Un nuevo lenguaje para las redes de teléfonos

Grupos de nódulos: La topología de las ‘pocket-switched networks’ cambia rápidamente a través del tiempo y a medida que los humanos se mueven de un lado a otro, lo que provoca que los nódulos entren y salgan de las redes locales. Los investigadores agrupan los dispositivos por comunidades, grupos que comparten la misma información, y el retraso medio a la hora de recibir dicha información. Los nódulos con el mismo color reciben la información después de sufrir un retraso similar. A los científicos les encantan los teléfonos móviles. Los investigadores han usado este aparato omnipresente como mesa de votación portátil, como dispositivo para hacer seguimientos y como sensor. Un grupo de científicos informáticos acaba de utilizar los teléfonos móviles para intercambiar datos sin usar la red telefónica, en vez de comunicarse directamente con las torres celulares, las estaciones base y en ocasiones la red inalámbrica. Esta es la visión que comparten un grupo de científicios informáticos que creen que la distribución de datos de forma viral podría abrir paso a una nueva generación de aplicaciones dentro de las redes de dispositivos móviles P2P (peer to peer), conocidos más formalmente como ‘pocket-switched network’ (algo así como “red activada desde el bolsillo”). Una red tan especial como esta—que podría definirse como una especie de Sneakernet con esteroides—podría permitir a las víctimas de desastres naturales pasar mensajes de una persona a otra incluso si las torres celulares hubiesen sido destruidas. En otro tipo de escenario, los visitantes de ciertas localizaciones específicas podrían recibir información importante a través de los dispositivos de los usuarios locales. Y los grupos de amigos podrían preguntarse unos a otros donde cenar esa noche sin tener que usar internet para ello. “Si todo esto toma impulso, esperamos que a la gente se le ocurra un nuevo montón de aplicaciones,” afirma Jon Crowcroft, profesor de ciencias informáticas en la Universidad de Cambridge y líder de un equipo de investigadores que trabajan en el problema. Las tecnologías como las de las ‘pocket-switched networks’ son un tipo de redes tolerantes al retraso, tales como el Internet Interplanetario. Las redes de torrente retrasado forman parte de una infraestructura que incluye cualquier grupo de nódulos ocasionalmente conectados que pudieran estar desconectados de la red durante un largo periodo de tiempo y además pudieran reenviar mensajes cuando se necesite. Estas redes normalmente consisten en un grupo reducido de dispositivos que se encuentran desconectados gran parte del tiempo y, por supuesto, son de naturaleza móvil. Las comunicaciones se llevan a cabo a través de conexiones Bluetooth o inalámbricas entre los dispositivos mediante el uso de una técnica de publicación-suscripción dependiente de las preferencias de contenido del dueño del dispositivo. “Es un tipo de acercamiento en el que se prescinde de la infraestructura,” afirma Kevin Fall, ingeniero principal en Intel Research Berkeley y experto en redes tolerantes al retraso. “No necesitas estaciones base, no necesitas torres celulares, sólo tienes que llevar contigo un dispositivo capaz de conectarse a otros dispositivos.” Sin embargo, si algo le falta a esta tecnología es simplicidad. Crowcroft y su equipo de la Universidad de Cambridge esperan poder solventar ese problema. La semana pasada, el grupo de investigación desveló un lenguaje de programación diseñado para hacer que el desarrollo de programas complejos sea mucho más sencillo. Este lenguaje, conocido como Data-Driven Declarative Networking (D3N), permite a los programas simples que saquen partido de las características inherentes de las ‘pocket-switched networks’, incluyendo las comunicaciones asíncronas y las peticiones para expresar algo sencillo (‘simple-to-express’ queries, en inglés). El lenguaje es declarativo, lo que permite al programador centrarse en la lógica de la aplicación en vez de en los algoritmos precisos