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Nuevo algoritmo para medir el error de enfoque en cámaras


El nuevo algoritmo estadístico podría mejorar el enfoque automático de las cámaras digitales. (Foto: NCYT/MMA)

Unos investigadores han descubierto cómo extraer y usar información en una imagen individual para determinar cuán lejos están los objetos de la distancia del punto de enfoque, algo que hasta ahora sólo podía lograr el sistema visual humano y el de algunos animales.
De modo similar a una cámara, el ojo humano tiene un sistema de enfoque automático, pero este sistema humano rara vez comete errores. Y, a diferencia de una cámara, los humanos no necesitamos el método de prueba y error para enfocar un objeto.
La investigación llevada a cabo por el equipo de Johannes Burge y Wilson Geisler, del Centro de Sistemas de Percepción de la Universidad de Texas en Austin, podría ampliar el conocimiento que se tiene sobre la percepción humana de la profundidad. Y también podría mejorar el enfoque automático de las cámaras digitales.
El algoritmo estadístico desarrollado por el citado equipo puede determinar el error de enfoque, el cual indica cuánto se debe reenfocar una lente para que la imagen sea nítida. Y lo puede hacer a partir de una sola imagen, sin usar el método de prueba y error.
El algoritmo puede, por tanto, ser aplicado a cualquier imagen borrosa para determinar el error de enfoque. Una estimación del error de enfoque también permitiría determinar cuán lejos están los objetos de la distancia del punto de enfoque.
En el ojo humano, los defectos inevitables en la lente, como el astigmatismo, pueden ayudar a que el sistema visual (a través de la retina y el cerebro) calcule el error de enfoque; los defectos enriquecen el patrón de nivel de desenfoque que hace más o menos borrosa una imagen o parte de ella. Los humanos nos valemos de ese grado de borrosidad por desenfoque para estimar la profundidad y reenfocar nuestros ojos. Muchos animales pequeños usan el desenfoque como principal dato para estimar la profundidad.

Remotas nubes de gas reflejan el origen del universo


Simulación del cúmulo de gas primordial, con ausencia de elementos pesados, hallado en los confines del universo. (Imagen: Ceverino, Dekel y Primack)

