una start-up, LO3 Energia, per provar una manera de fer el BC de l'energia aplicat en una micro-xarxa a Brooklyn i demostrar la seva viabilitat al món.
El BC de l'energia podria fer possibles les eficiències elèctriques que la indústria de l'energia ha somiat durant anys, una oportunitat perquè la llar es converteixi en una part real del mercat de l'energia, tant pel comprador com pel venedor de l'electricitat, dels quilowatts utilitzats per la nevera o la bomba de la piscina.

Per què el 'Blockchain' de l'energia intriga a Big Players com Siemens

Aquest és un gran problema pel fet que el sector residencial ha estat una mena de caixa negra muda quan es tractava sobre l'economia de l'energia. La majoria de les llars no estan exposades als veritables preus del mercat de l'electricitat. I fins i tot si tenen alguna exposició, no hi ha una manera automatitzada per poder beneficiar-se de la informació.No es pot comprar ni vendre minut a minut electricitat de forma massiva per obtenir la millor oferta del mercat o, fins i tot, deixar a banda el mercat per fer acords locals.

Per què el 'Blockchain' de l'energia intriga a Big Players com Siemens


Avui dia, l'energia és produïda pels grans generadors i es ven en grans blocs -megawatts i gigawatts-per servir les necessitats generalitzades de grans poblacions. Els operadors de xarxa realitzen les transaccions en grans sales de personal altament capacitat utilitzant un sofisticat programari. Tractar d'inserir petites transaccions domèstiques a les plataformes seria un malson per la seva logística.
Això crea una veritable barrera d'entrada per als productors més petits i els consumidors (prosumidors). Ningú vol fer un seguiment de les transaccions de detall. Però si el BC creu que darrera de l'escenari anterior hi ha una possibilitat per a milions de participants amb milions i milions de transaccions, esdevé una oportunitat real.

Per què el 'Blockchain' de l'energia intriga a Big Players com Siemens

Actualment el BC de l'energia ofereix una plataforma per donar suport a la llar amb la modalitat peer-to-peer, amb transaccions en temps real.
En un dia calorós d'estiu, un panell solar ven el seu excés d'energia a un veí perquè el primer no ho necessita. Això, és una coincidència eficient ja que ha sorgit un excedent, que té un dèficit. El BC de l'energia permetria aquest tipus de micro coincidències a les llars. I les transaccions es produirien sense ser necessari fer res.
Però per obtenir un mercat real de BC, queda a anys de distància. Hi ha moltes dificultats per resoldre. Siemens i LO3 estan realitzant els primers passos amb una micro-xarxa que s'ha desenvolupat a Brooklyn de Boerum Hill, Gowanus i als barris de Park Slope. La micro-xarxa ofereix una manera de provar la tecnologia i després deixar que el mercat comenci a donar forma a les oportunitats.
El projecte integra un controlador de micro-xarxa de Siemens amb la tecnologia de mercat de l'energia de LO3. Siemens disposa d'un controlador de micro-xarxa avançat que gestiona els actius físics de l'energia en el sistema i el programari de LO3 gestiona el vessant del mercat.

Per què el 'Blockchain' de l'energia intriga als Big Players com Siemens

En un món on els veïns i les comunitats poden intercanviar energia, te sentit un mercat a l'engròs basat en una xarxa centralitzada? Alguns argumenten que el BC de l'energia, marca l'inici d'una descentralització completa.
Però també hi ha una altre visió. Es preveu una xarxa que el mercat es casa amb grans plantes d'energia conjuntament amb les seves economies d'escala, l'energia distribuïda.
Aquesta pot ser una de les raons per què el BC estigui despertant l'interès de les utilities i es converteixi en un tema de debat en conferències de la indústria. La major companyia regional d'Àustria, Wien Energie, està treballant en un programa pilot sobre el BC de l'energia amb l'esperança de comercialització de la tecnologia. Mentrestant, Siemens ha estat treballant amb una mitja dotzena d'utilities que tenen curiositat sobre el projecte de Brooklyn.


