Re: FORO-CIENCIA

Rostro humano virtual capaz de interactuar con humanos


Dr. Takaaki Kuratate y su Mask-Bot. (Foto: Uli Benz / TU Muenchen)



El Mask-bot es un singular rostro robótico diseñado recientemente y que ya puede sostener un diálogo simple con un humano. Cuando el robotista Takaaki Kuratate dice "arco iris", por ejemplo, el Mask-bot pestañea y responde con una frase detallada sobre el tema: "Cuando la luz solar incide sobre las gotas de lluvia en el aire, éstas actúan como un prisma y se forma un arco iris". Y cuando habla, el Mask-bot también mueve un poco la cabeza y levanta las cejas, todo ello como lo haría un rostro humano auténtico.
Lo que al principio da la impresión de ser una persona hablando, en realidad es el prototipo de un nuevo rostro robótico que un equipo del Instituto de Sistemas Cognitivos en la Universidad Técnica de Múnich, Alemania, ha desarrollado en colaboración con un grupo en Japón.
El equipo de Gordon Cheng y Takaaki Kuratate desarrolló varias innovaciones en el transcurso del desarrollo del Mask-bot.
Una de ellas fue la proyección de rostros tridimensionales realistas. Aunque otros grupos también han desarrollado ya cabezas tridimensionales, éstas muestran una apariencia más similar a la de personajes de dibujos animados. Sin embargo, el Mask-bot puede mostrar cabezas tridimensionales realistas en una máscara de plástico transparente, y puede cambiar de rostro bajo demanda. Un proyector situado detrás de la máscara proyecta con precisión el rostro humano escogido en la parte posterior de la máscara. Con este sistema, es posible crear caras muy realistas que pueden ser vistas desde varios ángulos, incluyendo desde un lado.
El Mask-bot es también lo bastante brillante como para funcionar a plena luz del día gracias a un pequeño proyector muy potente y a un revestimiento de pintura especial aplicada al interior de la máscara de plástico.
Un nuevo programa permite además que el sistema convierta la fotografía bidimensional normal de una cara humana en una proyección de proporciones correctas para la máscara tridimensional. Algoritmos adicionales se ocupan de generar las expresiones faciales y la voz.
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La amenaza de los supervolcanes


Erupción volcánica. Foto: USGS.


