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Diez propuestas para leer y escuchar ciencia esta Navidad

Por Mar Gulis (CSIC)

Llegan días de fiesta y, aunque estaremos de preparativos y celebraciones, seguro que hay algún hueco disponible para disfrutar de un buen libro. Este año os proponemos descubrir diez títulos de divulgación. Un menú muy variado en contenido y en formatos que incluye un cómic sobre la primera campaña global de vacunación, títulos de bolsillo dedicados a las hormigas o los superalimentos y un espectacular viaje científico a las zonas polares. Algunos están servidos en papel y otros en formato pódcast, para quienes gustan de una buena lectura al amor de la lumbre o para los que prefieren escuchar. ¡Se abre el bufet!

La primera campaña global de vacunación

Comenzamos con una aventura que sucedió hace más dos siglos. El 30 de noviembre de 1803 zarpa del puerto de A Coruña la corbeta María Pita. En su interior viajan 22 niños con la misión de llevar en su propio cuerpo la vacuna de la viruela, una de las enfermedades más mortíferas de la humanidad, a América y Filipinas. El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Ministerio de Ciencia e Innovación (MCIN) y Editorial Planeta han conmemorado esta gesta sanitaria con el lanzamiento de dos publicaciones: la novela gráfica El mar recordará nuestros nombres, del Premio Nacional de Cómic 2020 Javier de Isusi, y La expedición de Balmis. Primer modelo de lucha global contra las pandemias, un libro monográfico coordinado por Susana Ramírez, de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), y prologado por el virólogo del CSIC Luis Enjuanes.

“El objetivo de ambas publicaciones es dar a conocer al público estos hechos y a sus protagonistas, muchos de ellos anónimos”, señala Pura Fernández, directora de Cultura Científica y Ciencia Ciudadana del CSIC. Según el autor del cómic, “se trata de dos libros complementarios: uno centrado en los datos históricos y otro en el relato, en la dimensión de aventura de la campaña”.

Matriarcales, ubicuas y abundantes

Las hormigas se pueden encontrar en un bote de mermelada mal cerrado, sobre las aguas de la Amazonia flotando a modo de balsas vivientes o en las copas de los árboles mientras tejen nidos hechos con hojas. Las hay negras, rubias y azules, y son capaces de emitir múltiples señales para avisar de la presencia de alimento o para alertar a su colonia de un peligro inminente. José Manuel Vidal Cordero abre una ventana al formidable mundo de la mirmecología en Las hormigas (CSIC-Catarata). “La cantidad total de materia viva de estos individuos es mucho mayor que la de cualquier otro grupo de insectos. Además, constituyen uno de los mejores ejemplos de organización social avanzada dentro del reino animal”, comenta el entomólogo del CSIC. Si piensas que las hormigas solo son insectos agresivos y molestos que entran sin permiso en nuestras despensas, este texto cambiará tus esquemas.

Las hormigas tejedoras del género Oecophylla utilizan sus propias larvas para unir los extremos de las hojas mediante la seda que estas producen. / Sergio Ibarra Mellado

Del transistor a la computación neuronal: el espectacular desarrollo de la microelectrónica

En 1958, el joven físico e ingeniero Jack Kilby tuvo la idea de fabricar todos los elementos necesarios para realizar un circuito empleando materiales semiconductores e integrándolos en un sustrato común. El resultado fue lo que hoy denominamos un circuito integrado. Desde entonces, se han fabricado dispositivos cada vez más compactos, capaces de hacer posibles aplicaciones tan punteras como la computación neuronal o los ordenadores cuánticos. El investigador del CSIC y profesor de la Universidad de Sevilla José M. de la Rosa firma De la micro a la nanoelectrónica, un título de la colección ‘¿Qué sabemos de?’ (CSIC-Catarata) donde se hace un recorrido por los principios y componentes esenciales de estas tecnologías y sus principales aplicaciones, así como por los retos y tendencias que se vislumbran en el horizonte de la electrónica del siglo XXI.

Hoy en día se pueden construir chips que contienen en su interior miles de millones de componentes de dimensiones cercanas al nanómetro.

