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lunes, 29 de octubre de 2012

QUANTUM ADN



La formación de los átomos y de sus núcleos o la formación de toda molécula puede explicarse mediante la Mecánica Cuántica. Mediante el entrelazamiento cuántico, dos partículas separadas están correlacionadas cuánticamente de tal modo que el colapso de la función de ondas de una de ellas determine el estado de la otra instantáneamente, aunque se encuentre a años luz de distancia.
Según una nota en Technology Review, un grupo de físicos sugiere, mediante un modelo teórico especulativo, que el entrelazamiento cuántico ayuda a mantener la integridad de la molécula de ADN, Elisabeth Rieper, de la Universidad Nacional de Singapur, y sus colaboradores se plantearon qué papel podría jugar el entrelazamiento cuántico en el ADN. 
Para saberlo construyeron un modelo teórico simplificado de ADN en el que los nucleótidos consisten en una nube de electrones (de carga negativa) alrededor de una carga positiva central. Según el modelo, esta nube electrónica de tipo π se puede situar de tal modo en relación a la carga central que se cree un dipolo. Además, el movimiento de vaivén de esta nube puede ser igual al de un oscilador armónico (entidad simplificada de la física). Estas oscilaciones están cuantizadas y forman unas entidades a las que se denominan fonones y que actúan a modo de partículas.

Cuando dos nucleótidos se unen entre sí, estas nubes oscilan en direcciones opuestas para asegurar la estabilidad de la estructura. Estos investigadores se preguntaron entonces qué le pasarías a estas oscilaciones cuando estos pares de bases se unen hasta formar la doble hélice de ADN.
Los fonones, al ser también objetos cuánticos, pueden existir en una superposición de estados y pueden estar correlacionados al igual que los fotones o los electrones. Estos físicos vieron que a la temperatura del cero absoluto, el entrelazamiento existe, algo que era de esperar. Sin embargo, entonces vieron que también se daba a temperatura ambiente. Esto era posible porque los fonones tienen una longitud de onda similar al tamaño de la hélice de ADN, permitiéndose que se formen ondas estacionarias en un fenómeno conocido como “fonones atrapados”. Cuando sucede esto los fonones no pueden escapar fácilmente. Algo similar ocurre con los fonones atrapados en las pequeñas estructuras de los chips de silicio, causando por ello problemas.
Según Rieper y sus colaboradores, el fenómeno tiene un efecto profundo en la doble hélice de ADN y no se trata de un efecto despreciable. Aunque cada base está oscilando en direcciones opuestas, esto se da en una superposición de estados, de tal modo que el movimiento promedio es cero. En un modelo puramente clásico, sin embargo, esto no puede suceder y la doble hélice vibra hasta romperse. Por tanto, en cierto sentido, los efectos cuánticos son responsables de mantener la estabilidad de la doble hélice de ADN. 


Estos investigadores sugieren que el entrelazamiento cuántico puede que tenga influencia en la manera en la que la información es leía de la hebra de ADN y que esto quizás se pueda explotar experimentalmente. Puede que a este paso quizás haya que empezar a hablar de Biología Cuántica.
  
"El más poderoso antígeno en la biología humana es una idea nueva".

"End of transmission"

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viernes, 26 de octubre de 2012

AL ESPACIO CON CELULAR


El espacio será la última frontera de los dispositivos móviles, parece que si. Ingenieros de la empresa de satélites,Surrey Satelite Technology, afincada en el Reino Unido, prevén lanzar a finales de año el primer «smartphone» con Android al espacio exterior, que se insertará en un nanosatélite para comprobar si se pueden realizar estudios en el espacio con componentes baratos.

Google y la NASA ya lanzaron en 2010 varios Nexus S en globos que subieron hasta el límite de la atmósfera. El manager de este nuevo proyecto, Chris Bridges, afirma que se han esforzado en equipar al dispositivo móvil con toda la tecnología necesaria para recopilar todo tipo de datos. «Con la ayuda de todo el equipo, los teléfonos inteligentes con los que hemos trabajado han sido objeto de varios cambios de software para transformar el dispositivo desde un teléfono estándar a un optimizado sistema autónomo integrado para aplicaciones de satélite», afirma Bridges.