Font: MicroGrid Knowledge

Aconsegueixen hackejar una cèl·lula humana i la reprogramen com si fos un ordinador

No cal esperar al futur per veure cèl·lules que semblen diminuts ordinadors. De fet, allò que un dia es va dir computació mòbil ha deixat de ser una metàfora per esdevenir una realitat. Uns científics han aconseguit el més semblant a un hackeig de cèl·lules. I les han reprogramat.

Aconsegueixen hackejar una cèl·lula humana i la reprogramen com si fos un ordinador

Es tracta d'un nou estudi liderat per un equip d'investigació de la Universitat de Boston i dirigit pel biòleg Wilson Wong. Els investigadors van aconseguir convertir les cèl·lules de mamífers en biocomputadores capaces de realitzar càlculs complexos. Tota una gesta aconseguida dins dels gens de cèl·lules renals humanes.
La veritat és que no és la primera vegada que s'intentava una cosa així. En les últimes dècades els biòlegs han estat treballant per hackejar l'algoritme de les cèl·lules en un esforç per controlar els seus processos. Tota una paradoxa, perquè del que es tracta és de guanyar el paper que té la natura com a enginyer de "programari" de la vida refinant gradualment l'algoritme d'una cèl·lula (el seu ADN) durant generacions.

Un treball de ciència de ficció

Aconsegueixen hackejar una cèl·lula humana i la reprogramen com si fos un ordinador
Programa de circuits
El què s'ha aconseguit significa que els investigadors van programar cèl·lules humanes per obeir fins a 113 conjunts d'instruccions lògiques diferents. Una bogeria, i pensem que amb un major desenvolupament això podria donar lloc a cèl·lules capaces de respondre a adreces específiques per a, per exemple, combatre una malaltia o fabricar tipus de substàncies i molècules.
Per al seu estudi, el mateix circuit genètic va ser dissenyat per servir una maquinària existent en cèl·lules, el fragment d'ADN anomenat promotor. Aquest "inicialitza" la transcripció d'un fragment d'ADN d'una cèl·lula a l'ARN i després ho tradueix a proteïnes. L'equip va obviar els factors de transcripció i en el seu lloc van encendre i apagar els gens de cèl·lules renals humanes. Per això van utilitzar enzims de restricció, una mena de tisores moleculars que tallen de forma selectiva els fragments d'ADN.
L'equip de Wong va inserir quatre fragments d'ADN extra després d'un promotor. Un d'aquests fragments va ser dissenyat per produir la proteïna fluorescent verda (GFP) que il·lumina una cèl·lula quan s'encén per un fàrmac en particular. A través de la seva tècnica, Wong i el seu equip van ser capaços de construir aquests 113 circuits diferents amb una taxa d'èxit del 96.5%.

Aconsegueixen hackejar una cèl·lula humana i la reprogramen com si fos un ordinador

La major gesta del treball  va ser la de ser capaç de fer una taula de recerca de lògica booleana de cèl·lules humanes utilitzant un circuit amb sis entrades diferents. Com a resultat aquestes entrades es van combinar de formes variades per realitzar sèries d'operacions lògiques. Segons Timothy Lu, biòleg del MIT: "És simplement emocionant i representa una altra escala del que podem dissenyar amb circuits genètics de mamífers".
Increïble. Pensem en la informàtica. En el seu nucli, un ordinador és una màquina que processa informació mitjançant la realització de càlculs. Com més potent sigui el circuit d'un ordinador, més complexos seran els càlculs que pot realitzar. De manera similar, el que s'ha aconseguit significa que les cèl·lules genèticament dissenyades per funcionar com miniordinadors poden ser més o menys poderoses depenent de la seva enginyeria.
L'equip de Wong encara no ha aconseguit fer que aquestes cèl·lules modificades facin un treball de computació que realment sigui útil, però l'estudi és un gran avenç i prepara el camí per a la biocomputació més complexa amb cèl·lules.
Arribats a aquest punt, els científics creuen que podrien programar per als desafiaments mèdics i la lluita contra malalties com el càncer o fins i tot la possibilitat de millorar la capacitat de generar teixits que reemplacin parts del cos danyades.