de las ‘pocket-switched networks’. “Uno de los objetivos es hacer que todo sea muy simple para que la gente pueda crear aplicaciones muy complejas e interesantes fácilmente,” señala Crowcroft. El lenguaje D3N está basado en el proyecto #F de Microsoft. El lenguaje añade control de concurrencia para así poder manejar la naturaleza única del intercambio de datos entre un número variable de nódulos asíncronos. Las funciones de peticiones y unión de patrones hacen que resulte sencilla la selección de datos a partir de los nódulos disponibles en la red local P2P. El año pasado, un grupo de investigadores construyeron un esquema de programación distinto, conocido como Haggle, para las ‘pocket-switched networks’. La librería de Haggle incluye grupos de código para dar apoyo a la manipulación de datos en las ‘pocket-switched networks’ mediante el uso de una variedad de plataformas, incluyendo Windows y Windows Mobile, Mac OS X y el iPhone, así como el Android de Google y Linux. La diferencia entre Haggle y el D3N radica en si la inteligencia—el conocimiento acerca de cómo interactuar con las ‘pocket-switched networks’—es algo inherente al lenguaje o si se encuentra en una librería de código por separado. D3N incluye el conocimiento relativo al funcionamiento de las ‘pocket-switched networks’ dentro del propio lenguaje de programación. Esto hace que la programación para las ‘pocket-switched networks’ sea más sencilla. Los programas escritos en D3N son capaces, por ejemplo, de tomar datos de la red a partir de un comando simple. Los desarrolladores que trabajan con Haggle también pueden tomar este tipo de datos, aunque la programación es más complicada. El código D3N también se puede poner a prueba más fácilmente, un característica que resulta importante si se quiere convencer a los proveedores de servicios de que permitan la instalación de los programas en sus teléfonos. “[Los proveedores de servicio] quieren asegurarse de que el software que se instale en sus teléfonos sea muy, pero que muy fiable,” afirma Crowcroft. “Por tanto es necesario contar con una alternativa” para facilitar la creación de aplicaciones para las ‘pocket-switched networks’, afirma Fall desde Intel. “Esto lo hemos hecho con la interfaz de programación Haggle. Lo que ellos han hecho es dar un paso más adelante y escribir un lenguaje que permita el desarrollo.” El lenguaje D3N, que se encuentra en estado embrionario, así como las ‘pocket-switched networks’ en general, todavía sufren una serie de problemas que nadie ha podido solventar. Por ejemplo, uno de los temas más complejos es el de la seguridad de las ‘pocket-switched networks’. El intercambio de datos de un teléfono a otro podría facilitar la distribución de software malicioso. Además, los atacantes podrían inundar la red con contaminación digital como por ejemplo correos basura. “La contaminación en los sistemas P2P es un problema muy difícil [de resolver],” señala Crowcroft. “Espero que no sea lo que provoque que esto no salga adelante.” Hacer que la gente realmente utilice estas ‘pocket-switched networks’ también podría resultar problemático, puesto que tanto la conectividad como el Bluetooth gastan mucha energía. Pasar los datos de un usuario a otro podría acortar la vida de la batería de forma dramática. El grupo de investigación está trabajando en un modelo de comunicaciones híbrido que utiliza Bluetooth de bajo consumo energético para buscar los datos de más interés dentro de los nódulos de la red, y depués hace uso de un sistema de red inalámbrica de mayor consumo incorporado en el teléfono para transferir los datos. “No nos importa qué tipo de radio sea el encargado de hacer que los datos viajen,” señala Crowcroft. “La vida de la batería va a resultar el aspecto más importante dentro de todo esto.” Si los problemas se solucionan, y a los fabricantes de teléfonos se les convence de que esta funcionalidad adicional es útil y segura, este tipo de redes podrían ofrecer a los usuarios una forma de comunicación de banda ancha alternativa.

