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CURIOSIDADES CIENTÍFICAS PARA COMPARTIR

Archivo de la categoría ‘Tecnologías’

El fondo cósmico de microondas, la fotografía más antigua del universo

Galaxia Andrómeda. / Robert Gendler.

Por Pablo Fernández de Salas (CSIC)*

Cuando miramos al cielo nocturno, la mayoría de lo que vemos es un manto negro con algunas estrellas dispersas. Por eso, siempre nos han dicho que el universo está prácticamente vacío.

Sin embargo, en el interior de una galaxia como la nuestra esto no es realmente cierto, ya que en el espacio que media entre las estrellas hay mucho polvo y nubes de gas molecular. Otra cosa distinta es lo que ocurre en el enorme espacio que por lo general separa las galaxias. Sin ir más lejos, Andrómeda, la galaxia más cercana a la Vía Láctea, se encuentra a nada menos que dos millones y medio de años luz. Si alguien nos enviara un mensaje desde allí, ¡tendríamos que esperar un mínimo de dos millones y medio de años para recibirlo! La cantidad de polvo y gas que hay en estas grandes distancias es ridículamente pequeña, y es por ello que decimos que el espacio intergaláctico se encuentra vacío. No obstante, estrictamente hablando, dicho espacio queda muy lejos de no contener nada.

Lo que llena el espacio intergaláctico está presente a lo largo y ancho de todo el universo. Se trata, principalmente, de fotones, las partículas que componen la luz. Comparten el espacio con otras partículas, como por ejemplo los neutrinos, pero los fotones son las más abundantes del universo. Concretamente, hay más de medio millón de fotones en el volumen que ocupa una botella de litro y medio en el ‘vacío’ cósmico. ¿Cómo es posible que, siendo fotones, no los veamos a simple vista?

Arno Penzias y Robert Woodrow Wilson bajo la antena que descubrió el fondo cósmico de microondas, en Holmdel, Nueva Jersey. / NASA.

La explicación la encontramos en su origen. Los fotones que pueblan el universo se conocen, en su conjunto, como el fondo cósmico de microondas, y son, además de los más abundantes del cosmos, también los más viejos. Proceden de una época en la que el universo tenía menos de medio millón de años. Trescientos ochenta mil años, siendo más precisos, frente a los casi catorce mil millones de años que tiene en la actualidad. ¡Apenas un día en la vida de un ser humano!

Estos fotones, creados cuando el universo era tan joven, sufrieron un proceso que se conoce con el nombre de desacoplamiento. Antes de que esto ocurriera, el cosmos era una especie de ‘sopa traslúcida’, conocida como plasma, en la que los fotones no duraban mucho, ya que se aniquilaban y creaban de nuevo sin descanso debido a sus frecuentes interacciones con electrones y núcleos de elementos ligeros. Sin embargo, cuando la temperatura descendió por debajo de los 3.000 grados, los electrones se hicieron suficientemente lentos como para que los núcleos los capturaran para formar átomos. Eso, a su vez, permitió que los fotones dejaran de chocar constantemente con esas partículas y pudieran emprender un viaje en solitario y en todas las direcciones hasta nuestros días.

satélite Planck

Representación artística del satélite Planck. /
ESA-AOES Medialab.

A lo largo de todos estos años que nos separan, estos fotones se han ido enfriando por culpa de la expansión del universo hasta alcanzar hoy una temperatura de 270 grados bajo cero. Paradójicamente, esto hace que calienten el universo, ya que si no estuvieran en todas partes la temperatura del cosmos se encontraría en el cero absoluto, a menos 273 grados.

Además de enfriarlos, la expansión del universo ha expandido la longitud de onda de estos fotones, por lo que ya no nos llegan en forma de luz –nuestros ojos no pueden verlos–, sino en forma de microondas –que no pueden ser ‘vistas’ pero sí detectadas–. La primera detección de este fondo cósmico de microondas fue realizada de forma más o menos fortuita por Arno Penzias y Robert Woodrow Wilson en 1964 con una descomunal antena. Ambos fueron galardonados con el Premio Nobel de Física.

Desde entonces la comunidad investigadora ha observado estos antiquísimos fotones con satélites como COBE, WMAP o Planck, y con experimentos situados en la superficie de la Tierra. Actualmente, la observación más precisa de las anisotropías del fondo cósmico se la debemos al satélite Planck, que tras cuatro años de operación nos ha permitido tomar la fotografía más antigua del universo.

Antisotropías

Anisotropías del fondo cósmico de microondas medidas por el satélite Planck. La fotografía más antigua del universo. / ESA-Planck Collaboration.

La imagen refleja las minúsculas variaciones –del orden de las cienmilésimas de grado– que existen entre estos fotones según la dirección de la que procedan. Estas pequeñas desviaciones, conocidas como anisotropías, constituyen una fuente de información maravillosa sobre nuestro universo, en especial en sus primeros años de vida. Por ejemplo, permiten estudiar las diferencias en la densidad del plasma cósmico cuando el universo tenía trescientos ochenta mil años, o características de los neutrinos y de la materia oscura ligadas con las propiedades estadísticas de dichas anisotropías, tareas que llevamos a cabo en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, centro mixto del CSIC y la Universidad de Valencia) con datos preliminares obtenidos por el satélite Planck.