Astrónomos estadounidenses han observado cúmulos de gas primordial formadas en los primeros minutos de la formación del cosmos. La investigación, que confirma las predicciones de la teoría del Big Bang, supone la primera detección de este gas que no contiene trazas de los elementos más pesados que se forjan en las estrellas.
Dos nubes gigantes de gas que solo contienen elementos ligeros –los únicos que existían antes de la formación de las estrellas– han sido observadas por primera vez. “Hasta ahora solo se había teorizado sobre la existencia de estas nubes primigenias”, afirma a SINC John M. O'Meara, investigador del Saint Michael's College de Colchester (EE UU) que participa en estudio.
En el Big Bang se crearon los elementos más ligeros, como hidrógeno y helio. Millones de años después, cuando el gas primordial se condesó y formó los primeros astros se forjaron los elementos pesados como el carbono o el oxígeno. Estos componentes llamados ‘metales’ han contaminado todas las mediciones realizadas por los astrónomos hasta ahora.
“En todos los lugares observados del universo se han detectado elementos pesados en alguna forma, pero en estas nubes no. Esto significa que el gas ha permanecido totalmente prístino desde que se creó, minutos después del Big Bang”, asegura O'Meara.
Además, la cantidad de hidrógeno y de su isótopo Deuterio que han encontrado los investigadores se ajusta totalmente a las predicciones de la Teoría del Big Bang. “Interpretamos estos resultados como una exitosa comprobación de la cosmología del Big Bang”, subraya O'Meara.
En el análisis espectral de las nubes, que localizaron en quásares lejanos, solo detectaron hidrógeno y deuterio. "No tenemos sensores de helio, pero si los tuviéramos lo observaríamos”, asegura Xavier Prochaska, de la Universidad de California de Santa Cruz (UCSC), que lidera la investigación. “Sí tenemos excelente sensibilidad para el carbono, el oxígeno y el silicio y podemos afirmar la completa ausencia de estos elementos”.
Cada elemento tiene una huella única que se imprime en su espectro a través de líneas oscuras: las líneas de absorción, donde la luz es captada por el gas. Analizando qué longitudes de onda de la luz del quásar son absorbidas por el material intermedio (la nube), los investigadores pueden saber su composición
”Midiendo las cantidades observadas de deuterio e hidrógeno en las nubes, pudimos comprobar que coincidían con las predicciones del modelo del Big Bang”, explica O'Meara. “Nuestro modelo indica que durante los primeros minutos tras el Big Bang los elementos ligeros, como el hidrógeno, el helio o el litio se crearon en cantidades muy específicas junto a sus isótopos”.
"Los metales producidos en las galaxias están dispersos extensamente por todo el universo. Se pensaba que había un ‘suelo’ de metalicidad, que nada podía tener menos enriquecimiento que el 1% hallado en el Sol”, explica Fumagalli, investigador de la UCSC. "Por eso esta observación ha resultado tan inesperada. Desafía nuestras ideas acerca de cómo las estrellas esparcen los metales que producen”.
“Asumíamos que el proceso de expulsión de gas desde las galaxias era muy eficaz. El descubrimiento de las nubes prístinas muestra que no puede ser perfectamente eficiente”, concluye O'Meara.
Los investigadores han estimado una metalidad para el gas de una 10.000ª parte de la del Sol. En el extremo opuesto, están las estrellas y el gas con los mayores niveles: más de 10 veces la del sol. "La abundancia de metales en los diferentes rincones del universo cubre un rango enorme”, apunta Prochaska. "Así que estos descubrimientos ponen nuevas restricciones a nuestro entendimiento de cómo se distribuyen los metales por todo el universo”. (Fuente: SINC)

Cerebelo electrónico implantado con éxito en una rata


El chip está diseñado para imitar la actividad natural de las neuronas. En la imagen, ilustración de una neurona. (Foto: NIA/NIH)

Recurriendo a una sofisticada tecnología de última generación destinada a proporcionar miembros robóticos a las personas que sufrieron la amputación de una extremidad o de parte de ella, un equipo de científicos ha logrado implantar con éxito un cerebelo robótico en el cráneo de un roedor con daños cerebrales, y restaurar así su capacidad de movimiento.
El cerebelo básicamente es responsable de la coordinación de los movimientos corporales.
Mientras está conectado al cerebro, este chip tan singular que actúa como un cerebelo electrónico, recibe, interpreta y transmite la información sensorial desde el tronco encefálico, facilitando la comunicación entre el cerebro y el cuerpo.
El chip empleado por el equipo de Matti Mintz del Departamento de Psicología de la Universidad de Tel Aviv, Israel, está diseñado para imitar la actividad natural de las neuronas.
Esta tanda de experimentos con el prototipo del citado chip constituye tan sólo una demostración de la viabilidad del concepto, para mostrar que es factible registrar información desde el cerebro, analizarla de forma similar a como lo haría la red biológica natural correspondiente, y luego enviarla de regreso al cerebro.
En el futuro, este cerebelo electrónico podría conducir al desarrollo de implantes electrónicos para sustituir a los tejidos dañados en el cerebro humano.