Después de varios intentos en los últimos meses de lanzamiento del «smarpthone», los ingenieros de este proyecto, que se llama «Strand-1», creen que a final de este año podrán enviar el nanosatélite Strand- 1 al espacio. Por el momento, la compañía no ha desvelado qué modelo de «smartphone» van a lanzar en órbita.
Muchos meses de esfuerzo han servido para determinar qué características debería tener este dispositivo, entre las que se encuentran una brújula, un sistema de radio y un sistema de acceso WiFi, que se conectará con un repetidor de señal WiFi del interior del satélite. 

Además, ante la pregunta de qué se llevaría uno al espacio, el equipo de «Strand-1» publicó un concurso el pasado año para determinar las 4 aplicaciones imprescindibles que debería tener el primer «smartphone» lanzado en órbita. La primera de ellas se llama «iTesa» y medirá los campos magnéticos del espacio, principalmente. Las otras establecen una cámara para tomar fotografías del espacio, así como un servicio de posición y un sistema de altavoces y micrófonos. Todo ello resulta de un programa con fines de investigación, pero con un objetivo esencialmente comercial, como encontrar materiales baratos con los que investigar en el espacio, y que además supongan una prueba de fuego ante la resistencia de los componentes de los dispositivos. Según afirman, las características de los dispositivos móviles en la actualidad podrían ser útiles también en el espacio, como la radio, la cámara y otras aplicaciones que podrían desarrollarse para este mercado. 

Si bien el proyecto británico podría ser el primero que atraviese la órbita con un «smartphone», también existe otro proyecto de la mano de la NASA y de Google, los dos grandes de Internet y del espacio, que se plantean enviar el «smartphone» Nexus Saprincipios de 2013 al espacio exterior, con fines académicos. El proyecto no es precisamente nuevo, sino una ampliación de un camino iniciado en 2010.
Hace dos años, Google ya envió varios Nexus S con ayuda de globos metereológicos al límite de la atmósfera. En cada equipo, montaron un Nexus S, baterías, transmisores preparados para ese tipo de altitudes y en algunos cámaras de vídeo o de foto. Además, cada Nexus S ejecutaba Google Maps 5.0, Sky Map y Google Earth para indicar su posición y comprobar si había conexión de datos.
Por otro lado, la NASA persigue objetivos más amplios y con un mayor soporte financiero, con el que se plantea construir pequeños robots en forma de esferas, que recojan datos técnicos del espacio, gracias a la equipación tecnológica de un «smartphone». En cualquier caso, parece que algunas empresas ya se han dado cuenta de que la tecnología inteligente de los dispositivos móviles puede abrirse a la investigación del espacio, con unos costes notablemente inferiores frente a otra tecnología más específica.

" En el espacio, nadie escucha tus gritos " Alien....ahora con smartphone todo cambia......

"End of transmission"

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miércoles, 24 de octubre de 2012

PROYECTO GENOMA MARCIANO


Una misión que nos traiga muestras de la superficie marciana ha sido desde hace décadas un sueño para los científicos y astrobiologos, debido a que las naves que enviamos hasta su superficie no pueden realizar el trabajo exhaustivo que si se conseguiría en nuestros laboratorios terrestres.
La principal razón para obtener muestras de Marte y enviarlas a la Tierra sería determinar realmente si alguna vez fue, o si lo sigue siendo, capaz de albergar vida. Pero enviar una misión que sea capáz de realizar este trabajo seria un trabajo extremadamente difícil.
Pero al parecer, según Craig Venter del Human Genome Sequencer, las agencias se han olvidado de que no es necesario traer estas muestras a nuestro planeta, ya que él piensa que se puede enviar una máquina secuenciadora de ADN que revele la estructura de las posibles formas de vida.