Font: Nature via Futurism

dimarts, 30 de maig de 2017

L'últim gran misteri del planeta es troba sota l'Antàrtida

En les profunditats de la superfície del gel de l'Antàrtida s'amaga un dels últims grans misteris del planeta. Potser l'únic si alguns científics tenen raó. Un lloc segellat des de fa 400 milions d'anys del qual no sabem quin tipus de vida va albergar en el seu moment. Això és el que sabem.
Aquest espai que mesura 250 quilòmetres de llarg i 50 quilòmetres d'ample ha estat motiu de múltiples estudis. El seu ambient segellat sota el gel ha disparat les hipòtesis dels científics, els quals no només busquen formes inusuals de vida, també podria ser la clau per entendre altres planetes.

Abans del llac

L'últim gran misteri del planeta es troba sota l'Antàrtida
La Terra des de l'Apollo 17. AP
Tot va començar a principis dels 90, exactament al 1993. Un matí com un altre qualsevol la jornada de treball d'una plataforma de perforació russa va acabar amb una troballa d'allò més peculiar. Havien topat amb alguna cosa a poc més de 3 quilòmetres sota el lloc més fred i desolat de la Terra.
Durant dècades, els treballadors de l'Estació d'Investigació de Vostok a l'Antàrtida havien estat extraient mostres bàsiques de pous científics profunds, mostres per a posteriorment analitzar les capes de gel i estudiar el clima passat de la Terra. Però aquell dia va ser diferent. Després d'haver cavat en la profunditat de les capes de gel, les capes s'havien acabat.
Dit d'una altra manera, el gel a sota d'aquella profunditat era inusual i, sens dubte, diferent. Els investigadors parlaven de gel relativament clar i sense cap tret distintiu, una autèntica raresa que els científics no podien explicar en aquell moment. Què van fer? Seguir cavant per veure fins on arribaven.

L'últim gran misteri del planeta es troba sota l'Antàrtida
Estació Vostok. Wikimedia Commons
Sense cap manera de saber-ho, aquell trepant dels russos s'havia barrejat amb els pics d'un dels llacs d'aigua dolça més grans del planeta, una bossa enorme de líquid el ecosistema va ser separat de la resta de la Terra fa milions d'anys. Pel que fa a quina classe d'organismes o "vida" podria arribar a albergar aquest ambient exòtic, ningú, ni tan sols avui, pot estar-ne segur.
Se sap que en èpoques prehistòriques el continent antàrtic era molt més temperat, fins i tot amb fullatge tropical exuberant i vida salvatge florent. Però fa milions d'anys l'escorça de la Terra va fer que les masses terrestres d'Austràlia i Sud-amèrica es separessin gradualment de l'Antàrtida, creant un anell de mar obert al voltant del continent més austral.
Com a conseqüència d'això, una corrent oceànica massiva va començar a envoltar el pol desviant corrents càlids cap al nord lluny de les costes de l'Antàrtida. Sense aigua tèbia per poder moderar la temperatura, es va desenvolupar una mena de crosta de gel polar sobre les terres que abans aglutinaven boscos.

El llac Vostok

L'últim gran misteri del planeta es troba sota l'Antàrtida
Localització del llac a l'Antàrtida. Wikimedia Commons
Així va ser com va passar el temps fins que gairebé 40 milions d'anys més tard, un grup d'investigadors que formaven part del Scientific Committe on Antarctic Research (SCAR) van instar a mitjans dels 90 a que els seus col·legues russos detinguessin aquelles perforacions. El grup rus havia aconseguit finalment penetrar en l'espès monticle de gel sobre el pol sud. Després de temptejar electromagnèticament totes les roques i esquerdes de l'Antàrtida, es va detectar una regió plana de 250 quilòmetres de llarg i 50 quilòmetres d'ample en la seva part més àmplia, tot sota l'estació Vostok.
Els investigadors de l'SCAR van suposar que el llac líquid hauria d'estar just sota el pou dels rius que avança constantment. Així que per tal d'evitar contaminar l'enorme llac amb bacteris superficials i productes químics de perforació, el túnel es va haver d'aturar.
Els investigadors van trobar que el llac Vostok tenia aproximadament la mateixa superfície que el gran llac Ontario a Amèrica del Nord, tot i que amb més de tres vegades la seva profunditat. Separat de la llum del sol per tres quilòmetres de gel sòlid, el llac subglacial és un lloc de profunda foscor i fred. La temperatura de l'aigua s'estima en 3 graus sota zero, però es manté en un estat líquid a causa del pes que exerceix la llosa de gel polar. De fet, la temperatura a la qual es congela l'aigua és significativament menor sota aquesta pressió.

