dimecres, 19 de setembre de 2018

L'embut de Bowtie per utlitzar la llum en comptes de l'electricitat en els ordinadors

La fabricació d'ordinadors basats en els feixos pràcticament invisibles de llum en lloc de la microelectrònica, els faria més ràpids, més lleugers i més eficients. Ja existeix una versió d'aquesta tecnologia en cables de fibra òptica, però encara són massa grans per ser pràctics dins d'un ordinador.

L'embut de Bowtie per utlitzar la llum en comptes de l'electricitat en els ordinadors

Un equip de Vanderbilt va trobar la resposta en una fórmula familiar per als estudiants de física de la universitat. Van desenvolupar una estructura que forma part d'un bowtie o part d'embut i concentra la llum de manera potent i gairebé indefinida, tal com es pot mesurar mitjançant un microscopi òptic de camp d'escaneig proper. Només 12 nanòmetres connecten els punts del bowtie. El diàmetre d'un cabell humà és de 100.000 nanòmetres.

L'embut de Bowtie per utlitzar la llum en comptes de l'electricitat en els ordinadors

La llum viatja més ràpid que l'electricitat i no té els mateixos problemes de calor que els cables de coure que actualment transporten la informació a les computadores. El que és realment especial sobre la nova investigació és que l'ús de la forma del bowtie que concentra la llum perquè una petita quantitat de llum d'entrada es converteixi en una gran amplificació en una petita regió. Es pot utilitzar potencialment per a la manipulació d'informació de baixa potència en els xips d'ordinador.

L'equip va publicar el seu treball com una teoria fa dos anys a ACS Photonics, i després es va associar amb l'equip de fotònica de silicona de Will Green a IBM per fabricar un dispositiu perquè es pogués provar.

L'embut de Bowtie per utlitzar la llum en comptes de l'electricitat en els ordinadors

La investigació es va iniciar amb les equacions de Maxwell, que descriuen com la llum es propaga en l'espai i el temps. Utilitzant dos principis d'aquestes equacions i aplicant les condicions de contorn que expliquen els materials utilitzats, es combinen en una ranura d'aire a escala nanomètrica envoltada de silici amb una barra de silicona a nanoescala envoltada d'aire per fer la forma del bowtie.

L'embut de Bowtie per utlitzar la llum en comptes de l'electricitat en els ordinadors

Per augmentar la densitat d'energia òptica, generalment hi ha dues maneres: centrar la llum fins a un petit espai o, atrapar la llum en aquest espai el major temps possible. 

Font: Universitat de Vanderbilt 

Un radar per reduir riscs meteorolòigcs en els vehicles autònoms

Els vehicles autònoms han de mantenir-se en els seus carrils independentment de les condicions meteorològiques. WaveSene, ha anunciat recentment la comercialització del seu radar de terra penetrant (GPR) patentat. Els algorismes, propietaris de WaveSense, determinen la ubicació exacta de l'automòbil en un espai de cinc dimensions.

Un radar per reduir riscs meteorolòigcs en els vehicles autònoms

Els sensors òptics de seguretat que s'utilitzen actualment tenen les seves limitacions si no poden veure les marques blanques de la carretera de manera que això s'agreuja quan hi han tempestes, nevades, boira, la pluja i la pols. WaveSense funciona de dia i de nit. Un lema de l'empresa és que "Quan altres sensors es quedin cecs, WaveSense us manté fora de perill".

Un radar per reduir riscs meteorolòigcs en els vehicles autònoms

De fet, caldran més d'un tipus de sensor perquè els humans confiïn la seva vida en vehicles autònoms. Aquest GPR de WaveSense és complementari amb suites de sensors actuals. 

Un radar per reduir riscs meteorolòigcs en els vehicles autònoms

El sistema WaveSense escaneja fins a 10 peus per sota de la superfície de la carretera per determinar un terreny estable i després pot utilitzar aquestes dades, juntament amb les altres dades dels sensors de a bord del vehicle, per construir un mapa de les característiques subterrànies que pot utilitzar per mantenir la seva posició a la carretera.

