Las enzimas son moléculas de proteína capaces de catalizar reacciones químicas.
Científicos de la UCLA han conseguido unir un resorte de ADN a una enzima, siendo capaces mecánicamente de desactivarla, activarla o controlar la rapidez con la que realiza las reacciones químicas a través de este resorte.
Unieron resortes de ADN en tres lugares diferentes de la enzima y mecánicamente influenciaron las diferentes etapas de la reacción química. Vieron que si aplicaban tensión en un sitio mediante el resorte no pasaba nada, pero si lo hacían en otro sitio de la enzima, una etapa de la reacción de veía afectada. Aplicándolo en otro sitio otra etapa se veía afectada.
Los científicos también estudiaron la energía elástica del resorte de ADN cuando estaba doblado. Cuando uno intenta doblar una vara, esta se resiste, y hay que aplicar mucha fuerza, pero llega un momento en el que una pequeña diferencia en la fuerza dobla drásticamente la vara. Vieron que el resorte de ADN sigue el mismo principio físico. Y ahora son capaces de medir la energía elástica de la molécula, y saber cual es ese punto de inflexión.
Los que siguen este blog, seguramente se habrán dado cuenta de porque me ha llamado la atención esta noticia sobre poder manipular mecánicamente la reacción llevada por una enzima.
UCLA physicists control chemical reactions mechanically
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lunes, 11 de octubre de 2010
martes, 5 de octubre de 2010
Zyvex, su técnica escalable de fabricación con precisión atómica y ordenadores cuánticos.
Zyvex es una corporación que intenta conseguir nanotecnología molecular(MNT).
Hay varias estrategias para conseguirla.
Esta el camino de la nanotecnología de ADN y la ingeniería de proteínas.
Otros prefieren el camino de la mecanosíntesis de diamante, en la que el adamantano es una de las piezas clave.
La base de la mecanosintesis es romper y forzar mecánicamente átomos y moléculas a realizar reacciones químicas en el lugar deseado, es decir, con precisión atómica.
Zyvez opta por una solución intermedia a la mecanosíntesis, con la que cree poder tener una nanotecnología molecular rudimentaria para el 2020.
Esta técnica es parte de las técnicas intermedias incluidas en el Productive Nanosystems roadmap(pagina 5), y es conocida como Patterned Si Atomic Layer Epitaxy (ALE), y usa microscopios de sonda de barrido. La epitaxia es un método de deposición usado en la industria de los semiconductores.
En la mecanosintesis de diamante una molécula de adamantano, o sus diferentes variaciones, extraerían átomos de una estructura, y después introducirían otros, haciendo crecer la estructura en 3D, de la forma deseada y con precisión atómica.
Esta técnica seria más sencilla, mediante microscopios de sonda de barrido se extraería un átomo de hidrogeno de una superficie de silicio(una superficie de silicio siempre estará cubierta de hidrógeno, sino habría enlaces abiertos en la superficie), cosa que es posible realizar con precisión atómica en el lugar deseado. Esta superficie estaría en un vació, con una ligera atmósfera del gas del radical SiH2. Este radical se depositaria en el hueco dejado libre anteriormente. Repitiendo el proceso se puede hacer crecer la estructura de la forma deseada.
El proceso se puede ver esquematizado en la siguiente imagen.
Superficie en el que se han extraído 44 átomos de hidrógeno con esta técnica.
Zyvex pretende utilizar billones de sondas de barrido trabajando en paralelo, para construir bloques simples con precisión atómica. Estos bloques podrían ensamblarse después para formar formas más complejas. Aspira a poder hacer esto en 5 años, y tener para el 2020 un sistema de nanotecnología molecular rudimentaria.
La técnica seria escalable para muchos más elementos químicos.
Aquí hay una interesante entrevista a Jim Von Ehr, fundador de Zyvex, en Next Big future.
Esta técnica rudimentaria de nanotecnología molecular podría servir para fabricar ordenadores cuánticos, en concreto ordenadores cuánticos de Kane.
Este tipo de ordenadores son muy difíciles de construir y con esta técnica una vez dominada, podría ser incluso facil.
Extraido de la wikipedia.
‘El computador cuántico de Kane es un proyecto de computador cuántico escalable propuesto por Bruce Kane en 1998, en la universidad de Nuevo Gales del Sur. Pensado como híbrido entre un punto cuántico y un computador cuántico RMN, el ordenador de Kane se basa en una serie de átomos donantes de fósforo encajados en un enrejado de silicio puro. Tanto los espines nucleares de los átomos como los espines de los electrones participan en la computación.
El proyecto original propone que los donantes de fósforo sean dispuestos con una separación de 20 nm, aproximadamente 20 nm bajo la superficie. Se incluye una capa aislante de óxido sobre el silicio. Puertas A metálicas se sitúan en la superficie del óxido, sobre los donantes, y puertas J entre donantes contiguos.’
Podéis ver el proceso de fabricación aquí
Enlace a Zyvex
Hay varias estrategias para conseguirla.
Esta el camino de la nanotecnología de ADN y la ingeniería de proteínas.
Otros prefieren el camino de la mecanosíntesis de diamante, en la que el adamantano es una de las piezas clave.
La base de la mecanosintesis es romper y forzar mecánicamente átomos y moléculas a realizar reacciones químicas en el lugar deseado, es decir, con precisión atómica.
Zyvez opta por una solución intermedia a la mecanosíntesis, con la que cree poder tener una nanotecnología molecular rudimentaria para el 2020.
Esta técnica es parte de las técnicas intermedias incluidas en el Productive Nanosystems roadmap(pagina 5), y es conocida como Patterned Si Atomic Layer Epitaxy (ALE), y usa microscopios de sonda de barrido. La epitaxia es un método de deposición usado en la industria de los semiconductores.
En la mecanosintesis de diamante una molécula de adamantano, o sus diferentes variaciones, extraerían átomos de una estructura, y después introducirían otros, haciendo crecer la estructura en 3D, de la forma deseada y con precisión atómica.
Esta técnica seria más sencilla, mediante microscopios de sonda de barrido se extraería un átomo de hidrogeno de una superficie de silicio(una superficie de silicio siempre estará cubierta de hidrógeno, sino habría enlaces abiertos en la superficie), cosa que es posible realizar con precisión atómica en el lugar deseado. Esta superficie estaría en un vació, con una ligera atmósfera del gas del radical SiH2. Este radical se depositaria en el hueco dejado libre anteriormente. Repitiendo el proceso se puede hacer crecer la estructura de la forma deseada.
El proceso se puede ver esquematizado en la siguiente imagen.
Superficie en el que se han extraído 44 átomos de hidrógeno con esta técnica.
Zyvex pretende utilizar billones de sondas de barrido trabajando en paralelo, para construir bloques simples con precisión atómica. Estos bloques podrían ensamblarse después para formar formas más complejas. Aspira a poder hacer esto en 5 años, y tener para el 2020 un sistema de nanotecnología molecular rudimentaria.
La técnica seria escalable para muchos más elementos químicos.
Aquí hay una interesante entrevista a Jim Von Ehr, fundador de Zyvex, en Next Big future.
Esta técnica rudimentaria de nanotecnología molecular podría servir para fabricar ordenadores cuánticos, en concreto ordenadores cuánticos de Kane.
Este tipo de ordenadores son muy difíciles de construir y con esta técnica una vez dominada, podría ser incluso facil.
Extraido de la wikipedia.
‘El computador cuántico de Kane es un proyecto de computador cuántico escalable propuesto por Bruce Kane en 1998, en la universidad de Nuevo Gales del Sur. Pensado como híbrido entre un punto cuántico y un computador cuántico RMN, el ordenador de Kane se basa en una serie de átomos donantes de fósforo encajados en un enrejado de silicio puro. Tanto los espines nucleares de los átomos como los espines de los electrones participan en la computación.
El proyecto original propone que los donantes de fósforo sean dispuestos con una separación de 20 nm, aproximadamente 20 nm bajo la superficie. Se incluye una capa aislante de óxido sobre el silicio. Puertas A metálicas se sitúan en la superficie del óxido, sobre los donantes, y puertas J entre donantes contiguos.’
Podéis ver el proceso de fabricación aquí
Enlace a Zyvex
Actualización Noviembre 2010: Zyvex ahora es capaz de extraer 50 átomos de hidrógeno por segundo.
El objetivo es extraer un millón de átomos por segundo con 10 puntas dentro de 7 años, con un precio de 2000$ el micrómetro cúbico.
http://www.physorg.com/news/2010-10-atom-proper.html
viernes, 16 de julio de 2010
Imágenes y videos 1: Memoria de diamante.
A continuación os presento un nuevo tipo de entrada. A veces me encuentro con imágenes o videos que me parecen interesantes, por lo cual seria un desperdicio el no poder comentar algo de ellas, sin tener la necesidad de extenderme en una entrada larga.
En la imagen tenéis una superficie de diamante. Esta recubierta de hidrógeno, puesto que los átomos de carbono de la superficie, no tienen mas átomos de carbono encima con quienes completar sus enlaces.
Mediante nanotecnología molecular cierto numero de átomos de hidrógeno han sido extraídos, y han sido sustituidos por átomos de fluor.
Hidrógeno y fluor actúan de 0 y de 1.
Encima de la superficie esta la punta de un microscopio de sonda de barrido(SPM). La sonda consiste en un nanotubo de carbono, con una molécula de piridina enlazada en su extremo. Explicado brevemente, un SPM empuja contra la superficie de los átomos, percibiendo la diferencia de empuje y creando una imagen de ellos. Es decir, se podría utilizar como un lector de la superficie de diamante.
Un cm2 de un DVD actual tiene 108 bytes, un cm2 de una superficie de diamante así tendría 1015 bytes. Eso hace que un DVD de diamante tendría 47 millones de GB.
Los microscopios de sonda de barrido han demostrado a la vez, no solo que ‘ven’ sino que pueden mover átomos e incluso forzarlos a formar enlaces en la posición deseada.
Así pues un SPM seria un sistema de lectura y a la vez podría crear un sistema de nanotecnología molecular.
Esta aplicación tan impresionante, seria producto incluso de una MNT bastante rudimentaria.
'Differentiating between hydrogen and fluorine on a diamond surface' Charles W. Bauschlicher Jr. and Marzio Rosi
martes, 13 de julio de 2010
Colaboración en Amazings con una entrada de nanofactorías.
Hoy mismo se ha publicado la primera de mis colaboraciones en Amazings.
Es una entrada sencillita sobre algo que los seguidores de este blog están más que acostumbrados.
Ahora que esta publicada, me doy cuenta que debería haber puesto algún enlace.
Sobretodo porque enseguida han salido comentarios de que solo es teoría o ciencia ficción, y que no hay nadie investigando o no hay ninguna demostración practica.La realidad es que si, pero lo dejo para la próxima. De hecho hoy o mañana, os hablare de cómo Zyvex pretende tener para el 2020 lo que he entendido como algo parecido a una nanofactoría con MNT rudimentaria.
Es una entrada sencillita sobre algo que los seguidores de este blog están más que acostumbrados.
Ahora que esta publicada, me doy cuenta que debería haber puesto algún enlace.
Sobretodo porque enseguida han salido comentarios de que solo es teoría o ciencia ficción, y que no hay nadie investigando o no hay ninguna demostración practica.La realidad es que si, pero lo dejo para la próxima. De hecho hoy o mañana, os hablare de cómo Zyvex pretende tener para el 2020 lo que he entendido como algo parecido a una nanofactoría con MNT rudimentaria.
viernes, 9 de julio de 2010
¿Dónde invertir? Nanotecnología molecular o exploración espacial
Aunque discrepo, parece que la situación actual de los programas espaciales, hace que la gente tienda al pesimismo a la hora de imaginar la evolución de estos, en los próximos años o décadas. Tanto como para decir que no volveremos a la Luna, ni mucho menos a Marte, en 100 años.
En mi opinión cualquiera que realice un pronóstico tan pesimista para 30 años en adelante sin contar con la nanotecnología molecular (MNT), simplemente no sabe qué es ésta, o en todo caso no lo ve como algo posible, más bien como algo de la ciencia-ficción.
La MNT traerá una colonización del espacio espectacular, realmente barata y accesible incluso para la gente normal y corriente. Supondrá un salto tan grande, como si se pasase en el mundo de la aviación de los diseños de Leonardo a un Concorde en un par de décadas y no 500 años.
Veamos unos ejemplos de lo puede hacer la MNT por la carrera espacial.
-HLLV realmente económicos.
Tomemos el caso del Ares V. A continuación haré unos cálculos muy aproximativos.
El ares V hubiese poseído una masa total aproximada de alrededor de 3700 Tn, 400 de ellas siendo peso seco, 150 de carga, y el resto combustible. Tomando un coste de alrededor de 1000$/kg de cohete vacío, daría alrededor de 400 millones de $ lo cual esta cerca de los 500-1000 millones de $ que se suponía que habría costado un Ares V listo para lanzar (gracias a Daniel por el dato).
Mediante MNT se podrían sustituir los materiales del cohete por otros de resistencia superior (diamantoide), permitiendo una reducción espectacular de peso, posiblemente entre un 90% o un 98%. Seré conservador y consideraré una reducción de peso de tan sólo un 90%. Eso permitiría reducir el peso del cohete sin combustible a 40 Tn. Esas 350 Tn de diferencia podrían ir a la carga útil, que sería ahora de 550 Tn.
El coste de cualquier producto obtenido por MNT sería equivalente al de otros productos que ya obtenemos por MNT natural, los productos de agricultura, inferior a 1$/kg. Eso reduciría el coste a 40.000$, lo cual está cerca de los 60.000$ que estimó Drexler que costaría fabricar una lanzadera de las existentes con MNT. Lo mismo que un coche de lujo. Estimo que el coste del combustible se ve reducido igualmente gracias a la MNT.
Pasaríamos de una situación de 500-1000 millones$/cohete para 150 Tn, a una de 60.000$/cohete para 550 Tn, lo cual daría que por el precio de un ARES V ahora, con MNT podríamos colocar 30.000-60.000 veces más carga en órbita, alrededor de 4,5-9 millones de toneladas. Lo cual es la masa de uno o dos hábitats espaciales pequeños, unas cuantas bases lunares, o estaciones de energía solar en órbita (SPS) como para sustituir un par de centenares de centrales nucleares (a kg/m2 y rendimiento de panel solar actual).
-Trajes espaciales tan finos que parecería que estás desnudo en el espacio. Capaz de repararse o de usar la energía solar para convertir el CO2 y el agua en oxígeno y comida.
-Sistemas de soporte vital para ambientes cerrados, Closed Environment Life Support System (CELSS), capaces de reciclar perfectamente desechos de las colonias, transformándolos en materias útiles.
-Space thethers y ascensores espaciales.
-Velas solares gigantescas de nanómetros de grosor y km de radio, capaces de alcanzar un porcentaje pequeño de c.
-Nanobots capaces de reparar el ADN por los defectos de la radiación, capaces de impedir que los huesos y los músculos se debiliten.
-Formas de biostasis a temperatura ambiente. Como la criónica pero sin el frío, ideal para los viajes largos.
Por lo tanto, en un par de décadas después de poder realizar MNT podríamos tener hábitats espaciales, colonias con grandes poblaciones en muchos sitios del sistema solar, y ser capaces de realizar la primera misión interestelar.
Toda la exploración espacial pre-MNT quedará empequeñecida ante lo conseguido una vez tengamos MNT. Igual hubiese sido al fabricar el Concorde que Leonardo hubiese experimentado con 10 o con 30 modelos de aparatos voladores.
Podríamos sacar de conclusión que mejor sería desviar el dinero invertido en la exploración espacial en conseguir MNT cuanto antes. Si en vez de 2040 por dar una fecha posible, los esfuerzos internacionales consiguiesen que la tuviésemos para el 2025, merecería la pena que hasta entonces la carrera espacial se hubiese detenido momentáneamente.
¿O no?
Las armas tan letales que podrían ser fabricadas con MNT, la cantidades en las que se podrían fabricar en un tiempo récord, su bajo precio, y su fácil acceso, haría de la posibilidad de la extinción de la humanidad o de opresión por un gobierno tirano una posibilidad muy grande. Por lo tanto mejor sería tener cierta parte de la humanidad fuera de la cuna, viviendo de forma independiente. Una bases en la Luna o en Marte con una población lo suficientemente numerosa sería adecuado, o incluso en asteroides.
Existe otra posibilidad, y es que una vez tengamos MNT la aceleración tecnológica sea tal que nos lleve por un camino en que prefiramos explorar hacia dentro en vez de hacia fuera, despreciando la colonización del espacio. Este sería del caso de un escenario con ‘mind uploading’. Si eres capaz de simular una esfera de Dyson para trillones de personas, y con un detalle indistinguible de la realidad, colonizar el espacio quizás no resulte interesante. Si además tenemos en cuenta que esas mentes irán aceleradas, la colonización espacial real podría resultarles demasiado pasmosa.
