NANOTECNOLOGIA

La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas (nanomateriales). Lo más habitual es que tal manipulación se produzca en un rango de entre uno y cien nanómetros. Para hacerse una idea de lo pequeño que puede ser un nanobot, más o menos un nanobot de 50 nm tiene el tamaño de 5 capas de moléculas o átomos (depende de qué esté hecho el nanobot).

nano- es un prefijo griego que indica una medida, no un objeto, de manera que la nanotecnología se caracteriza por ser un campo esencialmente multidisciplinar, y cohesionado exclusivamente por la escala de la materia con la que trabaja.

El ganador del premio Nobel de Física, Richard Feynman fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nanociencia y la nanotecnología en el célebre discurso que dio en el Caltech (Instituto Tecnológico de California) el 29 de diciembre de 1959 titulado Abajo hay espacio de sobra (There's Plenty Room at the Bottom).

Otro hombre de esta área fue Eric Drexler quien predijo que la nanotecnología podría usarse para solucionar muchos de los problemas de la humanidad, pero también podría generar armas poderosisimas. Creador del Foresight Institute y autor de libros como Máquinas de la Creación Engines of Creation muchas de sus predicciones iniciales no se cumplieron, y sus ideas parecen exageradas en la opinion de otros expertos, como Richard Smalley.

Pero estos conocimientos fueron más allá ya que con esto se pudo modificar la estructura de las moléculas como es el caso de los polímeros o plásticos que hoy en día los encontramos en todos nuestros hogares y que sin ellos no podríamos vivir. Pero hay que decir que este tipo de moléculas se les puede considerar “grandes”...

Con todos estos avances el hombre tuvo una gran fascinación por seguir investigando más acerca de estas moléculas, ya no en el ámbito de materiales inertes, sino en la búsqueda de moléculas orgánicas que se encontrarán en nuestro organismo.

No fue sino hasta principios de la década de los cincuenta cuando Watson y Crick propusieron que el DNA era la molécula principal que jugaba un papel clave en la regulación de todos los procesos del organismo y de aquí se tomo la importancia de las moléculas como determinantes en los procesos de la vida.

Hoy en día la medicina se le da más interés a la investigación en el mundo microscópico ya que en este se encuentran posiblemente las alteraciones estructurales que provocan la enfermedad, y no hay que decir de las ramas de la medicina que han salido mas beneficiadas como es la microbiología. Inmunología, fisiología, en fin casi todas las ramas de la medicina.

La nanotecnología, a diferencia de la ingeniería genética, todavía no esta en pasos de desarrollo; Se le puede considerar como “ una ciencia teórica” ya que todavía no se le ha llevado a la practica ya que aun no es viable, pero las repercusiones que acarreara para el futuro son inmensas.

La característica fundamental de la nanotecnología es que constituye un ensamblaje interdisciplinar de varios campos de las ciencias naturales que están altamente especializados. Por tanto, los físicos juegan un importante rol no sólo en la construcción del microscopio usado para investigar tales fenómenos sino también sobre todas las leyes de la mecánica cuántica. Alcanzar la estructura del material deseado y las configuraciones de ciertos átomos hacen jugar a la química un papel importante. En medicina, el desarrollo específico dirigido a nanopartículas promete ayuda al tratamiento de ciertas enfermedades. Aquí, la ciencia ha alcanzado un punto en el que las fronteras que separan las diferentes disciplinas han empezado a diluirse, y es precisamente por esa razón por la que la nanotecnología también se refiere a ser una tecnología convergente.

Una posible lista de ciencias involucradas sería la siguiente:

Química (Moleculares y computacional)
Bioquímica
Biología molecular
Física
Electrónica
Informática
Matemáticas

Áreas de aplicación de la Biónica

En Medicina: En este campo, la biónica significa la sustítución de órganos o miembros por versiones mecánicas. Los implantes biónicos se diferencian de las meras prótesis porque imitan la función original fielmente en incluso la superan.
Ejemplos: ya podemos disponer de algunos aparatos biónicos, uno de los más famosos es el implante coclear, para la gente sorda. Actualmente podemos destacar la creación de cuerpos artificiales. Hay que mencionar que se espera un gran progreso relacionado con el avance de las nanotecnologías: entre ellas, la retina de silicona, creada por Kwabena Boahen de Ghana, capaz de procesar imágenes de la misma manera que una retina natural.