Un radar per reduir riscs meteorolòigcs en els vehicles autònoms

S'ha demostrat la precisió a 60 mph. Wavesense pot identificar una ubicació a una polzada, fins i tot a velocitats de la carretera. Per a un automòbil autònom que pugui navegar per una ciutat, necessita saber on és i on ha de ser, dins d'una polzada o menys distància.



La tecnologia WaveSense va ser creada pel MIT per a l'exèrcit i es va utilitzar en situacions de combat. Aquesta tecnologia va ser desenvolupada originalment per MIT Lincoln Laboratory per detectar mines enterrades i dispositius explosius en cotxes autocontrolats.



Font: Texplore



Una bateria de paper alimentada per bacteris

En àrees remotes del món o en regions amb recursos limitats, els articles quotidians, com podrien ser els punts de venda elèctrics i les bateries, són de luxe. Els treballadors sanitaris d'aquestes àrees sovint no disposen d'electricitat per alimentar els dispositius de diagnòstic, i les bateries comercials poden no estar disponibles o ser massa costoses. Es necessiten noves fonts d'energia de baix cost i portàtils. Avui, els investigadors informen d'un nou tipus de bateria de paper i alimentat per bacteris, que podria superar aquests desafiaments.

Una bateria de paper alimentada per bacteris

Els investigadors van presentar els seus resultats a la 256a Reunió i Exposició Nacional de la American Chemical Society (ACS). El paper té avantatges únics com a material per als biosensors. És de baix cost, d'un sol ús, flexible i té una superfície elevada, però els sensors sofisticats requereixen una font d'alimentació. Les bateries comercials són massa dèbils i costoses i no es poden integrar en substrats de paper.

Els investigadors han desenvolupat prèviament biosensors d'un sol ús en paper per obtenir diagnòstics barats i convenients de malalties i condicions de salut, així com per detectar contaminants en el medi ambient. Molts d'aquests dispositius es basen en canvis de color per informar un resultat, però sovint no són gaire sensibles. Per augmentar la sensibilitat, els biosensors necessiten una font d'alimentació. Per això calia desenvolupar una bateria de paper econòmica alimentada per bacteris que podria incorporar-se fàcilment en aquests dispositius d'un sol ús.

Una bateria de paper alimentada per bacteris

Per això Seokheun Choi i els seus col·legues de la Universitat Estatal de Nova York, Binghamton, van fabricar una bateria de paper imprimint capes primes de metalls i altres materials sobre una superfície de paper. A continuació, van col·locar els"exoelectrògens" liofilitzats al paper. Els exoelectrògens són un tipus especial de bacteris que poden transferir electrons fora de les seves cèl·lules. Els electrons, que es generen quan els bacteris fan energia per si mateixos, passen per la membrana cel·lular. Posen contacte amb els elèctrodes externs i alimenten la bateria. Per activar la bateria, els investigadors van afegir aigua o saliva. En un parell de minuts, el líquid va reactivar els bacteris, que van produir electrons suficients per alimentar un díode emissor de llum i una calculadora.

Els investigadors també van investigar com l'oxigen afecta el rendiment del seu dispositiu. L'oxigen, que passa fàcilment a través del paper, podria absorbir els electrons produïts pels bacteris abans que arribin a l'elèctrode. L'equip va trobar que, tot i que l'oxigen reduïa lleugerament la generació d'energia, l'efecte era mínim. Això es deu a que les cèl·lules bacterianes es van unir fermament a les fibres de paper, que ràpidament van portar els electrons a l'ànode abans que l'oxigen pogués intervenir.

Una bateria de paper alimentada per bacteris

La bateria de paper, que es pot utilitzar una vegada i després tirar-la, actualment té una vida de quatre mesos. S’està treballant en condicions per millorar la supervivència i el rendiment dels bacteris liofilitzats, permetent una vida útil més llarga. El rendiment de l'energia també ha de millorar-se al voltant de 1.000 vegades per a la majoria de les aplicacions pràctiques. Això es podria aconseguir apilant i connectant diverses piles de paper.  S’ha sol·licitat una patent per a la bateria i s’estan buscant socis de la indústria per a la seva comercialització.

Font: American Chemical Society

La tecnologia dels valleytronics

Un estudi liderat per Princeton ha revelat un comportament electrònic emergent en la superfície dels cristalls de bismut que podria ajudar a conèixer la zona de creixement de la tecnologia coneguda com a "valleytronics".