Podría pasar que de surgir la MNT demasiado pronto, hubiese una migración masiva de población terrestre al espacio, antes de que se crease una legislación que administrase las propiedades sobre las superficies del sistema solar, creándose por tanto conflictos por los lugares del sistema solar más adecuados.
Éste es el escenario ‘Sooner’ presentado por Tom McKendree en ‘Planning Scenarios for Space Development’, donde se envían sondas automatizadas con MNT a asteroides condríticos ricos en carbono, la cuales construyen colonias listas para habitar. Provocando que los colonizadores que salen en masa de la Tierra utilicen proyectiles a más de 40 km/s para aniquilar a los competidores por esas colonias.
Una situación poco agradable. El resultado es una prohibición de los vuelos espaciales fuera de la Tierra hasta que surja una legislación que controle la propiedad sobre el sistema solar.
Este escenario contempla MNT que usa sólo carbono, en mi opinión si se ampliase al silicio, el escenario cambiaría, puesto que el silicio es de los materiales más abundantes del sistema solar, y por lo tanto no habría esa limitación en la creación de colonias (el carbono es escaso).
En el escenario ‘Sooner’ la situación del programa espacial es la actual.
Por el contrario en el otro escenario, ‘Slow and planned’, la MNT tarda más, por lo que varios países ya tienen colonias en la Luna, se empieza a explorar los asteroides con intención de usar sus recursos, y se ponen en órbita los primeros prototipos de SPS. Así, cuando surge la MNT, ya hay una legislación que controla la adquisición de terrenos a lo largo del sistema solar. No surgen conflictos cuando la población terrestre se desplaza al sistema solar.
Eso sí, retrasarla sí que sería una mala idea, puesto que haría más probable que otros las consiguiesen. ‘Otros’ es malo si no es una nación democrática.
Es necesario que la MNT surja en el seno se una colaboración de diferentes naciones democráticas, para garantizar su uso adecuado y evitar su abuso. La primera nación o grupo que desarrolle MNT podría adquirir demasiado poder en un tiempo récord, tanto como para tentarle la posibilidad de dominar a los demás.
Sí, realmente es un poco complicado.
Mi opinión es que ante los peligros potenciales de la MNT, deberíamos potenciar la inversión en la colonización espacial, junto a una colaboración internacional, para que en su momento los huevos no estén todos juntos en la misma cesta. A su vez deberíamos invertir más en MNT igualmente en un esfuerzo internacional, para asegurar la adquisición de esta poderosa tecnología, antes que otras naciones o grupos sin escrúpulos.
‘Planning Scenarios for Space Development’ by Thomas L. McKendree
‘Implications of Molecular Nanotechnology Technical Performance Parameters on Previously Defined Space System Architectures’ by Thomas L. McKendree
‘NSS Position Paper on Space and Molecular Nanotechnology’ by Tihamer Toth-Fejel and Tom McKendree
En mi opinión cualquiera que realice un pronóstico tan pesimista para 30 años en adelante sin contar con la nanotecnología molecular (MNT), simplemente no sabe qué es ésta, o en todo caso no lo ve como algo posible, más bien como algo de la ciencia-ficción.
La MNT traerá una colonización del espacio espectacular, realmente barata y accesible incluso para la gente normal y corriente. Supondrá un salto tan grande, como si se pasase en el mundo de la aviación de los diseños de Leonardo a un Concorde en un par de décadas y no 500 años.
Veamos unos ejemplos de lo puede hacer la MNT por la carrera espacial.
-HLLV realmente económicos.
Tomemos el caso del Ares V. A continuación haré unos cálculos muy aproximativos.
El ares V hubiese poseído una masa total aproximada de alrededor de 3700 Tn, 400 de ellas siendo peso seco, 150 de carga, y el resto combustible. Tomando un coste de alrededor de 1000$/kg de cohete vacío, daría alrededor de 400 millones de $ lo cual esta cerca de los 500-1000 millones de $ que se suponía que habría costado un Ares V listo para lanzar (gracias a Daniel por el dato).Mediante MNT se podrían sustituir los materiales del cohete por otros de resistencia superior (diamantoide), permitiendo una reducción espectacular de peso, posiblemente entre un 90% o un 98%. Seré conservador y consideraré una reducción de peso de tan sólo un 90%. Eso permitiría reducir el peso del cohete sin combustible a 40 Tn. Esas 350 Tn de diferencia podrían ir a la carga útil, que sería ahora de 550 Tn.
El coste de cualquier producto obtenido por MNT sería equivalente al de otros productos que ya obtenemos por MNT natural, los productos de agricultura, inferior a 1$/kg. Eso reduciría el coste a 40.000$, lo cual está cerca de los 60.000$ que estimó Drexler que costaría fabricar una lanzadera de las existentes con MNT. Lo mismo que un coche de lujo. Estimo que el coste del combustible se ve reducido igualmente gracias a la MNT.
Pasaríamos de una situación de 500-1000 millones$/cohete para 150 Tn, a una de 60.000$/cohete para 550 Tn, lo cual daría que por el precio de un ARES V ahora, con MNT podríamos colocar 30.000-60.000 veces más carga en órbita, alrededor de 4,5-9 millones de toneladas. Lo cual es la masa de uno o dos hábitats espaciales pequeños, unas cuantas bases lunares, o estaciones de energía solar en órbita (SPS) como para sustituir un par de centenares de centrales nucleares (a kg/m2 y rendimiento de panel solar actual).
-Trajes espaciales tan finos que parecería que estás desnudo en el espacio. Capaz de repararse o de usar la energía solar para convertir el CO2 y el agua en oxígeno y comida.
-Sistemas de soporte vital para ambientes cerrados, Closed Environment Life Support System (CELSS), capaces de reciclar perfectamente desechos de las colonias, transformándolos en materias útiles.
-Space thethers y ascensores espaciales.
-Velas solares gigantescas de nanómetros de grosor y km de radio, capaces de alcanzar un porcentaje pequeño de c.
-Nanobots capaces de reparar el ADN por los defectos de la radiación, capaces de impedir que los huesos y los músculos se debiliten.
-Formas de biostasis a temperatura ambiente. Como la criónica pero sin el frío, ideal para los viajes largos.
Por lo tanto, en un par de décadas después de poder realizar MNT podríamos tener hábitats espaciales, colonias con grandes poblaciones en muchos sitios del sistema solar, y ser capaces de realizar la primera misión interestelar.
Toda la exploración espacial pre-MNT quedará empequeñecida ante lo conseguido una vez tengamos MNT. Igual hubiese sido al fabricar el Concorde que Leonardo hubiese experimentado con 10 o con 30 modelos de aparatos voladores.
Podríamos sacar de conclusión que mejor sería desviar el dinero invertido en la exploración espacial en conseguir MNT cuanto antes. Si en vez de 2040 por dar una fecha posible, los esfuerzos internacionales consiguiesen que la tuviésemos para el 2025, merecería la pena que hasta entonces la carrera espacial se hubiese detenido momentáneamente.
¿O no?
Las armas tan letales que podrían ser fabricadas con MNT, la cantidades en las que se podrían fabricar en un tiempo récord, su bajo precio, y su fácil acceso, haría de la posibilidad de la extinción de la humanidad o de opresión por un gobierno tirano una posibilidad muy grande. Por lo tanto mejor sería tener cierta parte de la humanidad fuera de la cuna, viviendo de forma independiente. Una bases en la Luna o en Marte con una población lo suficientemente numerosa sería adecuado, o incluso en asteroides.
Existe otra posibilidad, y es que una vez tengamos MNT la aceleración tecnológica sea tal que nos lleve por un camino en que prefiramos explorar hacia dentro en vez de hacia fuera, despreciando la colonización del espacio. Este sería del caso de un escenario con ‘mind uploading’. Si eres capaz de simular una esfera de Dyson para trillones de personas, y con un detalle indistinguible de la realidad, colonizar el espacio quizás no resulte interesante. Si además tenemos en cuenta que esas mentes irán aceleradas, la colonización espacial real podría resultarles demasiado pasmosa.
Podría pasar que de surgir la MNT demasiado pronto, hubiese una migración masiva de población terrestre al espacio, antes de que se crease una legislación que administrase las propiedades sobre las superficies del sistema solar, creándose por tanto conflictos por los lugares del sistema solar más adecuados.
Éste es el escenario ‘Sooner’ presentado por Tom McKendree en ‘Planning Scenarios for Space Development’, donde se envían sondas automatizadas con MNT a asteroides condríticos ricos en carbono, la cuales construyen colonias listas para habitar. Provocando que los colonizadores que salen en masa de la Tierra utilicen proyectiles a más de 40 km/s para aniquilar a los competidores por esas colonias.
Una situación poco agradable. El resultado es una prohibición de los vuelos espaciales fuera de la Tierra hasta que surja una legislación que controle la propiedad sobre el sistema solar.
Este escenario contempla MNT que usa sólo carbono, en mi opinión si se ampliase al silicio, el escenario cambiaría, puesto que el silicio es de los materiales más abundantes del sistema solar, y por lo tanto no habría esa limitación en la creación de colonias (el carbono es escaso).
En el escenario ‘Sooner’ la situación del programa espacial es la actual.
Por el contrario en el otro escenario, ‘Slow and planned’, la MNT tarda más, por lo que varios países ya tienen colonias en la Luna, se empieza a explorar los asteroides con intención de usar sus recursos, y se ponen en órbita los primeros prototipos de SPS. Así, cuando surge la MNT, ya hay una legislación que controla la adquisición de terrenos a lo largo del sistema solar. No surgen conflictos cuando la población terrestre se desplaza al sistema solar.
Eso sí, retrasarla sí que sería una mala idea, puesto que haría más probable que otros las consiguiesen. ‘Otros’ es malo si no es una nación democrática.
Es necesario que la MNT surja en el seno se una colaboración de diferentes naciones democráticas, para garantizar su uso adecuado y evitar su abuso. La primera nación o grupo que desarrolle MNT podría adquirir demasiado poder en un tiempo récord, tanto como para tentarle la posibilidad de dominar a los demás.
Sí, realmente es un poco complicado.
Mi opinión es que ante los peligros potenciales de la MNT, deberíamos potenciar la inversión en la colonización espacial, junto a una colaboración internacional, para que en su momento los huevos no estén todos juntos en la misma cesta. A su vez deberíamos invertir más en MNT igualmente en un esfuerzo internacional, para asegurar la adquisición de esta poderosa tecnología, antes que otras naciones o grupos sin escrúpulos.
‘Planning Scenarios for Space Development’ by Thomas L. McKendree
‘Implications of Molecular Nanotechnology Technical Performance Parameters on Previously Defined Space System Architectures’ by Thomas L. McKendree
‘NSS Position Paper on Space and Molecular Nanotechnology’ by Tihamer Toth-Fejel and Tom McKendree
lunes, 14 de junio de 2010
Inteligencia artificial y nanotecnología molecular.
Imaginaos una inteligencia artificial técnica, que no tiene porque pasar el Test de Turing, ni tener conciencia de si misma, ni tener tampoco alguna capacidad lingüística.
‘Solo’ una IA que combina ciertas características en las que sobresalen actualmente los ordenadores pero en las que los humanos son mediocres, con ciertas características mentales humanas que los ordenadores actuales hacen muy mal, o son incapaces de realizar, pero potenciadas ambas en muchos ordenes de magnitud.
Pongamos a resolver un desafió tecnológico a esta IA. Por ejemplo, crear una lanzadera espacial para colonizar todo el sistema solar de forma barata, rápida y efectiva.
Si esta IA piensa un millón de veces mas rápido que un ser humano, ¿resolverá esa tarea un millón de veces mas rápido?
Alguno podría decir que todo proyecto tiene una parte teórica y de calculo, y otra de experimentación practica, y que por lo tanto incluso una IA tan potente se vería limitada en el tiempo, porque parte del proceso se retrasaría por la necesidad de pasar por esa parte.
Pero no tiene porque ser así. Una combinación de esta IA técnica con la nanotecnología molecular (MNT) cambiaria la situación.
Tenemos a la IA haciendo en minutos cálculos que serian imposibles de realizar para una persona, y obtiene un diseño que podría dar buenos resultados. Pero necesita ensayar unos vuelos con el para demostrar ciertas cosas.
Un equipo de ingenieros humanos una vez que obtuviese ese diseño, necesitaría años para ver cumplido su proyecto (pensad en Ares V). Una IA por el contrario con una nanofactoría con MNT, podría construir su diseño de lanzadera en unas horas.
Ya de principio seria superior que cualquier lanzadera actual como el Shuttle, fabricada de fibras de diamantoide a semejanza de fibras musculares, podría tener un diseño flexible que se adaptase a las diferentes situaciones(como la reentrada), con una fracción de peso, y muchas veces mas resistente.
Una vez obtenida la información necesaria de los ensayos, vuelve a realizar los cálculos que le permitirán perfeccionar su diseño, para volver a tener en unas horas el nuevo modelo físicamente.
Tras varios intentos termina con el definitivo. Y solo ha necesitado unos días para conseguir, lo que todo los equipos de ingenieros de la NASA no han conseguido en 50 años.
Como he dicho una lanzadera, podría haber dicho, un reactor de fusión o un panel solar supereficiente, o la longevidad indefinida.
Os podéis imaginar lo que avanzaría la ciencia y la tecnología con esas herramientas en manos de los científicos. Y como la MNT permitiría que algo así fuese realmente barato, podría haber miles de estos equipos de ingeniería automatizada. Los científicos amateurs podrían conseguir grandes cosas. Aunque con algo así, creo que la línea entre científico profesional y amateur seria muy delgada.
Lo malo es que la gente podría hacer cosas muy buenas, y cosas muy malas.
La ciencia avanzaría tan rápido que muchos sufrirían shock futuro.
En principio parecería que para tener un sistema de ingeniería automatizado así necesitaríamos a ambas, MNT e IA, ¿o no?
Mediante la MNT podríamos dar tal inyección de esteroides a la ley de Moore, y estudiar con tal detalle el cerebro humano, que quizás podríamos desarrollar una IA por fuerza bruta.
Por el contrario si desarrollamos IA primero, esta podría desarrollar MNT en un tiempo record partiendo de los conocimientos y los logros conseguidos actualmente en MNT.
Es decir que si llegamos a una en poco tiempo tendríamos las dos.
La primera situación supone mayor peligro, puesto que al conseguir la IA por fuerza bruta, no hay un entendimiento adecuado, y por lo tanto no podemos asegurar que esa IA no represente un peligro para nosotros. Podría salir cualquier cosa.
Por el contrario intentar crear una IA primero sin MNT, permitiría hacer las cosas con conocimiento, intentando diseñar una IA amistosa.
Es decir el primer escenario aumenta las probabilidades de extinguirnos. Creo que es mas probable que desarrollemos MNT primero. Me sorprendería que la consigamos antes del 2030, o mas tarde del 2045.
Igual que podemos poner a ese sistema de ingeniería automatizada en esas tareas, podríamos ponerle como objetivo crear una versión de IA superior. Ni siquiera tendría que crear otra copia superior con MNT, podría a la vez que averigua que mejoras hacer, cambiarse a si misma mediante MNT en un continuo proceso de mejora, en el que desconozco que limites habría. El que partamos de una IA amistosa y en ese proceso de mejora hacia una súper IA pueda seguir siéndolo estaria por ver. Este es un escenario con singularidad tecnológica.
La primera nación en conseguir IA o MNT se convertirá en la primera potencia mundial. Esperemos que no decida dominar al resto por la fuerza. También podrá colonizar el sistema solar fácilmente.
‘Solo’ una IA que combina ciertas características en las que sobresalen actualmente los ordenadores pero en las que los humanos son mediocres, con ciertas características mentales humanas que los ordenadores actuales hacen muy mal, o son incapaces de realizar, pero potenciadas ambas en muchos ordenes de magnitud.
Pongamos a resolver un desafió tecnológico a esta IA. Por ejemplo, crear una lanzadera espacial para colonizar todo el sistema solar de forma barata, rápida y efectiva.
Si esta IA piensa un millón de veces mas rápido que un ser humano, ¿resolverá esa tarea un millón de veces mas rápido?
Alguno podría decir que todo proyecto tiene una parte teórica y de calculo, y otra de experimentación practica, y que por lo tanto incluso una IA tan potente se vería limitada en el tiempo, porque parte del proceso se retrasaría por la necesidad de pasar por esa parte.
Pero no tiene porque ser así. Una combinación de esta IA técnica con la nanotecnología molecular (MNT) cambiaria la situación.
Tenemos a la IA haciendo en minutos cálculos que serian imposibles de realizar para una persona, y obtiene un diseño que podría dar buenos resultados. Pero necesita ensayar unos vuelos con el para demostrar ciertas cosas.
Un equipo de ingenieros humanos una vez que obtuviese ese diseño, necesitaría años para ver cumplido su proyecto (pensad en Ares V). Una IA por el contrario con una nanofactoría con MNT, podría construir su diseño de lanzadera en unas horas.