Reciclaje en la farmacia

Se estima que el 75% de los fármacos conocidos pueden tener nuevos usos terapéuticos y que los medicamentos en uso clínico podrían utilizarse hasta en 20 aplicaciones diferentes de aquellas para las que fueron aprobados originalmente. El libro Nuevos usos para viejos medicamentos (CSIC-Catarata) explica cómo se lleva a cabo el reposicionamiento y la reformulación de fármacos, dos de las opciones en las que trabajan tanto la comunidad científica como la industria farmacéutica para acelerar los plazos y reducir los elevados costes de la producción de nuevos medicamentos. Las investigadoras del CSIC Nuria E. Campillo, Mª del Carmen Fernández y Mercedes Jiménez firman este texto.

Para dar ‘una nueva vida’ a medicamentos existentes, la comunidad científica utiliza estrategias experimentales y computacionales.

El surgimiento de la agricultura

Hace unos 12.000 años, las tierras del Próximo Oriente fueron testigo de uno de los cambios más revolucionarios de la humanidad: el paso de una sociedad cazadora y recolectora, que había vivido así durante cientos de miles de años, a otra basada en la domesticación animal y vegetal. “Si se considera la población rural actual, unos 3.400 millones de personas, podemos decir que vive en un entorno muy similar, en lo esencial y dejando aparte la tecnología, al de aquellas primeras sociedades neolíticas”, afirman Juan F. Gibaja, Juan José Ibáñez y Millán Mozota, investigadores del CSIC y autores de El Neolítico (CSIC-Catarata). Los autores cuentan este período histórico desde su origen en la región denominada “el Creciente Fértil” hasta su expansión en Europa, especialmente en el área mediterránea.

Reconstrucción del asentamiento de Mondeval (Dolomitas Bellunesi, Belluno, Italia). / A. Guerreschi y M. Cutrona

¿Existen los superalimentos?

Jengibre, cúrcuma, bayas de goji o panela son algunos de los muchos productos que solemos encontrar bajo la etiqueta de superalimentos. Se trata de una lista que en los últimos años no ha dejado de crecer, pero ¿son tan poderosos como los pintan? La investigadora del CSIC Jara Pérez es la autora de Los superalimentos (CSIC-Catarata) que trata de contextualizar el uso de estos alimentos en nuestra dieta, compararlos con aquellos que consumimos habitualmente y dar a conocer las propiedades reales de algunos de ellos, según el conocimiento científico. Quien quiera ‘degustar’ un aperitivo del texto, puede escuchar una entrevista con la autora en Ciencia para leer, el pódcast del CSIC sobre libros de divulgación.

Las bayas de goji contienen cantidades similares de polifenoles a frutas tan comunes como la ciruela.

Un espectacular viaje científico por los polos

La Antártida y el Ártico son regiones tan remotas e inhóspitas como atractivas. Numerosas expediciones han llegado hasta los confines de nuestro planeta en busca de recursos naturales o simplemente por el mero interés de explorar lugares desconocidos. Pero, sobre todo, las zonas polares han sido visitadas por su gran interés científico. De hecho, a día de hoy constituyen los principales motores reguladores del clima de la Tierra y son un ‘laboratorio’ ideal para el estudio de los contaminantes a nivel global. El libro de la colección Divulgación Observando los polos (CSIC-Catarata) ofrece una visión multidisciplinar del conocimiento científico sobre ambas regiones a la vez que describe la historia y la situación actual de la investigación polar en España. 56 especialistas pertenecientes a la plataforma temática interdisciplinar POLARCSIC han participado en la elaboración de la publicación, que incluye una espectacular colección de imágenes tanto de la flora, la fauna y los paisajes del Ártico y de la Antártida, como de las instalaciones, los equipamientos científicos y las campañas llevadas a cabo por el personal investigador del CSIC.

Los depredadores, como los osos polares, actúan como centinelas del medio marino porque reflejan los efectos de los cambios ambientales en sus presas. / Manuel Dall’Osto.

Escuchar la ciencia

Las tres propuestas que nos quedan llegan en formato audio. Ciencia para leer es un pódcast realizado a partir de los libros de la colección ¿Qué sabemos de? (CSIC y Catarata). Charlamos con sus autores y autoras sobre descubrimientos, desarrollos tecnológicos y temas de actualidad vistos a través del prisma de la ciencia.