Prosigue la labor de perfeccionamiento de la primera hoja artificial de árbol con utilidad práctica


La hoja artificial. (Foto        ominick Reuter)


Con la forma y el tamaño aproximados de una carta de póquer, pero más delgada, esta singular hoja artificial consta de una célula solar y también incorpora catalizadores, una célula de combustible que usa hidrógeno y oxígeno, y electrónica varia. Los catalizadores son sustancias que aceleran reacciones químicas que de otro modo serían muy lentas o ni siquiera se producirían.
El dispositivo, del cual ya hablamos meses atrás desde NCYT, fue desarrollado por el equipo de Daniel Nocera del Instituto Tecnológico de Massachusetts, e imita en algunos aspectos el proceso de la fotosíntesis, que las plantas verdes utilizan para producir energía a partir de luz solar y agua; de ahí que se le llame "hoja artificial".
La hoja artificial no necesita cables externos o circuitos de control para hacer su trabajo. Simplemente, se la coloca en un recipiente con agua y se la expone a la luz solar, y muy pronto comienza a generar chorros de burbujas: las de oxígeno por un lado, y las de hidrógeno por el otro.
Si se la coloca en un recipiente que tenga una barrera para separar los dos lados, el gas de cada uno de estos dos chorros de burbujas puede ser recolectado y almacenado, a fin de ser usado después para producir energía        or ejemplo, alimentando con ambos gases una célula de combustible que genera electricidad al combinarlos y que produce agua de nuevo.
Situado en apenas cuatro litros de agua, y expuesto a la luz solar, el dispositivo podría generar suficiente electricidad para, por ejemplo, recargar un teléfono móvil y desempeñar otras funciones básicas, en un lugar donde no haya otro suministro eléctrico.
La nueva fase de desarrollo del dispositivo es obra de Nocera, Steven Reece (quien ahora trabaja en Sun Catalytix, una empresa fundada por Nocera para comercializar sus invenciones de energía solar), y otros cinco investigadores de Sun Catalytix y el MIT.
La hoja artificial de Nocera está hecha de materiales baratos y bastante abundantes, para funcionar necesita estar bajo condiciones fáciles de lograr, es muy estable y también mucho más duradera que otros modelos experimentales.
El nuevo dispositivo aún no está listo para su producción comercial, aunque se espera que lo esté en un futuro no muy lejano.
Nocera cree que, a largo plazo, se podría equipar a las viviendas con sistemas de recolección de energía solar basados en este principio. Habría paneles sobre el tejado que usarían la luz solar para producir hidrógeno y oxígeno, los cuales serían almacenados en un tanque. Luego se podría alimentar con ellos a una célula de combustible cada vez que se necesitara electricidad. Nocera espera que estos sistemas lleguen a ser lo bastante sencillos y baratos como para que puedan ser adoptados ampliamente en todo el mundo, incluyendo muchas zonas en las que actualmente la mayoría de la gente no tiene acceso a fuentes estables de electricidad.

Una estructura en la superficie externa de la bacteria de la tuberculosis bloquea parte de la reacción


Bacterias Mycobacterium tuberculosis. (Foto: Janice Haney Carr / CDC / Dr. Ray Butler)


La bacteria que causa la tuberculosis tiene una estructura peculiar en su superficie celular externa que bloquea una parte clave de la reacción inmunitaria del cuerpo.
Una nueva investigación sugiere que esto constituye un nuevo mecanismo en los constantes esfuerzos de los microbios por permanecer ocultos ante el sistema inmunitario humano.
El equipo de Larry Schlesinger, profesor y catedrático del Departamento de Infecciones Microbianas e Inmunidad de la Universidad Estatal de Ohio, encontró que la bacteria de la tuberculosis tiene la citada estructura en su superficie externa, y que tal estructura puede detener la producción de una importante proteína en las células inmunitarias del cuerpo que ayuda a contener la infección por tuberculosis y a mantenerla en un estado latente. Esta proteína se llama TNF.
Cuando no se produce TNF en cantidades suficientes, la bacteria de la tuberculosis puede multiplicarse sin control y causar una infección activa incontrolada, dentro y fuera de los pulmones.
Hay varios componentes únicos en la pared celular externa de la Mycobacterium tuberculosis que la ayudan a penetrar en el pulmón pasando casi desapercibida.
Cuanto más se logre averiguar acerca de cómo estas estructuras de la pared celular influyen en la respuesta inmunitaria humana, más cerca estarán los científicos de desarrollar una estrategia de mayor eficacia para tratar o incluso prevenir una infección de tuberculosis activa.
La estructura de la bacteria puede bloquear la producción de TNF a escala de microARNs.
Los microARNs son pequeños segmentos de ARN que regulan o ajustan la función de producción de proteínas de un gen.
Esta nueva investigación es uno de los primeros estudios que muestran que las bacterias patógenas pueden influir en la activación de los microARNs en células inmunitarias, y es el primero que explora cómo los microARNs regulan la respuesta inflamatoria de los macrófagos contra la Mycobacterium tuberculosis.