Ya de principio seria superior que cualquier lanzadera actual como el Shuttle, fabricada de fibras de diamantoide a semejanza de fibras musculares, podría tener un diseño flexible que se adaptase a las diferentes situaciones(como la reentrada), con una fracción de peso, y muchas veces mas resistente.
Una vez obtenida la información necesaria de los ensayos, vuelve a realizar los cálculos que le permitirán perfeccionar su diseño, para volver a tener en unas horas el nuevo modelo físicamente.
Tras varios intentos termina con el definitivo. Y solo ha necesitado unos días para conseguir, lo que todo los equipos de ingenieros de la NASA no han conseguido en 50 años.
Como he dicho una lanzadera, podría haber dicho, un reactor de fusión o un panel solar supereficiente, o la longevidad indefinida.
Os podéis imaginar lo que avanzaría la ciencia y la tecnología con esas herramientas en manos de los científicos. Y como la MNT permitiría que algo así fuese realmente barato, podría haber miles de estos equipos de ingeniería automatizada. Los científicos amateurs podrían conseguir grandes cosas. Aunque con algo así, creo que la línea entre científico profesional y amateur seria muy delgada.
Lo malo es que la gente podría hacer cosas muy buenas, y cosas muy malas.
La ciencia avanzaría tan rápido que muchos sufrirían shock futuro.
En principio parecería que para tener un sistema de ingeniería automatizado así necesitaríamos a ambas, MNT e IA, ¿o no?
Mediante la MNT podríamos dar tal inyección de esteroides a la ley de Moore, y estudiar con tal detalle el cerebro humano, que quizás podríamos desarrollar una IA por fuerza bruta.
Por el contrario si desarrollamos IA primero, esta podría desarrollar MNT en un tiempo record partiendo de los conocimientos y los logros conseguidos actualmente en MNT.
Es decir que si llegamos a una en poco tiempo tendríamos las dos.
La primera situación supone mayor peligro, puesto que al conseguir la IA por fuerza bruta, no hay un entendimiento adecuado, y por lo tanto no podemos asegurar que esa IA no represente un peligro para nosotros. Podría salir cualquier cosa.
Por el contrario intentar crear una IA primero sin MNT, permitiría hacer las cosas con conocimiento, intentando diseñar una IA amistosa.
Es decir el primer escenario aumenta las probabilidades de extinguirnos. Creo que es mas probable que desarrollemos MNT primero. Me sorprendería que la consigamos antes del 2030, o mas tarde del 2045.
Igual que podemos poner a ese sistema de ingeniería automatizada en esas tareas, podríamos ponerle como objetivo crear una versión de IA superior. Ni siquiera tendría que crear otra copia superior con MNT, podría a la vez que averigua que mejoras hacer, cambiarse a si misma mediante MNT en un continuo proceso de mejora, en el que desconozco que limites habría. El que partamos de una IA amistosa y en ese proceso de mejora hacia una súper IA pueda seguir siéndolo estaria por ver. Este es un escenario con singularidad tecnológica.
La primera nación en conseguir IA o MNT se convertirá en la primera potencia mundial. Esperemos que no decida dominar al resto por la fuerza. También podrá colonizar el sistema solar fácilmente.
lunes, 24 de mayo de 2010
Nanofactorías y nanobots de ADN
La nanotecnología molecular permitiría construir objetos (de cualquier tamaño, de nanorobots microscópicos hasta un cohete) con precisión atómica, átomo a átomo.
Algo así se podría hacer en una nanofactoría, donde habría una serie de ensambladores, en una cadena de ensamblaje.
Uno de los objetivos finales, seria conseguir una nanofactoría programable mediante un programa de diseño asistido por ordenador, y capaz de usar una variedad grande de elementos químicos, entre ellos de especial importancia el carbono, pudiéndose fabricar objetos de características superiores de diamante.
Pero para llegar a eso, hay una ruta tecnológica en la se darían una serie de incrementos. La nanotecnología de ADN es una importante parte de esa ruta, gracias a la programabilidad del ADN, y la posibilidad de construir estructuras a partir de este, y a la vez manipular otras estructuras o componentes.
Seria de esperar por tanto que antes de conseguir esa nanofactoría tan buscada , desarrollásemos una nanofactoría primitiva de ADN.
Hace unos días un grupo de investigadores anuncio la creación de la primera cadena de ensamblaje basada en al nanotecnología de ADN. Este descubrimiento pasa desapercibido entre otros a menos que se sea conciente de la importancia de la ruta que se esta siguiendo hasta obtener nanotecnología molecular(MNT)
La cadena de ensamblaje tiene tres componentes principales, todos ellos de ADN:
- Ttres ‘cassettes’, donadores de carga programables.
- Un ‘andador’ que es capaz de moverse y recoger la carga de los ‘cassettes’
- Un suelo de origami de ADN que guía al ‘andador’ por una pista.
El andador tiene 4 patas para moverse y tres brazos para coger la carga, todos ellos de hebras de ADN.
Los donadores de carga, que están en serie a un lado, pueden estar en dos estados, PX(se dona carga) o JX2 (no se dona carga), pudiendo donar una particula de oro de 5 nm(C1), una de 10 nm(C3), o un par de 5 nm(C2).
El ‘andador’ se mueve por el origami de ADN, guiado por una pista, y va pasando uno a uno por los donadores, recogiendo las partículas de oro, que se pueden combinar en 8 productos diferentes.
En definitiva tenemos una cadena de montaje sencilla programable, como la de una fabrica de coches, en al que se pueden construir estructuras, , pero en una escala increíblemente pequeña.
Para el 2012 Ned Seeman y sus compañeros pretenden tener una cadena de ensamblaje mas grande, con una gama de productos mas amplia.
A la par, otro grupo ha conseguido que un andador se desplace a través de un origami de ADN hacia un objetivo. El andador en este caso es llamado ‘araña molecular’, y esta compuesta de una proteína(streptavidina) unida a cuatro hebras de ADN, tres de ellas de ADN enzimático, que se une a una secuencia concreta de ADN y la corta. La cuarta solo se une. La araña molecular va desplazándose a través del origami, usando sus patas buscando ciertas secuencias, pegándose, cortando y avanzando, hasta que se encuentra con una secuencia a la que se puede unir, pero no cortar.
Hasta hace poco, un andador así solo podía dar tres pasos, ahora ha realizado 50. Podrían dar cientos o millares.
Uno de los integrantes, Milan Stojanovic, se imagina nanobots hechos de ADN, capaces de moverse por la membrana celular, buscando ciertas señales químicas y liberando algún componente químico.
‘A proximity-based programmable DNA nanoscale assembly line’ de Hongzhou Gu, Jie Chao, Shou-Jun Xiao y Nadrian C. Seeman
Imágenes.
'Molecular robots guided by prescriptive landscapes' de Kyle Lund, Anthony J. Manzo, Nadine Dabby, Nicole Michelotti, Alexander Johnson-Buck, Jeanette Nangreave, Steven Taylor, Renjun Pei, Milan N. Stojanovic, Nils G. Walter, Erik Winfree y Hao
Algo así se podría hacer en una nanofactoría, donde habría una serie de ensambladores, en una cadena de ensamblaje.
Uno de los objetivos finales, seria conseguir una nanofactoría programable mediante un programa de diseño asistido por ordenador, y capaz de usar una variedad grande de elementos químicos, entre ellos de especial importancia el carbono, pudiéndose fabricar objetos de características superiores de diamante.
Pero para llegar a eso, hay una ruta tecnológica en la se darían una serie de incrementos. La nanotecnología de ADN es una importante parte de esa ruta, gracias a la programabilidad del ADN, y la posibilidad de construir estructuras a partir de este, y a la vez manipular otras estructuras o componentes.
Seria de esperar por tanto que antes de conseguir esa nanofactoría tan buscada , desarrollásemos una nanofactoría primitiva de ADN.
Hace unos días un grupo de investigadores anuncio la creación de la primera cadena de ensamblaje basada en al nanotecnología de ADN. Este descubrimiento pasa desapercibido entre otros a menos que se sea conciente de la importancia de la ruta que se esta siguiendo hasta obtener nanotecnología molecular(MNT)
La cadena de ensamblaje tiene tres componentes principales, todos ellos de ADN:
- Ttres ‘cassettes’, donadores de carga programables.
- Un ‘andador’ que es capaz de moverse y recoger la carga de los ‘cassettes’
- Un suelo de origami de ADN que guía al ‘andador’ por una pista.
El andador tiene 4 patas para moverse y tres brazos para coger la carga, todos ellos de hebras de ADN.
Los donadores de carga, que están en serie a un lado, pueden estar en dos estados, PX(se dona carga) o JX2 (no se dona carga), pudiendo donar una particula de oro de 5 nm(C1), una de 10 nm(C3), o un par de 5 nm(C2).
El ‘andador’ se mueve por el origami de ADN, guiado por una pista, y va pasando uno a uno por los donadores, recogiendo las partículas de oro, que se pueden combinar en 8 productos diferentes.
En definitiva tenemos una cadena de montaje sencilla programable, como la de una fabrica de coches, en al que se pueden construir estructuras, , pero en una escala increíblemente pequeña.
Para el 2012 Ned Seeman y sus compañeros pretenden tener una cadena de ensamblaje mas grande, con una gama de productos mas amplia.
A la par, otro grupo ha conseguido que un andador se desplace a través de un origami de ADN hacia un objetivo. El andador en este caso es llamado ‘araña molecular’, y esta compuesta de una proteína(streptavidina) unida a cuatro hebras de ADN, tres de ellas de ADN enzimático, que se une a una secuencia concreta de ADN y la corta. La cuarta solo se une. La araña molecular va desplazándose a través del origami, usando sus patas buscando ciertas secuencias, pegándose, cortando y avanzando, hasta que se encuentra con una secuencia a la que se puede unir, pero no cortar.
Hasta hace poco, un andador así solo podía dar tres pasos, ahora ha realizado 50. Podrían dar cientos o millares.
Uno de los integrantes, Milan Stojanovic, se imagina nanobots hechos de ADN, capaces de moverse por la membrana celular, buscando ciertas señales químicas y liberando algún componente químico.
‘A proximity-based programmable DNA nanoscale assembly line’ de Hongzhou Gu, Jie Chao, Shou-Jun Xiao y Nadrian C. Seeman
Imágenes.
'Molecular robots guided by prescriptive landscapes' de Kyle Lund, Anthony J. Manzo, Nadine Dabby, Nicole Michelotti, Alexander Johnson-Buck, Jeanette Nangreave, Steven Taylor, Renjun Pei, Milan N. Stojanovic, Nils G. Walter, Erik Winfree y Hao
sábado, 17 de abril de 2010
Mejorando el cuerpo humano: Nanobots neuronas.
En una ocasión anterior hable de un nanobot que realizaría las funciones de un glóbulo rojo, pero con una eficiencia mucho mayor, permitiendo aguantar la respiración 4 horas. Esta vez hablare de un nanobot que reproduce las funciones de las neuronas.
Llegara un momento en el que por ingeniería reversa seremos capaces de reproducir tecnológicamente las capacidades de nuestro cerebro. Esto no solo nos permitiría crear algún tipo de inteligencia artificial, además permitiría mejorar nuestro cerebros.
Imaginaos por un momento que este nanobot neurona a diferencia de las neuronas normales sea capaz de :
- Realizar la misma función de una neurona, pero miles de veces mejor.
- Al contrario que las neuronas que tienen un numero limitado de conexiones(sinapsis) con otras, conectarse con un numero muchísimo mayor de otros nanobots por algún tipo de conexión inalámbrica.
El resultado podría ser aumentar cualquiera de nuestras capacidades cognitivas (inteligencia, memoria...) de forma impresionante. Puede que este soltando una burrada, pero, ¿que tal un CI de 100.000? Quizás sea una exageración, pero la idea es la siguiente, no solo veríamos un incremento leve de inteligencia, como un 20-50% sino un incremento inimaginable. Pensad en todos los científicos de la Tierra, trabajando teniendo un CI de 100.000. El avance científico y tecnológico seria explosivo. La singularidad tecnológica no tiene que darse obligatoriamente o únicamente mediante algún tipo de IA, sino que podría darse por un aumento en la inteligencia humana.
Las personas con algún tipo de discapacidad cognitiva (Autismo, Síndrome de Down) podrían verse favorecidas por algo así.
Hay otra posibilidad muy interesante, usarlos en animales. Simios, cetáceos, y elefantes ya de por si muy inteligentes, se ha demostrado que se reconocen es espejos y que tienen al parecer conciencia de si mismos. Estos animales podrían adquirir inteligencia de nivel humana, o probablemente también, una inteligencia muy superior a la de un ser humano actual, gracias a este tipo de tecnologías. Este es un tema muy interesante como para simplemente mencionarlo, me centrare en ello en otra entrada.
Estos nanobots podrían introducirse en el cuerpo inyectándolos o incluso ingiriéndolos, para viajar al cerebro por el torrente sanguíneo. Nada de abrirte el cráneo para mecerte un chip del tamaño de una onza de chocolate en el cerebro.
Estos nanobots neuronas podrían transmitir realidad virtual directamente a nuestro cerebro, interfiriendo en las señales de nuestras neuronas, cuando sea necesario. Ray Kurzweil habla de la interesante posibilidad de que al entrar en una web, esta descargaría un mundo de realidad virtual, o que incluso se podrían descargar emociones(Experience beamers). A mi me encanta el tema de la colonización espacial, hago lo que puedo para transmitirlo mediante palabras, pero si un lector sintiese las mismas emociones que yo al entrar en mi blog, seria de gran ayuda, y entendería lo que quiero decir mucho mejor. Los podcast virtuales serian de lo mejor.
Una buena red de nanobots neuronas distribuida por nuestro cerebro podrían crear una base de datos muy precisa de cada posición, situación, estado y conexiones de cada neurona de nuestro cerebro, permitiendo quizás descargar nuestra mente.
Por supuesto hay posibles peligros, podrían abrirse puertas al control mental, o la entrada de virus informáticos al cerebro. Pero creo que esto dependerá de como se los diseñe, puede que quieras que exista una conexión con el exterior o no.
Extra: Podría crearse un nanobot que reprodujese las funciones de los bastoncillos y conos de nuestras retinas.
Pero podrían funcionar con un mayor rango de longitudes de onda(visión con mas colores) menor cantidad de luz(visión nocturna). Incluso podrían guardar imágenes, es decir una especie de memoria fotográfica. Lo siento, visión en infrarrojo no, el globo ocular emite en esa longitud. La vista de Depredador seria muy mala.
Llegara un momento en el que por ingeniería reversa seremos capaces de reproducir tecnológicamente las capacidades de nuestro cerebro. Esto no solo nos permitiría crear algún tipo de inteligencia artificial, además permitiría mejorar nuestro cerebros.
Imaginaos por un momento que este nanobot neurona a diferencia de las neuronas normales sea capaz de :
- Realizar la misma función de una neurona, pero miles de veces mejor.
- Al contrario que las neuronas que tienen un numero limitado de conexiones(sinapsis) con otras, conectarse con un numero muchísimo mayor de otros nanobots por algún tipo de conexión inalámbrica.
El resultado podría ser aumentar cualquiera de nuestras capacidades cognitivas (inteligencia, memoria...) de forma impresionante. Puede que este soltando una burrada, pero, ¿que tal un CI de 100.000? Quizás sea una exageración, pero la idea es la siguiente, no solo veríamos un incremento leve de inteligencia, como un 20-50% sino un incremento inimaginable. Pensad en todos los científicos de la Tierra, trabajando teniendo un CI de 100.000. El avance científico y tecnológico seria explosivo. La singularidad tecnológica no tiene que darse obligatoriamente o únicamente mediante algún tipo de IA, sino que podría darse por un aumento en la inteligencia humana.
Las personas con algún tipo de discapacidad cognitiva (Autismo, Síndrome de Down) podrían verse favorecidas por algo así.
Hay otra posibilidad muy interesante, usarlos en animales. Simios, cetáceos, y elefantes ya de por si muy inteligentes, se ha demostrado que se reconocen es espejos y que tienen al parecer conciencia de si mismos. Estos animales podrían adquirir inteligencia de nivel humana, o probablemente también, una inteligencia muy superior a la de un ser humano actual, gracias a este tipo de tecnologías. Este es un tema muy interesante como para simplemente mencionarlo, me centrare en ello en otra entrada.
Estos nanobots podrían introducirse en el cuerpo inyectándolos o incluso ingiriéndolos, para viajar al cerebro por el torrente sanguíneo. Nada de abrirte el cráneo para mecerte un chip del tamaño de una onza de chocolate en el cerebro.