Read More

Un detector de cáncer a través del aliento más efectivo

Un nuevo tipo de sensor podría utilizarse algún día para detectar el cáncer de pulmón. El cáncer de pulmón es una enfermedad brutal, y que a menudo no se detecta hasta que resulta demasiado tarde para que el tratamiento tenga ningún efecto positivo. Actualmente, un grupo de investigadores se encuentran en fase de construcción de una nariz electrónica que podría ayudar a los médicos a detectar la enfermedad durante su fase inicial. Mediante el uso de nanopartículas de oro, un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología Israelí en Haifa han creado unos sensores con una sensibilidad sin precedentes para oler los componentes que se encuentran en el aliento de los pacientes con cáncer de pulmón. Los otros intentos llevados a cabo para conseguir este objetivo han arrojado resultados prometedores, aunque dichos aparatos requieren una concentración más alta de los componentes químicos que sirven como biomarcadores que el dispositivo israelí. Estos componentes químicos, llamados componentes orgánicos volátiles (o VOCs, en inglés), son productos metabólicos presentes en los vapores que emitimos al exhalar, aunque se dan en cantidades tan pequeñas que los investigadores han tenido que buscar el modo de incrementar su concentración antes de poder aplicar cualquier tipo de test. Actualmente, Hossam Haick y sus colegas han construido sensores que utilizan una serie de nanopartículas de oro capaces de detectar estos VOCs en sus concentraciones naturales y bajo las condiciones de humedad características del aliento humano. Su investigación ha sido recientemente publicada online en la revista Nature Nanotechnology. Los otros dispositivos utilizados para los mismos tipos de tests dependen de métodos de detección de VOCs con un precio muy elevado, tales como los sensores ópticos, la espectometría de masa, así como sensores acústicos. Por otro lado, estos sistemas no siempre son portátiles. Los sensores de nanopartículas de oro, sin embargo, tienen el potencial de ser pequeños y de bajo precio—el único problema ha sido lograr que los VOCs se peguen al oro. “Resultó bastante laborioso hacer que se pegasen,” afirma Haick, uno de los ganadores del TR35 en 2008. “Que yo sepa, nosotros hemos sido los primeros en conseguirlo.” Debido a la inminencia de la patente, Haick prefirió no explicar cómo logró conseguir el proceso de pegado. Un pequeño sensor: Cuando son expuestas a ciertos gases en particular, las resistencias químicas, como la mostrada al lado, cambian su resistencia. Los investigadores están utilizando una serie de nueve resistencias químicas para detectar el cáncer de pulmón en el aliento de los sujetos humanos. Mediante el uso de muestras de aliento de 40 voluntarios sanos y 56 pacientes de cáncer de pulmón, el grupo utilizó los sensores para identificar qué biomarcadores podrían actuar de forma colectiva para señalar con precisión que existe un cáncer de pulmón. Después de entrenar a los sensores para que identifiquen la firma del cáncer y probarlo de nuevo, Haick y sus colegas descubrieron que el dispositivo era capaz de diferenciar de forma fiable entre el aliento cancerígeno y el sano. En la actualidad están poniendo a prueba el dispositivo en un grupo de gente más amplio y en varias fases de la enfermedad, y creen que estarán listos para comenzar las pruebas clínicas dentro de dos o tres años. “Cualquier avance en el área del desarrollo de sensores para el análisis del aliento me resulta muy interesante, y creo que en este caso estamos hablando ciertamente de un avance,” afirma Peter Mazzone, especialista en cáncer de pecho e investigador de análisis de aliento en la Clínica Cleveland de Ohio. “Este ha sido un estudio muy bien llevado a cabo y muy prometedor. No sé si es lo suficientemente preciso como para utilizarlo en la práctica clínica, pero aún así es muy interesante ver que existe otro sistema de sensor tan prometedor como éste.” Los tests preliminares indican que las nanopartículas de oro no sólo son capaces de diferenciar entre las distintas fases del cáncer, sino que también distingues los distintos rasgos de otro tipo de enfermedades, como por ejemplo los fallos en el riñón. El grupo de Haick ha puesto a prueba esta nariz electrónica incluso sobre colonias de células cultivadas en laboratorio. Con el estudio se descubrió que aunque el sensor fue capaz de oler los componentes que ya se sabe que existen en el alieno, otros VOCs asociados con el cáncer no fueron detectados. “Obviamente, hay algo que ocurre en el cuerpo y que metaboliza y crea nuevos VOCs,” afirma Haick. En la actualidad trabaja para averiguar de qué se trata precisamente, con la esperanza de que pueda proveer nuevos datos acerca del cáncer de pulmón y cómo tratarlo. Fuente:.technologyreview