¿Qué es un "supervolcán" o una "supererupción?" Ambos términos son bastante nuevos e inspiran una lógica inquietud en la gente. Los geólogos han empezado a utilizarlos en los últimos años para referirse a erupciones volcánicas explosivas que expulsan unas diez mil veces más magma y cenizas que el Monte Santa Helena en 1980, una de las erupciones más explosivas en las últimas décadas.
Es difícil imaginarse una erupción de tal alcance, pero la superficie de la Tierra ha conservado indicios distintivos de muchas supererupciones masivas. Las capas expansivas de ceniza llegaron a cubrir grandes porciones de muchos continentes. Y las calderas vacías, cráteres que pueden tener un diámetro tan grande como 100 kilómetros, y que son lo que queda después de que un gran volcán se derrumba tras vaciarse su cámara magmática completa, sirven como recordatorios amedrentadores de supererupciones desencadenadas tiempo atrás en Chile, Estados Unidos, Indonesia y Nueva Zelanda.
La erupción de estos supervolcanes prehistóricos remodeló grandes áreas. El flujo de magma del Monte Toba en Sumatra, que entró en erupción hace unos 74.000 años, en lo que probablemente fue la mayor erupción volcánica conocida, lanzó la colosal cantidad de 2.800 kilómetros cúbicos de magma, y dejó una gruesa capa de ceniza sobre todo el sur de Asia. En comparación, la cantidad de magma expulsado durante la erupción del Krakatoa en Indonesia en 1883, una de las mayores erupciones documentadas en la historia, fue de unos 12 kilómetros cúbicos.
Los vulcanólogos siguen buscando respuestas a muchos enigmas sobre los supervolcanes. ¿Qué desencadena sus erupciones? ¿Por qué no entran en erupción hasta que las cámaras de magma alcanzan proporciones tan enormes? ¿Qué hay en su composición que sea distinto, en comparación con la composición que es típica de las erupciones normales? Y, quizá el enigma más trascendental: ¿Cómo podemos predecir cuándo entrará en erupción el próximo supervolcán?
Sin embargo, hay una cosa en la que todos los expertos están de acuerdo: Aunque las supererupciones no son imposibles en la actualidad, son fenómenos muy raros, y las probabilidades de que se produzca alguna en el transcurso de la vida de cualquier persona que lea este artículo son sumamente pequeñas.
La supererupción más reciente se produjo en Nueva Zelanda hace unos 26.000 años. La siguiente más reciente, la erupción catastrófica del Monte Toba, se desencadenó alrededor de 50.000 años antes que la de Nueva Zelanda.
En total, los geólogos han identificado los restos de unas 50 supererupciones, aunque todavía no están claras muchas de las circunstancias que rodearon a esas catástrofes.
Cincuenta supererupciones pueden parecernos muchas. Sin embargo, cuando un grupo de científicos calculó la frecuencia aproximada de las supererupciones, descubrió que hay sólo 1,4 cada millón de años.
Eso no quiere decir que cada millón de años, a intervalos regulares, se desencadene al menos una supererupción. Podrían pasar muchos millones de años sin supererupciones, o muchos supervolcanes podrían entrar en erupción en un período corto. El registro geológico sugiere que los supervolcanes actúan en grupos, pero estos grupos no son lo bastante regulares como para servir de base a partir de la cual predecir futuras erupciones.
La erupción del Tambora en Indonesia en 1815 fue 10 veces más potente que la de Krakatoa, y un centenar de veces más potente que las grandes erupciones recientes de volcanes como el Vesubio o el Monte Santa Helena. Provocó la muerte de más de 100.000 personas sólo en Indonesia, y lanzó a la atmósfera una columna de ceniza de alrededor de 70 kilómetros de altura. El impacto en el clima global fue tan notable que a 1816 se le llamó el "año sin verano".
Y todo esto siendo el Tambora un volcán pequeño en comparación con los supervolcanes más conocidos. Uno de estos podría crear el equivalente a un invierno nuclear global. Se desencadenaría una feroz devastación en un radio de cientos de kilómetros alrededor del sitio de la erupción. Y en buena parte del mundo se perderían cosechas debido a la caída de ceniza y, aún más importante, por el descenso rápido de la temperatura.
Existen en bastantes partes del mundo lugares que acogieron la actividad de supervolcanes y que podrían volver a ser escenarios de esa violencia colosal. Uno de los sitios más famosos de esta clase es el Parque Nacional de Yellowstone en Wyoming, Estados Unidos.
Toda información que se obtenga sobre la actividad geotérmica de Yellowstone es importante, ya que este supervolcán, por ahora adormecido, experimentó tres erupciones colosales, hace 2 millones de años, 1,3 millones, y 640.000 años. Estas explosiones fueron 2.500, 280 y 1.000 veces mayores, respectivamente, que la erupción del Monte Santa Helena en 1980. Estas erupciones cubrieron hasta casi la mitad de Norteamérica con una capa de cenizas de muchos centímetros de grosor.
Los vulcanólogos no tienen modo alguno de predecir con total seguridad si un supervolcán entrará o no en erupción dentro de un siglo, una década o un año, pero las zonas del mundo más propensas a ese fenómeno devastador son vigiladas cuidadosamente por los expertos, y, tal como subraya Adam Voiland del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA, hasta ahora no hay ni el menor indicio de que se esté preparando una supererupción.