 

* Pablo Fernández de Salas es investigador en el Instituto de Física Corpuscular (centro mixto del CSIC y la Universidad de Valencia).

Gabriella Morreale, la investigadora del CSIC que introdujo la prueba del talón en España

Gabriella Morreale

Gabriella Morreale siguió trabajando en su laboratorio hasta pasados los 80 años.

Por María Jesús Obregón* y Mar Gulis

Un pequeño pinchazo en el talón a las pocas horas de nacer: quien haya nacido en España a partir de los primeros años 80 no se ha ‘librado’ de esta práctica médica hoy conocida como la prueba del talón. Gracias a ella es posible detectar de manera temprana algunas enfermedades congénitas que pueden generar serios problemas de salud y que, de otro modo, pasarían inadvertidas.

En nuestro país, debemos la introducción de esta prueba a Gabriella Morreale de Escobar, que falleció el pasado mes de diciembre. Nacida en Milán en 1930, hija de padre diplomático y madre bióloga, a los 11 años se afincó con su familia en Málaga. Estudió Química y realizó la tesis doctoral en la Universidad de Granada. Desde entonces su carrera científica estuvo estrechamente vinculada a la de su marido, el médico Francisco Escobar del Rey. Ambos realizaron una estancia postdoctoral en la Universidad de Leiden (Holanda) y se convirtieron en investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en 1958. Más tarde contribuirían a la creación del Instituto de Investigaciones Biomédicas, centro mixto del CSIC y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), donde Morreale desarrolló su actividad hasta pasados los 80 años, mucho tiempo después de su edad de jubilación.

A lo largo de su vida, está investigadora realizó importantes contribuciones científicas que tuvieron un gran impacto sobre la salud pública en nuestro país. Entre otras cosas, luchó por la introducción de la sal yodada en España para la prevención del bocio, introdujo la mencionada prueba del talón y demostró la importancia de las hormonas tiroideas maternas en el desarrollo del cerebro del feto.

Morreale, junto a varias colaboradoras, en los años 60.

Ya durante su tesis doctoral, realizada bajo la dirección del químico Emilio Gutiérrez Ríos y como becaria del médico Emilio Ortiz de Landázuri, probó que en la Alpujarra granadina, al igual que en otras muchas regiones españolas, la carencia de yodo era la causante del bocio endémico, un aumento de la glándula tiroides que origina un bulto en el cuello y a veces hipotiroidismo y discapacidad intelectual. Morreale también demostró que este trastorno podía prevenirse dando sal yodada a la población, una campaña que resultó muy eficaz.

Estos estudios continuaron en Las Hurdes a partir de 1967 con resultados similares. Pese a ello, la administración de yodo añadido a la sal común no fue adoptada en España hasta 1983; y tampoco se ha logrado la yodación universal de la sal, como sí ocurre en otros países.

En 1976, Morreale inició un estudio piloto para la detección del hipotiroidismo congénito, una enfermedad que se caracteriza por la ausencia de tiroides y que puede derivar en casos de discapacidad intelectual y retardos en el crecimiento. A partir del análisis de la sangre del talón de los recién nacidos, estableció un programa que hacía posible el diagnóstico eficaz y precoz de la enfermedad, lo que a su vez permitía tratar a los afectados con hormona tiroidea y evitar así que desarrollaran los otros trastornos.

Prueba del talón

En España, la prueba del talón ha permitido prevenir unos 6.500 casos de discapacidad intelectual y cretinismo.

En pocos años, el programa fue adoptado por todas las comunidades autónomas, algo que ha permitido prevenir unos 6500 casos de discapacidad intelectual y cretinismo hasta la fecha. Por esta contribución, en 1983 Morreale y Escobar recibieron junto a su equipo el I Premio Reina Sofía de Prevención de la Subnormalidad (hoy conocido como Premio Reina Sofía de Prevención de la Discapacidad).

Otra de sus líneas de investigación fue la importancia de las hormonas tiroideas maternas para el desarrollo del feto y, sobre todo, del cerebro fetal. Morreale fue una pionera a nivel mundial al demostrar que las hormonas tiroideas maternas protegen el desarrollo fetal, una conclusión que llevó a promover el control médico de la función tiroidea (hipotiroxinemia) en las mujeres gestantes, especialmente en las áreas de deficiencia de yodo, así como a la vigilancia de los niños prematuros.

Cuando se repasa la trayectoria de científicos y científicas es habitual destacar imágenes de la última etapa de su vida: normalmente, fotografías de una persona ya entrada en años a la que no le faltan reconocimiento ni galardones. Este también podría ser el caso de Gabriella Morreale, merecedora de innumerables premios, entre los que además del mencionado Premio Reina Sofía destacan el Premio Nacional de Medicina, el Severo Ochoa y el Jaime I.

Mañana, martes 24 de abril, el CSIC y la UAM han organizado un acto de homenaje a su figura, en el que se hablará de sus importantes aportaciones científicas, pero también de su infancia y juventud, de la pasión por el conocimiento que transmitió a las varias generaciones de investigadores e investigadoras a las que formó, así como su carácter afable y de su penetrante inteligencia, siempre acompañada de una gran sencillez.