La tecnologia dels valleytronics

El terme es refereix a valls d'energia que es formen en cristalls i que poden atrapar electrons individuals. Aquestes valls potencialment podrien utilitzar-se per emmagatzemar informació, millorant considerablement allò que és capaç amb dispositius electrònics moderns.

En el nou estudi, els investigadors van observar que els electrons en el bismut, prefereixen submergir-se en una vall en comptes de distribuir-los igualment a les sis valls disponibles. Aquest comportament crea un tipus d'electricitat anomenat ferroelectricity, que implica la separació de càrregues positives i negatives en els costats oposats d'un material.

La tecnologia dels valleytronics

Aquesta recerca confirma una recent predicció que la ferroelectricitat sorgeix naturalment a la superfície del bismut quan els electrons es recullen en una sola vall. Aquestes valls no són fosses literals en el cristall sinó que són com a butxaca de baixa energia on els electrons prefereixen descansar.

La tecnologia dels valleytronics

Els investigadors van detectar els electrons congregats a la vall utilitzant una tècnica anomenada microscòpia de túnel d'escaneig, que implica moure una agulla extremadament fina cap a l'altre costat de la superfície del cristall. Ho van fer a temperatures que anaven a prop de zero absolut i sota un camp magnètic molt fort, fins a 300.000 vegades més gran que el camp magnètic de la Terra.

La tecnologia dels valleytronics

El comportament d'aquests electrons és el que es pot explotar en tecnologies futures. Els cristalls consisteixen en unitats altament ordenades i repetitives d'àtoms, i amb aquest ordre apareixen comportaments electrònics precisos. Els comportaments electrònics del silici han impulsat els avanços moderns en tecnologia, però per ampliar les nostres capacitats, els investigadors estan explorant nous materials. Valleytronics intenta manipular els electrons per ocupar determinades butxaques d'energia sobre els altres.

La tecnologia dels valleytronics

L'existència de sis valls en bismut planteja la possibilitat de distribuir informació en sis estats diferents, on la presència o absència d'un electró es pot utilitzar per representar informació. La troballa que els electrons prefereixen agrupar en una sola vall és un exemple de "comportament emergent" perquè els electrons actuen junts per permetre que sorgeixin noves conductes que d'una altra manera no es produirien.

La tecnologia dels valleytronics


El comportament que emergeix per les interaccions entre els electrons és quelcom fonamental en la física. Altres exemples de comportament emergent impulsats per la interacció inclouen la superconductivitat i el magnetisme.

Font: Universitat de Princeton

Desenvolupada la primera impressió 4-D amb ceràmica

Un equip de recerca de la City University of Hong Kong (CityU) ha aconseguit un avenç revolucionari en la investigació de materials mitjançant el desenvolupament amb èxit de la primera impressió 4-D per a ceràmica, que és mecànicament robusta i pot tenir formes complexes.

La ceràmica té un punt de fusió elevat, per la qual cosa és difícil utilitzar la impressió làser convencional per fabricar ceràmica. Els precursors ceràmics imprimits existents en 3-D, que normalment són difícils de deformar, també dificulten la producció de ceràmica amb formes complexes. Per superar aquests reptes, l'equip de la CityU ha desenvolupat una nova "tinta de ceràmica", que és una barreja de polímers i nanopartícules ceràmiques. Els precursors ceràmics impresos en 3-D i amb aquesta tinta nova són tous i es poden estirar tres vegades més enllà de la seva longitud inicial. Aquests precursors ceràmics flexibles i estirables permeten formes complexes, com el plegat d'origami. Amb un tractament tèrmic adequat, es poden fabricar ceràmiques amb formes complexes.

Desenvolupada la primera impressió 4-D amb ceràmica

L'equip va ser liderat pel professor Lu Jian, catedràtic d'enginyeria mecànica, que és un distingit científic de materials amb interessos de recerca que van des de la fabricació de nanomaterials i materials estructurals avançats fins a la simulació computacional de l'enginyeria superficial. Amb el desenvolupament dels precursors elàstics, l'equip de recerca ha aconseguit un gran avenç desenvolupant dos mètodes d'impressió 4-D de ceràmica.

