Un chip como una neurona, el “eslabón perdido” de la tecnología

Jason Palmer

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Investigadores revelaron detalles de un chip que pretende hacer que las computadoras funcionen de forma instantánea, recordando información y procesándola como lo haría un cerebro humano.

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Los investigadores lograron fabricar un memristor más barato a base de silicio.

Es por ello que algunos llaman al "memristor" (o memory resistor en ingles), el eslabón perdido de la electrónica, ya que nos permitiría crear toda una nueva generación de computadoras.

Lo que empezó con una simple idea en los años 70 cobró vida hace unos años de la mano de ingenieros que demostraron que tal prodigio puede de hecho funcionar.

Las propiedades electrónicas del memristor permiten al aparato disponer de una memoria más densa y rápida, pero tienen un problema: su producción es muy costosa.

Sin embargo, investigadores que participaron recientemente en el encuentro de la Sociedad Europea de investigación de materiales, dicen ahora que pueden producirse de forma mucho más barata utilizando técnicas semiconductoras.

Una idea que se convirtió en realidad

El memriston funciona de forma similiar a las neuronas humanas.

El memristor empezó a despertar verdadero interés en 2008, cuando salió a la luz el primer prototipo funcional, 37 años después de que se formulara la idea de crear un dispositivo capaz de "memorizar" información incluso cuando la corriente está apagada.

Actualmente, las computadoras disponen de memorias que, una vez desconectada la corriente, "olvidan" la información, en ocasiones generando el pánico en aquellos que olvidaron guardar algún que otro trabajo.

Pero el memristor puede resistir el paso de la corriente eléctrica "recordando" cuánta corriente recibió la última vez.

Esta función de "recordar" funciona de forma similar a las neuronas en nuestro cerebro, donde el traspaso de señales eléctricas depende de las últimas señales que se recibieron.

Teóricamente, estas propiedades eléctricas permitirían realizar cálculos, aunque lo que más interés genera es su potencial para la fabricación de memorias externas que sustituyan a las memorias USB.

"Estamos alcanzando los límites de lo que podemos hacer con memorias externa a la hora de aumentar la densidad de almacenaje. Además emplean mucha energía y no son tan rápidos como querríamos", dijo Anthony Kenyon del University College London(UCL), en Reino Unido.

Comercialización

Sin embargo, los investigadores están todavía trabajando para que el memristor dé el salto del laboratorio a la electrónica de consumo.

Hewlett-Packard, cuyos ingenieros enseñaron al mundo el primer memristor funcional, ya tienen planes de sacar al mercado los primeros diseños de memristor.

Los diseños actuales utilizan materiales exóticos y costosos, pero la verdadera revolución del memristor podría darse al hacerlos compatibles con las tecnologías de semiconducción ya existentes, que están hechas principalmente de silicio.

Esto los haría más accesibles a la hora de integrarlos en la línea de producción.

Ya se han hecho intentos en esta dirección, pero aparatos de este tipo reportados en 2010 resultaron ser muy delicados.

Un memristor de silicona

En un principio el memristor podría permitir fabricar memorias más rápidas y con más capacidad.

Ahora el Dr Kenyon, su estudiante Adnan Mehonica y colegas de la UCL, Francia y España, han dado con una mejor forma de fabricar memristors.

El equipo estaba trabajando en aparatos de silicio cuando accidentalmente descubrieron que una película de silicio que se oxidó en sus aparatos (algo que pasa naturalmente cuando el silicio queda en contacto con el aire) se comportaba como un memristor.

Mehonic estudió lo que sucedió en esta película oxidada y publicó sus resultados recientemente en el Journal of Applied Physics.

Lo que hallaron es que sus aparatos funcionaban mucho mejor que las memorias sólidas habituales.

Tal y como describieron, este memristor consume una centésima parte de energía que las memorias externas actuales y es significativamente más rápido.

"Los dispositivos de memoria flash se encienden en 10.000 nanosegundos y en nuestro dispositivo no hemos podido medir cuán rápido es", dijo Kenyon.

Aunque la idea del equipo todavía está por detrás de otras fórmulas de fabricación de memristor, Kenyon espera que lo barato y simple de su diseño los hará atractivos para la industria.

"Todavía estamos en una primera etapa de discusión pero estamos hablando con grandes de la industria sobre su comercialización", informó.