 

* María Jesús Obregón ha sido investigadora del CSIC y discípula de Gabriella Morreale en el Instituto de Investigaciones Biomédicas “Alberto Sols” (CSIC-UAM).

¿Puede un robot diagnosticar una enfermedad mejor que un médico?

Por Ramón López de Mántaras y Pedro Meseguer (CSIC)*

La respuesta es ‘sí’. Pero, como casi todas las respuestas, hay que matizarla.

Históricamente, uno de los ámbitos de aplicación de la inteligencia artificial (IA) ha sido la medicina. En la actualidad la técnica de IA que está dando los resultados más espectaculares en el ámbito del diagnóstico basado en la imagen es el llamado aprendizaje profundo, que consiste en aprender a reconocer patrones de manera muy eficiente. Con esta técnica, recientemente científicos de la Universidad de Carnegie Mellón (EE UU), en colaboración con cuatro hospitales de Chicago, han desarrollado un sistema capaz de predecir infartos con cuatro horas de antelación en enfermos ingresados en UCIs, lo que mejora en más de tres horas los tiempos de predicción de los cardiólogos. Otro ejemplo exitoso de aplicación del aprendizaje profundo es el análisis combinado de imágenes médicas de rayos rayos X, MRI y ultrasonidos desarrollado por un grupo de la Universidad de Queensland (Australia), el cual puede diagnosticar el cáncer de mama mejor que los médicos.

diagnostico por ordenadorEste tipo de sistemas se entrenan a partir de enormes cantidades de datos. Así, el software capaz de predecir infartos fue entrenado con datos de 133.000 pacientes, que incluían 72 parámetros presentes en la historia clínica de estas personas (signos vitales, edad, glucemia, recuentos de plaquetas, etc.).

Cuando no se dispone de suficientes datos o el problema médico que se quiere resolver no se basa en el reconocimiento de patrones, sino más bien en razonamiento lógico basado en el procesamiento de conocimientos médicos, entonces es posible recurrir a otra técnica de IA menos novedosa pero también muy útil. Se trata de los denominados sistemas expertos, que utilizan el conocimiento acumulado sobre los síntomas de una enfermedad, el historial médico y los resultados de análisis médicos para llegar a conclusiones sobre el estado de un paciente, es decir, para diagnosticar. Cuanto mayor sea su capacidad para combinar sus conocimientos con las observaciones reales, más exacto será su diagnóstico.

El primer sistema experto médico fue HEURISTIC DENDRAL, desarrollado a partir de los años 70 en la Universidad de Stanford, en el ámbito de la química orgánica. Poco después, en la misma universidad se desarrolló MYCIN, orientado a las enfermedades infecciosas. Una parte del sistema describía posibles síntomas y otra expresaba una posible causa de los mismos. Además de incorporar conocimientos que permitían diagnosticar el agente causante de la infección, MYCIN también contenía información acerca del tratamiento adecuado, por lo que resultaba útil para la toma de decisiones por parte de los médicos.

Hoy ya hay multitud de sistemas en este campo que se usan regularmente en hospitales y centros médicos de todo el mundo. Por ejemplo, ATHENA, que ayuda a los médicos a tratar a pacientes con problemas de hipertensión. Este sistema procesa los datos clínicos de cada paciente y, a partir de su base de conocimientos sobre hipertensión, genera recomendaciones para mejorar la atención clínica personalizada.

Una de las aplicaciones más potentes a nivel mundial es el sistema GIDEON, que ayuda a diagnosticar 337 enfermedades infecciosas específicas en 224 países. Su base de datos cubre 1.147 taxones microbianos y 306 agentes antibacterianos y vacunas. La información que maneja es actualizada semanalmente e incluye más de 20.000 imágenes, gráficos, mapas infografías, etc. Todo ello le permite llegar a un 94% de diagnósticos correctos, y de ahí que sea uno de los sistemas más usados en el ámbito de la medicina. GIDEON es útil tanto para el diagnóstico y tratamiento de las enfermedades infecciosas, como para mejorar su conocimiento, identificar microorganismos patógenos y detectar brotes epidémicos. Básicamente lo que hace GIDEON es mejorar la exactitud del diagnóstico y ampliar la base de conocimientos de la persona experta. Ahora bien, como todo sistema, presenta algunas limitaciones. Por ejemplo, no es capaz de diagnosticar simultáneamente enfermedades concurrentes. Además, los signos y síntomas que se introducen para realizar una consulta se relacionan únicamente con las enfermedades transmisibles registradas en el sistema, por lo que quedan excluidas muchas otras.

En cualquier caso, es importante recalcar que los sistemas basados en IA, a pesar de ser capaces de proporcionar diagnósticos rápidos y certeros, nunca superarán el sentido común y el buen juicio de una persona, ni tampoco el efecto placebo resultante del trato humano y la empatía que caracteriza a un buen profesional de la medicina en la relación con sus pacientes. Otro punto fuerte de los expertos humanos respecto a la inteligencia artificial es la capacidad de aplicar el conocimiento existente cuando, por ejemplo, los datos son incompletos o la información sobre el estado de un paciente no se corresponde bien con los casos usuales.