El investigador Manuel de León nos explica Las matemáticas de la pandemia. Desde el inicio de la crisis sanitaria ocasionada por el virus SARS-CoV-2 contamos y medimos sin descanso. Cada día recibimos cantidades ingentes de información y oímos expresiones como ritmo de contagio, aplanar la curva o modelo SIR. Pero, ¿sabemos realmente su significado? Manuel de León nos cuenta las herramientas matemáticas que se utilizan para comprender el proceso de transmisión de enfermedades como la viruela, la malaria o la COVID-19, y expone cómo esta disciplina ayuda a diseñar medidas para combatirlas.

En las últimas décadas, acontecimientos como el 11-S, los atentados de Madrid y Londres o la reciente crisis en Afganistán han alimentado un creciente interés hacia el islam que suele ir acompañado de una gran confusión terminológica. Todavía gran parte de la opinión pública desconoce que islam e islamismo no son sinónimos, como tampoco lo son árabe y musulmán. Esta ignorancia “ya no es una cuestión anecdótica, sino que se ha vuelto peligrosa”, afirma Cristina de la Puente, investigadora del CSIC y autora del libro Islam e islamismo. Hablamos con ella para conocer las diferencias entre estos conceptos y la diversidad que encierra cada uno, para superar interpretaciones erróneas y desmontar tópicos.

En la Grecia clásica ya se conocían los beneficios del ejercicio físico para el cuerpo y para la mente, y hoy día todo el mundo es consciente de los perjuicios del sedentarismo. Pero, ¿cualquier tipo de ejercicio es bueno?, ¿qué cantidad e intensidad de actividad física nos conviene practicar? Charlamos con José Luis Trejo, autor junto con Coral Sanfeliu del libro Cerebro y ejercicio para conocer cómo la actividad física moldea el cerebro humano y cuáles son esos efectos beneficiosos del ejercicio sobre nuestras neuronas o nuestro estado de ánimo.

Todos los libros de las colecciones ‘¿Qué sabemos de?’ y ‘Divulgación’ están escritos por personal investigador del CSIC. Además de los que te hemos contado, ambas series te ofrecen más de 150 títulos para saciar tu curiosidad científica. Buena lectura.

 

Radio cognitiva, la tecnología que hará más eficientes nuestros móviles

José M. de la Rosa (CSIC)*

Nos encontramos en los albores de la mayor revolución tecnológica que ha conocido la humanidad. Las primeras décadas del siglo XXI serán recordadas por la expansión de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) y de dispositivos como los teléfonos móviles, las tablets y los ordenadores personales. Gracias a ellos podemos acceder a la información a través de internet de una forma ubicua y con velocidades de conexión cada vez mayores.

Este desarrollo sin precedentes se debe en gran medida a la microelectrónica y los chips. Estos microingenios han evolucionado en los últimos 50 años de manera exponencial según la ley de Moore, y contienen miles de componentes en unos pocos nanómetros. Una de las consecuencias de este escalado es la integración de la microelectrónica en objetos de uso cotidiano, que ha dado lugar al denominado Internet de las cosas, IoT por sus siglas en inglés.

La computación neuronal artificial ya se ha comenzado a utilizar en algunos dispositivos comerciales

IoT comprende la interconexión de miles de millones de entidades ciberfísicas con una estructura híbrida software/hardware capaces de comunicarse entre ellas sin necesidad de intervención humana. La educación a través de plataformas de enseñanza virtual, la teleasistencia sanitaria personalizada, las operaciones bursátiles automatizadas, las redes energéticas inteligentes, la robotización en procesos industriales y redes de transporte, o los vehículos autónomos, son solo algunos ejemplos del sinfín de aplicaciones de IoT, cada vez más presente en nuestras vidas.

Para una implementación adecuada del Internet de las cosas se requiere el desarrollo de dispositivos electrónicos seguros y eficientes, tanto en coste como en consumo de energía. Tales dispositivos deben estar dotados de una cierta inteligencia y autonomía para poder tomar decisiones en tiempo real y ser robustos frente a las condiciones del medio en que se van a desenvolver. Y para que esto ocurra es necesario desarrollar tecnologías que hagan viable la construcción de un puente sólido entre el medio físico (real) y su versión virtualizada (digital).