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Fuente: BBC MUNDO

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Rayos Cósmicos

Los rayos cósmicos son un tipo de radiación que proviene del espacio. Los rayos cósmicos no son realmente "rayos"; son partículas (en su mayoría protones) con energía muy elevada. Los rayos cósmicos vienen de varios lugares, incluyendo el Sol, explosiones de supernovas, y fuentes extremadamente distantes tales como radio galaxias y quasares. Debido a su alta energía, este tipo de radiación de partículas puede ser peligrosa para las personas y equipos. En Tierra estamos protegidos de ellos por el campo magnético y la atmósfera de nuestro planeta.

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Los rayos cósmicos del espacio chocan continuamente contra la atmósfera de la Tierra. Cuando un rayo cósmico de alta energía penetra a la atmósfera, puede causar una "lluvia aérea". El rayo cósmico choca contra una molécula en la atmósfera y se "rompe", produciendo gran cantidad de partículas sub atómicas. Una verdadera lluvia aérea puede producir millones de partículas. Esta imagen muestra la versión simple de una lluvia aérea. El rayo cósmico (en rojo, en la parte superior) produce muchas otras partículas, muchas con nombres raros. Las partículas sub atómicas que mostramos aquí incluyen: protones (verde), neutrones (anaranjados), piones (amarillo), muones (morados), fotones (azules), y electrones y positrones (color rosado).

Trabajo artístico original de Randy Russell  mediante el uso de una fotografía de UCAR (Nicole Gordon).

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Los rayos cósmicos fueron descubiertos por el físico Austríaco-Americano, Victor Hess. En 1912, Hess descubrió este nuevo tipo de radiación y ganó en 1936 el premio Nobel de Física.

Hay diversos tipos de rayos cósmicos. Los rayos cósmiccos solares son producidos por los destellos solares y eventos energéticos similares. Los rayos cósmicos solares tienen energías más bajas (hasta cerca de 10¹⁰ electrón voltis por partícula) que otros tipos de rayos cósmicos. Los rayos cósmicos galácticos tienen energías más altas (aproximadamente 10¹⁰ to 10¹⁵eV)) y se cree que provienen de explosiones de supernovas, huecos negros y estrellas neutrónicas dentro de nuestra propia galaxia Vía Láctea . Aún más energéticos (10¹⁵ eV ó más elevado) son los raros rayos cósmicos extragalácticos. 


Los astrónomos creen que estas partículas vienen más allá de nuestra galaxia, pero no están seguros de sus orígenes exactos. Podrían venir de los núcleos de galaxias activas, de quasaress, o que se hayan originado durante choques entre las galaxias. Pueden ser incluso restos de los procesos exóticos de decaimiento de las partículas que ocurrieron cuando el universo era joven. Un cuarto tipo de rayo cósmico, algo misterioso, se conoce como rayo cósmico anómalo (ACR, por sus siglas al Inglés). Los ACR tienen inesperadamente bajos niveles de energía, y se pueden producir en el borde de la heliosfera, el límite entre la región donde predomina el campo magnético del Sol , y el espacio interestelar.

¿Qué clases de partículas forman los rayos cósmicos? Los rayos cósmicos están formados por diversas clases de partículas subatómicas. Eso significa que son partículas parte de un átomo o más pequeñas que los átomos. La mayoría de los rayos cósmicos son protones. Otros están formados por algún tipo de núcleo de cierto tipo de átomo, de manera que tienen protones y neutrones en ellos. El más común es el núcleo de un átomo de helio, que tiene 2 protones y 2 neutrones (también se le conoce como partícula alfa). 


Otros son núcleos de carbón, oxígeno, hierro, calcio, y otros tipos de átomos. Un número pequeño de rayos cósmicos son electrones. ¡No importa de qué están hechos, los rayos cósmicos se mueven muy rápido y tienen mucha de energía!

Puesto que los rayos cósmicos son un tipo de radiación, pueden hacerle daños a las personas y mecanismos. Afortunadamente para nosotros, el campo magnético y la atmósfera de la Tierra nos protegen contra la mayoría de los rayos cósmicos. En promedio, cada año los humanos reciben unos 2.3 milisieverts de radiación. Un milisievert es una unidad para medir la radiación y se abrevian como mSv. Los rayos cósmicos corresponden a unos 0.2 mSv de la radiación que recibimos cada año. Eso no es mucho; menos del 10% total. Sin embrago, los astronautas tienen que preocuparse por los rayos cósmicos. Si los astronautas viajan lejos de la Tierra (por ejemplo, a la luna o a Marte), el campo magnético de la Tierra dejan de protegerlos. 