Sin embargo, para un médico la capacidad de recordar datos organizados puede ser un factor limitante, igual que la de correlacionar los casos observados con el patrón de datos existente. Por ello el uso de sistemas de IA es una excelente ayuda. De hecho, los sistemas de IA en medicina no deberían diseñarse con el objetivo de sustituir al médico u otro personal sanitario, sino como sistemas de ayuda y complemento de su labor.

 

* Ramón López de Mántaras y Pedro Meseguer son investigadores del CSIC en el Instituto de Investigación en Inteligencia Artificial del CSIC y autores del libro de divulgación Inteligencia Artificial (CSIC-Catarata).

La feria Ciencia en el Barrio reúne a 500 adolescentes para divulgar la ciencia

Por Mar Gulis (CSIC)

Abderrahim y Anás salen a explicar una estratigrafía arqueológica que acaban de realizar en su instituto para entender las huellas del tiempo en el paisaje. Una investigadora del CSIC, María Ruiz del Árbol, les ha explicado cómo hacerlo previamente. Estamos en el Instituto de Educación Secundaria (IES) María Rodrigo, en el Ensanche de Vallecas, y es la primera vez que reciben una visita de este tipo. Sus profesores y el director del IES no salen de su asombro; estos chicos no se implican en actividades académicas y menos científicas. Hasta que cambia su contexto de aprendizaje.

Motivar y generar curiosidad es uno de los objetivos de Ciencia en el Barrio, un proyecto del CSIC que, con el apoyo de la FECYT, trata de llevar actividades de divulgación científica a distritos de Madrid que no contaban con esta oferta. Este viernes, 16 de marzo, estudiantes procedentes de Usera, Carabanchel, Villaverde, Puente de Vallecas, Hortaleza y San Blas-Canillejas replican los talleres realizados previamente con personal investigador del CSIC en sus Institutos de Educación Secundaria (IES) en la Feria Ciencia en el Barrio, en el IES Arcipreste de Hita, en Entrevías, convirtiéndose así en divulgadoras y divulgadores por un día.

A las 10.00 de la mañana, el salón de actos del Arcipreste era un hervidero. Cerca de 500 adolescentes procedentes de nueve institutos madrileños deambulaban de un lado a otro buscando un stand, probando microscopios, preparando el material para hacer una extracción de ADN, ordenando los utensilios para hacer una cata de chocolate…La oferta de la feria es sumamente variada: hasta las 14.00, sus protagonistas van a acercarse a la ciencia a través de experimentos sobre los orígenes de la vida en el universo, la microelectrónica o la nanotecnología; y también mediante  talleres para aprender matemáticas con la vida de las abejas, ‘cocinar’ con polímeros, realizar catas de chocolates, pruebas olfativas o aplicar conocimientos arqueológicos al barrio.

Desde 2016, el Área de Cultura Científica del CSIC ha organizado en cada uno de los institutos participantes talleres experimentales, conferencias, clubes de lectura, y exposiciones sobre temas de actualidad científica, además de visitas guiadas a centros de investigación punteros. El programa está dirigido a estudiantes de 4º de la ESO, pero el resto del alumnado y la comunidad educativa y vecinal también pueden participar en algunas de las actividades.

Ciencia en el Barrio constituye una iniciativa pionera en la ciudad. Hasta el momento más de 2.500 personas han participado en un centenar de actividades que han permitido desmontar ideas falsas sobre las y los científicos, favorecer el contacto directo entre los jóvenes y el personal investigador, así como reforzar vocaciones científicas e inspirar otras nuevas.

11 de febrero: un día para rescatar a nuestras inventoras del olvido

Por Eulalia Pérez Sedeño (CSIC) *

El próximo domingo 11 de febrero de 2018 se celebra el Día Internacional de la Mujer y la Niña en la Ciencia con el objetivo de romper las barreras de género en el ámbito científico. Una de esas barreras es la poca visibilidad de las científicas y la existencia de estereotipos que hacen que las niñas se interesen menos que los niños por algunas disciplinas como la física y las ingenierías, y que producen sesgos involuntarios en la evaluación de los méritos de las investigadoras.

Entre las muchas mujeres invisibilizadas en la historia de la ciencia y la tecnología, también se encuentran las inventoras y, entre ellas, cómo no, las inventoras españolas.

Ángela Ruiz Robles, con su enciclopedia mecánica.

En una ocasión dijo Voltaire que había conocido muchas mujeres ‘científicas’ muy inteligentes, pero ninguna inventora. Parecía así negarles capacidad inventiva, algo que se ha perpetuado en la falsa creencia de la incapacidad de las mujeres para la ingeniería. Los hechos históricos nos demuestran lo erróneo de esa idea: Josephine Cochran (lavavajillas), Mary Anderson (limpiaparabrisas), Rachel Fuller Brown y Elizabeth Lee Hazen (el antibiótico nistatina), Gertrude Ellion (los fármacos Inmuran y Zovirax, entre otros), Hedy Lamarr (cifrado de comunicaciones y más) o Stephanie Kwolek (fibra Kevlar) son algunos ejemplos significativos.