Del 1G al 5G

Microfotografía de un chip del Instituto de Microelectrónica de Sevilla/ IMSE (CSIC-US)

Una de esas tecnologías para ‘construir puentes’ son las comunicaciones móviles. Hace poco más de un par de décadas, los terminales móviles eran simplemente teléfonos inalámbricos, cuya única funcionalidad era la transmisión de voz (primera generación o 1G), a la que se añadió posteriormente la transmisión de SMS en la segunda generación (2G), con velocidades de transmisión de unos pocos de kilobits por segundo. Con el desarrollo del 3G, los móviles pasaron a ofrecer servicios multimedia y conexión a internet de banda ancha con velocidades de acceso de varios Megabits/s (Mb/s). En la actualidad, la mayoría de las redes operan con terminales móviles de cuarta generación (4G), que permiten alcanzar velocidades de hasta centenares de Mb/s, y ya se empieza a implantar la red 5G, con velocidades de Gigabits/s (Gb/s).

Sin embargo, las comunicaciones móviles tienen un problema: las bandas del espectro electromagnético por donde se propagan las ondas radioeléctricas con la información transmitida por muchos aparatos electrónicos se pueden saturar y convertirse en un cuello de botella para la implementación práctica de IoT. Esto ha motivado la investigación y desarrollo de tecnologías para hacer un uso más eficiente y sostenible del espectro electromagnético. Una de ellas es la denominada radio cognitiva o CR por sus siglas en inglés.

En esencia, la radio cognitiva se basa en la convergencia de tecnologías de comunicación y de computación que permiten ajustar de forma autónoma y transparente para el usuario los parámetros de transmisión y recepción de los dispositivos electrónicos en función de la información que detectan del entorno radioeléctrico donde se utilizan. Para ello, dichos dispositivos han de incluir sistemas de comunicaciones en los que la digitalización (transformación digital de las señales que portan la información) se realice lo más cerca posible de la antena (tanto en el receptor como en el transmisor). Así, el procesamiento de la información se hace mediante software y puede ejecutarse en un microprocesador digital. Esto aumenta significativamente el grado de programabilidad y adaptabilidad de los terminales móviles a diferentes modos o estándares de comunicación.

Inteligencia artificial en nuestros móviles

Además de un sistema de comunicación basado en software, la radio cognitiva requiere del uso de algoritmos de inteligencia artificial (IA) para identificar de forma automática la banda óptima del espectro electromagnético en la que se pueda transmitir mejor la información. Con la inteligencia artificial se maximiza la cobertura, se minimiza el efecto de las interferencias y se incrementa la durabilidad y la vida útil de la batería, entre otras muchas ventajas.

Sin embargo, los microprocesadores empleados en dispositivos convencionales resultan ineficientes para realizar las tareas de inteligencia artificial requeridas en sistemas de radio cognitiva. Al llevarlas a cabo, estos dispositivos consumen mucha energía y reducen la durabilidad de la batería. Esto ha motivado la investigación de alternativas como los procesadores neuromórficos, los cuales realizan el tratamiento de la información inspirándose en el cerebro humano.

Esquema de funcionamiento de un procesador neuromórfico/ José M. de la Rosa

Hay tareas computacionales, como el cálculo, en las que los procesadores convencionales son más eficientes que el cerebro, pero otras, como el reconocimiento de patrones, son ejecutadas mejor por los sistemas neuronales. Es lo que ocurre, por ejemplo, en el reconocimiento facial, que el ojo y el cerebro humanos realizan de forma mucho más eficaz en términos de velocidad, precisión y consumo energético. En el caso de la radio cognitiva, los procesadores neuromórficos deben encargarse de reconocer patrones de señales radioeléctricas, que son las que transmiten la información en la telefonía móvil.