Estos nanobots neuronas podrían transmitir realidad virtual directamente a nuestro cerebro, interfiriendo en las señales de nuestras neuronas, cuando sea necesario. Ray Kurzweil habla de la interesante posibilidad de que al entrar en una web, esta descargaría un mundo de realidad virtual, o que incluso se podrían descargar emociones(Experience beamers). A mi me encanta el tema de la colonización espacial, hago lo que puedo para transmitirlo mediante palabras, pero si un lector sintiese las mismas emociones que yo al entrar en mi blog, seria de gran ayuda, y entendería lo que quiero decir mucho mejor. Los podcast virtuales serian de lo mejor.
Una buena red de nanobots neuronas distribuida por nuestro cerebro podrían crear una base de datos muy precisa de cada posición, situación, estado y conexiones de cada neurona de nuestro cerebro, permitiendo quizás descargar nuestra mente.
Por supuesto hay posibles peligros, podrían abrirse puertas al control mental, o la entrada de virus informáticos al cerebro. Pero creo que esto dependerá de como se los diseñe, puede que quieras que exista una conexión con el exterior o no.
Extra: Podría crearse un nanobot que reprodujese las funciones de los bastoncillos y conos de nuestras retinas.
Pero podrían funcionar con un mayor rango de longitudes de onda(visión con mas colores) menor cantidad de luz(visión nocturna). Incluso podrían guardar imágenes, es decir una especie de memoria fotográfica. Lo siento, visión en infrarrojo no, el globo ocular emite en esa longitud. La vista de Depredador seria muy mala.
viernes, 19 de marzo de 2010
Nanotubos de ADN
Ya he comentado con anterioridad el usar el ADN fuera de su contexto biológico, para crear estructuras con diversas aplicaciones.
Un grupo de investigadores del departamento de química de McGill han realizado un importante avance al conseguir crear nanotubos hechos de ADN, de pocos nanómetros de grosor pero de hasta 20.000 de largo, en combinación de otros componentes como compuestos orgánicos o metales.
Estas nuevas estructuras creadas podrían transportar sustancias y liberarlas en el lugar adecuado(como un tumor)
Los nanotubos de ADN contienen unos peldaños de ADN formando triángulos, donde las esquinas son compuestos orgánicos, y estos triángulos están unidos por pilares de ADN, de forma que a lo largo del nanotubo hay una serie de compartimentos vacíos.
Cuando los nanotubos se autoensamblan en presencia de nanoparticulas de oro estas quedan retenidas en esos compartimentos, que debido a sus dimensiones son capaces de seleccionar el tamaño de las nanoparticulas que retienen.
En presencia de una hebra de ADN complementaria a la de la hebra de ADN vertical que une los triángulos, estos pilares ceden liberando el contenido.
Como he dicho el potencial medico es muy grande, y es una muestra de cómo la nanotecnología de ADN es capaz de crear estructuras cada vez mas complejas.
Dentro de unos años no me extrañaría ver nanobots hechos de ADN, con un montón de aplicaciones, e incluso nanofactorías de ADN capaces de fabricarlos eficientemente(y de forma barata).
Aquí tenéis la noticia.
Un grupo de investigadores del departamento de química de McGill han realizado un importante avance al conseguir crear nanotubos hechos de ADN, de pocos nanómetros de grosor pero de hasta 20.000 de largo, en combinación de otros componentes como compuestos orgánicos o metales.
Estas nuevas estructuras creadas podrían transportar sustancias y liberarlas en el lugar adecuado(como un tumor)
Los nanotubos de ADN contienen unos peldaños de ADN formando triángulos, donde las esquinas son compuestos orgánicos, y estos triángulos están unidos por pilares de ADN, de forma que a lo largo del nanotubo hay una serie de compartimentos vacíos.
Cuando los nanotubos se autoensamblan en presencia de nanoparticulas de oro estas quedan retenidas en esos compartimentos, que debido a sus dimensiones son capaces de seleccionar el tamaño de las nanoparticulas que retienen.
En presencia de una hebra de ADN complementaria a la de la hebra de ADN vertical que une los triángulos, estos pilares ceden liberando el contenido.
Como he dicho el potencial medico es muy grande, y es una muestra de cómo la nanotecnología de ADN es capaz de crear estructuras cada vez mas complejas.
Dentro de unos años no me extrañaría ver nanobots hechos de ADN, con un montón de aplicaciones, e incluso nanofactorías de ADN capaces de fabricarlos eficientemente(y de forma barata).
Aquí tenéis la noticia.
domingo, 14 de febrero de 2010
Nanotecnología molecular y el nuevo código genético
Estoy emocionado por una noticia que he leído hoy mismo. Podéis leer la noticia aquí.
Las implicaciones del avance son mayores de las que se habla en el articulo. Y esta relacionado con la anterior entrada.
Jason Chin y su equipo de Universidad de Cambridge han conseguido cambiar la maquinaria celular para que lea el ADN con un código diferente, en codones de cuatro en vez de codones de tres, y de forma que los aminoácidos utilizados en la fabricación sean mas que los 20 utilizados por los seres vivos. Además dicen que las proteínas con esos nuevos aminoácidos tienen enlaces mucho mas fuertes con lo que son mas resistentes que las proteínas normales.
Las implicaciones de esto para seguir la comentada anteriormente senda hacia un PNA son muy importantes.
Comente como las estructuras creadas de ADN podían ser mejoradas o dar paso otras mediante diseño de proteínas y enzimas. Es seguro que las funciones, características y versatilidad que pueden obtener las proteínas son mayores que las naturales, que están limitadas a 20 aminoácidos y por la variedad que se puede obtener por evolución.
El PNA que se busca estaría compuesto de materiales ‘rígidos’(diamantino) y seria capaz de manejar materiales ‘rígidos’, y a lo largo de esta senda los ensambladores que iríamos consiguiendo, al menos en principio serian mas ‘blandos’(ADN y proteínas) por lo cual su precisión y rendimiento seria menores que uno ‘rígido’. La imagen de las proteínas como algo blando, al asociarlas con la carne, y por lo tanto con algo no muy ideal para su uso en un ensamblador es equivocada, prueba de ello esta la dureza de las uñas y de los cuernos, pero el que estas nuevas proteínas tengan enlaces mas fuertes mejora muchísimo la cosa.
Para estas nuevas proteínas diseñadas por supuesto habría un gen. Es obvio que integrar este gen en microbios, para crear en cantidad industrial estas proteínas seria una buena idea.Pero podría darse el peligro de que esos genes pasen a microbios naturales. El usar un código genético diferente imposibilita esto, porque si un gen pasa a otro microbio, al ser su código diferente, este no será capaz de crear la misma proteína, si es que es capaz de crear algo.
Podéis ampliar vuestros conocimientos sobre ingeniería de proteínas con:
Protein Based Assembly of Nanoscale Parts
Las implicaciones del avance son mayores de las que se habla en el articulo. Y esta relacionado con la anterior entrada.
Jason Chin y su equipo de Universidad de Cambridge han conseguido cambiar la maquinaria celular para que lea el ADN con un código diferente, en codones de cuatro en vez de codones de tres, y de forma que los aminoácidos utilizados en la fabricación sean mas que los 20 utilizados por los seres vivos. Además dicen que las proteínas con esos nuevos aminoácidos tienen enlaces mucho mas fuertes con lo que son mas resistentes que las proteínas normales.
Las implicaciones de esto para seguir la comentada anteriormente senda hacia un PNA son muy importantes.
Comente como las estructuras creadas de ADN podían ser mejoradas o dar paso otras mediante diseño de proteínas y enzimas. Es seguro que las funciones, características y versatilidad que pueden obtener las proteínas son mayores que las naturales, que están limitadas a 20 aminoácidos y por la variedad que se puede obtener por evolución.
El PNA que se busca estaría compuesto de materiales ‘rígidos’(diamantino) y seria capaz de manejar materiales ‘rígidos’, y a lo largo de esta senda los ensambladores que iríamos consiguiendo, al menos en principio serian mas ‘blandos’(ADN y proteínas) por lo cual su precisión y rendimiento seria menores que uno ‘rígido’. La imagen de las proteínas como algo blando, al asociarlas con la carne, y por lo tanto con algo no muy ideal para su uso en un ensamblador es equivocada, prueba de ello esta la dureza de las uñas y de los cuernos, pero el que estas nuevas proteínas tengan enlaces mas fuertes mejora muchísimo la cosa.
Para estas nuevas proteínas diseñadas por supuesto habría un gen. Es obvio que integrar este gen en microbios, para crear en cantidad industrial estas proteínas seria una buena idea.Pero podría darse el peligro de que esos genes pasen a microbios naturales. El usar un código genético diferente imposibilita esto, porque si un gen pasa a otro microbio, al ser su código diferente, este no será capaz de crear la misma proteína, si es que es capaz de crear algo.
Podéis ampliar vuestros conocimientos sobre ingeniería de proteínas con:
Protein Based Assembly of Nanoscale Parts
sábado, 13 de febrero de 2010
Relaciones insospechadas: Respuesta
Hace unos días os plantee una pregunta ¿Que relación podéis ver entre el ADN y un acceso barato al espacio?.
La clave es la nanotecnología molecular(MNT). Todas las respuestas me parecieron estupendas. La mayoría visteis una relación metafórica, pero DarkSapiens vio una relación mas directa, viendo como los componentes biológicos de los seres vivos son capaces de una especie de MNT, y por lo tanto podrían ser modelo para imitarlo y conseguirlo artificialmente. Pero no, no es un modelo a imitar, en este caso es la misma materia prima con la que trabajar para conseguir la MNT.
En pasadas ocasiones he hablado de la nanotecnología molecular, también llamada fabricación molecular, mencionando una hipotética nanofactoría que crearía objetos con precisión molecular. En esta nanofactoría una sucesión de nano-ensambladores programables (PNA) creaban átomo a átomo bloques con los que después se crearía el producto. Cada PNA contendría partes mas pequeñas como engranajes, rodamientos...y se estima que estaría compuesto de alrededor 4.000.000 de átomos
Existiría pues la posibilidad de crear objetos compuestos de materiales sin defectos cuyos átomos estén unidos por enlaces covalentes, y que por lo tanto serian muy resistentes, como el carbono diamantino, con un resistencia decenas de veces la del acero y mucho mas ligero que este.
Su aplicación en la industria aerospacial, gracias a esa combinación de ligereza de peso, y a su alta resistencia, repercutiría en una reducción de peso espectacular tanto en los cohetes como en la carga transportada(y por lo tanto en el peso de combustible). Posiblemente se daría una reducción de precio de al menos dos ordenes de magnitud. Es decir un acceso realmente barato al espacio. Es mas daría la posibilidad de construir un ascensor espacial.
Pero una MNT tan compleja que utilice mecanosintesis de diamante, con PNA capaces de manejar materiales rígidos en vacío, es probable que se alcance tras una senda en la que se den varios incrementos en la capacidad de manipular materia con precisión atómica, empezando con ensambladores manipulen materiales mas blandos en medio liquido.
Una primera etapa de esta senda es la nanotecnología de ADN.
Seguramente os suenan los famosos ‘origami de ADN’
La nanotecnología de ADN aprovecha ciertas propiedades de esta macromolécula polimérica, como son el autoensamblaje, y el reconocimiento molecular para crear un framework fácil de diseñar y ampliar
Con la nanotecnología de ADN es posible construir estructuras complejas de pocos nanómetros de tamaño, tanto de 2D y 3D a partir de hebras de ADN: cubos, estrellas, tubos, engranajes, rodamientos, cápsulas y otras estructuras funcionales. Estructuras que podrían servir para manipular otras estructuras de ADN o de otro material, o combinarse para dar estructuras de mayor complejidad con poder de manipulación.
La nanotecnología de ADN ya ha sido utilizada experimentalmente para separar los diferentes tipos de nanotubos de carbono, o crear un transistor con estos.
El ritmo al que avanza la nanotecnología de ADN es increíble. Cada vez se construyen estructuras mas complejas.
Imagen: varios tipos de estructuras de ADN conseguidas.
Para una mejora y un paso a una etapa de mayor complejidad , se podría utilizar ingeniería de proteínas para diseñar proteínas(robozimas) que unidas a estas estructuras de ADN, creen un sistema polimérico de funcionalidad mas amplia y mas fiable. Y así poder crear y juntar los componentes de un PNA.
Estos avances podrían ir paralelos a las técnicas que utilizan el mismo fenómeno de los microscopios de sonda de barrido, o la creación y diseño de ribosomas artificiales de versatilidad mucho mayor que los naturales. Los ribosomas de nuestras células son maquinas de nanotecnología molecular naturales.
Es probable, en mi opinión que incluso en las primeras etapas de la nanotecnología molecular, seamos capaces de fabricar por ejemplo, nanotubos de carbono de decenas de cm de longitud. Pero es mi opinión.
Creo que los próximos 40 años en exploración espacial no van a tener nada que ver con los 40 anteriores.
Recomiendo:
Productive Nanosystems. A Technology Roadmap
Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns
La clave es la nanotecnología molecular(MNT). Todas las respuestas me parecieron estupendas. La mayoría visteis una relación metafórica, pero DarkSapiens vio una relación mas directa, viendo como los componentes biológicos de los seres vivos son capaces de una especie de MNT, y por lo tanto podrían ser modelo para imitarlo y conseguirlo artificialmente. Pero no, no es un modelo a imitar, en este caso es la misma materia prima con la que trabajar para conseguir la MNT.
En pasadas ocasiones he hablado de la nanotecnología molecular, también llamada fabricación molecular, mencionando una hipotética nanofactoría que crearía objetos con precisión molecular. En esta nanofactoría una sucesión de nano-ensambladores programables (PNA) creaban átomo a átomo bloques con los que después se crearía el producto. Cada PNA contendría partes mas pequeñas como engranajes, rodamientos...y se estima que estaría compuesto de alrededor 4.000.000 de átomos
Existiría pues la posibilidad de crear objetos compuestos de materiales sin defectos cuyos átomos estén unidos por enlaces covalentes, y que por lo tanto serian muy resistentes, como el carbono diamantino, con un resistencia decenas de veces la del acero y mucho mas ligero que este.
Su aplicación en la industria aerospacial, gracias a esa combinación de ligereza de peso, y a su alta resistencia, repercutiría en una reducción de peso espectacular tanto en los cohetes como en la carga transportada(y por lo tanto en el peso de combustible). Posiblemente se daría una reducción de precio de al menos dos ordenes de magnitud. Es decir un acceso realmente barato al espacio. Es mas daría la posibilidad de construir un ascensor espacial.
Pero una MNT tan compleja que utilice mecanosintesis de diamante, con PNA capaces de manejar materiales rígidos en vacío, es probable que se alcance tras una senda en la que se den varios incrementos en la capacidad de manipular materia con precisión atómica, empezando con ensambladores manipulen materiales mas blandos en medio liquido.
Una primera etapa de esta senda es la nanotecnología de ADN.
Seguramente os suenan los famosos ‘origami de ADN’
La nanotecnología de ADN aprovecha ciertas propiedades de esta macromolécula polimérica, como son el autoensamblaje, y el reconocimiento molecular para crear un framework fácil de diseñar y ampliar
Con la nanotecnología de ADN es posible construir estructuras complejas de pocos nanómetros de tamaño, tanto de 2D y 3D a partir de hebras de ADN: cubos, estrellas, tubos, engranajes, rodamientos, cápsulas y otras estructuras funcionales. Estructuras que podrían servir para manipular otras estructuras de ADN o de otro material, o combinarse para dar estructuras de mayor complejidad con poder de manipulación.
La nanotecnología de ADN ya ha sido utilizada experimentalmente para separar los diferentes tipos de nanotubos de carbono, o crear un transistor con estos.
El ritmo al que avanza la nanotecnología de ADN es increíble. Cada vez se construyen estructuras mas complejas.
Imagen: varios tipos de estructuras de ADN conseguidas.
Para una mejora y un paso a una etapa de mayor complejidad , se podría utilizar ingeniería de proteínas para diseñar proteínas(robozimas) que unidas a estas estructuras de ADN, creen un sistema polimérico de funcionalidad mas amplia y mas fiable. Y así poder crear y juntar los componentes de un PNA.
Estos avances podrían ir paralelos a las técnicas que utilizan el mismo fenómeno de los microscopios de sonda de barrido, o la creación y diseño de ribosomas artificiales de versatilidad mucho mayor que los naturales. Los ribosomas de nuestras células son maquinas de nanotecnología molecular naturales.
Es probable, en mi opinión que incluso en las primeras etapas de la nanotecnología molecular, seamos capaces de fabricar por ejemplo, nanotubos de carbono de decenas de cm de longitud. Pero es mi opinión.
Creo que los próximos 40 años en exploración espacial no van a tener nada que ver con los 40 anteriores.
Recomiendo:
Productive Nanosystems. A Technology Roadmap
Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns
viernes, 29 de enero de 2010
Mejorando el cuerpo humano: el respirocito.
El transhumanismo busca formas de mejorar el cuerpo humano de diversas maneras.