El papel se vuelve inteligente gracias al proyecto europeo ROPAS


Antifalsificación, trazabilidad o envíos postales inteligentes, entre las aplicaciones del nuevo material. (Foto: ITENE)


El proyecto europeo ROPAS investiga en nuevas aplicaciones para el papel como, por ejemplo, en el ámbito de la seguridad (etiquetas inteligentes anti-falsificación), el marketing (integración de etiquetas inteligentes con displays impresos con información destinada a los consumidores), la logística documental (rastreo y trazabilidad de sobres para garantizar la seguridad en los envíos), etcétera.
El proyecto ROPAS, financiado por la Comisión Europea a través del VII Programa Marco, está centrado en dotar al material basado en fibras de nuevas aplicaciones inteligentes a través de la incorporación de un novedoso sensor inalámbrico que pueda imprimirse mediante técnicas de impresión de alta calidad y de bajo coste.
El dispositivo en el que se centra este trabajo estará basado en un sustrato de papel y contará con una batería plana impresa, un dispositivo para enviar información de forma inalámbrica y un sensor impreso. En concreto, incluirá los avances más recientes en nanotecnología de impresión (encapsulación), modificación de la superficie del  papel, desarrollo de sensores y baterías, biotecnología (encapsulado de enzimas) y TIC (comunicación inalámbrica), todos ellos integrados en un sustrato de papel.
El nuevo dispositivo servirá para crear varias aplicaciones de alto impacto en el ámbito de la seguridad, como por ejemplo etiquetas inteligentes anti-falsificación, integración de displays en el papel para informar al consumidor, o incluso hacer un rastreo y seguimiento inteligente de sobres para realizar una eficiente y segura gestión de los envíos.
El proyecto ROPAS, con una duración de cuatro años (2011-2015) permitirá la generación de productos que ofrecen al consumidor la ventaja de ahorrar tiempo y de obtener más información sobre los envases y otros productos de la que es posible dar hoy en día, a un bajo coste adicional.
Al mismo tiempo creará nuevos productos y nuevas áreas de negocio para impulsar la industria del papel y de las pastas papeleras.
En el plano técnico, gracias al proyecto ROPAS se desarrollarán las guías básicas para la fabricación de estos revolucionarios dispositivos y se crearán nuevos materiales para la impresión de los sensores, así como los procesos para imprimir dichos materiales incluyendo el acondicionamiento del sustrato.
El consorcio del proyecto ROPAS está liderado por el centro tecnológico holandés TNO, y está formado por una colaboración entre centros de investigación (TNO junto con VTT, CEA e ITENE), pymes de base tecnológica (Enfucell, MPicoSys, S2 Grupo) y empresas con alto potencial para aprovechar la nueva tecnología ROPAS, que desarrollan etiquetas (ELEP) y sobres inteligentes (Velpa), Loginle (seguridad de envíos) y Oce (sistemas de impresión)
El centro español ITENE está encargado, entre otras tareas, de la realización de los estudios ambientales de esta nueva tecnología, analizando su impacto ambiental a lo largo de su ciclo de vida y las posibilidades de reciclabilidad de estos nuevos productos. (Fuente: ITENE)