También aquí hemos tenido y tenemos inventoras desde hace mucho tiempo. La primera mujer en registrar un invento fue Fermina Orduña, quien en 1865 patentó un carro especial para vender en la calle leche de burra, vaca o cabra. Pero quiero traer aquí el caso de dos inventos que, al igual que sus inventoras, siguieron suertes muy distintas: la fregona y el libro mecánico.

Se suele señalar a Manuel Jalón, en 1964, como el inventor español de la fregona (había habido una patente semejante en EEUU en 1901). Pero Julia Montoussé Frages (de origen francés, aunque avilesina de adopción) y su hija Julia (Julita) Rodríguez-Montussé obtuvieron, en 1953, una patente muchos años antes que el mecánico de aviones. La patente de modelo de utilidad nº 34.262 se denominaba “dispositivo acoplable a toda clase de recipientes tal como baldes, cubos, calderos y similares, para facilitar el fregado, lavado y secado de pisos, suelos, pasillos, zócalos y locales en general”. ¡Un nombre mucho más difícil de recordar que el sencillo ‘fregona’! Desde luego, si examinamos los planos que figuran en la solicitud, no cabe duda de que se trata de una auténtica fregona.

Poco se sabe de estas mujeres, más allá de su parentesco y de la fecha de sus muertes: la madre en 1971 y la hija en 2005; o que eran de familia acomodada y sin estudios superiores, lo que muestra que la creatividad, inventiva y preocupación por situaciones humanas (el hecho de que las mujeres tuvieran que fregar los suelos de rodillas, día tras día) puede ser un buen acicate para encontrar soluciones.

La otra mujer que quiero sacar a la luz es Ángela Ruiz Robles (1895-1975), una leonesa de familia acomodada, con estudios superiores de magisterio, de gran capacidad innovadora y creativa, y siempre preocupada por mejorar la educación de sus compatriotas. Autora prolífica (dieciséis libros de texto), sus inventos fueron muchos y variados, pero quizás el más interesante fuera el del libro mecánico.

Extracto de la patente presentada por Julia Montoussé Frages y Julia Rodríguez-Montoussé.

En 1949 registró la patente nº 190.968, titulada “Procedimiento mecánico, eléctrico y a presión de aire para lectura de libros”. Las lecciones de cada asignatura estaban separadas en diversas hojas. Cuando se apretaban unos pulsadores, subían mecánicamente o por aire comprimido y el o la alumna podía ver la lección. Además, se podía aumentar el tamaño e incluso iluminar.

Posteriormente, Ángela Ruiz Robles perfeccionó el libro mecánico creando la Enciclopedia Mecánica, un dispositivo para mejorar las enciclopedias que usaban los escolares. La patentó en 1962 (nº 276.346), pero aunque se construyó un prototipo en bronce, madera y zinc, nunca llegó a comercializarse. En 1970 recibió una oferta de EEUU para explotarla en ese país, pero ella quería que los beneficios fueran especialmente para los españoles. Aunque hubo alguna empresa española que se interesó por la comercialización, la cantidad de dinero que tenía que aportar la inventora lo hizo inviable. No obstante, Ángela fue muy reconocida en su época y recibió un montón de distinciones y premios en diversos certámenes de inventores y exposiciones nacionales e internacionales.

Son dos casos muy distintos los de estas mujeres. Las primeras, Julia Montoussé y Julia Rodríguez-Montussé, han quedado ocultas como muchas otras mujeres en la historia, siendo reemplazadas, como tantas veces, por un varón. La última fue reconocida en su época, pero sus logros también han quedado oscurecidos, aunque ahora se la reconoce, al menos en nuestro país, como la precursora del libro electrónico. Así, una de las salas de trabajo del Museo Nacional de Ciencia y Tecnología lleva su nombre.

 

* Eulalia Pérez Sedeño es investigadora del CSIC en el Instituto de Filosofía y co-autora del libro Las ‘mentiras’ científicas sobre las mujeres (Catarata).

¿Puede un robot pintar un Rembrandt?

Por Mar Gulis (CSIC)

“¿Sería posible revivir a Rembrandt?”. A partir de esta provocadora pregunta, Ramón López de Mántaras, investigador del CSIC, explica uno de los éxitos de la inteligencia artificial aplicada al arte: la creación de un cuadro que, según los expertos consultados, podría pasar por un auténtico Rembrandt. Científicos, ingenieros e historiadores del arte trabajaron durante más de un año para ‘enseñar’ a una computadora a ser ‘el próximo Rembrandt’. The Next Rembrandt, como se denomina este proyecto, ha sido impulsado por varias multinacionales, la Universidad Técnica de Delft y los museos Mauritshuis y Rembrandthuis. ¿El resultado? Este cuadro, una obra que imita a la perfección los trazos y el estilo del gran pintor holandés.

El software ‘pintó’ la obra tras analizar 326 obras del famoso pintor holandés / The Next Rembrandt

Para ello, “el software analiza detalladamente el trazo de las pinturas originales, las proporciones y distancias que se observan en los retratos de Rembrandt y otras muchas variables que se repiten en las obras del pintor: rostros masculinos, con bigote o barba, con sombrero, con la cabeza generalmente ladeada y mirando a la derecha… Después, con una impresora 3D, esta inteligencia artificial ‘pinta’ un Rembrandt”, comentó Mántaras, director del Instituto de Investigación en Inteligencia Artificial del CSIC, durante una charla del ciclo Inteligencia artificial y robótica en la Residencia de Estudiantes de Madrid.