En el campoAudiovisual, se ha podido llevar a cabo sistemas de adquisición, reproducción y compresión dentro de dicho campo, teniendo en cuenta las limitaciones de los sistemas auditivo y visual humanos.Un claro ejemplo dentro del mundo de la adquisición son los micrófonos, los amplificadores, los altavoces que han sido diseñados de acuerdo con los rangos audibles por los humanos, es decir, de 20 Hz en 20KHz.
También en biónica se aplica el formato MP3 ya que permite captar sonidos que el oído humano no logra percibir, otra apliación es el formato JPEG generalmente utilizada en el cromatismo ya que el sistema visual humano es mucho más sensible a la luminosidad que a los colores.

En el caso de los elementos de reproducción podemos mencionar el de las pantallas planas que se producen actualmente.Hay que decir que este sistema ha sido mejorado con los años haciendo las pantallas más eficientes.

BIÓNICA

Definición:

La biónica es la aplicación del estudio de soluciones biológicas a la técnica de los sistemas de arquitectura, ingeniería y tecnología moderna. Etimológicamente, la palabra viene del griego "bios"; que significa vida y el sufijo "ico" que significa "relativo a".


La Ingeniería Biónica abarca varias disciplinas con el objetivo de concatenar (hacer trabajar juntos) sistemas biológicos, por ejemplo para crear prótesis activadas por los nervios, robots controlados por una señal biológica o también crear modelos artificiales de cosas que solo existen en la naturaleza, por ejemplo la visión artificial y la inteligencia artificial también llamada cibernética.

Se podría decir, la biónica es aquella rama de la cibernética que trata de simular el comportamiento de los seres vivos haciéndolos mejores en casi todas las ramas por medio de instrumentos mecánicos.

¿Qué es biomecatrónica?

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Biomecatrónica es la integración de máquinas electromecánicas con el cuerpo humano, en principio, para usos terapéuticos, como lo serían prótesis robóticas directamente conectadas al sistema nervioso del paciente que puedean restituirle la movilidad o darle la que nunca tuvo [1].

La biomecatrónica es la aplicación de la mecatrónica para resolver problemas de sistemas biológicos, en particular el desarrollo de nuevos tipos de prótesis, simuladores quirúrgicos, control de posición de instrumental médico (por ejemplo catéteres), sillas de ruedas y teleoperación quirúrgica.

Como se puede observar la mecatrónica tiene variadas aplicaciones que permiten optimizar los procesos por medio de la automatización.[2]

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[1]http://cibermitanios.com.ar/2008/06/progresos-cientificos-que-estan.html
[2]http://www.megaron.com.mx/gaceta/nt.html

MECATRÓNICA

Hay muchas variantes en la definición de mecatrónica. En lugar de decir: " Ésta es la definición correcta", preferimos decir: "Ésto es lo que entenderemos por Mecatrónica en el CENIDET".

La Ingeniería Mecatrónica es una disciplina nueva y aún no hay total acuerdo sobre su definición. Hay multitud de interpretaciones de lo que es la disciplina y correspondientes variantes en el perfil del Ingeniero en Mecatrónica. Para ir precisando lo que es Mecatrónica y un Ingeniero en Mecatrónica, exhibiremos algunas definiciones que nos parecen acercar al concepto deseado:

• "Mecatrónica es un enfoque transdisciplinario, basado en sistemas de comunicación abiertos y prácticas concurrentes, para el diseño de mejores productos de ingeniería".

• "Mecatrónica es una disciplina integradora que utiliza las tecnologías de la mecánica, electrónica y tecnología de información para proveernos de productos, procesos y sistemas mejorados."