También  Jonathan Rothberg, fundador de la compañía de secuenciación de ADN Ion Torrent, está trabajando en conseguir su Personal Genome Machine to Mars que pueda revelarlo y enviar los datos a la Tierra. En dos artículos del MIT (Massachusetts Institute of Technology) de esta semana, los dos biólogos parecen estar en una especie de carrera para ver cuál de los dos podrá enviar primero sus máquinas de ADN a Marte. Venter fue citado diciendo, “No habrá formas de vida allí”, por lo que quiere construir un “teletransportador biológico”.
Mientras que Rothberg busca ser parte de un proyecto financiado por la NASA en la Universidad de Harvard y el MIT llamado SET-G, o “la búsqueda de genomas extraterrestres.”

Un investigador del MIT involucrado en el proyecto, Christopher Carr, comentó que su laboratorio está trabajando para reducir el tamaño de la máquina de Ion Torrent de 30 kilogramos a sólo tres kilos para que pueda caber en un rover de la NASA, y se están poniendo a prueba la capacidad del dispositivo para soportar la radiación que tendrá que afrontar durante su camino a Marte.
Y es que debido a los problemas actuales de presupuesto de la NASA, no se podría enviar una misión de retorno de muestras probablemente hasta al menos 2030, mientras que un nuevo rover podría llegar a Marte en 2018 y, si todo va bien, podría incluir un secuenciador de ADN como parte de la misión.
Los dos biólogos piensan que el envió de un secuenciador de ADN “in situ” evita los potenciales peligro de una misión de retorno de muestras.
Es muy poco probable que las formas de vida basadas en el ADN puedan sobrevivir en la superficie marciana, así que el “teletransportador biológico” de Venter tendría que excavar bajo la superficie para recoger las muestras que tendría que secuenciar.
Si se consiguiese construir este secuenciador de ADN ligero y enviarlo a Marte, el siguiente paso sería recuperar estas instrucciones genéticas para incluirlas en una célula terrestre.
Una de las ventajas que tendría este sistema es que si se encuentra “algo” tan solo se necesitarían 4 minutos para obtener la información sobre la vida marciana.
“La gente está preocupada por la amenaza ‘Andrómeda’”, comento Venter (en relación-cuando no-a la gran película de ciencia ficción, comentada en mi otro blog "Mente de Ciencia Ficción")
”Podemos reconstruir a los marcianos en un laboratorio espacial P-4 en lugar de tener que traerlos a la Tierra o paseándose por el océano”.

"Cuando no se puede tener la realidad, bastan los sueños". Crónicas Marcianas-Ray Bradbury
 
"End of transmission"
www.astrocosmos2002.blogspot.com

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lunes, 15 de octubre de 2012

EL UNIVERSO DE LOS QUBITS


 
Fuera de nuestro universo computacional macroscópico, donde los bits de información reinan, hay otro universo ( podemos llamarlo paralelo ), el de la física cuántica donde son los QUBIT las estrellas de la información. Gracias a los trabajos de los dos investigadores que han recibido el Nobel de Física 2012 que he detallado en mi anterior publicación, el desarrollo de la computación cuántica como el de una red de internet intergaláctica cuántica ha tomado un nuevo impulso.

Investigadores de IBM revelaron grandes avances en el desarrollo de una computadora basada en la mecánica cuántica, una iniciativa que aprovecha la energía de átomos y moléculas, capaz de aumentar en gran medida la velocidad y seguridad de las computadoras y otros dispositivos. 
Este nuevo tipo de computación utiliza la información codificada en bits cuánticos o qubits, poniendo en funcionamiento una teoría que los científicos han estado discutiendo durante décadas.
"Las propiedades especiales de los qubits permitirán a los ordenadores cuánticos trabajar en millones de cálculos a la vez, mientras que las computadoras personales de escritorio pueden manejar un mínimo de cálculos simultáneos"."Por ejemplo, un solo estado cuántico de 250 qubit contiene más bits de información que la cantidad de átomos que hay en el universo".
"El trabajo que hacemos en el ordenador cuántico no es sólo una experiencia de las fuerzas brutas de la física", dijo en el comunicado Matthias Steffen, científico en jefe del equipo de investigación de IBM, cuyo objetivo es desarrollar sistemas de computación cuántica que puedan ser aplicados a la solución de problemas reales en el mundo.
"Es hora de crear sistemas basados en la ciencia cuántica que llevará el cálculo en los ordenadores a una nueva frontera", agregó. Los investigadores estiman que lograrlo tomará entre diez y 15 años. 
A diferencia de la física clásica, donde los conceptos de onda y partícula están separados, en el universo cuántico se convierten en dos caras del mismo fenómeno, una propiedad que, teóricamente, permite multiplicar las capacidades de las computadoras.
La parte de información más básica que un ordenador actual puede entender es un bit.
Éste es un dígito binario o dos valores, esto es, 0 o 1, que es también una unidad de medida en la computadora que designa a la cantidad elemental de información. 