Desenvolupada la primera impressió 4-D amb ceràmica

La impressió 4-D és una impressió convencional 3-D combinada amb l'element addicional de temps com és la quarta dimensió, on els objectes impresos es poden tornar a configurar o muntar a si mateixos al llarg del temps amb estímuls externs, com podria ser gràcies a la força mecànica, a la temperatura o al camp magnètic. En aquesta investigació, l'equip va fer ús de l'energia elàstica emmagatzemada en els precursors estirats per obtenir un morfisme de forma. Quan s'alliberen els precursors ceràmics estirats, se sotmeten a una autoformulació. Després del tractament tèrmic, els precursors es converteixen en ceràmica.

Les ceràmiques derivades dels elastòmers resultants són mecànicament robustes. Poden tenir una alta resistència a la densitat de compressió de manera que, poden arribar a grans dimensions amb una gran resistència en comparació amb altres ceràmiques impreses.

Tot el procés sembla senzill, però no ho és. Des de la tinta fins al desenvolupament del sistema d'impressió, es van provar moltes vegades i amb diferents mètodes. Com esmorteir la formació de gel en un pastís, hi ha molts factors que poden afectar el desenllaç, que van des del tipus de crema i la mida del broquet, a la velocitat i la força d'esprémer, i també amb la temperatura.

Desenvolupada la primera impressió 4-D amb ceràmica

Va trigar més de dos anys i mig a superar les limitacions dels materials existents i desenvolupar tot el sistema d'impressió ceràmica 4-D.

En el primer mètode de modelatge, un precursor i substrat ceràmic imprès en 3-D es va imprimir per primera vegada amb la nova tinta. El substrat es va estirar mitjançant un dispositiu d'estirament  biaxial, i es van imprimir empalmes per connectar el precursor. El precursor es va col·locar sobre el substrat estirat. Amb el control de temps programat per ordinador i l'alliberament del substrat estirat, els materials es van transformar en la forma dissenyada.

En el segon mètode, el patró dissenyat es va imprimir directament sobre el precursor ceràmic estirat. Posteriorment, es va alliberar sota control de programació per ordinador i es va sotmetre al procés d'autodiferenciació.

Desenvolupada la primera impressió 4-D amb ceràmica

Amb la versàtil capacitat de morfificació de formes dels precursors ceràmics impresos, la seva aplicació pot ser enorme. Una aplicació prometedora és l'electrònica. Els materials ceràmics tenen un rendiment molt millor en la transmissió de senyals electromagnètics que els materials metàl·lics. Amb l'arribada de xarxes 5G, els productes ceràmics tindran un paper més important en la fabricació de productes electrònics. La naturalesa artística de la ceràmica i la seva capacitat per formar formes complexes també ofereixen el potencial pels consumidors i així poder crear plats de ceràmica mòbils i personalitzats.

També, aquesta innovació es pot aplicar en l'exploració aeronàutica i espacial. Atès que la ceràmica és un material mecànicament robust que pot tolerar temperatures elevades, la ceràmica impresa en 4-D té un gran potencial per ser utilitzada com a component de propulsió en el camp aeroespacial.

Font: Universitat de la Ciutat de Hong Kong

La corrent de l'spin es pot controlar mitjançant el camp magnètic i la temperatura

La transició de les bombetes d’incandescència al LED ha reduït dràsticament la quantitat d'electricitat que es fa servir per a la il·luminació. La major part de l'electricitat consumida per bombetes incandescents és dissipada com a calor. Ara és possible que estiguem propers a un avenç comparable als components electrònics d’un ordinador. Fins ara, aquests s'han utilitzat en electricitat, generant calor indesitjat. Si el corrent de l’spin s'utilitzés, les computadores i dispositius similars podrien funcionar de manera molt més eficaç. La Dra. Olena Gomonay de la Universitat de Johannes Gutenberg a Alemanya i el seu equip, juntament amb el professor Eiji Saitoh de l'Institut Avançat d'Investigació de Materials (AIMR) de la Universitat de Tohoku al Japó i el seu grup de treball, han descobert un efecte que podria fer possible una transició per convertir-ho en una realitat.