La nanotecnología molecular (MNT) permitirá la creación de maquinas de un tamaño que ronda el micrón, y que nos proporcionarán un potencial increíble para mejorar el sistema inmune, reparar los daños celulares causados por el envejecimiento o un proceso de criónica, o en este caso que voy a tratar, el sistema de transporte de oxigeno(y CO2) del cuerpo.
Hablo del respirocito, una máquina de un micrón de diámetro, de un tamaño similar a un glóbulo rojo, compuesto de componentes que van desde unas decenas de nanómetros a unos pocos cientos. Esta nanomaquina ha sido diseñada por Robert A. Freitas.
Seria una cápsula esférica hueca capaz de contener en su interior oxigeno(o cualquier otro gas) a alta presión.
El material de construcción de un respirocito seria carbono diamantino, material de altísima resistencia.
El respirocito tendría una seria de rotores cubriendo una gran parte de su superficie, que permitirian separar los gases del plasma sanguíneo de forma selectiva, y así almacenar gases prácticamente de una forma pura.
Es necesario que los respirocitos sean capaces de analizar la concentración de los diferentes gases en el plasma, para así tener información de que gas tiene que ser almacenado o liberado, por lo que estos poseerían varios sensores repartidos por su superficie.
Hay tres tanques grandes principales, uno para el O2, otro para el CO2, y otro implicado en el sistema de flotación.
Otro componente es un pequeño tanque que almacena glucosa extraída del plasma sanguíneo. La glucosa es utilizada como combustible para suministrar energía a todo el sistema.
El procesado de toda esa información, como el control de la liberación o almacenaje de los diferentes gases, de los rotores, del tanque de glucosa, la interpretación de la información de los sensores , y la distribución de la energía, se realiza mediante una computadora a bordo, de 10^5 nm3, con 10 kilobits/s, inferior a la capacidad de un PC de hace 30 años(por si a alguien le preocupa que pueda tener una supercomputadora que se revele)
Cuando sea necesario, la comunicación desde el exterior con los respirocitos se podría realizar mediante pulsos de presión, por ejemplo como por los generados por los sistemas de diagnosis de ultrasonidos, y que serian recibidos por transductores en la superficie de estos.
Un ser humano medio posee 3x10^13 glóbulos rojos, cada uno conteniendo 2.7x10^8 moléculas de hemoglobina, cada una de ellas uniéndose a 4 moléculas de O2, dando una capacidad de almacenaje de O2 de 3.24x10^22 moléculas, pero solo un 25% de este oxigeno, 0.13 atm esta disponible para los tejidos. Por el contrario un solo respirocito es capaz de almacenar a 1000 atm 1.51x10^9 moléculas, de las cuales el 100 % esta disponible.
La dosis (dosis terapéutica) de respirocitos que igualaría la capacidad de transporte de oxigeno seria entonces de 5.36x10^12 unidades, que equivalen a una dosis de 5.61 cm3 al 50%, la cual cabria en una simple jeringuilla. Dosis que se podría inyectar en unos segundos, en caso de un accidente.
Pero como decía al principio, la idea es además aumentar las capacidades normales de un ser humano hasta limites mucho mas altos.
La dosis máxima segura probablemente seria un litro, lo cual permitiría a una persona, correr a toda potencia, y no necesitar respirar por primera vez hasta pasados 12 minutos, o en estado de reposo estar sin respirar casi 4 horas. Para recargar toda esa capacidad bastaría con 8 minutos de hiperventilación.
Se podría superar esa dosis máxima temporalmente, en caso de accidente, permitiendo estar 12 horas sin respirar(transfusión de 3 l).
En caso de necesitar aumentar el periodo que se puede estar sin respirar, pero solo con una dosis terapéutica, podría implantarse un aparato de compresión(1000 atm) del tamaño de una lata de redbull en el pecho, un nanopulmon de diamantino, donde el oxigeno seria suministrado a los respirocitos mas eficientemente que en los alvéolos pulmonares. Permitiría estar de 0.3 a 7 horas sin respirar, según grado de actividad.
Si quisiésemos ir mas allá, podríamos incluso sustituir un pulmón completamente y el tiempo aumentaría a 4-87 horas sin respirar.¡¡ Debe ser raro de cojones estar casi 4 días sin respirar!!
La vida media de los respirocitos seria de 20 años.
Para eliminarlos del cuerpo, bastaría con un equipo similar a los utilizados en diálisis, por donde el torrente sanguíneo se pasaría para separarlos. Una seria de pulsos de ultrasonidos, darían la orden a los respirocitos de adquirir una flotabilidad neutra, cosa que ningún otro componente de la sangre puede hacer, y serian separados por centrifugación junto al liquido del resto de los componentes de las sangre. Tras pasarse por un filtro con una luz del orden de un micrón, estos serian separados del liquido, que vuelve a unirse al resto de los componentes separados anteriormente, y así la sangre regresa al cuerpo.
Las aplicaciones seria muy amplias, una dosis terapéutica, de fácil y rápida aplicación seria muy útil en accidentes como situaciones de perdidas grandes de sangre o de atmósferas toxicas, como en un incendio.
Solucionaría prácticamente los problemas de transfusiones de sangre, y libre de cualquier patógeno.
Se podría usar como solución parcial o total a las formas de anemia. Seria útil para evitar el síndrome de muerte súbita en los bebes, para el tratamiento del asma y otros problemas o enfermedades pulmonares.
En el transplante de órganos permitiría ampliar el periodo en el que los órganos pueden ser almacenados sin degenerarse. Se podría sumergir los órganos en una suspensión de respirocitos, que oxigenarían perfectamente el órgano.
Seguramente usados por deportistas permitirían batir records actuales fácilmente.
Adiós al mal de altura, se podría respirar perfectamente incluso en la cima del Everest.
Dosis mayores permitirían a las personas trabajar periodos de tiempo largos en atmósferas letales.
Solucionaría los problemas que tienen los submarinistas con los cambios de presión, y la peligrosa formación de burbujas de gas. Eliminando la necesidad de las largas estancias en las enormes, caras y escasas cámaras de presión.
Ingeridas supondrían una forma rápida de eliminar los problemas de flatulencias.
Y mucho mas, como el cáncer o los problemas de cardiovasculares.
Seguramente, en mi opinión, en una situación de una terraformación, como la de Marte , en una etapa de este proceso con presiones atmosféricas aun bajas , y una presión parcial de oxigeno todavía baja, los respirocitos permitirían respirar sin problemas, cuando una persona normal se asfixiaría en segundos.
Obviamente por su tamaño un respirocito no se puede construir actualmente, solo será así usando MNT, probablemente en una nanofactoría como de las que he hablado en otras ocasiones, la cual podría construir billones en unos minutos.
Algo así probablemente estará disponible en 30 años.
Hay mas nanomaquinas de este tipo, de las que hablare en próximas entradas. Revolucionaran la medicina de este siglo.
Por cuestiones de copyright no he incluido imágenes, en los siguientes enlaces encontrareis esquemas detallados de sus estructura interior, y de los diferentes componentes, y podréis ampliar la información.
A Mechanical Artificial Red Cell:Exploratory Design in Medical Nanotechnology
Respirocytes in Nanomedicine: The Remarkable Story of One of the First Medical Nanorobots Ever Conceived
La nanotecnología molecular (MNT) permitirá la creación de maquinas de un tamaño que ronda el micrón, y que nos proporcionarán un potencial increíble para mejorar el sistema inmune, reparar los daños celulares causados por el envejecimiento o un proceso de criónica, o en este caso que voy a tratar, el sistema de transporte de oxigeno(y CO2) del cuerpo.
Hablo del respirocito, una máquina de un micrón de diámetro, de un tamaño similar a un glóbulo rojo, compuesto de componentes que van desde unas decenas de nanómetros a unos pocos cientos. Esta nanomaquina ha sido diseñada por Robert A. Freitas.
Seria una cápsula esférica hueca capaz de contener en su interior oxigeno(o cualquier otro gas) a alta presión.
El material de construcción de un respirocito seria carbono diamantino, material de altísima resistencia.
El respirocito tendría una seria de rotores cubriendo una gran parte de su superficie, que permitirian separar los gases del plasma sanguíneo de forma selectiva, y así almacenar gases prácticamente de una forma pura.
Es necesario que los respirocitos sean capaces de analizar la concentración de los diferentes gases en el plasma, para así tener información de que gas tiene que ser almacenado o liberado, por lo que estos poseerían varios sensores repartidos por su superficie.
Hay tres tanques grandes principales, uno para el O2, otro para el CO2, y otro implicado en el sistema de flotación.
Otro componente es un pequeño tanque que almacena glucosa extraída del plasma sanguíneo. La glucosa es utilizada como combustible para suministrar energía a todo el sistema.
El procesado de toda esa información, como el control de la liberación o almacenaje de los diferentes gases, de los rotores, del tanque de glucosa, la interpretación de la información de los sensores , y la distribución de la energía, se realiza mediante una computadora a bordo, de 10^5 nm3, con 10 kilobits/s, inferior a la capacidad de un PC de hace 30 años(por si a alguien le preocupa que pueda tener una supercomputadora que se revele)
Cuando sea necesario, la comunicación desde el exterior con los respirocitos se podría realizar mediante pulsos de presión, por ejemplo como por los generados por los sistemas de diagnosis de ultrasonidos, y que serian recibidos por transductores en la superficie de estos.
Un ser humano medio posee 3x10^13 glóbulos rojos, cada uno conteniendo 2.7x10^8 moléculas de hemoglobina, cada una de ellas uniéndose a 4 moléculas de O2, dando una capacidad de almacenaje de O2 de 3.24x10^22 moléculas, pero solo un 25% de este oxigeno, 0.13 atm esta disponible para los tejidos. Por el contrario un solo respirocito es capaz de almacenar a 1000 atm 1.51x10^9 moléculas, de las cuales el 100 % esta disponible.
La dosis (dosis terapéutica) de respirocitos que igualaría la capacidad de transporte de oxigeno seria entonces de 5.36x10^12 unidades, que equivalen a una dosis de 5.61 cm3 al 50%, la cual cabria en una simple jeringuilla. Dosis que se podría inyectar en unos segundos, en caso de un accidente.
Pero como decía al principio, la idea es además aumentar las capacidades normales de un ser humano hasta limites mucho mas altos.
La dosis máxima segura probablemente seria un litro, lo cual permitiría a una persona, correr a toda potencia, y no necesitar respirar por primera vez hasta pasados 12 minutos, o en estado de reposo estar sin respirar casi 4 horas. Para recargar toda esa capacidad bastaría con 8 minutos de hiperventilación.
Se podría superar esa dosis máxima temporalmente, en caso de accidente, permitiendo estar 12 horas sin respirar(transfusión de 3 l).
En caso de necesitar aumentar el periodo que se puede estar sin respirar, pero solo con una dosis terapéutica, podría implantarse un aparato de compresión(1000 atm) del tamaño de una lata de redbull en el pecho, un nanopulmon de diamantino, donde el oxigeno seria suministrado a los respirocitos mas eficientemente que en los alvéolos pulmonares. Permitiría estar de 0.3 a 7 horas sin respirar, según grado de actividad.
Si quisiésemos ir mas allá, podríamos incluso sustituir un pulmón completamente y el tiempo aumentaría a 4-87 horas sin respirar.¡¡ Debe ser raro de cojones estar casi 4 días sin respirar!!
La vida media de los respirocitos seria de 20 años.
Para eliminarlos del cuerpo, bastaría con un equipo similar a los utilizados en diálisis, por donde el torrente sanguíneo se pasaría para separarlos. Una seria de pulsos de ultrasonidos, darían la orden a los respirocitos de adquirir una flotabilidad neutra, cosa que ningún otro componente de la sangre puede hacer, y serian separados por centrifugación junto al liquido del resto de los componentes de las sangre. Tras pasarse por un filtro con una luz del orden de un micrón, estos serian separados del liquido, que vuelve a unirse al resto de los componentes separados anteriormente, y así la sangre regresa al cuerpo.
Las aplicaciones seria muy amplias, una dosis terapéutica, de fácil y rápida aplicación seria muy útil en accidentes como situaciones de perdidas grandes de sangre o de atmósferas toxicas, como en un incendio.
Solucionaría prácticamente los problemas de transfusiones de sangre, y libre de cualquier patógeno.
Se podría usar como solución parcial o total a las formas de anemia. Seria útil para evitar el síndrome de muerte súbita en los bebes, para el tratamiento del asma y otros problemas o enfermedades pulmonares.
En el transplante de órganos permitiría ampliar el periodo en el que los órganos pueden ser almacenados sin degenerarse. Se podría sumergir los órganos en una suspensión de respirocitos, que oxigenarían perfectamente el órgano.
Seguramente usados por deportistas permitirían batir records actuales fácilmente.
Adiós al mal de altura, se podría respirar perfectamente incluso en la cima del Everest.
Dosis mayores permitirían a las personas trabajar periodos de tiempo largos en atmósferas letales.
Solucionaría los problemas que tienen los submarinistas con los cambios de presión, y la peligrosa formación de burbujas de gas. Eliminando la necesidad de las largas estancias en las enormes, caras y escasas cámaras de presión.
Ingeridas supondrían una forma rápida de eliminar los problemas de flatulencias.
Y mucho mas, como el cáncer o los problemas de cardiovasculares.
Seguramente, en mi opinión, en una situación de una terraformación, como la de Marte , en una etapa de este proceso con presiones atmosféricas aun bajas , y una presión parcial de oxigeno todavía baja, los respirocitos permitirían respirar sin problemas, cuando una persona normal se asfixiaría en segundos.
Obviamente por su tamaño un respirocito no se puede construir actualmente, solo será así usando MNT, probablemente en una nanofactoría como de las que he hablado en otras ocasiones, la cual podría construir billones en unos minutos.
Algo así probablemente estará disponible en 30 años.
Hay mas nanomaquinas de este tipo, de las que hablare en próximas entradas. Revolucionaran la medicina de este siglo.
Por cuestiones de copyright no he incluido imágenes, en los siguientes enlaces encontrareis esquemas detallados de sus estructura interior, y de los diferentes componentes, y podréis ampliar la información.
A Mechanical Artificial Red Cell:Exploratory Design in Medical Nanotechnology
Respirocytes in Nanomedicine: The Remarkable Story of One of the First Medical Nanorobots Ever Conceived
sábado, 23 de enero de 2010
Guerra de cerebros.
Posiblemente en las próximas décadas veamos formas que posibiliten un aumento de la inteligencia hasta limites difícilmente concebibles hoy en día. Las tecnologías GNR, genética, nanotecnología y robotica/IA.
La media de la población ronda los 110, y las personas mas inteligentes tienen uno CI que supera los 200, pero son un grupo muy minoritario en la población.
¿Qué pasaría si surgiesen formas que aumenten la inteligencia de un adulto de forma fácil de un nivel normal de 110 hasta los 300, 500,o 1000?
Quiero que por un momento penséis en lo que puede suponer tener una inteligencia así, no es tener una inteligencia que te ponga al nivel de los mayores genios de la historia, sino una inteligencia que es MUY superior al mas inteligente ser humano nacido JAMAS. Una inteligencia que quizás te permita intentar resolver las ecuaciones de Navier-Stokes o algún otro desafió matemático pendiente , como quien intenta resolver un sudoku.
Probablemente penséis que algo así solo seria para los ricos. Mi opinión es que no.
¿Por que?
Probablemente un país que tenga una población con un CI medio de 300 o 500, por lo tanto muy superior a la media de otros países, se convertirá de forma rápida en la primera potencia mundial, dejando atrás a los países que no tienen esas tecnologías o que no las usen.
Solo pensad en el primer país que saque esos tratamientos. Bien le habrá merecido la pena haber invertido mucho dinero en su desarrollo y después en financiarlos para que sea unos tratamientos baratos, asequibles a la mayoría de la población.
En un país así la innovación tecnológica seguramente se daría a un ritmo increíble, de forma que su industria seria mucho mas competitiva que la del resto de los países, podría desarrollar modelos económicos y políticos mas efectivos, nuevas formas de energía como la fusión o hacer mas eficientes otras formas de energía ya conocidas(como la solar) o planificar estrategias militares mas efectivas. Los demás países se quedarían atrás rápidamente. A menos que hagan los mismo. Aquel país que no facilite esos tratamientos a su población quedaría en gran desventaja con aquellos que si lo hiciesen. Actualmente cada país hace lo posible para que sus industrias sean mas competitivas que las de los demás países, tanto creando leyes que las protejan, dando ayudas o invirtiendo en I+D, por lo tanto veo lógico mi argumento de la ubicuidad de tal aumento de inteligencia.
Puede que viésemos una carrera parecida a la de la Guerra Fría, pero esta vez con cerebros y no con bombas atómicas.