Previamente, los desarrolladores identificaron y clasificaron los patrones más comunes de la obra del pintor, desde su composición hasta las dimensiones de los rasgos faciales de los personajes retratados. Así, la obra resultante se basa en el análisis pormenorizado de miles y miles de fragmentos pictóricos de los 346 cuadros conocidos del autor. El procesamiento estadístico de todos los datos hace que el software ‘fabrique’ un cuadro que integra las variables que más se repiten; en este caso, la pintura resultante debía ser un retrato de un hombre caucásico, de entre 30 y 40 años, con vello facial, ropa oscura, cuello blanco, sombrero y la cara girada hacia la derecha, como muchas de las obras del maestro del barroco.

A lo largo del proceso, la computadora combina un algoritmo de reconocimiento facial con un software de aprendizaje profundo. Después, ‘aprende’ a pintar una nariz, unos ojos o una boca como lo haría Rembrandt. Como resultado, pinta un nuevo cuadro, no una réplica de uno existente.

El proyecto refleja hasta qué punto está perfeccionándose la capacidad de los ordenadores para realizar tareas específicas mejor que las personas. Este no es el único ejemplo: jugar al ajedrez, buscar soluciones a fórmulas lógicas o realizar diagnósticos más rápido que los médicos son actividades que algunas máquinas resuelven con más pericia que los humanos. Ahora bien, ¿es posible construir máquinas con una inteligencia similar a la humana? Esta es una de las preguntas que planteaba Mántaras, también coautor del libro Inteligencia artificial (CSIC-Catarata). En su opinión, “los intentos de crear este tipo de inteligencia artificial se enfrentan a la dificultad de dotar a las máquinas de sentido común”. Este conocimiento es fruto de nuestras vivencias y experiencias, que a su vez son el resultado de una interacción constante con el entorno, algo que no pueden adquirir las computadoras.

“Ese es el gran desafío. No nos acercamos a la inteligencia artificial general porque desarrollamos inteligencias muy específicas. Hay que integrar todo eso”, añadió. Como señala en su libro, “necesitamos nuevos algoritmos que puedan responder a preguntas sobre prácticamente cualquier tema. Y además, estos sistemas deberán ser capaces de aprender nuevos conocimientos a lo largo de toda su existencia”. Eso sí, mientras se avanza hacia esa inteligencia profunda, ya podemos admirar obras maestras realizadas por computadoras; aunque quizá nos hallemos también ante una nueva pérdida del aura de la obra de arte, tal y como advirtió Walter Benjamin.

 

¿Te inspiran la fotografía y la ciencia? Participa en #FOTCIENCIA

Por Mar Gulis (CSIC)

¿Te gusta la fotografía? ¿La ciencia y la tecnología disparan tu creatividad? Pues estamos esperando tus propuestas. FOTCIENCIA es una iniciativa que celebra su 15ª edición y que seleccionará las mejores imágenes de ciencia del año para conformar un catálogo y una exposición itinerante. La muestra resultante recorrerá una veintena de museos y centros culturales de España en 2018. Las fotografías pueden presentarse hasta el próximo 14 de diciembre de 2017 a las 14:00 horas.

Las imágenes deben estar relacionadas con la investigación científica o sus aplicaciones, y pueden reflejar aspectos como el objeto de estudio de la investigación, las personas que la realizan, su instrumentación e instalaciones, los resultados del avance científico, etc. Para participar es necesario presentar las fotografías en formato digital a través de un formulario disponible en la página web www.fotciencia.es, junto con un texto que permita interpretarlas. El jurado valorará tanto la imagen –su calidad técnica, originalidad y valor estético– como la claridad de la explicación aportada por el autor o autora.

En esta iniciativa puede participar cualquier persona mayor de edad que presente fotografías propias que no hayan sido seleccionadas en procesos similares. Pero también hay una modalidad, ‘La ciencia en el aula’, dirigida al alumnado de centros educativos y de formación profesional, que pueden participar a través de sus profesores y profesoras.

 

Vídeo con las imágenes seleccionadas en la pasada edición de FOTCIENCIA (2016).

 

Las propuestas se pueden presentar a una de las siguientes modalidades:

  • Micro, cuando la dimensión real del objeto fotografiado sea menor o igual a 1 milímetro o la imagen haya sido obtenida mediante un instrumento de micrografía (óptica o electrónica) o técnicas de difracción.
  • General, cuando la dimensión real del objeto fotografiado sea mayor de 1 milímetro.

Además, los autores y autoras también pueden adscribir su imagen a otras modalidades específicas, como ‘Agricultura sostenible’ ‘Alimentación y nutrición’, que cuentan con el apoyo de dos centros del CSIC: el Instituto de Agricultura Sostenible (IAS) y el Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA).

Las dos mejores imágenes de la categoría General y las dos mejores imágenes de la categoría Micro, según los criterios mencionados anteriormente, serán remuneradas con una cantidad de 1.500€ cada una. En las demás modalidades, se seleccionará una foto que recibirá 600€.