L'últim gran misteri del planeta es troba sota l'Antàrtida
Estació Vostok. Wikimedia Commons
Els estudis sospiten que la calor geotèrmica de la terra afegeix una mica de calor ambiental. Segons els nuclis de gel extrets pels científics de la base Vostok, el llac solitari ha estat segellat sota el gel per almenys 500 mil anys, encara que possiblement arribi entre els 15 i els 25 milions.
Quan el SCAR va sol·licitar als russos que suspenguessin temporalment els seus esforços de perforació l'equip Vostok va acabar acceptant. El seu pou, el qual estava ple de tones de querosè i freó per evitar la re-congelació, es va aturar a uns 90 metres de la superfície del llac.
L'increïble és que el gel anòmal que havien trobat va resultar ser aigua que el llac havia congelat fa molt de temps al fons de la glacera que, al seu torn, emigrava molt lentament. Aquestes mostres de gel van proporcionar algunes idees sobre l'anatomia del llac, com ara la seva falta de sal i la seva absurda sobreabundància d'oxigen.
Passa que sota pressions extremes, l'oxigen es dissoldrà més fàcilment en l'aigua. Si els trepants sobre Vostok haguessin continuat ininterrompudament envaint la part líquida del llac, els pobres russos podrien haver estat assaltats per un imponent guèiser d'aigües de l'antiguitat i alliberat oxigen a causa de la sorprenent pressió de l'aigua amagada.

Què podem esperar dins de Vostok?

L'últim gran misteri del planeta es troba sota l'Antàrtida
Representació del llac i el treball des de l'estació. Wikimedia Commons

Arran del descobriment del llac va sorgir un intens debat sobre la probabilitat de trobar algun tipus de vida. De fet i com molts científics han reportat, l'ambient és notablement similar a l'oceà fosc i fred sota la superfície de la lluna Europa de Júpiter o d'Encélado de Saturn, de manera que el descobriment de la vida a Vostok podria tenir més que interessants implicacions sobre l'ambient i les condicions fora del nostre planeta.
A causa del fred, a l'absència completa de la llum del sol i als nivells tòxics de l'oxigen, molts científics estan segurs que el llac Vostok és estèril. No obstant això i si ens cenyim a la nostra pròpia història, mai abans s'ha trobat un cos completament sense vida a l'aigua de la Terra.
La veritat també és que els organismes extremòfils (com els microorganismes) han aparegut en els llocs més improbables, fins i tot dins dels respiradors volcànics en el fons de l'oceà, o en les roques a l'escorça terrestre i al terra àrtic congelat.
Per tant, no és irraonable suggerir que les criatures tolerants al fred podrien prosperar en les aigües del llac Vostok, superant la saturació d'oxigen amb extraordinaris antioxidants naturals. També és cert que milions d'anys d'aïllament evolutiu en un ambient extrem poden haver creat alguns organismes veritablement estranys.
Aquesta teoria és recolzada per les mostres extretes del gel just per sobre del llac, espai on s'han trobat alguns fòssils microbians inusuals i inidentificables. Tot i això, cal recalcar que la possibilitat que siguin mers contaminants no ha estat completament descartada.