La corrent de l'spin es pot controlar mitjançant el camp magnètic i la temperatura

Si es toca un ordinador que ha estat funcionant durant un temps, es notarà escalfor. Aquesta calor és un efecte secundari indesitjable del corrent elèctric. No desitjable perquè la calor generada, naturalment, també consumeix energia. Es pot visualitar aquest efecte amb les bombetes, que s’escalfen després d'haver estat enceses durant hores. Això es deu al fet que les bombetes converteixen només una fracció de l'energia necessària per fer la seva feina, que és fer llum. L'energia que utilitzen els LEDs, d'altra banda, s'utilitza gairebé completament per a il·luminar, per això no s'escalfen. Això fa que els LEDs siguin significativament més eficients energèticament que les bombetes incandescents tradicionals.

La corrent de l'spin es pot controlar mitjançant el camp magnètic i la temperatura

En comptes d'utilitzar un corrent elèctric compost per partícules carregades, un ordinador que utilitzi un flux de partícules amb un gir diferent de zero podria manipular el material dels seus components de la mateixa manera per realitzar càlculs. La diferència principal és que no es genera calor, llavors, els processos són molt més eficients. La Dra. Olena Gomonay i el professor Eiji Saitoh han establert les bases per utilitzar aquests corrents de l’spin. En concret, han utilitzat el concepte de corrents de l’spin i l'han aplicat a un material específic. Gomonay compara els corrents de gir involucrats en la forma en què funcionen els nostres cervells: el nostre cervell processa quantitats incommensurables d'informació, però no s'escalfa en el procés. La naturalesa està, per tant, molt per davant de nosaltres.

La velocitat del flux de l’spin depèn del material, com en el cas del corrent elèctric. Mentre els corrents de l’spin sempre poden fluir en materials ferromagnètics, en materials antiferromagnètics, els estats amb baixa resistència són alterns amb aquells amb alta resistència. S’ha trobat una manera de controlar els corrents de l’spin mitjançant un camp magnètic i la temperatura, això és, controlar la resistència d'un sistema antiferromagnètic basat en l’spin.

La corrent de l'spin es pot controlar mitjançant el camp magnètic i la temperatura

A una temperatura propera a la temperatura de transició de fase, Gomonay i el seu equip van aplicar un petit camp magnètic al material. Mentre que el camp magnètic aplicat altera l'orientació dels corrents d'spin per permetre que es transportin fàcilment a través del material, la temperatura té precisament dos efectes. D'una banda, una temperatura més alta provoca que més partícules del material estiguin en estats excitats, és a dir, hi ha més transportadors que es poden transportar, cosa que facilita el transport de l’spin. D'altra banda, l'alta temperatura permet operar en un camp magnètic baix.

Font: Universitat de Mainz

Primera mostra del mòdul per permetre als astronautes viure en missions a l'espai profund

Un hàbitat cilíndric podria albergar algun dia fins a quatre astronautes per viatjar cap a l'espai profund.

Primera mostra del mòdul per permetre als astronautes viure en missions a l'espai profund

Lockheed Martin va presentar una primera imatge al que podria ser un d’aquests hàbitats  darrerament al Kennedy Space Center, on el gegant aeroespacial està treballant amb la NASA per construir un prototip.

Lockheed és un dels sis contractistes, els altres són Boeing, els sistemes espacials de Sierra Nevada, Orbital ATK, NanoRacks i Bigelow Aerospace. La NASA va adjudicar un total de 65 milions de dòlars per construir un prototip d'hàbitat a finals d'any. L'agència revisarà les propostes per obtenir una millor comprensió dels sistemes i interfícies que haurien d'existir per facilitar la vida a l'espai profund.

El disseny de Lockheed utilitza el mòdul de logística Donatello Multi-Purpose, un mòdul renovat que data de l'època de transbordador espacial i que una vegada va ser destinat a traslladar càrrega a l'Estació Espacial Internacional. Però Donatello mai va ser enviat a l'espai i el mòdul ara s'ha transformat en el prototip de Lockheed.