La organización hará una selección adicional de fotografías para incluirlas en el catálogo y en la exposición itinerante, que se prestará gratuitamente a las entidades que la soliciten. Todas las fotos presentadas pasarán a formar parte de la galería de imágenes de la web de FOTCIENCIA.

FOTCIENCIA es una iniciativa organizada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), con la colaboración de la Fundación Jesús Serra.

Toda la información y normas de participación están disponibles en www.fotciencia.es

 

Semana de la Ciencia del CSIC: viajar al pasado, hacer catas científicas y más

Por Mar Gulis (CSIC)

Viajar al pasado a través de los restos orgánicos de un yacimiento navarro (Instituto de Ciencias de la Vid y el Vino), aprender sobre los caballitos de mar (Instituto de Investigaciones Marinas) o realizar catas catas de queso para conocer sus propiedades nutricionales (Instituto de Productos Lácteos de Asturias) son tres de las 331 actividades con las que el CSIC abre este año la Semana de la Ciencia. A través de los más de 81 centros de investigación participantes, esta iniciativa, organizada con apoyo de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT), ofrecerá propuestas para todos los públicos en torno a diversas áreas del conocimiento.

Muchas de las actividades de la Semana de la Ciencia del CSIC han sido diseñadas para que el público asuma un papel activo e interactúe con el personal investigador.

Las actividades, gratuitas y dirigidas al público general, se presentan en formatos clásicos, como exposiciones, rutas científicas o conferencias, y en otros más novedosos, como degustaciones, cafés científicos, concursos o los innumerables talleres diseñados para que el público interactúe con la ciencia. Así, ‘Convierte tu móvil en un microscopio’, organizada por el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla, el taller ‘Experimenta con partículas’, del Centro Nacional de Aceleradores, o ‘Iluminación estroboscópica’, una iniciativa del Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión, reflejan la vertiente práctica de la Semana de la Ciencia.

En esta edición, el CSIC estrena ‘Ciencia de Tomo y Lomo’, una aventura conjunta entre investigación y librerías en Madrid. Además, el consejo también ha incorporado la ciencia ciudadana a su programación, a través de iniciativas como ‘Plásticos 0 en la playa’, un taller del Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados. El objetivo en este caso es que la propia sociedad recabe datos valiosos para evaluar los efectos de los residuos marinos sobre los ecosistemas costeros.

El pasado 2 de noviembre arrancó la cita anual con la divulgación científica en muchas comunidades autónomas. En la mayoría de ellas, la Semana de la Ciencia se prolongará hasta finales de mes. ¡Consulta la programación y participa!

Sarah Mather, la desconocida inventora del periscopio

Por Mar Gulis (CSIC)

 Dibujo que aportó Mather para registrar su  patente en 1845 / Oficina de Patentes de EEUU

Hace 172 años, una estadounidense de la que apenas sabemos nada escribía lo siguiente: “La naturaleza de mi invención consiste en la construcción de un tubo con una lámpara unida a un extremo del mismo que puede ser hundido en el agua para iluminar objetos con el mismo, y un telescopio para ver dichos objetos y hacer exámenes bajo el agua…”. Así comenzaba la presentación de su patente Sarah Mather. Era el 16 de abril de 1845 y esta mujer había inventado el periscopio submarino.

Este instrumento óptico con forma de tubo permite, gracias a la utilización de prismas o espejos y basándose en la ley de la reflexión de la luz, la observación de una zona inaccesible a la visión directa. A través de su particular diseño, el periscopio posibilita que alguien que está oculto en una trinchera, un submarino u otro espacio diferente, vea sin ponerse al descubierto. Generalmente, mediante un volante en su extremo inferior el periscopio puede girar y así ampliar la observación a un campo de 360º. Si además se le añaden lentes con aumento, es posible observar a gran distancia. De ahí que su utilización sea frecuente en los submarinos, con el fin de ver sobre la superficie del agua mientras el vehículo se desplaza subacuáticamente.

Así, el periscopio ideado por Mather posibilitó a los buques de navegación marítima, ya en el siglo XIX, inspeccionar las profundidades del océano o saber a qué distancia y posición se encontraban determinados objetos sin que el observador fuera visto. Pero, “aunque su patente fue clave en la historia de la navegación submarina, apenas conocemos datos de la biografía de Mather”, cuenta Sara El Aissati, del Instituto de Óptica del CSIC y miembro del IO-CSIC OSA student chapter (IOSA).

En el Diccionario Biográfico de la Mujer en la Ciencia, una vasta obra que recoge la biografía de cerca de 3.000 mujeres científicas, “se sugiere que Mather se casó y que tuvo al menos una hija”, señala la investigadora. Pero no se conoce su fecha de nacimiento, ni cuándo murió, ni aparecen registradas otras patentes suyas. Tampoco parece existir ninguna imagen de esta inventora olvidada.

Una mujer observa a través de un periscopio a bordo de un submarino estadounidense / US Navy.