Probablemente estas tecnologías que aumenten la inteligencia vengan mas o menos a la vez que aquellas que nos proporcionen una longevidad indefinida. Esa combinación sin duda será revolucionaria, aunque cada una de ellas por si sola lo será. Un científico actual ha de especializarse en una área, y tras una vida adquiriendo experiencia, en el momento de su vida en el que ha adquirido una mayor profundidad en el conocimiento de su materia, y mas útiles le resultan estos conocimientos a la hora de alcanzar conclusiones, muere.
Imaginaos una persona que puede no solo dedicarse a una área de la ciencia, especializándose en esta, sino que puede estudiar varias, dándole una visión mas amplia, y a la vez tener siglos por delante para dedicarse a ello.
Por supuesto, una función muy importante de tal avance, será ayudar a aquellas personas que tengan alguna discapacidad que afecte a su inteligencia.
La media de la población ronda los 110, y las personas mas inteligentes tienen uno CI que supera los 200, pero son un grupo muy minoritario en la población.
¿Qué pasaría si surgiesen formas que aumenten la inteligencia de un adulto de forma fácil de un nivel normal de 110 hasta los 300, 500,o 1000?
Quiero que por un momento penséis en lo que puede suponer tener una inteligencia así, no es tener una inteligencia que te ponga al nivel de los mayores genios de la historia, sino una inteligencia que es MUY superior al mas inteligente ser humano nacido JAMAS. Una inteligencia que quizás te permita intentar resolver las ecuaciones de Navier-Stokes o algún otro desafió matemático pendiente , como quien intenta resolver un sudoku.
Probablemente penséis que algo así solo seria para los ricos. Mi opinión es que no.
¿Por que?
Probablemente un país que tenga una población con un CI medio de 300 o 500, por lo tanto muy superior a la media de otros países, se convertirá de forma rápida en la primera potencia mundial, dejando atrás a los países que no tienen esas tecnologías o que no las usen.
Solo pensad en el primer país que saque esos tratamientos. Bien le habrá merecido la pena haber invertido mucho dinero en su desarrollo y después en financiarlos para que sea unos tratamientos baratos, asequibles a la mayoría de la población.
En un país así la innovación tecnológica seguramente se daría a un ritmo increíble, de forma que su industria seria mucho mas competitiva que la del resto de los países, podría desarrollar modelos económicos y políticos mas efectivos, nuevas formas de energía como la fusión o hacer mas eficientes otras formas de energía ya conocidas(como la solar) o planificar estrategias militares mas efectivas. Los demás países se quedarían atrás rápidamente. A menos que hagan los mismo. Aquel país que no facilite esos tratamientos a su población quedaría en gran desventaja con aquellos que si lo hiciesen. Actualmente cada país hace lo posible para que sus industrias sean mas competitivas que las de los demás países, tanto creando leyes que las protejan, dando ayudas o invirtiendo en I+D, por lo tanto veo lógico mi argumento de la ubicuidad de tal aumento de inteligencia.
Puede que viésemos una carrera parecida a la de la Guerra Fría, pero esta vez con cerebros y no con bombas atómicas.
Probablemente estas tecnologías que aumenten la inteligencia vengan mas o menos a la vez que aquellas que nos proporcionen una longevidad indefinida. Esa combinación sin duda será revolucionaria, aunque cada una de ellas por si sola lo será. Un científico actual ha de especializarse en una área, y tras una vida adquiriendo experiencia, en el momento de su vida en el que ha adquirido una mayor profundidad en el conocimiento de su materia, y mas útiles le resultan estos conocimientos a la hora de alcanzar conclusiones, muere.
Imaginaos una persona que puede no solo dedicarse a una área de la ciencia, especializándose en esta, sino que puede estudiar varias, dándole una visión mas amplia, y a la vez tener siglos por delante para dedicarse a ello.
Por supuesto, una función muy importante de tal avance, será ayudar a aquellas personas que tengan alguna discapacidad que afecte a su inteligencia.
lunes, 11 de enero de 2010
Ida de olla, cosas buenas de la MNT.
Podría ser cerca del 2070-2080...
Es domingo 12:00 de la mañana, y te dispones a darte una relajante ducha tras haber terminado el Gran Maratón que se celebra anualmente desde hace unos pocos años. Estas contento porque has superado tu marca de dos horas y cuarto del año anterior en recorrer los mas de 40 km que hay entre ambos polos, a pesar de tener 70 años(aunque no aparentas ni 40), marca que ya no tiene tanto merito desde que se han hecho algo comunes los inhibidores de la myostatina o los complementos potenciadores como los respirocitos entre los deportistas e incluso la gente corriente. Solo te queda mejorar la técnica en la zancada en los polos, por la baja gravedad.
Estas entusiasmado, dentro de un par de horas has quedado con tus compañeros de la ‘Asociación de Astrónomos Amateurs de L5’. Meses antes habíais adquirido una nanofactoría de ultima generación, tras unos tramites con la agencia internacional que se encarga de la seguridad nanotecnológica. Tras la política de la NASA de dejar la exploración científica del sistema solar a las agrupaciones astronómicas de aficionados, para centrarse en la misión al foco solar a 550 UA mediante una nave Daedalus, adquiristeis varios archivos por Internet a través de la pagina oficial de descargas de esta agencia. Entre esos archivos estaban los necesarios para fabricar una sonda exploradora atmosférica, y un orbitador, entre otros. Todos ellos hechos de materiales superiores de tipo diamantino. Fabricasteis un centenar de sondas y un par de orbitadores, lo que llevo una largo mes. La entrada de todas ellas en la atmósfera joviana ser
á partir de las 14:30 en adelante, todas ellas a lo largo de la Gran Mancha Roja. El objetivo será hacer un estudio exhaustivo de la composición química de esta y realizar un mapeo 3D.
Tu y tu compañeros apasionados de la astronomía esperáis los resultados con impaciencia. Enseguida recibís las primeras imágenes de los orbitadores, que confirman la entrada poco a poco del centenar de sondas, las cuales están preparas para volar con una autonomía de varios días en la atmósfera joviana. Las primeras imágenes son espectaculares, una de ellas envía el lateral de una estructura nubosa que parece un muro, pero e
so no es todo, llegan los primeros análisis químicos mostrando algo que no tendría que aparecer , el aminoácido arginina...
La fecha de esta ida de olla que acabo de tener no es importante, aunque tampoco creo que este siendo demasiado optimista. Mas bien lo importante es ver que nos ofrece entre su gran potencial una nanotecnología molecular MADURA, en este caso dar capacidad de exploración científica del sistema solar a un ciudadano de clase media aficionado a la astronomía. Ponedle un +- x años si os apetece.
Hace 300 años un rey puede que tuviese a su disposición al mejor compositor del continente, hoy en día un ciudadano de clase media puede tener en cuestión de minutos todos los compositores que quiera(si la SGAE no lo evita...).Puede que un rey pudiese enviar una flota en un viaje de meses para recoger las especias mas caras del mundo, hoy en día un ciudadano de clase media solo tiene que bajar al supermercado y comprarlas en 15 minutos o incluso por Internet. Puede que un rey tuviese a los mejores mensajeros para comunicarse y recibir noticias, hoy en día un ciudadano de clase media puede comunicarse con cientos de millones de personas casi al instante, y recibir noticias de la otra punta del mundo al momento. Puede que un rey tuviese un carruaje con los mejores caballos, un ciudadano de clase media tiene un coche que tiene la potencia de 100 caballos y es capaz de recorrer cientos de km fácilmente. Y puedo seguir. En definitiva un persona normal puede hacer cosas que ni un rey de hace 300 años podría soñar.
Lo que quiero decir es que eso sigue pasando y seguirá pasando. Pero no habrá que esperar 300 años. Como cada vez la tecnología avanza a un ritmo mayor, que no os extrañe que un ciudadano de clase media de dentro de un siglo sea capaz de hacer cosas que solo puede realizar un gobierno actualmente, como en el caso del ejemplo dado.
La nanotecnología molecular(MNT) será una de esas tecnologías que dará una capacidad inimaginable a una persona de hoy en día, para lo bueno y para lo malo...
Como veis últimamente no actualizo con regularidad. Tampoco estoy teniendo tiempo para visitar y comentar en vuestros blogs, cosa que lamento. Ya sabéis, la vida del estudiante...
Por suerte la semana que viene volveré a la normalidad.
Saludos a todos ;)
Es domingo 12:00 de la mañana, y te dispones a darte una relajante ducha tras haber terminado el Gran Maratón que se celebra anualmente desde hace unos pocos años. Estas contento porque has superado tu marca de dos horas y cuarto del año anterior en recorrer los mas de 40 km que hay entre ambos polos, a pesar de tener 70 años(aunque no aparentas ni 40), marca que ya no tiene tanto merito desde que se han hecho algo comunes los inhibidores de la myostatina o los complementos potenciadores como los respirocitos entre los deportistas e incluso la gente corriente. Solo te queda mejorar la técnica en la zancada en los polos, por la baja gravedad.
Estas entusiasmado, dentro de un par de horas has quedado con tus compañeros de la ‘Asociación de Astrónomos Amateurs de L5’. Meses antes habíais adquirido una nanofactoría de ultima generación, tras unos tramites con la agencia internacional que se encarga de la seguridad nanotecnológica. Tras la política de la NASA de dejar la exploración científica del sistema solar a las agrupaciones astronómicas de aficionados, para centrarse en la misión al foco solar a 550 UA mediante una nave Daedalus, adquiristeis varios archivos por Internet a través de la pagina oficial de descargas de esta agencia. Entre esos archivos estaban los necesarios para fabricar una sonda exploradora atmosférica, y un orbitador, entre otros. Todos ellos hechos de materiales superiores de tipo diamantino. Fabricasteis un centenar de sondas y un par de orbitadores, lo que llevo una largo mes. La entrada de todas ellas en la atmósfera joviana ser
á partir de las 14:30 en adelante, todas ellas a lo largo de la Gran Mancha Roja. El objetivo será hacer un estudio exhaustivo de la composición química de esta y realizar un mapeo 3D.Tu y tu compañeros apasionados de la astronomía esperáis los resultados con impaciencia. Enseguida recibís las primeras imágenes de los orbitadores, que confirman la entrada poco a poco del centenar de sondas, las cuales están preparas para volar con una autonomía de varios días en la atmósfera joviana. Las primeras imágenes son espectaculares, una de ellas envía el lateral de una estructura nubosa que parece un muro, pero e
so no es todo, llegan los primeros análisis químicos mostrando algo que no tendría que aparecer , el aminoácido arginina...La fecha de esta ida de olla que acabo de tener no es importante, aunque tampoco creo que este siendo demasiado optimista. Mas bien lo importante es ver que nos ofrece entre su gran potencial una nanotecnología molecular MADURA, en este caso dar capacidad de exploración científica del sistema solar a un ciudadano de clase media aficionado a la astronomía. Ponedle un +- x años si os apetece.
Hace 300 años un rey puede que tuviese a su disposición al mejor compositor del continente, hoy en día un ciudadano de clase media puede tener en cuestión de minutos todos los compositores que quiera(si la SGAE no lo evita...).Puede que un rey pudiese enviar una flota en un viaje de meses para recoger las especias mas caras del mundo, hoy en día un ciudadano de clase media solo tiene que bajar al supermercado y comprarlas en 15 minutos o incluso por Internet. Puede que un rey tuviese a los mejores mensajeros para comunicarse y recibir noticias, hoy en día un ciudadano de clase media puede comunicarse con cientos de millones de personas casi al instante, y recibir noticias de la otra punta del mundo al momento. Puede que un rey tuviese un carruaje con los mejores caballos, un ciudadano de clase media tiene un coche que tiene la potencia de 100 caballos y es capaz de recorrer cientos de km fácilmente. Y puedo seguir. En definitiva un persona normal puede hacer cosas que ni un rey de hace 300 años podría soñar.
Lo que quiero decir es que eso sigue pasando y seguirá pasando. Pero no habrá que esperar 300 años. Como cada vez la tecnología avanza a un ritmo mayor, que no os extrañe que un ciudadano de clase media de dentro de un siglo sea capaz de hacer cosas que solo puede realizar un gobierno actualmente, como en el caso del ejemplo dado.
La nanotecnología molecular(MNT) será una de esas tecnologías que dará una capacidad inimaginable a una persona de hoy en día, para lo bueno y para lo malo...
Como veis últimamente no actualizo con regularidad. Tampoco estoy teniendo tiempo para visitar y comentar en vuestros blogs, cosa que lamento. Ya sabéis, la vida del estudiante...
Por suerte la semana que viene volveré a la normalidad.
Saludos a todos ;)
viernes, 6 de noviembre de 2009
¿Debemos tener miedo al grey goo?
Aclaraciones previas: la nanotecnologia en sus orígenes significa fabricar cosas desde ‘abajo a arriba’ es decir cosas mas grandes a partir de sus átomos o moléculas y con precisión atómica, colocando los átomos uno a uno en el sitio adecuado. Desde entonces el termino ha sufrido una corrupción, y ahora se aplica a cualquier cosa de menos de 100 nanómetros. Por lo cual el termino original ha pasado a llamarse nanotecnologia molecular o fabricación molecular(molecular manufacturing). Curiosamente la ahora llamada corrientemente nanotecnologia es lo contrario de lo que significaba al principio, ya que fabrica a partir de maquinas mas grandes componentes en la nanoescala, es decir desde ‘arriba a abajo’
El grey goo es un hipotético escenario donde una especie de diminutos robots creados para ciertas funciones(como limpiar el aire) y que a la vez tiene las capacidad de reproducirse, se descontrolan en su reproducción y arrasan con toda la materia orgánica de la Tierra en ese proceso, acabando con la vida.
Esto es un concepto desfasado, heredado de los primeros estudios sobre nanotecnologia molecular, allá por 1986 con ‘Engines of Creation’ de Eric Drexler. El fabricar cosas a escala macroscópica a partir de átomos, no es una imposibilidad, prueba de ello es que todo los seres vivos son capaces de ello(ribosomas). Es por ello que un principio se pensó que habría que emular un sistema biológico para conseguir la fabricación con precisión atómica, lo cual seria llevado acabo por una infinidad de diminutos robots flotantes llamados ensambladores(nanobots) que se autoreproducirían y que juntos construirían el producto deseado.
Desde entonces mucho a cambiado y el desarrollo actual indica que la fabricación molécular se haría de una forma que nada se parece a tal ensamblador. De hecho en 1992 el propio Drexler en su trabajo ‘Nanosystems’ ni siquiera menciona algo que se le parezca remotamente.
La fabricación molecular no se realizaría por ensambladores flotantes con capacidad de reproducción, sino por unos ensambladores, o mejor dicho fabricadores, dentro de una especie de consola, una nanofabrica personal, donde estos trabajarían a modo de una cadena de montaje de sucesivas etapas. Algo que no se parece en nada a un sistema biológico.
El siguiente video os hará ver mas claras las cosas.
Unos cartuchos de materias primas alimentan una placa refrigerada donde unos molinos separan las moléculas necesarias para que después unos ensambladores o fabricadores construyan unos bloques básicos, que pueden ser de varias formas según diferentes funciones, después otros fabricadores a partir de esos bloques construyen otros mas grandes , para que después otros fabricadores fabriquen el producto con estos. Diferentes cintas transportadoras desplazan los bloques de un sitio a otro.
El modo de actuar es como una cadena de montaje, como la de una que fabrica coches, donde varios brazos robóticos realizan una parte del proceso de hacer un coche, dependiendo de lo que ha hecho el brazo del paso anterior y pasando el proceso al siguiente.
También se puede hacer una analogía con una impresora, donde mediante diferentes cartuchos de cuatro colores básicos, píxel a píxel se crea una imagen.
Que una de estas nanofabricas de un escenario grey goo es tan probable como que los cartuchos de una impresora se vuelvan locos, salgan de la impresora, y se dediquen a imprimir a la gente de la oficina, o que si tiras en un vertedero un brazo de una cadena de montaje de coches , este cobre vida y transforme la chatarra en coches.
En una nanofabrica, cada fabricador depende de una cinta transportadora que le suministra lo que necesita y lo lleva al siguiente paso, todo ello depende a su vez de un suministro de material y energía eléctrica. Si sacásemos un fabricador de la nanofabrica se volvería totalmente inútil.
Un nanobot capaz de crear un grey goo debería poseer en un mismo pack todas estas características juntas,1) transformar materias primas y energías para su uso,2) ser capaz de realizar la función requerida y a su vez reproducirse,3) tener un sistema de información que sea capaz de mantener generación a generación esa capacidad de hacer la labor requerida y de reproducirse,4) desplazarse y 5)sobrevivir. Seria tremendamente difícil combinar todo esto en un mismo cuerpo.
Esto no forma parte de una nanofabrica, donde todo esto esta por separado en diferentes partes.
Una nanofabrica como la del video, podría fabricar multitud de cosas, desde un potente ordenador, un panel solar de gran eficiencia, a una batería de gran capacidad, cantidad de diferentes maquinas de tamaño microscópico y seguramente con el tiempo casi TODO lo que te puedas imaginar.