Tres sistemas solares devastados por estrellas gigantes rojas


Cuando una estrella se hincha hasta su etapa de gigante roja, los planetas y lunas cercanos acaban siendo engullidos por su sol moribundo. (Imagen: Recreación artística de Jorge Munnshe para NCYT)


Tres planetas, cada uno orbitando alrededor de su correspondiente estrella gigante moribunda, han sido descubiertos por un equipo internacional de investigación con el telescopio gigante Hobby-Eberly.
Las estrellas en torno a las cuales giran esos planetas son HD 240237, BD +48 738 y HD 96127, y están ubicadas a decenas de años-luz de nuestro sistema solar. Los tres sistemas planetarios recién descubiertos están más evolucionados que nuestro sistema solar. Una de las estrellas masivas y moribundas tiene un misterioso objeto adicional orbitándola.
El estudio lo ha realizado el equipo del astrónomo Alexander Wolszczan de la Universidad Estatal de Pensilvania, que es un pionero en el descubrimiento de planetas de otros sistemas solares, y Sara Gettel de la misma universidad.
Cada una de las tres estrellas se está hinchando y ya se ha convertido en una gigante roja, una estrella moribunda que pronto engullirá cualquier planeta que pase a estar orbitando muy cerca de ella. Cuando las estrellas se hinchan hasta su etapa de gigante roja, las órbitas planetarias cambian, e incluso se cruzan, y los planetas y lunas cercanos acaban siendo engullidos y absorbidos por la estrella moribunda. Por esta razón, es posible que HD 240237, BD +48 738 y HD 96127 tuvieran en el pasado más planetas orbitando a su alrededor, y que esos mundos fueran engullidos por sus respectivas estrellas en algún momento de la transformación de éstas.
Un dato interesante es que ninguna de estas tres estrellas recién descubiertas tiene un planeta a una distancia menor de 0,6 unidades astronómicas, o sea unos 90 millones de kilómetros o un 60 por ciento de la distancia entre la Tierra y el Sol. Wolszczan aventura que, en estrellas como éstas, esa distancia de 0,6 unidades astronómicas podría marcar un umbral de supervivencia, que implique la destrucción total de cualquier planeta separado de su estrella por una distancia menor que esos 90 millones de kilómetros.
Una de las estrellas masivas y moribundas, la BD +48 738, está acompañada no sólo por un enorme planeta similar a Júpiter, sino también por un segundo objeto misterioso. Este objeto puede ser otro planeta, una estrella de baja masa o una enana marrón.
Las enanas marrones son objetos ambiguos, demasiado pequeñas para ser estrellas, pero demasiado grandes para ser planetas propiamente dichos. A veces se las llama "estrellas fallidas" porque su masa es menor de la requerida para activar las reacciones de fusión del hidrógeno en sus núcleos, la fuente de producción de energía de las estrellas. Por regla general, el abanico típico de masas de las enanas marrones abarca entre 15 y 80 veces la de Júpiter, el planeta más grande de nuestro sistema solar.
Wolszczan y sus colaboradores seguirán observando este extraño objeto y esperan que dentro de unos años puedan averiguar qué es.

La dispersión humana en Asia no parece ligada a ningún cambio ambiental destacado


Canto tallado de tradición Olduvayense. (Imagen: Wikipedia)