Com penetrar en el llac

L'últim gran misteri del planeta es troba sota l'Antàrtida
Antàrtida. AP
Actualment hi ha un gran nombre d'investigadors que estan estudiant sobre els millors mètodes per investigar l'ecosistema únic del llac sense contaminar la seva naturalesa. La introducció de qualsevol organisme o producte químic en la superfície podria contaminar irreversiblement les seves aigües, i fins i tot hi ha una possibilitat (petita però real) que els organismes exòtics del llac puguin ser perillosos per als éssers humans.
Fins ara, el millor candidat per a aquest treball podria ser propulsat per la NASA amb el Cryobot, una sonda fàl·lica dissenyada per treballar amb cura al llac verge del gel glacial. La seva punta calenta seria capaç de fondre un canal directament al gel. L'aigua fosa es tornaria a congelar ràpidament darrere del Cryobot en temperatures que perdurarien al voltant de 100 graus Fahrenheit, i una vegada que finalment aconseguís l'aigua, s'hi introduiria un petit robot submergible per capturar imatges i prendre mesures.
Tot i que és cert que la majoria dels científics s'apropen al llac amb cautela, i fins i tot alguns advoquen per evitar entrar en el llac del tot, la veritat és que els últims anys la zona s'ha convertit en un nou camp de batalla per intentar arribar-hi primer. El Tractat Antàrtic del 1961 garanteix a totes les nacions el dret de portar a terme estudis científics no militars al continent, per tant, poc es podia fer per intervenir-hi si els homes a l'estació Vostok insistien en procedir.
Així arribem als últims anys. L'expedició Antàrtica Russa arriba a la superfície superior de l'aigua el 6 de febrer de 2012. Els investigadors van permetre que l'aigua del llac es congelés dins el trepant i mesos més tard van recollir mostres de nuclis de gel recentment format per després enviar-les al laboratori. La primera mostra d'aigua acabada congelada es va obtenir el 10 de gener de 2013, a una profunditat de 3.406 metres.

L'últim gran misteri del planeta es troba sota l'Antàrtida
Antàrtida AQUEST
Un any després, el 7 de març del 2013, els científics russos creien haver trobat un tipus completament nou de bacteris en el misteriós llac subglacial de Vostok. Segons han explicat, les mostres obtingudes del llac subterrani al maig de 2012 contenien un bacteri que no guardava semblança amb els tipus existents. Mesos després l'anàlisi dels nuclis de gel obtinguts de la conca del llac van revelar l'ADN d'uns 3.507 organismes.
Finalment, al gener del 2015 va ser perforat un nou pou "net" i es va obtenir una mostra d'aigua suposadament verge. Pel que sembla ho van fer utilitzant una sonda especial de 50 kg que va recollir aproximadament 1 litre d'aigua no contaminada pel fluid anticongelant. A l'octubre de 2015 l'obra va ser suspesa per falta de finançament del govern rus.
Així arribem fins a l'actualitat. Mentre es decideix si finalment vam enviar la sonda Cryobot podem seguir somiant amb tot allò que es va dir als anys 90. Si la ciència acaba aprofitant l'oportunitat per explorar de manera apropiada aquesta meravella sepultada, qualsevol resultat seria digne de celebrar. Tant si hi ha una nova forma de vida com si hi ha una absència total de la mateixa.
El llac pot resultar estèril, però si els éssers vius s'amaguen sota la gruixuda capa de gel antàrtica, ni que sigui en una forma microbiana, la seva presència demostraria que la vida es compon de coses veritablement resistents i màgiques, i les seves implicacions científiques podrien anar més enllà de l'abast del nostre propi planeta.
Per això Vostok segueix sent l'últim gran secret del planeta.

Font: Gizmodo

Internet camina sense retorn cap a IPv6

El 6 juny 2012 es va llançar a nivell mundial el nou protocol de xarxa IPv6 que venia a substituir a la versió 4 (IPv4). La idea era que el seu desplegament es dugués a terme de forma gradual, en coexistència amb l'anterior sistema, al qual aniria desplaçant a mesura que els dispositius de client, equips de xarxa, aplicacions, continguts i serveis s'anessin adaptant. No obstant això, la seva implementació no està essent tan ràpida, almenys al nostre país. No en va, segons les dades gestionades per Juan Luis Lázaro García, soci-director de L & M Data Communications, que ha estat seguint el desenvolupament d'aquest estàndard des dels seus orígens, ha publicat a l'Informe IPv6: Anàlisi de situació, que Espanya ocupa el lloc número 81, amb un 0,07% (just davant de països com Iemen o Macau). Bèlgica lidera el rànquing amb un 57% d'usuaris amb aquest protocol; seguit de Suïssa (42%) i Estats Units (35%). En total, a finals de novembre de 2016, hi havia al món 300 milions d'usuaris amb IPv6, el que suposa un 8,31% a nivell mundial.