El usuario podría diseñar el producto en su casa mediante un programa de diseño asistido por ordenador(autocad) y crear sus propios productos, o bajarse un archivo con la información necesaria para que la nanofabrica fabrique lo que tu quieres.
Hasta hace pocos años si querías un producto ibas a la tienda y lo comprabas, ahora puedes comprarlo por Internet y te lo traen a casa, en un futuro no será necesario ni eso, simplemente te descargas el archivo desde Internet, y tu nanofabrica te lo fabrica en una hora o dos. Es llevar el concepto de la descarga de software al hardware. Seguramente la piratería se haría un hueco aquí.
Por supuesto podrías decidir que con una nanofabrica no te es suficiente, así que podrías poner la que tienes a construir una igualita, después montarla y así tener dos.
Esto exactamente no se podría decir que es autoreproduccion en el sentido que lo tendría un nanobot grey goo capaz de reproducción, pues es necesario la asistencia humana.
Aunque en este sentido nos quedemos tranquilos con lo del grey goo, también hay que tener cuidado, porque esta tecnología tendría sus riesgos, y muy grandes si no se hacen las cosas con cuidado.
El primero es el riesgo de un colapso económico mundial que dejaría en ridículo la crisis actual. Si alguien con una nanofabrica de estas, es capaz simplemente teniendo energía de hacerse lo que se le ocurra, ¿quién iría a una tienda?¿quién compraría cosas?.
Es mas si te haces unos cuantos paneles solares de alta eficiencia con esta nanofabrica y los pones en tu tejado, ni siquiera necesitaría comprar energía, y si no pagas la luz y no compras nada, casi no necesitas dinero.
Otro peligro seria una nueva generación de armas de tamaño diminuto.
¿Quiere decir que el grey goo es imposible? no, un nanorobot que posea las cinco características mencionadas arriba no esta prohibido por ninguna ley física.
Pero hacer algo así es muchísimo mas difícil que crear una nanofabrica, y no se daría por accidente, seria necesario que a escondidas durante años un buen grupo de científicos expertos en nanotecnologia, pensasen específicamente en algo que tendría que dar grey goo, seria un acto terrorista suicida.
Mas información
Nanobots Not Needed del CRN
Grey Goo is a Small Issue del CRN
Molecular manufacturing is based on factories, not on tiny self-replicating machines del blog Metamodern de Drexler.
El grey goo es un hipotético escenario donde una especie de diminutos robots creados para ciertas funciones(como limpiar el aire) y que a la vez tiene las capacidad de reproducirse, se descontrolan en su reproducción y arrasan con toda la materia orgánica de la Tierra en ese proceso, acabando con la vida.
Esto es un concepto desfasado, heredado de los primeros estudios sobre nanotecnologia molecular, allá por 1986 con ‘Engines of Creation’ de Eric Drexler. El fabricar cosas a escala macroscópica a partir de átomos, no es una imposibilidad, prueba de ello es que todo los seres vivos son capaces de ello(ribosomas). Es por ello que un principio se pensó que habría que emular un sistema biológico para conseguir la fabricación con precisión atómica, lo cual seria llevado acabo por una infinidad de diminutos robots flotantes llamados ensambladores(nanobots) que se autoreproducirían y que juntos construirían el producto deseado.
Desde entonces mucho a cambiado y el desarrollo actual indica que la fabricación molécular se haría de una forma que nada se parece a tal ensamblador. De hecho en 1992 el propio Drexler en su trabajo ‘Nanosystems’ ni siquiera menciona algo que se le parezca remotamente.
La fabricación molecular no se realizaría por ensambladores flotantes con capacidad de reproducción, sino por unos ensambladores, o mejor dicho fabricadores, dentro de una especie de consola, una nanofabrica personal, donde estos trabajarían a modo de una cadena de montaje de sucesivas etapas. Algo que no se parece en nada a un sistema biológico.
El siguiente video os hará ver mas claras las cosas.
Unos cartuchos de materias primas alimentan una placa refrigerada donde unos molinos separan las moléculas necesarias para que después unos ensambladores o fabricadores construyan unos bloques básicos, que pueden ser de varias formas según diferentes funciones, después otros fabricadores a partir de esos bloques construyen otros mas grandes , para que después otros fabricadores fabriquen el producto con estos. Diferentes cintas transportadoras desplazan los bloques de un sitio a otro.
El modo de actuar es como una cadena de montaje, como la de una que fabrica coches, donde varios brazos robóticos realizan una parte del proceso de hacer un coche, dependiendo de lo que ha hecho el brazo del paso anterior y pasando el proceso al siguiente.
También se puede hacer una analogía con una impresora, donde mediante diferentes cartuchos de cuatro colores básicos, píxel a píxel se crea una imagen.
Que una de estas nanofabricas de un escenario grey goo es tan probable como que los cartuchos de una impresora se vuelvan locos, salgan de la impresora, y se dediquen a imprimir a la gente de la oficina, o que si tiras en un vertedero un brazo de una cadena de montaje de coches , este cobre vida y transforme la chatarra en coches.
En una nanofabrica, cada fabricador depende de una cinta transportadora que le suministra lo que necesita y lo lleva al siguiente paso, todo ello depende a su vez de un suministro de material y energía eléctrica. Si sacásemos un fabricador de la nanofabrica se volvería totalmente inútil.
Un nanobot capaz de crear un grey goo debería poseer en un mismo pack todas estas características juntas,1) transformar materias primas y energías para su uso,2) ser capaz de realizar la función requerida y a su vez reproducirse,3) tener un sistema de información que sea capaz de mantener generación a generación esa capacidad de hacer la labor requerida y de reproducirse,4) desplazarse y 5)sobrevivir. Seria tremendamente difícil combinar todo esto en un mismo cuerpo.
Esto no forma parte de una nanofabrica, donde todo esto esta por separado en diferentes partes.
Una nanofabrica como la del video, podría fabricar multitud de cosas, desde un potente ordenador, un panel solar de gran eficiencia, a una batería de gran capacidad, cantidad de diferentes maquinas de tamaño microscópico y seguramente con el tiempo casi TODO lo que te puedas imaginar.
El usuario podría diseñar el producto en su casa mediante un programa de diseño asistido por ordenador(autocad) y crear sus propios productos, o bajarse un archivo con la información necesaria para que la nanofabrica fabrique lo que tu quieres.
Hasta hace pocos años si querías un producto ibas a la tienda y lo comprabas, ahora puedes comprarlo por Internet y te lo traen a casa, en un futuro no será necesario ni eso, simplemente te descargas el archivo desde Internet, y tu nanofabrica te lo fabrica en una hora o dos. Es llevar el concepto de la descarga de software al hardware. Seguramente la piratería se haría un hueco aquí.
Por supuesto podrías decidir que con una nanofabrica no te es suficiente, así que podrías poner la que tienes a construir una igualita, después montarla y así tener dos.
Esto exactamente no se podría decir que es autoreproduccion en el sentido que lo tendría un nanobot grey goo capaz de reproducción, pues es necesario la asistencia humana.
Aunque en este sentido nos quedemos tranquilos con lo del grey goo, también hay que tener cuidado, porque esta tecnología tendría sus riesgos, y muy grandes si no se hacen las cosas con cuidado.
El primero es el riesgo de un colapso económico mundial que dejaría en ridículo la crisis actual. Si alguien con una nanofabrica de estas, es capaz simplemente teniendo energía de hacerse lo que se le ocurra, ¿quién iría a una tienda?¿quién compraría cosas?.
Es mas si te haces unos cuantos paneles solares de alta eficiencia con esta nanofabrica y los pones en tu tejado, ni siquiera necesitaría comprar energía, y si no pagas la luz y no compras nada, casi no necesitas dinero.
Otro peligro seria una nueva generación de armas de tamaño diminuto.
¿Quiere decir que el grey goo es imposible? no, un nanorobot que posea las cinco características mencionadas arriba no esta prohibido por ninguna ley física.
Pero hacer algo así es muchísimo mas difícil que crear una nanofabrica, y no se daría por accidente, seria necesario que a escondidas durante años un buen grupo de científicos expertos en nanotecnologia, pensasen específicamente en algo que tendría que dar grey goo, seria un acto terrorista suicida.
Mas información
Nanobots Not Needed del CRN
Grey Goo is a Small Issue del CRN
Molecular manufacturing is based on factories, not on tiny self-replicating machines del blog Metamodern de Drexler.
jueves, 29 de octubre de 2009
Levaduras vivas con armadura de sílice.
Esta es una de esas cosas que si le dijeses a alguien ¿te imaginas que se pudiese hacer que....? te diría que eso son cosas de ciencia ficción.
Un equipo de científicos coreanos ha conseguido encapsular unas levaduras en sílice.
Para ellos recubrieron las levaduras con una capa de polímeros cargados que son un buen sustrato para la silicificacíon.
Tras una exposición de estas a una disolución de ácido silícico, las levaduras acabaron con una capa rígida de sílice, como versiones bizarras de las diatomeas.
Un equipo de científicos coreanos ha conseguido encapsular unas levaduras en sílice.
Para ellos recubrieron las levaduras con una capa de polímeros cargados que son un buen sustrato para la silicificacíon.
Tras una exposición de estas a una disolución de ácido silícico, las levaduras acabaron con una capa rígida de sílice, como versiones bizarras de las diatomeas.
Estas levaduras permanecen vivas tras la transformación, e incluso se vuelven mas resistentes, pues tras una exposición de 30 días a condiciones de frió y sin nutrientes sobrevivieron mucho mejor que sus parientes sin alterar, siendo tres veces mas viables.
En cambio al someterlas a condiciones optimas, de calor y de buen suministro de nutrientes, lo cual hace que las levaduras se multipliquen rápidamente, estas levaduras con armadura no se dividieron. Parece que algo detiene la mitosis de estas levaduras recubiertas.
Las aplicaciones de esto seguramente serán mayores de las que podemos imaginar ahora. Una interfaz inorgánico-biológico, podría ser el modo de unir componentes nanotecnológicos con células vivas por nombrar una aplicación.
En cambio al someterlas a condiciones optimas, de calor y de buen suministro de nutrientes, lo cual hace que las levaduras se multipliquen rápidamente, estas levaduras con armadura no se dividieron. Parece que algo detiene la mitosis de estas levaduras recubiertas.
Las aplicaciones de esto seguramente serán mayores de las que podemos imaginar ahora. Una interfaz inorgánico-biológico, podría ser el modo de unir componentes nanotecnológicos con células vivas por nombrar una aplicación.
martes, 20 de octubre de 2009
Como destruir el mundo con el grey goo en seis pasos.
Grey goo se refiere a un hipotético fin del mundo que involucra nanotecnología molecular. Según esta hipótesis un conjunto de nanobots se autorreplicarían sin control consumiendo toda la materia viva en la Tierra, materia que emplearían para crear y mantener más nanobots.
jueves, 4 de junio de 2009
Viviendo en el espacio: Cilindros de McKendree
Cuando Gerald K O’Neill y otros tantos idearon sus habitats espaciales, lo hicieron a una escala que los materiales de aquella epoca permitían.
Incluso así el modelo de Isla 3, o cilindro de O’Neill ya contaría con dimensiones increíbles(3 km radio, 30 km longitud), aun sin llegar a los limites impuestos por los valores de resistencia a la tracción de esos materiales, aleaciones de acero, níquel o titanio que permitirían habitats con dimensiones mucho mayores(rondando los 10 km de radio y 100 km de longitud para el titanio con coeficiente de seguridad(n) al 50%).
Pero en la ultimas décadas ha surgido un nuevo material muy prometedor, los nanotubos de carbono, con los que se podrían construir habitats de hasta 2000 km de radio. Hablamos ya de habitas cuya superficie se acerca a la de los planetas.
Un hábitat de tipo cerrado del diseño de un cilindro de O’Neill pero a estas escalas fue ideado por Tom McKendree, y por ello se denomina cilindro de McKendree
A diferencia del primero este ultimo no contaría con ventanas, a estas escalas esta forma de iluminación no seria practica.
A cambio tenemos el doble de superficie, y la iluminación realizaría de otra manera, posiblemente con soles lineales, repartidos a cierta altura sobre la superficie, como los comentados en la entrada sobre habitats de tipo cerrado.
Advertencia: mantengo en esta entrada la relación 1/10 para radio / longitud, así cada vez que hable de radio se entiende que la longitud del hábitat es 10 veces mayor.
A pesar de las dimensiones de estos habitats, la masa estructural es considerablemente baja, cercana a la de un asteroide de masa media., y hay miles de asteroides de este tamaño.
Para un hábitat de radio=500km, la masa estructural, es decir la de la coraza de nanotubos, se aproximaría a 10^17 kg, para un hábitat de radio 1000km, la masa se aproxima a 10^18 kg.
Para que nos hagamos una idea, Phobos tiene una masa de 10^16 kg, por supuesto solo un pequeño porcentaje de este es carbono, pero se hace patente que la cantidad de masa requerida para construir un hábitat que posee una área comparable a un pequeño planeta no es excesiva.
La masa estructural varia según lo que queramos meter dentro, mas suelo y atmósfera mas densa implica solicitar mas resistencia por parte de la estructura de nanotubos, para lo que se debe aumentar su grosor, y por lo tanto su peso,.
Con una menor velocidad de rotación para dar una pseudogravedad menor, por ejemplo la marciana, el posible radio, seria aun mayor.
La superficie de estos habitats comparándola con algunos planetas y lunas es:
superficie habitat( radio =500 km )= +/- 15 *10^6 km2 3 % la de la Tierra
superficie habitat (radio =1000 km)= +/- 60*10^6 km2 12 % la de la Tierra
superficie habitat (radio =3000 km)= +/- 560*10^6 km2 110 % la de la Tierra
superficie Luna : 38*10^6 km2 7.5% la de la tierra
superficie tierra: 510*10^6 km2
superficie Marte: 144*10^6 km2 28% la de la Tierra
imagen: comparación de tamaños de un hábitat de 500 y 1000 km de radio con la Tierra
Para calcular la masa atmosférica hay que tener en cuenta que el aire no llenaría homogéneamente el interior, debido a la pseudogravedad producida el aire dentro del hábitat se pegaría a la superficie interna en una capa de alrededor de 50-100 km(altura que varia con la pseudogravedad , mas pseudogravedad, menos altura de la atmosfera), la presión del aire descendería desde el nivel del suelo hasta valores cercanos al vacio al llegar a esa altura, igual que una atmósfera planetaria, este efecto se daría también en los cilindros de O’Neill, solo que el descenso de la presión en el centro debido al menor tamaño de estos habitats es apenas apreciable.
Por lo tanto en interior de un hábitat de esta escala, la mayor parte esta totalmente vacio.
La visión desde el interior seria increíble sin duda alguna, nuestra estación espacial actual esta a 300 km de altura y posee una visión espectacular de la superficie del planeta, alguien flotando ingrávido en el eje vería una superficie varios cientos de km (según radio del hábitat) mas debajo de lo que la ven nuestros astronautas actuales.
Una atmósfera de tal grosor seguramente daría unos fenómenos meteorologicos mas complejos mas parecidos a los de un planeta, con dos diferencias
-que la forma de los fenómenos meteorológicos serian totalmente diferentes, debido a que el efecto coriolis les daría forma diferente en un cilindro que en un planeta
- y que quizás los habitantes de estos habitats tendrán mas control sobre el clima, porque tendrían control sobre los niveles y duraciones de los ciclos de luminosidad y sobre el flujo de calor que entra y sale(radiadores).
Por encima de la atmósfera las condiciones serian de ingravidez, cualquier cosa que se dejase por encima de la atmósfera flotaría indefinidamente(cabrían asteroides enteros) ,es decir a diferencia de un cilindro de O’Neill donde hay una gradiente de pseudogravedad proporcional al radio desde la superficie hasta el eje(donde seria cero), la gravedad apenas disminuiría en la altura que contiene la atmósfera.
En habitas mas pequeños las condiciones de ingravidez alrededor del eje proporcionaban una zona de recreo, en este caso perdemos esta ventaja.
Para remediarlo se podría colocar un cilindro mas pequeño de unos pocos km de radio lleno de aire en el centro, de la escala de un cilindro de O’Neill,. si quisiésemos hacerlo de nanotubos de carbono, un cilindro de únicamente cuatro cm de grosor seria necesario para soportar la rotación necesaria para proporcionar un gee en la superficie (con ingravidez en su eje)
Una opción seria a modo de una muñeca de matrioska colocar mas cilindros de dimensiones un poco menores, anidados uno dentro del otro hasta sacar partido totalmente a los sucesivos huecos. La altura entre sucesivos niveles vendría determinado por lo que sus habitantes consideran ‘comodo’tener algo por encima de sus cabeza.
Tendríamos un efecto curioso en el que el suelo de los habitantes de unos de los niveles es el techo de los anteriores.