Una investigación del Museo Nacional de Ciencias naturales (CSIC) estudia la dispersión de grandes mamíferos en relación con el cambio climático como marco para explicar la dispersión del género Homo en Eurasia.
“Nuestros resultados indican que la primera dispersión humana, cuando el hombre disponía de una industria lítica denominada olduvayense, puede atribuirse más a una adaptación biológica o a una mayor organización social que a un cambio ambiental”, afirma Jan van der Made, investigador del Museo Nacional de Ciencias Naturales del CSIC, cuyo trabajo ha sido publicado en Quaternary Science Reviews.
Si bien está claro que el origen del hombre está en África, queda por resolver cuándo y por qué apareció en otras partes del mundo. El estudio de los desplazamientos de los grandes mamíferos que coexistieron con el género Homo puede arrojar luz sobre los factores que han podido contribuir a su dispersión.
El género Homo permaneció en África desde su origen, hace unos 2,5 millones de años, hasta su dispersión en Asia hace unos 1,8 millones de años. La datación de estos eventos ha sido posible gracias a la aplicación de técnicas paleomagnéticas, que permiten detectar las variaciones del campo magnético de la Tierra que quedan registradas en rocas y sedimentos, y también métodos radiométricos, con los que es posible descubrir los elementos radiactivos que contienen las rocas.
No se ha encontrado ninguna evidencia de que la primera dispersión humana en Asia coincidiera con ningún cambio destacado de tipo climático o faunístico. Lo que sí se sabe es que la aparición de una nueva especie (Homo ergaster u Homo erectus, aún hay controversia en este punto), coincide con  un importante episodio de la evolución humana. Los restos más antiguos de Homo encontrados fuera de África se localizan en el Cáucaso, en el yacimiento de Dmanisi (Georgia). Aquí aparece la primera prueba de cohesión social que permitió la supervivencia de un individuo que carecía de dientes, por lo que no podía masticar la carne y los vegetales que constituían la dieta habitual de aquellos homínidos.
Cuando ocurrió la dispersión humana, el intercambio de fauna entre África y Eurasia estaba disminuyendo como consecuencia de un incremento en la aridez. Este aumento de la aridez que se produjo en el norte de África y suroeste de Asia, provocó que el intercambio de fauna por el corredor de Levante – a través de Palestina- disminuyera, dejando tal vez  aisladas las poblaciones humanas de África y Eurasia. También pudieron quedar aisladas las poblaciones asiáticas, como sugiere el bajo grado de intercambio observado en la fauna entre China y Java, y al hecho de que los fósiles de Homo procedentes de Java y China pertenezcan a distintos linajes.
Aunque la presencia de homínidos a las puertas de Europa fue muy temprana, su dispersión hacia el oeste del continente se vio obstaculizada por la existencia de ambientes cerrados en Centroeuropa que dificultaban su avance. Los registros humanos más antiguos aparecidos en Europa datan de hace 1,2 millones de años y se encuadran en la industria lítica olduvayense que consistía en herramientas muy sencillas.
El cambio climático que se produjo entonces dio lugar a hábitats más abiertos que permitieron la entrada de especies como los bisontes y la llegada de homínidos con esta tecnología más arcaica. Sin embargo, la tecnología achelense, más elaborada, que se originó en África entre 1,6 y 1,5 millones de años atrás no alcanzó Europa hasta 1 millón de años después, cuando el suroeste de Asia se volvió menos seco, lo que permitió el intercambio de fauna entre estos continentes y también la llegada de otra oleada de homínidos a Europa. (MNCN)

Una joven estrella que se rebela contra su nebulosa matriz


(Foto: NASA/ESA)


Una de las cámaras de gran campo del telescopio espacial Hubble ha captado esta imagen de una nube de hidrógeno gigante iluminada por una brillante estrella joven. La imagen revela cuán violentas pueden llegar a ser las etapas finales del proceso de formación estelar.
Pese a los colores celestiales de esta imagen, nada ocurre tranquilamente en la región de formación estelar Sh 2-106, o S106. En ella se aloja la joven estrella S106 IR, que expulsa a gran velocidad material que altera el gas y el polvo circundantes. Esta estrella tiene una masa 15 veces superior a la del sol y está en las etapas finales de su formación; pronto, cuando entre en la fase de su evolución llamada ‘de secuencia principal’ –el equivalente a la etapa adulta de su vida estelar-, se calmará.
Por ahora, S106 IR permanece inserta en su nube matriz, pero se rebela contra ella. El material que eyecta la joven estrella no solo confiere a la nube su forma de reloj de arena, sino que hace que el gas en su interior sea caliente y turbulento. Las complejas estructuras resultantes se aprecian claramente en la imagen del Hubble. 
La estrella S106 IR también calienta el gas a su alrededor, haciendo que alcance temperaturas superiores a los 10.000 grados centígrados. La radiación de la estrella ioniza los lóbulos de hidrógeno, haciéndolos brillar. La luz de este gas brillante aparece en azul en la imagen del Hubble.
Una capa gruesa y más fría de polvo, roja en la imagen, separa las regiones de gas brillante. Este material oscuro oculta casi por completo a la estrella, pero no del todo: el joven objeto se asoma por detrás de la parte más ancha del sendero de polvo S106, que se encuentra a unos pocos años luz de distancia en dirección a la constelación del Cisne, fue catalogada con el número 106 por el astrónomo Steward Sharpless en los años cincuenta. La nube en sí misma es relativamente pequeña comparada con otras regiones de formación estelar: su eje más largo mide unos dos años luz. Eso es aproximadamente la mitad de la distancia entre el Sol y la estrella Próxima Centauri, uno de nuestros vecinos estelares más cercanos.
Esta imagen ha sido obtenida con la cámara de gran campo Wide Field Camera 3 del telescopio espacial Hubble. Es el resultado de combinar dos imágenes tomadas en luz infrarroja y una en luz visible, pero sintonizada a la longitud de onda específica de la luz que emite el gas hidrógeno cuando está excitado –conocida como H-alpha-. Esta elección de longitudes de onda es perfecta para obtener imágenes de regiones de formación estelar. El filtro H-alpha aísla la luz emitida por el hidrógeno en las nubes