Internet camina sense retorn cap a IPv6

Diverses raons expliquen la importància d'adoptar aquesta actualització com una millora entre el 10 i el 15% en l'eficiència de les comunicacions, un menor consum de la bateria en el sistema mòbil, així com un menor impacte i menys equips addicionals en la xarxa de l'operador enfront d'altres solucions anteriors i un baix cost per als desenvolupadors d'aplicacions. I tot això s'aconsegueix, per raons tècniques, com el fet d'evitar les fragmentacions i no precisar NATs (de l'anglès Network Address Translation), el mecanisme que utilitzen els routers IP per intercanviar paquets entre dues xarxes que s'assignen mútuament adreces incompatibles. En concret, consisteix a convertir, en temps real, les adreces utilitzades en els paquets transportats.

Internet camina sense retorn cap a IPv6


I és que, quan es va dissenyar IPv4, gairebé com un experiment que permetés la comunicació entre els diferents elements de la xarxa i l'ordinador o telèfon, no es va tenir en compte que pogués tenir tant èxit comercial i que la quantitat d'usuaris i dispositius (més enllà d'un mòbil o un PC que busquessin connexió) creixessin d'aquesta manera tan espectacular. Davant d'aquest panorama, IPv4 només disposa de 2 ^ 32 adreces (adreces amb una longitud de 32 bits, és a dir, 4.294.967.296 adreces), el que fa pensar que en poc temps aquestes adreces s'esgotaran.
Va ser per aquest fet pel qual la IETF (Internet Engineering Task Force), organisme encarregat de l'estandardització dels protocols d'Internet va llançar la versió 6 que posseeix adreces amb una longitud de 128 bits, és a dir, 2 ^ 128 possibles adreces (340.282 .366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456, abreujant, 340 sextilions).

No hi ha marxa enrere
Malgrat que el nostre país està molt lluny en el seu desplegament, aquest protocol serà el que predomini. A dia d'avui, els proveïdors de serveis nord-americans ho estan adoptant majoritàriament. Fins i tot Apple va anunciar a l'estiu que començaria a retirar de la seva appstore les aplicacions que no funcionessin en xarxes només IPv6. És més, dades que aporten empreses com Google, Cisco, Akamai i diferents entitats públiques i privades posen de manifest que cada vegada un major nombre d'usuaris es comuniquen per aquesta via. Els experts pronostiquen que abans de 2020 tindrem, a nivell mundial, més equips connectats amb IPv6 que amb IPv4.

IPv6 serà el protocol predominant
Per exemple, d'acord amb l'últim Network Barometer Report de Dimension Data, el percentatge de dispositius que suporten IPv6 va pujar abruptament de 21% l'any passat a 41% aquest any, a causa de l'augment de dispositius actuals en xarxes. Això permet a les organitzacions amb xarxes més noves donar suport a les seves estratègies de digitalització permetent la connectivitat per Internet de les Coses, Big Data, anàlisi i contenidors. Publicat per primera vegada el 2009, l'estudi va ser creat a partir de les dades recopilades de 300.000 incidents de servei registrats en xarxes de clients de la companyia. La firma també va dur a terme 320 auditories de gestió del cicle de vida de la tecnologia cobrint 97.000 dispositius de xarxa en organitzacions de totes les mides i en tots els sectors industrials de 28 països.
Si ens fixem en un altre estudi, el Cisco Visual Networking Index (VNI), i, concretament a Espanya, veiem que el tràfic IP es multiplicarà per 2 a casa nostra en els propers cinc anys, arribant a 25 Exabytes anuals (2 Exabytes mensuals) al 2020 -l'equivalent a gigabytes al fet que totes les pel·lícules produïdes en el món en tota la història creuin les xarxes IP espanyoles cada tres hores- des dels 11 Exabytes anuals (917 Petabytes mensuals) registrats el 2015 (el que representa una taxa de creixement interanual el 18%). A més, aquesta anàlisi assenyala que el 48% de tots els dispositius / connexions fixes i mòbils seran compatibles amb IPv6 al 2020.