Un filete cuesta 1.000 litros de agua



La dieta alimenticia de cada europeo encubre un gasto de agua de 2.000 a 5.000 litros diarios. Solo por comer un filete de ternera ya estamos gastando 1.000 litros de agua. Son datos facilitados esta semana por ingenieros europeos durante su reunión en el foro Euro-CASE 2011 sobre Agua y Seguridad Alimentaria en Europa que han celebrado en Madrid.
Una familia pide en el restaurante una parrillada de carne. El camarero les sirve el plato, con una etiqueta adjunta en la que figura, en letras bien grandes, la huella hídrica que supone haber elegido esa especialidad. Es ficción, pero los datos sorprenderían: por cada persona que coma hoy un filete de ternera de 200 gramos se habrán utilizado 1.000 litros de agua.
“Los europeos desconocen que su dieta alimenticia encubre un gasto de agua de 2.000 a 5.000 litros diarios por persona”, indica Elías Fereres, presidente de la Real Academia de Ingeniería (RAI) y coordinador general de Euro-CASE (European Council of Applied Sciences, Technologies and Engineering) 2011. Los representantes de este foro permanente de intercambio y consulta entre instituciones europeas, la industria y centros de investigación se han reunido en Madrid para explicar la situación y buscar soluciones.
Los expertos han analizado los datos en un contexto de escasez de agua, y han valorado la repercusión que ésta tendrá sobre el abastecimiento de alimentos en las grandes ciudades. Consideran que los ciudadanos deben conocer la huella hídrica de sus preferencias alimentarias.
Con el tiempo –señalan– puede que pese con fuerza en un asunto tan personal y delicado como es la elección de la dieta. Los hábitos alimenticios de las sociedades urbanas se basan en una cadena productiva cada vez más complicada, dada la escasez de agua y la dificultad para hacer previsiones meteorológicas en un marco de cambio climático.
A esto se añade la presión que la población de los países emergentes (India, China…) empieza a ejercer sobre los recursos de tierras y aguas utilizados hasta ahora casi en exclusiva por y para el mundo desarrollado. A medida que la población aumente y mejore su calidad de vida, los problemas de abastecimiento alimentario se irán agudizando en zonas donde antes eran casi inexistentes.
El motivo, al mejorar el nivel de vida se produce un cambio de dieta y muchos habitantes del planeta que antes sólo comían cereales ahora desean comer carne. La producción de este alimento animal para consumo humano precisa de más agua y más grano para el ganado y, a su vez, disponer del grano suficiente requiere de más tierras para el cultivo. En definitiva, más agua.
“No sólo la ingeniería agronómica, sino todas las ramas de la ingeniería –dice el profesor Fereres, investigador del Instituto de Agricultura Sostenible del CSIC-, porque el problema del agua tiene que ver con la energía, el transporte, las infraestructuras, la química… Todos, en las diversas ramas de la ingeniería, estamos trabajando casi a contrarreloj para desarrollar tecnologías más eficientes y sostenibles, que ayuden a superar todos estos obstáculos y, por eso el Consejo Europeo de Academias de Ingeniería se ha reunido en Madrid para debatir sobre Agua y Seguridad Alimentaria en Europa”.
Una de las buenas noticias  es que los regadíos españoles han mejorado su eficiencia en los últimos 20 ó 30 años, hasta el punto de que España es uno de los países más avanzados en gestión del agua para la agricultura y produce más del doble de alimentos por metro cúbico que hace 20 años.
Al utilizar de forma más eficiente este recurso se ha ido reduciendo la contaminación producida por el agua sobrante y la salinización de tierras provocada en el pasado, por el arrastre de sales y minerales que terminaban en los ríos.
Euro-CASE, con sede en Paris, es el máximo órgano de representación de las academias de ingeniería de 21 países europeos, lo que supone aproximadamente un total de 6.000 académicos, la mayoría ingenieros. En la apertura de Euro-CASE 2011 han participado el Secretario de Estado de Medio Rural y Agua, Josep Puxeu, así como el Comisario de Medio Ambiente de la UE Janez Potočnik. (Fuente: SINC/RAI)