En el mundo cuántico, esta unidad básica, llamada qubit, puede tener valor 0 o 1 como un bit, pero también poseer dos valores al mismo tiempo, una estructura descrita como una "superposición".
"Esto es lo que permite a los ordenadores cuánticos realizar millones de cálculos a la vez", explicó IBM.
Un problema para los científicos es que los qubits tienen una vida corta de mil millonésimas de segundo, pero IBM logró desarrollar qubits superconductores en "tres dimensiones" que mantienen sus estados cuánticos hasta 100 microsegundos -esto es, dos a cuatro veces más que los registros anteriores.

Siguiendo con este tema, científicos alemanes del instituto Max Planck de óptica han creado la primera ‘red cuántica universal’, un concepto base que podría ser escalable hasta la Internet cuántica e intergaláctica ‘Galnet’.

Esta red cuántica se extiende por dos laboratorios separados 21 metros de distancia, pero los científicos destacan que ya es posible extenderla en distancia y en múltiples nodos.
Cada nodo de la red del Max Planck está representado por un solo átomo de rubidio atrapado dentro de una cavidad óptica reflectante. Estos átomos se comunican entre sí mediante la emisión de un fotón sobre fibra óptica. Cada átomo es un bit cuántico -qubit- en una red que puede enviar, recibir y almacenar información cuántica. La prueba más interesante consistió en utilizar los fotones emitidos para entrelazar los átomos de rubidio. Estos Qubits ‘entrelazados’ serían capaces de reflejar exactamente el estado cuántico de su pareja, de forma instantánea y desde cualquier distancia, consiguiendo una red de latencia cero que posibilitaría la Internet intergaláctica ‘Galnet’ que se espera sustituya a la Internet actual. 

"Ser o no ser ó ambos a la vez". Qubit cuántico
 
"End of transmission".

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miércoles, 10 de octubre de 2012

UN NOBEL A LA FISICA CUANTICA

"Han abierto la puerta a una nueva era de experimentación en la física cuántica", subrayó la Real Academia de Ciencias de Suecia. Ayer el francés Serge Haroche y el estadounidense David J. Wineland fueron galardonados con el Premio Nobel de Física 2012 por su aportación a la física cuántica y atómica, ambos recibieron este galardón por sus trabajos sobre la interacción entre la luz y la materia y sus "revolucionarios métodos experimentales que han permitido la medición y la manipulación de sistemas cuánticos individuales", según la argumentación de la Real Academia de Ciencias de Suecia.