Shibam, los rascacielos más antiguos del mundo

Artículo, del blog Bitnavegantes, que recomendamos por su interés.
En medio de la nada, rodeada por el agreste desierto Rub al Khali, se levanta la antigua ciudad de Shibam, el "Manhattan del desierto", tal como la llamó la viajera Freya Stark.
Situada al este de Yemen, se trata de una ciudad amurallada que acota unas asombrosas edificaciones que recuerdan a rascacielos. Algunos de estos edificios tienen 16 plantas, con una altura de hasta 40 metros, y están construidos con ladrillos de adobe. Son los vestigios de un pasado tumultuoso como centro financiero de las antiguas rutas de comercio.
La constancia escrita de su asentamiento inicial se remonta a 2 siglos antes de nuestra era.

El artículo, del blog Bitnavegantes, se puede leer aquí.

Detectar luces artificiales en el hemisferio nocturno de otros mundos

Representación artística de las luces artificiales del hemisferio nocturno de un planeta extrasolar. (Foto        avid A. Aguilar (CfA))



En la búsqueda de inteligencia extraterrestre, los astrónomos han tratado de detectar señales de radio y pulsos ultracortos de luz láser. Sin embargo, el progreso tecnológico de la humanidad comienza ya a permitir plantearse otra estrategia de búsqueda mucho más directa pero que hasta ahora era exclusiva de la ciencia-ficción: Buscar luces artificiales en el hemisferio nocturno de planetas.
Las ciudades de la Tierra resultan inconfundibles si las vemos desde la órbita terrestre cuando reina la noche en ellas. Las intrincadas marañas de puntitos luminosos recortadas contra el fondo negro delatan a los principales núcleos urbanos de nuestro planeta.
Por supuesto, tratar de detectar luces de ciudades en el lado nocturno de un planeta es mucho más fácil estando en órbita a él que observándolo desde otro sistema solar. Sin embargo, aunque todavía no poseemos telescopios con la capacidad de hacer esto último, dicho poder escrutador ya no es imposible en el horizonte tecnológico humano. Avi Loeb del Centro para la Astrofísica, gestionado conjuntamente por la Universidad de Harvard y el Instituto Smithsoniano, y Edwin Turner, de la Universidad de Princeton, sugieren usar esta estrategia para buscar civilizaciones en otros mundos. Esta singular búsqueda de ciudades alienígenas no requeriría de recursos adicionales, teniendo en cuenta que se haría mediante los mismos telescopios avanzados de uso astronómico general que se prevé sean construidos en el futuro.
Al igual que con otros métodos de búsqueda de inteligencia extraterrestre, la estrategia propuesta se basa en la suposición de que los alienígenas usan tecnologías similares a las empleadas por nosotros. En el caso del alumbrado artificial nocturno, esa idea también se sustenta en una cierta lógica "universal"        arece razonable que cualquier forma de vida inteligente que se haya desarrollado a la luz de su estrella más cercana opte por utilizar iluminación artificial durante las horas de oscuridad.
¿Cuán difícil sería detectar una ciudad en un planeta lejano? Evidentemente, habría que distinguir esta luz de la luz de su estrella madre. Loeb y Turner sugieren analizar el cambio en la luz proveniente del exoplaneta investigado, conforme gira alrededor de su estrella.
A medida que el exoplaneta (planeta de otro sistema solar) gira, pasa por fases similares a las de la Luna. Cuando está en una fase oscura, desde la Tierra se vería más luz artificial en el lado nocturno que la luz reflejada desde el lado diurno. Así que el flujo total proveniente de un planeta con iluminación artificial urbana puede variar de un modo perceptiblemente distinto al de un planeta que no tiene iluminación artificial.
Detectar esta tenue señal reveladora requería de telescopios más avanzados que los actuales. Sin embargo, lo que ya se puede hacer ahora es comprobar y ensayar esta técnica con los telescopios actuales, examinando objetos en la periferia de nuestro sistema solar.
Loeb y Turner calculan que los mejores telescopios de la actualidad podrían ver la luz generada por una metrópoli del tamaño de Tokio a la distancia del cinturón de Kuiper (la región ocupada por Plutón, Eris, y miles de pequeños cuerpos helados). Así que si hubiera alguna ciudad ahí, ya seríamos capaces de detectarla. Realizando observaciones, los astrónomos pueden madurar y perfeccionar la técnica de modo que puedan tenerla del todo desarrollada y aplicarla de inmediato en cuanto haya telescopios lo bastante potentes que observen mundos del tamaño de la Tierra que giren alrededor de estrellas lejanas de nuestra galaxia.
A medida que nuestra tecnología pasa de las emisiones de radio y TV, al cable y la fibra óptica, nos volvemos menos detectables para los alienígenas. Si ha ocurrido lo mismo con las civilizaciones extraterrestres, entonces las luces artificiales podrían ser el mejor modo de detectarlos en la lejanía.