El Instituto Politécnico Rensellaer. la Universidad Johannes Kepler de Linz así como otros, han adoptado un diagrama de Venn para especificar las disciplinas que componen la mecatrónica, y también lo usaremos:

En el afán de arrojar luz sobre el propósito de la mecatrónica, su composición disciplinaria, y as particularidades de nuestro programa, proponemos la discusión de la siguiente definición abstracta:
"La mecatrónica es el estudio multidisciplinario que se propone el control de los sistemas físicos, a través de la inteligencia computacional."
Enumerar lo que a esta definición le falta será tan importante como analizar lo que contiene:

1. Sistema físico => Hecho de materia y/o energía
2. Control => Ejercicio del poder de un ente con cierto grado de autonomía
3. Inteligencia Computacional => La inteligencia incorporada en una máquina hecha por el hombre o por otra máquina(actualmente, una computadora).


En esta definición se percibe el lugar que tiene la mecánica, el control y la computación,y parece excluirse la electrónica. Pero la electrónica es nuestro medio tecnológico: La única forma que actualmente tenemos de lograr tanto la sede de la inteligencia artificial como el control de ésta es la electrónica. Podría visualizarse que en un futuro no muy próximo hubiera una computadora óptica o fotónica o hecha de proteínas que ejerciera su control por medio de luz interactuando con reacciones químicas. Estas nuevas tecnologías podrían caber como evolución natural de la misma disciplina de mecatrónica.

Un problema de la definición es su excesiva amplitud: Comprende la electrónica misma, que tiene la particularidad de ser medio físico y sistema físico en la definición, requiriendo sólo la adición de la inteligencia artificial para completarse. La parte más insatisfactoria de esta definición es que ignora la parte humana que pretendemos incorporar en la definición de mecatrónica: Las referencias a disciplinas, tecnologías, métodos de trabajo y productos mejorados, etc.

CIBERNÉTICA

La cibernética es el estudio del control y comunicación en los Sistemas Complejos: organismos vivos, máquinas y organizaciones. Especial atención se presta a la retroalimentación y sus conceptos derivados.

En el siglo XIX, André-Marie Ampère y James Clerk Maxwell retomaron el sentido político de la palabra. Pero la cibernética tal como la entendemos hoy en día fue formalizada por Norbert Wiener en su obra Cibernética o el control y comunicación en animales y máquinas (Cybernetics, or control and communication in the animal and machine, 1948) desarrollando en colaboración con el Dr. mexicano Arturo Rosenblueth y por otros, como William Ross Ashby.

Norbert Wiener popularizó las implicaciones sociales de la cibernética, al establecer analogías entre los sistemas automáticos como una máquina de vapor y las instituciones humanas en su obra Cibernética y sociedad (The Human Use of Human Beings: Cybernetics and Society, 1950).

Mucha gente asocia la cibernética con la robótica, los robots y el concepto de cyborg debido al uso que se le ha dado al n algunas obras de ciencia ficción, pero desde un punto de vista estrictamente científico, la cibernética trata acerca de sistemas de control basados en la retroalimentación. La cibernetica presenta algunas desventajas por ejemplo : La creación de máquinas complejas que reemplacen a los trabajadores provocara un recorte de personal.

En un futuro ya no ocuparan personal "viejo" y contrataran técnicos jóvenes para el mantenimiento de las máquinas. Esta es una tecnología muy poderosa pero su gran limitante es encontrar la relacion entre máquina-sistema nervioso; ya que para esto se debería conocer el sistema nervioso perfectamente. Algunas ventajas vendrian siendo: La reduccion de las jornadas laborales, los trabajos complejos o rutinarios pasarían a ser de las maquinas. Ademas la cibernetica brinda un gran aporte al campo medicinal.

Arquitectura de los robots

Existen diferentes tipos y clases de robots, entre ellos con forma humana, de animales, de plantas o incluso de elementos arquitectónicos pero todos se diferencian por sus capacidades y se clasifican en 4 formas:


1. Androides: robots con forma humana. Imitan el comportamiento del hombre, su utilidad en la actualidad es de solo experimentación. La principal limitante de este modelo es la implementación del equilibrio a la hora del desplazamiento, pues es bípedo.

2. Móviles: se desplazan mediante una plataforma rodante (ruedas); estos robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro.

3. Zoomórficos: es un sistema de locomoción imitando a los animales. La aplicación de estos robots sirve, sobre todo, para el estudio de volcanes y exploración espacial.

4. Poliarticulados: mueven sus extremidades con pocos grados de libertad. Su utilidad es principalmente industrial, para desplazar elementos que requieren cuidados.