¡En un año podrían recibir hasta 900 mSv de radiación de rayos cósmicos! Los rayos cósmicos pueden dañar nuestro ADN y causar cáncer y enfermedad de radiación. Antes de poder enviar una misión a Marte, los científicos tendrán que diseñar cómo proteger a los astronautas contra los rayos cósmicos.

Cuando los rayos cósmicos llegan a la atmósfera de la Tierra chocan contra los átomos y moléculas de gas. ¡Y est generalmente genera más partículas de rayos cósmicos! Puesto que hay más partículas, la energía del rayo cósmico del espacio se extiende. A menudo, las nuevas partículas de rayos cósmicos chocan contra otras moléculas de gas. Esto crea más rayos cósmicos, pero con energías más bajas. Los choques entre los rayos cósmicos y los gases en la atmósfera pueden ocurrir muchas veces. Al final, pueden haber millares o millones de rayos cósmicos "secundarios". A esto se le conoce como, "lluvia aérea" de rayos cósmicos.

La tierra no siempre es golpeada por el mismo número de rayos cósmicos. Curiosamente, los rayos cósmicos son un problema menor cuando el Sol es más activo. A veces hay más destellos solares y otras "tormentas de estados del tiempo espacial "; otras veces hay menos. El Sol tiene un ciclo de 11 años de duración. En el "máximo solar" el sol es muy activo; en el "mínimo solar" hay muy pocas "tormentas" en el Sol. Debido a que algunos rayos cósmicos vienen del Sol, es posible que pienses que hay más peligro de rayos cósmicos cuando el Sol está activo. Buena conjetura; ¡pero es incorrecta! Cuando el Sol está activo, la heliosfera es más "fuerte". Al igual que el campo magnético de la Tierra, el campo magnético del Sol ayuda a protegernos de rayos cósmicos galácticos y extragalácticos. De manera que, ¡un sol activo significa mayor protección! Así pues, si eres astronauta, la mejor época para ir de viaje por el espacio es cuando el Sol está más activo.

¿Has oído hablar del método fechado con Carbono 14? Es usado por los arqueólogos usan para calcular cuán viejas son las cosas. Las cosas vivas tienen cantidades pequeñas de carbón radiactivo en ellas. El carbón radiactivo viene del gas bióxido de carbono en la atmósfera. El tipo de carbón radiactivo es un tipo especial de carbón llamado isótopo, conocido como carbono-14 (abreviado como ¹⁴C). ¿Cómo llega el carbón radiactivo hasta nuestra atmósfera?

¡Los has adivinado - a través de los rayos cósmicos! Algunas veces, cuando los rayos cósmicos chocan contra el nitrógeno, el gas más común de nuestra atmósfera, cambian los átomos de nitrógeno en átomos radiactivos ¹⁴C. Luego, el ¹⁴C termina en los seres vivos.

¿Qué más hacen los rayos cósmicos? Los científicos no están totalmente seguros, pero creen que puede ser que ayuden a que se produzcan los relámpagos. También puede ser que ayude a originar las nubes.

Los científicos no están completamente seguros si los rayos cósmicos ayudan a causar las nubes o el relámpago, pero es una posibilidad. Los científicos todavía están estudiando esta parte de la historia de los rayos cósmicos.

Fuente: VENTANAS AL UNIVERSO

Vídeos:

¿Qué son los rayos cósmicos?

Descripción histórica de los rayos cósmicos, desde la Torre Eiffel hasta la antimateria y el Big Bang

ORIGEN DE LOS RAYOS CÓSMICOS

Observan por primera ves, el origen de los rayos cósmicos en Casiopea A.

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A 100 años del descubrimiento de los rayos cósmicos

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En 1912, Víctor Hess, un joven científico de la Universidad de Graz, intentaba averiguar de dónde provenían ciertas partículas atómicas que causaban la ionización del aire, y se encontró con una nueva y desconocida fuente de radiación de origen extraterrestre a la que llamó "radiación de altura", hoy conocida como rayos cósmicos

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Los rayos cósmicos son en su mayor parte protones energéticos. (Foto: Archivo El Universal )

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Hoy día, cien años después del descubrimiento de los rayos cósmicos, aún se tienen muchas preguntas.

El observatorio de rayos cósmicos Pierre Auger, un proyecto internacional ubicado en Argentina, sostiene en su sitio web que aún es un misterio el origen exacto de los rayos cósmicos de más alta energía, aunque algunas hipótesis plantean que provienen de las explosiones de supernovas, de galaxias en colisión o de agujeros negros que están "tragando" materia.