Haroche nació en 1944 en Casablanca (Marruecos) y en la actualidad es catedrático de Física Cuántica en el Colegio de Francia y en la Escuela Normal Superior, ambos en París. Por su parte, el estadounidense Wineland nació en 1944 y trabaja en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de Boulder (Colorado, EE UU).
Haroche, explicó ayer que había sido galardonado con el Premio Nobel de Física 2012 que sus investigaciones científicas consisten esencialmente en "domesticar" los átomos y la luz. "Intentamos estudiar de la forma más simple posible la interacción entre la materia y la luz, entre los átomos y los fotones", señaló Haroche en conferencia de prensa en París.
Sus investigaciones, así como las de su colega y amigo Wineland, con quien comparte el premio, han logrado "aislar lo mejor posible los átomos y los fotones para evitar perturbaciones" y poder estudiarlos correctamente. Se enfrían los átomos y los fotones para lograr reducir su velocidad y atraparlos en un campo electromagnético sin destruirlos, precisó el decimotercer Nobel francés de Física. Su investigación abre la puerta del desarrollo de ordenadores cuánticos, mucho más potentes y veloces que los actuales, dentro del campo que se denomina información o comunicación cuántica.
Sin embargo, Haroche confiesa que es escéptico sobre el funcionamiento del ordenador cuántico, "de la manera en que lo pensamos hoy" y aunque cree que llegarán a ver la luz en el futuro, no se atreve a esbozar cómo ni cuándo. Prefiere, sin embargo, aportar ejemplos más cercanos de aplicaciones derivadas de su campo de trabajo como los relojes atómicos que funcionan con iones y lograr medir el tiempo con una gran precisión y que permiten, entre otras cosas, el funcionamiento de los dispositivos de GPS.

Hoy en día se buscan aplicaciones tecnológicas con el entrelazamiento cúantico, propiedad cuántica de las partículas entrelazadas ( en su término técnico en inglés: entangled ) que no pueden definirse como partículas individuales con estados definidos sino más bien como un sistema. Una de ellas es la llamada teleportación de estados cuánticos, si bien parecen existir limitaciones importantes a lo que se puede conseguir en principio con dichas técnicas, dado que la transmisión de información parece ir ligada a la transmisión de energía (lo cual en condiciones superlumínicas implicaría la violación de la causalidad relativista).

Es preciso entender que la teleportación de estados cuánticos está muy lejos de parecerse a cualquier concepto de teleportación que se pueda extraer de la ciencia ficción y fuentes similares. La teleportación cuántica sería más bien un calco exacto transmitido instantáneamente (dentro de las restricciones impuestas por el principio de relatividad especial) del estado atómico o molecular de un grupo muy pequeño de átomos. Piénsese que si las dificultades para obtener fuentes coherentes de materia leptónica son grandes, aún lo serán más si se trata de obtener fuentes coherentes de muestras macroscópicas de materia, no digamos ya un ser vivo o un chip con un estado binario definido, por poner un ejemplo.
El estudio de los estados entrelazados tiene gran relevancia en la disciplina conocida como computación cuántica, cuyos sistemas se definirían por el entrelazamiento.


"Si alguien no queda confundido por la física cuántica, es que no la ha entendido bien ". Niels Bohr

"End of transmission"

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lunes, 1 de octubre de 2012

SEÑALES PERDIDAS DE EXTRATERRESTRES



Los voluntarios de SETI@home han encontrado mas de 4200 millones de señales interesantes, desde que el proyecto comenzó en 1999. ¿Qué pasa con ellas? . Soy uno más de esos voluntarios que se unieron al proyecto desde sus comienzos, y hasta ahora no hemos conseguido nada.
Pero como dice la frase "La peor derrota de una persona es cuando pierde su entusiasmo."
El desafío principal del proyecto es detectar una verdadera señal de ET en un contexto de ruido e interferencias. El software busca cinco tipos distintos de patrones que es improbable que sean producidos por el ruido, cosas como tres picos potentes consecutivos y pulsos que podrían representar señales digitales. Humildemente pido a mis lectores, que si el proyecto les interesa, les paso a detallar como funciona, de esa manera podemos ser muchos mas los que ayudemos a encontrar una señal inteligente que nos envia un ¿ amigo ? del exterior !!!.

Ningún ordenador actual es capaz de procesar los 35 Gbytes de datos que el radiotelescopio de Arecibo en Puerto Rico, obtiene al día. Una posible solución es la construción de un superordenador descomunal. Esto, a parte del tiempo y tecnologia necesaria, es muy caro. En 1996, David Gedye, junto con Craig Kasnoff, ambos de la Universidad de Columbia en Berkeley (USA), concibieron la idea de SETI@home y formaron el equipo inicial del proyecto. Esta idea consiste en aprovechar la potencia de cálculo de miles de ordenadores pequeños que ya están funcionando por todo el mundo (los PCs) y que no todo el tiempo que están encendidos están trabajando; son muchos los minutos que pasan inactivos mostrando, únicamente, un salvapantallas. Todos estos ordenadores pueden, de forma simultánea, analizar una pequeña porción de los datos y mandar los resultados, vía Internet, a la central del proyecto. Esto se puede hacer porque el conjunto de todos los datos pueden dividirse en pequeñas partes independientes entre si.