En el registro de su invención, la propia Mather explicaba la utilidad del artilugio: “La lámpara y el telescopio se pueden usar para diversos fines, tales como el examen de los cascos de los buques, para examinar o descubrir los objetos bajo el agua, para la pesca, la voladura de rocas para despejar los canales y otros usos”. De estas líneas puede deducirse que la inventora seguramente no se imaginaba el grado de sofisticación que alcanzaría su ingenio, pieza clave en la investigación marítima y en el desarrollo de la industria naval. Como recuerda El Aissati, “la primera noticia que se tiene de la utilización de un periscopio data de 1864, fecha en la que Thomas Doughty, ingeniero de la Armada de los EE UU, usó un tubo de hierro y unos espejos a bordo de un barco fluvial en la expedición al río Rojo”.

Hoy varios son los usos que se le dan a este invento. Más allá del ámbito militar, los periscopios siguen siendo utilizados para observar buques y aviones y así facilitar la navegación marítima y aérea; para realizar investigaciones e incluso en el ámbito de la publicidad, cuando se quieren conseguir determinadas imágenes en actos multitudinarios o simplemente difíciles de obtener.

Paradójicamente, “hasta 2011 a las mujeres estadounidenses no se les permitió servir en submarinos, a pesar de que fue una de ellas la que contribuyó a la modernización de los mismos con este invento”, afirma El Aissati.

‘Nanobásculas’ para pesar virus y bacterias en la detección de enfermedades

Por Eduardo Gil Santos, Alberto Martín Pérez y Marina López Yubero  (CSIC)*

Cada virus y bacteria tiene una masa diferente. El simple hecho de poder pesarlos nos permitiría identificarlos y distinguirlos y, con ello, detectar de forma altamente precoz las enfermedades que provocan. Los recientes avances en nanotecnología han permitido la creación de unos nuevos dispositivos, los sensores nanomecánicos, que actúan como básculas a escala nanométrica, permitiendo detectar estos objetos con una precisión mucho mayor que los métodos convencionales de diagnóstico de estas enfermedades.

Cuerdas de ukelele

Los nanosensores vibran como las cuerdas de una guitarra para detectar virus y bacterias.

La detección de estas partículas mediante sensores nanomecánicos se obtiene estudiando los cambios en su vibración. Estos sensores vibran igual que las cuerdas de una guitarra: cuando pulsamos una cuerda de una guitarra, esta vibrará y las ondas se transmitirán por el aire, lo que percibiremos como sonido. Además, si unimos un objeto a la cuerda, esta pesará más y, en consecuencia, su movimiento será más lento, lo que dará lugar a un sonido más grave. Esta diferencia en el tono del sonido se puede relacionar directamente con la masa del objeto unido. De la misma manera, los sensores nanomecánicos vibrarán más lentamente cuando se une a ellos una partícula (virus o bacteria). Esto se comprueba fácilmente adhiriendo un pequeño imán a un diapasón. Sin embargo, en estos sensores las vibraciones no son perceptibles por el oído y se necesitan métodos ópticos muy avanzados (similares a los utilizados en la detección de ondas gravitacionales, pero a escala nanométrica) para detectar estos cambios en la vibración del sensor.

Bacteria en nanosensor

Imagen de microscopía electrónica de barrido de una bacteria E. coli sobre un sensor nanomecánico con forma de micropalanca. El peso de esta bacteria es de 300 femtogramos (0,0000000000003 gramos, diez mil millones de veces menos que una hormiga).

Estos dispositivos también permiten medir otra propiedad muy interesante de las partículas depositadas: la rigidez. Conocer la rigidez de las partículas biológicas (virus, bacterias o células) puede ser de gran utilidad, ya que, por una parte, la rigidez junto con la masa permite una identificación todavía más precisa de los distintos virus o bacterias. Asimismo, podría permitir diferenciar entre células cancerígenas y sanas, ya que se ha descubierto que aunque ambas tienen una masa similar (lo que no permite distinguirlas a través de su masa), muestran una rigidez distinta: las células cancerígenas son menos rígidas que las células sanas. Por último, medir la rigidez de los virus hace posible distinguir su estado de maduración y conocer su capacidad infecciosa.

El grupo de Bionanomecánica del Instituto de Micro y Nanotecnología del CSIC desarrolla este tipo de dispositivos desde hace más de diez años. En la actualidad, este grupo lidera una serie de proyectos financiados por la Unión Europea (ViruScan, LiquidMass, Nombis) que contribuirán a la implantación definitiva de estas tecnologías a nivel clínico. En tan solo cinco años, estos sensores se probarán en países empobrecidos con gran riesgo de epidemias para la detección de los virus que producen fiebres hemorrágicas.

Al mismo tiempo, el equipo trabaja en el desarrollo de nuevas tecnologías para la comprensión y detección precoz de muchas otras enfermedades (distintos tipos de cáncer, Alzhéimer, etc.). En un futuro no muy lejano, este tipo de sensores estarán implantados directamente en el interior de nuestro cuerpo, preparados para detectar cualquier infección en el mismo momento de contraerla, lo que permitirá actuar contra ella de manera mucho más eficaz.

 

* Eduardo Gil Santos, Alberto Martín Pérez y Marina López Yubero son personal investigador del CSIC en el grupo de Bionanomecánica del Instituto de Micro y Nanotecnología.