La importancia de determinar su origen radica en comprender cuáles son las fuentes astrofísicas más energéticas del universo y entender los mecanismos de aceleración de estas partículas. Incluso, podrían contener información sobre la evolución y posiblemente sobre el origen del universo. 

(http://www.auger.org.ar/argentina/rayos_cosmicos.shtml)

En 1912, Víctor Hess, un joven científico de la Universidad de Graz, intentaba averiguar de dónde provenían ciertas partículas atómicas que causaban la formación de átomos o moléculas cargadas eléctricamente (conocidas como iones) en la atmósfera, es decir, estudiaba la causa de ionización del aire.

Para cuando Hess realizaba su investigación, ya se había descubierto la radiactividad natural. En ese entonces se pensaba que la principal fuente de la ionización del aire era la radiación alfa α, la beta b, y la gamma γ, mismas que se creía provenían de sustancias radiactivas en el suelo.

Lo que Víctor Hess intentaba estudiar era cómo cambiaban las radiaciones gamma cuando se alejaban de la fuente que las originaba, es decir, del suelo. Para ello, diseñó un experimento a bordo de un globo aerostático: el físico subiría a bordo del globo con un equipo para medir la ionización a diferentes alturas. Lo que se esperaba era que, mientras más se distanciara el globo del suelo, considerada entonces la fuente de radiación gamma, menor sería la ionización del aire.

Sin embargo, los resultados del experimento indicaron que cuando el globo se encontraba aproximadamente a un kilómetro de altura, la tasa de ionización se mantenía sin cambios, pero cuando la altura era mayor, entre 4 y 5 kilómetros de la superficie terrestre, la tasa de ionización aumentaba varias veces.

Víctor Hess llegó a la conclusión de que había una nueva y desconocida fuente de radiación de origen extraterrestre y la llamó "radiación de altura". En 1926, el científico norteamericano Robert Millikan los llamó "rayos cósmicos".

Muchos físicos de su tiempo se mostraron escépticos de las conclusiones de Hess e intentaron probar que las radiaciones que él había descubierto tenían su origen en el suelo. Sin embargo, el científico austriaco tenía razón: esos rayos provienen del espacio. En 1936, se le otorgó el Premio Nobel de Física por el descubrimiento de los rayos cósmicos.

Los rayos cósmicos, hoy

Jorge Pérez y Peraza, investigador del Departamento de Ciencias Espaciales del Instituto de Geofísica de la UNAM, relató en entrevista que después del descubrimiento de los rayos cósmicos y del reconocimiento de su hallazgo con el premio Nobel, en la década de los 40 y 50, se hicieron mediciones directas de los rayos cósmicos y se descubrió que sólo un mínimo de ellos son propiamente "rayos": los rayos gamma. El resto son partículas muy energéticas.

Los rayos cósmicos son en su mayor parte protones energéticos. Aproximadamente el 10% son núcleos de helio; el 1% proviene de núcleos de elementos más pesados; otro 1% son electrones de alta energía, y sólo alrededor del 1% de los rayos cósmicos son rayos gamma. Sin embargo, el apelativo de "rayos cósmicos" en vez de partículas cósmicas se sigue utilizando hasta ahora.

Señaló que recientemente se han encontrado otras partículas elementales en los rayos cósmicos, como por ejemplo, los llamados mesones y los hiperones.

Pérez y Peraza asistió como invitado a los festejos del centenario del descubrimiento de los rayos cósmicos, organizados por la Sociedad Víctor F. Hess, la Sociedad Europea de Física y el Centro Europeo para la Historia de la Física, donde dio a conocer algunas aportaciones de la ciencia mexicana a este campo de la ciencia.

El investigador del Instituto de Geofísica dictó la Plática Invitada, Mexican Contribution to Cosmic Ray Physics en el Simposio por 100 años de Rayos Cósmicos, que se llevó a cabo del 1 al 3 de mayo, en la ciudad de Innsbruck y del 4 al 5 del mismo mes, en la ciudad de Pöllau, en Austria.

Jorge Pérez y Peraza es también editor del libro Cosmic Rays, Solar Particles and related topics: 100 years of Cosmic Rays and 70 years of GLEs, que será publicado por la casa editorial Nova Publishers en la ciudad de Nueva York, como homenaje a la primera detección de los rayos cósmicos y a la primera detección de las partículas solares que viajan a nivel terrestre a velocidades cercanas a las de la luz, en un fenómeno conocido como GLEs (Ground Level Enhancements, por sus siglas en inglés).

Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM

Fuente: EL UNIVERSAL.mx

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