Primera mostra del mòdul per permetre als astronautes viure en missions a l'espai profund

Amb uns 15 peus d'ample i prop de 22 peus de llarg, la càpsula cilíndrica és aproximadament de la mida d'un petit autobús. Però serà un espai ajustat si quatre astronautes hi residissin durant 30 o 60 dies, segons creu Lockheed amb Bethesda. La càpsula està dissenyada per albergar bastidors per a la ciència, sistemes de suport vital, estacions de son, màquines d'exercicis i estacions de treball robòtiques.

Com si fos una carabana, la taula es converteix en el llit i les coses sempre es mouen, de manera que s’ha de ser realment eficaç amb l'espai disponible. L'equip va fer servir ulleres de realitat augmentada, que superposen el maquinari real amb simulacions, per visualitzar el disseny de les  càpsules i ajudar a resoldre o avançar-se a possibles errors des del principi.

Font: Lockheed Martin

dimarts, 4 de setembre de 2018

Com el principi d'equivalència d'Einstein s'estén al món quàntic

La Dra. Magdalena Zych del Centre d'Excel·lència d'Enginyeria de Sistemes Quàntics de l'ARC, i el professor Caslav Brukner de la Universitat de Viena, han treballat per descobrir si els objectes quàntics interactuen amb la gravetat només a través de l'espai-temps corbat.

Com el principi d'equivalència d'Einstein s'estén al món quàntic

El principi d'equivalència d'Einstein sosté que la massa total inercial i gravitacional de qualsevol objecte és equivalent, és a dir, tots els cossos cauen de la mateixa manera quan estan subjectes a la gravetat.

Els físics han estat debatent si el principi s'aplica a les partícules quàntiques, per tal de traduir-lo al món quàntic, es necessita esbrinar com les partícules quàntiques interactuen amb la gravetat. Per això ha calgut mirar la massa. La massa és la quantitat dinàmica que pot tenir valors diferents i, en física quàntica, la massa d'una partícula pot estar en una "superposició" quàntica de dos valors diferents.

Com el principi d'equivalència d'Einstein s'estén al món quàntic

Segons la famosa ecuación E = MC2, la massa de qualsevol objecte es manté unida per l’energia. En un estat únic de la física quàntica, l'energia i la massa poden existir en una «superposició quàntica», com si es tractés de dos valors diferents al mateix temps. Per això s’ha hagut de veure com es comporten partícules en aquest estat quantitatic de la massa per entendre com una partícula quàntica veu la gravetat en general.

Com el principi d'equivalència d'Einstein s'estén al món quàntic

Aquesta investigació va trobar que per a les partícules quàntiques en superposicions quàntiques de diferents masses, el principi implica restriccions addicionals que no estan presents per a les partícules clàssiques (això no s'havia descobert anteriorment). Significa que estudis previs que van intentar traduir el principi a la física quàntica eren incomplets perquè es van centrar en les trajectòries de les partícules però es va descuidar la massa.

L'estudi obre una porta a nous experiments que són necessaris per provar si les partícules quàntiques obeeixen a les restriccions addicionals que s'han trobat.

Font: Universitat de Queensland


El Wi-Fi comú pot detectar armes, bombes i productes químics dins de les bosses

El Wi-Fi ordinari pot detectar fàcilment armes, bombes i productes químics explosius en bosses de museus, estadis, parcs temàtics, escoles i altres llocs públics, segons un estudi dirigit per Rutgers University-New Brunswick.


El Wi-Fi comú pot detectar armes, bombes i productes químics dins de les bosses

El sistema de detecció d'objectes sospitosos dels investigadors és fàcil d'instal·lar, redueix els costos de detecció de seguretat i evita la invasió de la privadesa, com quan els detectors obren i inspeccionen bosses, motxilles i maletes. El cribratge tradicional normalment requereix un elevat nivell de personal i un equip especialitzat costós.

Això podria tenir un gran impacte a la protecció del públic contra objectes perillosos, segons explica la coautora de l'estudi i professora del Departament d'Enginyeria Elèctrica i Informàtica a l'Escola d'Enginyeria de Rutgers-New Brunswick.

L'estudi, revisat per experts, va rebre un premi a la Conferència IEEE sobre comunicacions i seguretat de la xarxa sobre seguretat cibernètica de 2018.