Profundizan en los entresijos de la muy eficaz fotosíntesis de las algas rojas


La proteína Rubisco y la activasa, que tira de ella. (Foto: © Manajit Hayer-Hartl / Max Planck Institute for Biochemistry)


La fotosíntesis es uno de los procesos biológicos más importantes. Sin embargo, es menos eficiente en los vegetales de lo que podría ser. Las algas rojas, en cambio, usan un mecanismo ligeramente diferente y más productivo.
Unos científicos del Instituto Max Planck de Bioquímica en Martinsried, cerca de Múnich, Alemania, ahora han identificado una proteína que ayuda a realizar la fotosíntesis en las algas rojas.
Comparar su mecanismo con el de las plantas verdes podría ayudar a obtener, mediante ingeniería genética, vegetales más eficientes en su función fotosintética.
Las plantas verdes, así como algas y fitoplancton, metabolizan dióxido de carbono (CO2) y agua en oxígeno y azúcar, estando en presencia de la luz. Sin este proceso de fotosíntesis, la vida actual en la Tierra no sería posible. La proteína clave de este proceso, llamada RuBisCO, es por tanto una de las proteínas más importantes en la naturaleza. Se adhiere al dióxido de carbono e inicia su conversión en azúcar y oxígeno.
A pesar de su gran importancia, la RuBisCO es una enzima con muchas deficiencias.
Uno de los problemas es que la RuBisCO se adhiere a moléculas de azúcar inapropiadas que inhiben su actividad. En tales casos, los inhibidores tienen que ser retirados por una proteína especial, llamada RuBisCO activasa.
El equipo de Manajit Hayer-Hartl descubrió que durante la evolución se desarrollaron dos RuBisCO activasa diferentes en algas rojas y plantas. Se diferencian en su estructura y en su funcionamiento.
La RuBisCO activasa en las algas rojas repara proteínas RuBisCO no funcionales tirando de un extremo de la proteína, como quien tira de los cordones de un zapato para deshacer el nudo. De este modo, abre el centro activo de la RuBisCO y libera el azúcar inhibidor.
Lo descubierto en este estudio seguramente será de utilidad para muchos trabajos de biotecnología encaminados a obtener plantas y microorganismos que sean capaces de convertir más CO2 en biomasa de lo que logra hacer la naturaleza.