De hecho, la computación neuronal artificial ya se ha comenzado a utilizar en algunos dispositivos comerciales. Por ejemplo, la compañía Apple incorpora módulos neuronales de aprendizaje automático (o Machine learning) en sus procesadores más recientes incluidos en los últimos modelos de iPhone. Estos dispositivos contienen 8.500 millones de transistores integrados en una tecnología de 7 nanómetros. Otras compañías como Intel y Qualcom han desarrollado procesadores neuromórficos fabricados también en tecnologías nanométricas.

Aunque aún se está lejos de desarrollar ordenadores completamente basados en procesamiento neuronal, hay un interés creciente por integrar la inteligencia artificial en el hardware de los dispositivos. Esta es una de las líneas de investigación en las que se trabaja en el Instituto de Microelectrónica de Sevilla (CSIC-US). En un futuro, se espera poder incorporar procesamiento neuromórfico en chips de comunicaciones que hagan posible la realización de dispositivos IoT/5G más eficientes gracias al uso de la radio cognitiva.

*José M. de la Rosa es investigador del Instituto de Microelectrónica de Sevilla, centro mixto del CSIC y la Universidad de Sevilla.

¿Cómo se reproduce el rape? Las mil curiosidades del trivial del CSIC

Por Patricia Siljestrom y Mar Gulis

¿Sabrías decir cómo se reproduce el rape?:

  1. La hembra emite una luz con la linternita que lleva en la cabeza para atraer y distraer al macho, diez veces más grande que ella y muy voraz.
  2. La hembra emite un olor que atrae al macho, diez veces más pequeño que ella. Se mete bajo su piel y vive como un parásito para cuando la hembra quiera reproducirse.
  3. Se encuentran en unos sitios abisales específicos, que se llaman ‘cita a ciegas’.

Veamos… Si bien es cierto que los rapes (sólo las hembras) llevan sobre la boca un apéndice con forma de caña de pescar, con una trampa luminosa en la punta, ésta les sirve para comer, no para procrear. Y aunque efectivamente viven en zonas profundas, éstas, por supuesto, no se llaman ‘cita a ciegas’.

Los rapes son unos peces muy conocidos por su sabor (son una delicia culinaria) y por lo feos que son. La mayoría de los rapes son hembras, y los machos, de menor tamaño, viven principalmente para reproducirse. Para atraer a los machos, las hembras emiten un olor especial. Estos acuden a su llamada y cuando encuentran a la hembra se unen a ella literalmente: se meten bajo su piel y viven como un parásito, a la espera de producir esperma para cuando la hembra lo demande. En algunas especies de rape esta unión es solo temporal.

Robot que leer las preguntas del juego. / IMSE

Robot que lee las preguntas del juego. / IMSE

La curiosa cuestión sobre la reproducción de este pez es una de las casi mil preguntas con las que nos reta el nuevo juego online «¿Eres un científico sabio?», desarrollado por el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología (IRNA) y el Instituto de Microelectrónica de Sevilla (IMSE), ambos del CSIC. Un centenar de investigadores y técnicos del CSIC, de universidades, empresas y centros educativos han planteado preguntas con varios niveles de dificultad y de todas las áreas del conocimiento para crear este particular trivial científico, que se puede jugar de forma individual o en grupo.

Que las supermalezas son malas hierbas que han desarrollado resistencias a herbicidas y no malas hierbas que han crecido en exceso hasta convertirse en árboles, o que la madera del pistachero es fluorescente y que el neuston es el conjunto de microorganismos que viven en la capa más superficial del agua son solo algunos de los ejemplos de las curiosidades que se pueden aprender con el juego.

Más ejemplos: ¿sabías que los fideos fueron una invención de los chinos y Marco Polo los hizo mundialmente conocidos, que la famosa cita ‘Conócete a ti mismo’ no tiene autor conocido, sino que fue escrita en el muro de un templo de forma anónima, o que las naranjas deben su color a los carotenos? ¿Y que las placas tectónicas se mueven a una velocidad similar a la del crecimiento de las uñas?

Para que sea más fácil de asimilar la respuesta correcta y pensando en los más jóvenes, el juego se ha planteado de una forma lúdica, y en la mayoría de las preguntas una de las respuestas propuestas tiene como misión hacernos reír.

¿Te atreves a probar si eres un científico o una científica sabio/a?