Read More

Un diseño líquido para fabricar células de combustible más baratas

Un cátodo líquido y sin contenido en platino podría reducir el coste de las células de combustible en un 40 por ciento. El platino sigue siendo el mejor material para acelerar las reacciones químicas en las células de combustible de hidrógeno, aunque la escasez y el coste de este elemento impide que las células de combustible sean más asequibles y prácticas. La mayoría de los métodos alternativos consisten en el reemplazo del platino de los electrodos. Una compañía del Reino Unido llamada ACAL Energy acaba de revisar el diseño de las células de combustible para así lograr reducir la cantidad de platino utilizado en un 80 por ciento. En las células de combustible convencionales, el platino se incrusta en electrodos de carbono poroso. El diseño de ACAL lo reemplaza con una solución que contiene molibdenio y vanadio de bajo coste como catalizadores. La célula de combustible resultante funciona tan bien como una convencional, pero según la compañía su coste debería ser un 40 por ciento más bajo. ACAL afirma que su diseño genera densidades de potencia de 600 milivatios por centímetro cuadrado a 0,6 voltios. El punto de referencia de las células de combustible es de 900 milivatios por centímetro cuadrado, afirma Hubert Gasteiger, profesor visitante de ingeniería mecánica en MIT. ACAL también afirma que su célula de combustible funciona sin presurizar—si se añade presión, la densidad de potencia se debería ver aumentada. La densidad de potencia del nuevo sistema podría alcanzar los 1,5 vatios por centímetro cuadrado, señala Andrew Creeth, cofundador de ACAL y director tecnológico. “Creemos que estamos cerca de lograr un producto que podría salir al mercado,” afirma. La compañía ya ha fabricado un sistema de un kilovatio que tiene intención de vender a un grupo de clientes selectos el año que viene, y las células de combustible deberían estar disponibles de forma más amplia en 2011. El consiste en, primero, entrar en el mercado de los generadores diesel con sistemas de uno a diez kW, y después pasar a aplicaciones de mayor tamaño como son los generadores de energía que se instalan en los hogares y los coches eléctricos. El platino en una célula de combustible con membrana de polímero—la opción más utilizada en los generadores y los coches eléctricos—divide el hidrógeno en iones y electrones en el ánodo, y ayuda a que se combinen con oxígeno en el cátodo para formar agua. Sin embargo el suministro de platino es limitado, con un coste medio de 1.200 dólares por onza (28.34 gramos) durante los últimos tres años. Y el precio “está previsto que aumente mucho más si el platino se utilizase de forma masiva en las células de combustible,” añade Douglas MacFarlane, profesor de química en la Universidad Monash de Melbourne, Australia, que también se dedica al desarrollo de catalizadores alternativos para células de combustible. Las células de combustible actuales utilizan 0,5 gramos de platino por cada kilovatio de potencia que generan, afirma Gasteiger, aunque el objetivo a largo plazo es usar menos de 0,2 gramos de platino por cada kilovatio. Muchos grupos de investigación compiten hoy día por crear células de combustible que utilicen poco platino, o que lo eliminen por completo—la sustitución del platino por un metal de bajo coste es el método más común. Se han hecho pruebas con catalizadores basados en hierro y las mezclas de platino-paladio, y MacFarlane ha elaborado electrodos porosos con una capa de polímero. Otros, como por ejemplo Daihatsu en Japón y un equipo de investigadores en la Universidad Wuhan de China, están construyendo células de combustible alcalinas con membranas capaces de conducir iones alcalinos en vez de iones ácidos. Estos diseños funcionan bien con catalizadores de bajo coste como el níquel, y no necesitan catalizadores hechos con metales preciosos. Sin embargo, todas estas alternativas al platino vienen acompañadas de una serie de inconvenientes: normalmente proporcionan bajas densidades de corriente o su rendimiento se ve degradado después de unos pocos cientos de horas. El catalizador de ACAL Energy está basado en una mezcla de bajo coste de molibdenio y vanadio, y la membrana de polímero de la célula de combustible está en contacto directo con el cátodo líquido. Alrededor del 80 por ciento del platino utilizado en las células convencionales se localiza en el cátodo, lo cual ha sido eliminado en el nuevo diseño. Creeth afirma que el nuevo catalizador es estable y capaz de soportar las condiciones de acidez de la célula de combustible. Durante los tests llevados a cabo por la compañía, las células de combustible tuvieron un buen rendimiento durante más de 1.500 horas. El diseño tiene otras ventajas que también reducen el coste, afirma. Mientras que los bloques de células de combustible convencionales se tienen que enfriar con un flujo de aire o de líquido, y también requieren un sistema para humidificar la membrana, el catalizador líquido no necesita ninguno de estos dos elementos. “Creemos que el nuestro es sistema sin platino que produce un mejor rendimiento,” afirma Creeth.

Read More