En el cas de l'Informe sobre l'Estat d'Internet corresponent al tercer trimestre d'Akamai, Bèlgica segueix sent el líder mundial indiscutible en adopció d'aquest protocol, amb un 39% de les seves connexions a la plataforma de la companyia realitzades a través d'IPv6, el que suposa un increment del 3,3% respecte al trimestre anterior. Així mateix, altres cinc països europeus es van incloure entre els 10 principals països o regions pel que fa a adopció d'IPv6: Grècia (nº 2), Alemanya (nº 3), Suïssa (nº 5), Portugal (nº 8) i Estònia (nº 9 ). Si bé Grècia (0,3%) i Suïssa (2,6%) van experimentar modestos descensos intertrimestrals, Portugal va registrar el major descens d'un trimestre a un altre observat entre els 10 principals països i regions, amb un 13%.
L'especialista en serveis de CDN (Content Delivery Network - Xarxa de Lliurament de Continguts), també revela que els proveïdors de serveis de telefonia mòbil, sense fils i per cable han continuat registrant els majors volums de sol·licituds IPv6. A Europa, Sky Broadband (Regne Unit), TELENET (Bèlgica) i Belgacom Skynet (Bèlgica) encapçalen la llista, amb un 58%, un 56% i un 33% de les seves sol·licituds a Akamai realitzades a través d'IPv6 en els seus països, respectivament.
Aquests estudis vénen a confirmar que aquest estàndard ha arribat per quedar-se. Una altra cosa son les implicacions que poden tenir per a la indústria. "Al final d'aquesta dècada un nombrós grup de països avançats tindran entre el 60 i el 80% de la seva població amb accés IPv6, aquest fet necessàriament provocarà canvis en les infraestructures dels sistemes d'informació i comunicacions", confessa Juan Luis Lázaro García. "És responsabilitat dels proveïdors de serveis, dels desenvolupadors d'aplicacions i del departament de sistemes i comunicacions de la seva empresa, preparar-se pel canvi al IPv6, comprovant que tot funciona bé i, en cas contrari, prendre les mesures correctives pertinents. Perquè això sigui així, cal que tots els que formem part d'aquest sector ens conscienciem d'aquesta realitat i comencem a prendre cartes en l'assumpte", conclou.

Baixa adopció a Llatinoamèrica
Tot just quatre països d'Amèrica Llatina i el Carib (Bolívia, Brasil, Equador i Perú) superen l'1% d'usuaris habilitats per operar amb el nou protocol d'Internet IPv6, cosa que pot frenar l'avanç en la interconnexió de dispositius, segons un informe presentat a la ciutat de Montevideo. L'estudi, realitzat pel Registre Regional d'Internet per a Amèrica Llatina i el Carib (LACNIC) i el Banc de Desenvolupament d'Amèrica Llatina-CAF, compara la situació dels països avançats en el desplegament d'IPv6 amb els de la regió on, tot i la baixa adopció del protocol, es destaca la intenció dels proveïdors de serveis d'internet (ISP) de fer-ho.