¡¡Sucesivos niveles pueden aumentar la superficie hasta igualar la superficie terrestre!!
En caso de querer evitar la precesión, se colocaria en pares con rotación contraria para eliminar ese efecto o sino colocar el segundo par en el interior con rotación contraria para anular el efecto nombrado.
Procediendo de esta manera el nuevo cilindro interior tendría que estar por encima de la atmósfera del cilindro anterior, para evitar el rozamiento con la atmósfera, esto quiere decir que la serie de cilindros anidados tendrían que tener una separación de al menos 50- 100 km entre ellos.
Si se quiere proporcionar gravedad menor, la distancia entre pisos ser mayor puesto que al altura de la atmósfera será mayor.
La opción de crear habitats de varios pisos, nos permite crear condiciones diferentes en cada uno de los pisos.
En caso necesario pisos con diferentes pseudogravedades son posibles.
Esto lo digo pensando en que quizás en algún momento de la colonización del sistema solar cuando los propios marcianos se construyan sus habitats espaciales, lo hagan de forma que imite las condiciones de Marte, entre ellas por supuesto su gravedad.
Un habitat así permitirá alojar juntas a poblaciones con diferentes necesidades.
De querer darse un capricho, y no veo porque no cuando la humanidad se halla expandido por el sistema solar, uno(o varios) habitat de varios niveles se podría dedicar a reproducir en varios de sus pisos diferentes ecosistemas terrestres, convirtiéndose en una reserva de superficie comparable a la de la Tierra pero sin interferencia humana.
Selvas tropicales decenas de veces mas grandes que la actual Amazonas serian posibles.
Estos minimundos podrían dar hogar a una población enorme.
Viendo las densidades de población de algunos países:
Datos en Habitantes/km2.
Países bajos: 403
Japón:336
Alemania: 232
China:140
España:80
Irlanda:60
Para un hábitat de 1000 km de radio con 50 % superficie de tierra firme y una densidad de 50 habitantes km2 la población posible es 1500 millones de personas.
Para suministrar energía a tanta población y para el hábitat seria posible cubrir con paneles solares el exterior del hábitat.
Si uno de los casquetes esféricos que apunta permanentemente al Sol se recubriese de esta forma, a una distancia de 1 UA(1300w/m2) se podrían suministrar 8*10^15 w de energía, lo que son 5400 kw disponibles por persona, siendo 6-11 kw el consumo medio de una persona del primer mundo actualmente.
El resto de al superficie exterior podría aprovecharse para otras cosas, por ejemplo el otro casquete esférico podría ser un espaciopuerto gigantesco.
De ser necesario un hábitat de estos podría tener runa protección formidable, con montones de naves de combate que despegarían sin esfuerzo.
La energía suministrada por los paneles solares podría desviarse también a laseres(que serian invisibles) y cañones de partículas de destruirían naves enemigas(aunque soy u poco escéptico sobre el belicismo en el espacio) a millones de km, o asteroides peligrosos.
En caso de dar relieve al entorno interior, por ejemplo montañas, mas que hacerlas a partir de una masa enorme de material, convendría hacerlas huecas, sino la carga seria excesiva, y la
cantidad de material necesario también, podríamos utilizar ese espacio como almacenes. De esta forma la capa de suelo no ha de pasar de unos pocos metros.
Por debajo podría colocarse un sistema de transporté maglev para comunicar todo el hábitat.
Construir una megaestructura así, y acondicionar totalmente su interior para mantener una biosfera seguramente llevaría siglos, aunque seguramente esto sea visto desde un punto de vista de la tecnología del siglo 21 y puede que con la practica y las mejoras tecnológicas el periodo de tiempo se reduzca a unas poca décadas, aun así se podrían fabricar miles de estos habitas en nuestro sistema solar.
En una próxima entrada hablare de otro modelo de hábitat que utiliza los nanotubos de carbono, el Anillo de Bishop, y a continuación un par de entradas sobre una posible forma de terraformar Venus, creo que ya sabéis por donde irán los tiros...
Mas información en,
'Implications of Molecular Nanotechnology Technical Performance Parameters on Previously Defined Space System Architectures'
Incluso así el modelo de Isla 3, o cilindro de O’Neill ya contaría con dimensiones increíbles(3 km radio, 30 km longitud), aun sin llegar a los limites impuestos por los valores de resistencia a la tracción de esos materiales, aleaciones de acero, níquel o titanio que permitirían habitats con dimensiones mucho mayores(rondando los 10 km de radio y 100 km de longitud para el titanio con coeficiente de seguridad(n) al 50%).
Pero en la ultimas décadas ha surgido un nuevo material muy prometedor, los nanotubos de carbono, con los que se podrían construir habitats de hasta 2000 km de radio. Hablamos ya de habitas cuya superficie se acerca a la de los planetas.
Un hábitat de tipo cerrado del diseño de un cilindro de O’Neill pero a estas escalas fue ideado por Tom McKendree, y por ello se denomina cilindro de McKendree
A diferencia del primero este ultimo no contaría con ventanas, a estas escalas esta forma de iluminación no seria practica.
A cambio tenemos el doble de superficie, y la iluminación realizaría de otra manera, posiblemente con soles lineales, repartidos a cierta altura sobre la superficie, como los comentados en la entrada sobre habitats de tipo cerrado.
Advertencia: mantengo en esta entrada la relación 1/10 para radio / longitud, así cada vez que hable de radio se entiende que la longitud del hábitat es 10 veces mayor.
A pesar de las dimensiones de estos habitats, la masa estructural es considerablemente baja, cercana a la de un asteroide de masa media., y hay miles de asteroides de este tamaño.
Para un hábitat de radio=500km, la masa estructural, es decir la de la coraza de nanotubos, se aproximaría a 10^17 kg, para un hábitat de radio 1000km, la masa se aproxima a 10^18 kg.
Para que nos hagamos una idea, Phobos tiene una masa de 10^16 kg, por supuesto solo un pequeño porcentaje de este es carbono, pero se hace patente que la cantidad de masa requerida para construir un hábitat que posee una área comparable a un pequeño planeta no es excesiva.
La masa estructural varia según lo que queramos meter dentro, mas suelo y atmósfera mas densa implica solicitar mas resistencia por parte de la estructura de nanotubos, para lo que se debe aumentar su grosor, y por lo tanto su peso,.
Con una menor velocidad de rotación para dar una pseudogravedad menor, por ejemplo la marciana, el posible radio, seria aun mayor.
La superficie de estos habitats comparándola con algunos planetas y lunas es:
superficie habitat( radio =500 km )= +/- 15 *10^6 km2 3 % la de la Tierra
superficie habitat (radio =1000 km)= +/- 60*10^6 km2 12 % la de la Tierra
superficie habitat (radio =3000 km)= +/- 560*10^6 km2 110 % la de la Tierra
superficie Luna : 38*10^6 km2 7.5% la de la tierra
superficie tierra: 510*10^6 km2
superficie Marte: 144*10^6 km2 28% la de la Tierra
imagen: comparación de tamaños de un hábitat de 500 y 1000 km de radio con la Tierra
Para calcular la masa atmosférica hay que tener en cuenta que el aire no llenaría homogéneamente el interior, debido a la pseudogravedad producida el aire dentro del hábitat se pegaría a la superficie interna en una capa de alrededor de 50-100 km(altura que varia con la pseudogravedad , mas pseudogravedad, menos altura de la atmosfera), la presión del aire descendería desde el nivel del suelo hasta valores cercanos al vacio al llegar a esa altura, igual que una atmósfera planetaria, este efecto se daría también en los cilindros de O’Neill, solo que el descenso de la presión en el centro debido al menor tamaño de estos habitats es apenas apreciable.
Por lo tanto en interior de un hábitat de esta escala, la mayor parte esta totalmente vacio.
La visión desde el interior seria increíble sin duda alguna, nuestra estación espacial actual esta a 300 km de altura y posee una visión espectacular de la superficie del planeta, alguien flotando ingrávido en el eje vería una superficie varios cientos de km (según radio del hábitat) mas debajo de lo que la ven nuestros astronautas actuales.
Una atmósfera de tal grosor seguramente daría unos fenómenos meteorologicos mas complejos mas parecidos a los de un planeta, con dos diferencias
-que la forma de los fenómenos meteorológicos serian totalmente diferentes, debido a que el efecto coriolis les daría forma diferente en un cilindro que en un planeta
- y que quizás los habitantes de estos habitats tendrán mas control sobre el clima, porque tendrían control sobre los niveles y duraciones de los ciclos de luminosidad y sobre el flujo de calor que entra y sale(radiadores).
Por encima de la atmósfera las condiciones serian de ingravidez, cualquier cosa que se dejase por encima de la atmósfera flotaría indefinidamente(cabrían asteroides enteros) ,es decir a diferencia de un cilindro de O’Neill donde hay una gradiente de pseudogravedad proporcional al radio desde la superficie hasta el eje(donde seria cero), la gravedad apenas disminuiría en la altura que contiene la atmósfera.
En habitas mas pequeños las condiciones de ingravidez alrededor del eje proporcionaban una zona de recreo, en este caso perdemos esta ventaja.
Para remediarlo se podría colocar un cilindro mas pequeño de unos pocos km de radio lleno de aire en el centro, de la escala de un cilindro de O’Neill,. si quisiésemos hacerlo de nanotubos de carbono, un cilindro de únicamente cuatro cm de grosor seria necesario para soportar la rotación necesaria para proporcionar un gee en la superficie (con ingravidez en su eje)
Una opción seria a modo de una muñeca de matrioska colocar mas cilindros de dimensiones un poco menores, anidados uno dentro del otro hasta sacar partido totalmente a los sucesivos huecos. La altura entre sucesivos niveles vendría determinado por lo que sus habitantes consideran ‘comodo’tener algo por encima de sus cabeza.Tendríamos un efecto curioso en el que el suelo de los habitantes de unos de los niveles es el techo de los anteriores.
¡¡Sucesivos niveles pueden aumentar la superficie hasta igualar la superficie terrestre!!
En caso de querer evitar la precesión, se colocaria en pares con rotación contraria para eliminar ese efecto o sino colocar el segundo par en el interior con rotación contraria para anular el efecto nombrado.
Procediendo de esta manera el nuevo cilindro interior tendría que estar por encima de la atmósfera del cilindro anterior, para evitar el rozamiento con la atmósfera, esto quiere decir que la serie de cilindros anidados tendrían que tener una separación de al menos 50- 100 km entre ellos.
Si se quiere proporcionar gravedad menor, la distancia entre pisos ser mayor puesto que al altura de la atmósfera será mayor.
La opción de crear habitats de varios pisos, nos permite crear condiciones diferentes en cada uno de los pisos.
En caso necesario pisos con diferentes pseudogravedades son posibles.
Esto lo digo pensando en que quizás en algún momento de la colonización del sistema solar cuando los propios marcianos se construyan sus habitats espaciales, lo hagan de forma que imite las condiciones de Marte, entre ellas por supuesto su gravedad.
Un habitat así permitirá alojar juntas a poblaciones con diferentes necesidades.
De querer darse un capricho, y no veo porque no cuando la humanidad se halla expandido por el sistema solar, uno(o varios) habitat de varios niveles se podría dedicar a reproducir en varios de sus pisos diferentes ecosistemas terrestres, convirtiéndose en una reserva de superficie comparable a la de la Tierra pero sin interferencia humana.
Selvas tropicales decenas de veces mas grandes que la actual Amazonas serian posibles.
Estos minimundos podrían dar hogar a una población enorme.
Viendo las densidades de población de algunos países:
Datos en Habitantes/km2.
Países bajos: 403
Japón:336
Alemania: 232
China:140
España:80
Irlanda:60
Para un hábitat de 1000 km de radio con 50 % superficie de tierra firme y una densidad de 50 habitantes km2 la población posible es 1500 millones de personas.
Para suministrar energía a tanta población y para el hábitat seria posible cubrir con paneles solares el exterior del hábitat.
Si uno de los casquetes esféricos que apunta permanentemente al Sol se recubriese de esta forma, a una distancia de 1 UA(1300w/m2) se podrían suministrar 8*10^15 w de energía, lo que son 5400 kw disponibles por persona, siendo 6-11 kw el consumo medio de una persona del primer mundo actualmente.
El resto de al superficie exterior podría aprovecharse para otras cosas, por ejemplo el otro casquete esférico podría ser un espaciopuerto gigantesco.
De ser necesario un hábitat de estos podría tener runa protección formidable, con montones de naves de combate que despegarían sin esfuerzo.
La energía suministrada por los paneles solares podría desviarse también a laseres(que serian invisibles) y cañones de partículas de destruirían naves enemigas(aunque soy u poco escéptico sobre el belicismo en el espacio) a millones de km, o asteroides peligrosos.
En caso de dar relieve al entorno interior, por ejemplo montañas, mas que hacerlas a partir de una masa enorme de material, convendría hacerlas huecas, sino la carga seria excesiva, y la
cantidad de material necesario también, podríamos utilizar ese espacio como almacenes. De esta forma la capa de suelo no ha de pasar de unos pocos metros.Por debajo podría colocarse un sistema de transporté maglev para comunicar todo el hábitat.
Construir una megaestructura así, y acondicionar totalmente su interior para mantener una biosfera seguramente llevaría siglos, aunque seguramente esto sea visto desde un punto de vista de la tecnología del siglo 21 y puede que con la practica y las mejoras tecnológicas el periodo de tiempo se reduzca a unas poca décadas, aun así se podrían fabricar miles de estos habitas en nuestro sistema solar.
En una próxima entrada hablare de otro modelo de hábitat que utiliza los nanotubos de carbono, el Anillo de Bishop, y a continuación un par de entradas sobre una posible forma de terraformar Venus, creo que ya sabéis por donde irán los tiros...
Mas información en,
'Implications of Molecular Nanotechnology Technical Performance Parameters on Previously Defined Space System Architectures'
domingo, 8 de febrero de 2009
El ser humano del futuro
Imaginaos que se crea un robot microscópico mucho mas pequeño que una célula, un robot capaz de modificar la estructura molecular con gran eficiencia, es decir capaz de crear estructuras de cualquier tipo colocando cada átomo uno a uno con gran exactitud.
Miles de estos robots podrían dentro de un cuerpo humano:
-Destruir cualquier veneno, virus o bacteria dañina, o célula cancerosa.
-Reparar los daños celulares causados por los radicales libres e impedir el envejecimiento.
-Crear diamante de gran perfección en los huesos para darnos unos huesos irrompibles, laminas de grafeno en la piel para tener una piel superresistente, o crear en los músculos fibras compuestas de nanotubos de carbono que darían músculos muy resistentes con fuerza sobrehumana.
“Se ha podido estimar que la fuerza del grafeno es 200 veces mayor que el del acero estructural y que sería necesario concentrar todo el peso de un elefante sobre un lápiz para poder romper una hoja de grafeno del grosor de una fina película de plástico.”
- Hacer mas rápido la curación de heridas y lesiones
y posiblemente un montón de cosas mas.
Y ahora imaginaos que los constituyentes estructurales básicos de esos nanorobots son proteínas, y que el ADN secuenciador de esas proteínas(los genes) se introducen en el genoma de un ser humano, de forma que su cuerpo fabrique naturalmente estos robots, que le harían prácticamente, inmortal, invulnerable, eternamente joven, un superhumano en definitiva.
Para esto serian necesarios avances en:
-El genoma humano.
-El proyecto proteoma.
-Nanotecnologia y mecanosintesis molecular.
Y lo mejor es que posiblemente poseamos esta tecnología en menos de un siglo.
Miles de estos robots podrían dentro de un cuerpo humano:
-Destruir cualquier veneno, virus o bacteria dañina, o célula cancerosa.
-Reparar los daños celulares causados por los radicales libres e impedir el envejecimiento.
-Crear diamante de gran perfección en los huesos para darnos unos huesos irrompibles, laminas de grafeno en la piel para tener una piel superresistente, o crear en los músculos fibras compuestas de nanotubos de carbono que darían músculos muy resistentes con fuerza sobrehumana.
“Se ha podido estimar que la fuerza del grafeno es 200 veces mayor que el del acero estructural y que sería necesario concentrar todo el peso de un elefante sobre un lápiz para poder romper una hoja de grafeno del grosor de una fina película de plástico.”
- Hacer mas rápido la curación de heridas y lesiones
y posiblemente un montón de cosas mas.
Y ahora imaginaos que los constituyentes estructurales básicos de esos nanorobots son proteínas, y que el ADN secuenciador de esas proteínas(los genes) se introducen en el genoma de un ser humano, de forma que su cuerpo fabrique naturalmente estos robots, que le harían prácticamente, inmortal, invulnerable, eternamente joven, un superhumano en definitiva.
Para esto serian necesarios avances en:
-El genoma humano.
-El proyecto proteoma.
-Nanotecnologia y mecanosintesis molecular.
Y lo mejor es que posiblemente poseamos esta tecnología en menos de un siglo.
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