El radiotelescopio envía los 35 Gb de datos a la Universidad de Berkeley; alli se dividen en paquetes (work units) de 0.25 Mb; el servidor del SETI@home los envía por internet a todas las personas del mundo que quieran colaborar en el proyecto, y que tengan una PC (en sus diversas formas de escritorio o portátil-también hay versiones para Iphone y Android-), para ser analizados. SETI@home observa un ancho de banda de 2.5 MHz centrada en los 1420 MHz. Este espectro es dividido en 256 piezas de 10 KHz.




Para registrar correctamente este ancho de banda es necesario muestrearlo a 20 Kb/s.SETI@home envía 107 segundos de esas frecuencias muestradas: 107 s · 20 000 b/s = 2 140 000 bits o 250 000 bytes; como además se adjuntan bites adicionales de información, el paquete enviado por Internet a los participantes es de 340 Kb.
El PC analiza los datos mientras actúa como salvapantallas. El algoritmo utilizado busca señales 10 veces más pequeñas que el utilizado por el propio telescopio en su trabajo habitual (el SERENDIP IV). con él se llevan a cabo análisis en frecuencia y en intensidad, en intervalos de frecuencia variables. Con los 107 s de datos, el algoritmo utilizado (llamado de integración coherente) tiene que realizar 175 000 000 000 operaciones lo que lleva entre 10 y 50 horas, dependiendo de la velocidad del PC.
Una vez el ordenador ha terminado el análisis manda los resultados por Internet y recibe otra nueva unidad de trabajo (lo puede hacer automáticamente o cuando el usuario del PC quiera); el tiempo estimado en la conexión es de 5 min. aproximadamente.

Para que una señal sea considerada como procedente de algún planeta lejano de tener las siguientes caracteristicas:



1) debe ser al principio tenue, ir aumentando en intensidad para luego ir debilitandose de nuevo; esta variación en 12 segundos. La razón es que cualquier punto del firmamento tarda en atravesar el disco del radiotelecopio (por tener su posición fija al suelo y moverse junto al movimiento de rotación de la Tierra) 12 segundos.
2)debe ser variable en intensidad o frecuencia con un periodo de oscilación inferior a 12 segundos ( por la misma razón anterior) y pulsada, si es que nuestros amigos extraterrestres quieren decirnos algo.
 

Si nuestra PC encuentra una señal con las caracteristicas anteriores, el equipo de SETI@home seguiría con el analisis cotejando la señal con las que tienen almacenadas en una enorme base de datos sobre señales electromagnéticas cuyo origen es conocido. Si esta fase es superada, se 
mandaría la señal candidata a ser analizada por otro equipo con telescopio y ordenadores distintos. Después, se procedería a la detección simultanea de la señal por dos equipos en posiciónes diferentes en la Tierra para confirmar la procedencia exterior y localizar exactamente el lugar de procedencia. de confirmarse todos los resultados, SETI@home mandaría un telegrama a la IAU (Unión Astronómica Internacional) para su difusión.
Todos los resultados y hallazgos se harían públicos.
Aún con todo, no tendriamos la certeza de que la señal es emitida por una civilización inteligente, y podría ser debida a algún fenómeno o fuente desconocidos.


Pero la búsqueda continúa...

Si eres como yo, supongo que ahora mismo lo que deseas es instalarte el salvapantallas con gráficos para alguna de las versiones de Windows. El salvapantallas es muy espectacular para enseñar a la familia y a los amigos. Para poderte unir al programa SETI@home, antes debes bajarte el software de Boinc (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing) de este enlace: Descargar BOINC


"Es intentando lo imposible como se realiza lo posible." Henri Barbusse


"End of transmission".

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