Internet camina sense retorn cap a IPv6

Alguns dels arguments que exposen els proveïdors de serveis d'Internet per no donar el pas a la tecnologia IPv6 són, segons l'informe, que la infraestructura actual presenta problemes per això, que la inversió necessària no és justificable en virtut de la demanda i que encara tenen adreces IPv4 disponibles. La investigació, anomenada Desplegament d'IPv6 per al desenvolupament socioeconòmic a Amèrica Llatina i el Carib, també assenyala que alguns ISP preveuen dificultats en el desplegament de l'IPv6 i que encara poden emprar mesures 'pont' per allargar la vida de les IPv4.
Entre aquestes accions intermèdies es troba la compartició d'adreces, és a dir, que dos o més usuaris tinguin la mateixa IP assignada, cosa que amb IPv6 no passaria causa de l'elevada quantitat d'adreces que pot atorgar (al voltant de 340 sextilions), per la qual que cada dispositiu tindria la seva pròpia.
Segons van explicar dos dels investigadors que van participar en l'estudi, Guillermo Cicileo i Omar de Lleó, aquesta pràctica de compartir les IP -que fa servir els anomenats CGNAT- deterioren la qualitat de l'Internet de l'usuari pel fet que determinades aplicacions no funcionen o ho fan de manera lenta en emprar aquesta tècnica. El baix desplegament d'IPv6 a Amèrica Llatina i el Carib també pot afectar a l'avanç de la interconnexió de dispositius, coneguda com Internet de les Coses.

Un desplegament amb diversos camins
Abans de donar el pas a la nova versió, molts estan optant per "estirar" al màxim el protocol anterior permetent, per exemple, la compartició d'una mateixa IPv4 entre múltiples usuaris (CGN nat massiu). Aquesta estratègia sol resultar complexa, poc eficient i tècnicament insuficient en la mesura que dificulten la identificació dels usuaris (aspectes legals) i provoquen disputes a l'hora de compartir una determinada porta al TCP.

Internet camina sense retorn cap a IPv6

Una altra opció que està sent utilitzada pels proveïdors de serveis de telefonia i dades mòbils nord-americans és la d'implementar una única xarxa IPv6 que possibiliti l'accés d'equips IPv4, en altres paraules, desplegar DNS64 / NAT64.

Drivers de la transició
- Escassetat d'adreces IPv4. La compartició de les mateixes per respondre donar resposta a l'enorme quantitat d'usuaris, serveis i aplicacions que necessiten connectar-se, té una vida finita i empobreix la qualitat de la Internet.

- Efectes de xarxa (valor que cada nou usuari d'una xarxa aporta a la resta). Aquests, ja siguin directes o indirectes, són baixos o nuls. IPv6 és una xarxa descentralitzada en què cadascuna de les etapes principals de la cadena de valor (nucli de xarxa, xarxa d'accés i servidors de continguts i aplicacions) no tenen efectes forts sobre les altres, i dins de cada etapa pràcticament no hi ha efectes de xarxa.

- Accions de grans jugadors en IPv6. És el cas de Google, Akamai o Facebook que impulsaran el seu desplegament.

- Millores d'experiència de l'usuari. Emprar IPv4 pot comportar inconvenients als usuaris, entre ells la impossibilitat d'obrir totes les aplicacions simultànies desitjades per falta de ports amb la mateixa direcció, augmentar els retards, estar subjecte a major incidència de faltes, no disposar d'adreces públiques per a la xarxa interna que permeti aplicacions i que afavoreixi el desenvolupament de la Internet de les Coses, etc.

- Accions governamentals: Desplegar IPv6 en institucions governamentals, educatives, d'investigació, etc; incentius fiscals limitats en el temps per a la migració; o coordinar amb els proveïdors d'accés i d'equipament les accions d'homologació de sistemes compatibles a nivell d'usuaris.

En resum:


  1. Creixent escassetat d'adreces IPv4 i inconvenients amb les tècniques inicials de compartició d'adreces.
  2. Els beneficis de migrar a IPv6 són certes, però incerts en el temps. No hi ha una equació clara per la urgència.
  3. Baixos o nuls efectes de xarxa directes i indirectes.
  4. Desplegament d'IPv6 a les xarxes d'accés dels principals proveïdors de cada país. Impuls a través d'exempcions tributàries limitades en el temps o en la suma.
  5. Desplegament d'IPv6 a les xarxes dels usuaris governamentals a través de directrius i polítiques en les compres públiques.
  6. Millores en l'experiència de l'usuari quan fa servir IPv6 natiu.
  7. Homologació d'equips a nivell d'usuaris.


Font: LACNIC (Latin America & Caribbean Network Infomation Centre o registres de direccions d'Internet per a Llatinoamèrica i el Carib)