El Wi-Fi comú pot detectar armes, bombes i productes químics dins de les bosses

Els senyals de Wi-Fi o sense fils en la majoria dels llocs públics poden penetrar bosses per obtenir les dimensions dels objectes metàl·lics perillosos i identificar-los, incloent armes, llaunes d'alumini, ordinadors portàtils i bateries per a bombes. També es pot utilitzar Wi-Fi per estimar el volum de líquids com l'aigua, l'àcid, l'alcohol i altres productes químics per a explosius, segons els investigadors.

Aquest sistema de baix cost requereix un dispositiu Wi-Fi amb dues o tres antenes i es pot integrar a les xarxes Wi-Fi existents. El sistema analitza què passa quan penetren els senyals sense fils i reboten objectes i materials.

El Wi-Fi comú pot detectar armes, bombes i productes químics dins de les bosses

Els experiments amb 15 tipus d'objectes i sis tipus de bosses van demostrar taxes de detecció del 99% per a objectes perillosos, un 98% per a metall i un 95% per a líquids. Per motxilles típiques, la velocitat de precisió supera el 95% i cau fins al 90% quan els objectes dins de les bosses estan embolicats.

En grans àrees públiques, és difícil establir una infraestructura de detecció costosa com la que hi ha als aeroports. La mà d'obra sempre és necessària per revisar bosses i s’ha volgut desenvolupar un mètode complementari per intentar reduir la mà d'obra.

Font: Universitat de Rutgers

dijous, 30 d’agost de 2018

La dama del llum

Florence Nightingale és considerada la fundadora de la infermeria i, encara que és menys coneguda per la seva tasca pionera en el camp de l'estadística, aquesta faceta seva no és menys important.

La dama del llum

Florence Nightingale va néixer el 12 de maig del 1820, en el si d'una família britànica acomodada a Florència, Itàlia, ciutat de la qual va prendre el seu nom. Poc després del seu naixement, el 1821, la família es va traslladar de tornada a Anglaterra, on Florence va rebre una acurada educació, propiciada tant pel seu pare William Edward Nightingale, com per la seva mare, Frances ( "Fanny") Nightingale, educació basada en els valors humanitaris.

Florence, juntament amb la seva germana Parthenope, va rebre la primera educació a casa, amb la institutriu, i després, directament del seu pare. Aquest va fer que es familiaritzés amb els clàssics, com Euclides i Aristòtil. A Florence li van interessar molt les matemàtiques, i va voler prosseguir el seu estudi, però la seva mare s'hi va oposar. Finalment, va aconseguir el seu propòsit i va tenir a James Joseph Sylvester com a professor, del qual va aprendre aritmètica, geometria i àlgebra. Una altra influència matemàtica li va venir del belga Adolphe Quetelet, qui va aplicar l'Estadística a les ciències socials.

Una de les majors influències rebuda per Florence va ser la de Mary Clarke, amb la qual va tenir una trobada a París amb ocasió d'una viatge familiar per Europa. Clarke va ser una activa feminista, i ambdues van mantenir una estreta amistat per gairebé 40 anys, tot i la gran diferència d'edat (27 anys). Florence va decidir no seguir els passos de les dones de la seva classe (el matrimoni i l'atenció dels fills) i va voler dedicar la seva vida al servei dels altres, dedicant-se a les tasques d'infermeria.

El seu gran moment arribaria de les mans de Sidney Herbert, a qui va conèixer a Roma el 1847, i que va ser Secretari de la Guerra durant la sagnant Guerra de Crimea. Gràcies a les gestions d'Herbert, el 21 d'octubre de 1854, Florence, al costat de 38 infermeres voluntàries, va ser enviada al front, a Scutari (Istanbul). Les condicions en què troba als soldats ferits són terribles: indiferència, falta d'higine, infeccions en massa, la qual cosa porta a una taxa elevadíssima de defuncions.

La dama del llum

Nightingale va fer pública aquesta situació a The Times i va demanar una solució immediata al govern, que va decidir enviar un hospital prefabricat als Dardanels. Això va millorar la situació, però van seguir morint soldats ferits a Scutari, més de 4.000 només al primer hivern. Les causes: tifus, còlera i disenteria. Florence va introduir mesures com el rentat de mans que van baixar la taxa de defuncions del 42% al 2%. Aquesta experiència va tenir una influència enorme en la seva carrera posterior, i Florence va dedicar molts esforços a millorar les condicions sanitàries no només en l'exèrcit sinó també als hospitals.

Durant la guerra de Crimea, Nightingale es guanya el suport dels britànics, i arriba a ser coneguda com "La dama del llum", a causa d'un article sobre el seu treball a The Times en el qual la descriu portant un llum a la nit, quan ja s'han retirat els metges, visitant a cada ferit i comprovant el seu estat.

La dama del llum

La Guerra de Crimea va ser una de les més cruels de la història, i una mostra de com les aliances de les nacions varien en no gaire temps. Llavors Inglatrerra va batallar al costat de l'Imperi Otomà (l'actual Turquia) i França contra Rússia (Imperi Rus en l'època). Va durar des de 1853 a 1856, i la seva causa va ser fonamentalment l'afany rus per l'accés a la Mediterrània (no han canviat molt les coses des de llavors). La guerra va finalitzar amb la signatura del Tractat de París el 30 de març de 1856, que dictava una mar Negra neutral.

Després de Crimea, i gràcies a la seva enorme popularitat, va aconseguir fons per posar en marxa la Training School a l'Hospital St. Thomas en 1860. Aquests cursos segueixen impartint-se a la Universitat King's College de Londres a dia d'avui. El 1859 havia aparegut el seu llibre Notes on Nursing, un llibre pioner i fundacional en infermeria. El seu treball aquí i en altres llocs va continuar creixent, mereixent honors del més alt rang: el 1883, va ser la primera a rebre la Royal Red Cross, va ser nominada com Lady of Grace of the Order of St John, el 1907 es va convertir en primera dona en rebre l'Orde del Mèrit.

La dama del llum

Va patir des de molt temps de brucel·losis, malaltia que li va produir molts problemes (entre ells, greus períodes de depressió) però que no va impedir una vida llarga, fins que va morir el 13 d'agost de 1910, als noranta anys.

Fins aquí s'ha explicat una breu biografia de Florence Nightingale, i ara es descriurà el seu treball en el desenvolupament de l'Estadística. La seva gran aportació va ser en la representació de les dades. En efecte, l'Estadística es basa en la recol·lecció de dades i en el seu posterior tractament per extreure conclusions, però el problema és com representar aquestes dades de la manera més senzilla i visual possible.

La dama del llum

Florence va utilitzar el que s'ha anomenat "La Rosa de Nightingale", tot i que és el que els estadístics anomenen un gràfic d'àrea polar. La idea és molt simple: consisteix a dividir una cercle en segments circulars del mateix angle però de manera que la seva àrea sigui proporcional al valor de la dada representada. En realitat, el que es fa, és prendre diferents ràdis segons els valors de les dades. Es diu que Florence mirava d'explicar d'una manera molt visual a la Reina Victòria el que estava passant a Scutari.

El gràfic de Florence estava dividit en 12 sectors representant els dotze mesos de l'any, i amb l'àrea de cada un proporcional al nombre de morts d'aquest mes. A més, un codi de colors indicava les causes de les morts. Així, les àrees blaves simbolitzen les morts per malalties infeccioses, les vermelles, morts per ferides i les negres, morts per altres causes. En els gràfics s'aprecia com en el període 1854-1855 les morts van ser sobretot per infeccions, i en el següent període, 1855-1856, hi va haver menys baixes.

Les representacions d'aquest tipus, els anomenats gràfics estadístics (gràfics lineals, de barres i de sectors), van ser impulsats (i pràcticament inventats) per William Playfair (1759-1823), polític i economista anglès. El primer ús de diagrames polars es deu a André-Michel Guerry, que els va cridar "Corbes circulars" (els va usar per mostrar les variacions de la direcció del vent amb les estacions). Léon Lalanne també els va usar més endavant el 1843, i el gran impuls va ser el de Nightingale.

En 1853, Florence Nightingale va esdevenir la la primera dona membre de la Royal Statistical Society i més tard ho seria també de l'American Statistical Association.

Font: Matematicas y sus fronteras