TECNOLOGÍAS PARA EL FUTURO
¿Se pueden medir los sistemas complejos?
 
Medir sistemasInstrumentos de medición muy sensibles son necesarios para comprender qué mantiene al mundo unido actualmente y cómo los procesos ocurren en el espacio o en las células vivas. Estos instrumentos representan una extensión de los órganos sensoriales humanos que hacen visible lo invisible. Y proporcionan los datos necesarios para comprobar y desarrollar nuevas teorías. La tecnología utilizada está experimentando un cambio radical: los sensores son de dimensiones moleculares y pueden estar hechos con polímeros, conductores iónicos recubiertos o proteínas. Funcionan sobre la base de fenómenos atómicos y cuánticos y, al mismo tiempo, son cada vez más precisos. Ahora es posible medir la frecuencia de una línea de hidrógeno en posiciones de 14 decimales.
En consecuencia, la montaña de datos sigue creciendo. Las computadoras centrales y la  distribución a través del grid computing son la base para el manejo de datos.. Esto origina una necesidad de estrategias de selección cada vez más sofisticadas y nuevos algoritmos para la compresión de datos. Las demandas en la abstracción -y por ende, en las matemáticas- son cada vez mayores. Los métodos matemáticos son la única forma de entender los principios de organización de la naturaleza que forman la base de los datos medidos, así como las redes complejas en las que está integrado el hombre, desde la cadena alimentaria, la conducta social y las irregularidades caóticas durante los ataques al corazón, hasta la propensión a la falla de los suministros de las redes móviles.
Esto da lugar a algunas preguntas importantes: ¿cómo se puede controlar este caos? ¿Cómo  puede entenderse la complejidad? ¿Cómo se pueden usar las computadoras para reconocer patrones tan eficazmente como lo hace el cerebro? ¿En qué medida es posible utilizar las computadoras en la verificación y pruebas de software? Estas preguntas tendrán una influencia creciente en la investigación y en nuestras vidas.

¿Qué viene después de los chips semiconductores?

En las últimas décadas, la densidad de transistores en un chip se ha duplicado, en promedio, cada 18 a 24 meses. Hoy en día, los conductores y transistores tienen sólo unas centésimas de ancho en comparación con un cabello humano; sus brechas están en el rango nanométrico. Con esto, nos estamos acercando a los límites físicos de la miniaturización. Pronto, las dimensiones de un transistor en un chip de computadora llegarán a los 20 nanómetros, lo que significa que cada interruptor se llevará a cabo con sólo ocho electrones. Los expertos consideran que el límite máximo es de alrededor de un millón de átomos por transistor, momento en el que se produce el llamado efecto cuántico. Por lo tanto, algunos investigadores están buscando el hardware del futuro en el ADN y en las biomoléculas, otros quieren dominar los efectos cuánticos.

Supercomputadoras y teraflops – Computadoras de alto rendimiento

Computadoras de alto rendimientoYa sean cálculos climáticos, visualizaciones o simulaciones para la investigación del plasma y la fotónica, las computadoras rápidas y potentes son necesarias para responder a preguntas importantes. La Sociedad Max Planck mantiene varios clusters de computadoras y supercomputadoras y forma parte de redes informáticas europeas, como DEISA.

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Max Planck Institute for Chemistry, Mainz
German Climate Research Center, Hamburg.  

Sensores de lo invisible
 
El cantilever es el componente central de un microscopio de fuerza atómica: un resorte, con una punta que "siente" los átomos individuales en superficies. Los científicos del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros están desarrollando estos sensores: están recubriendo los resortes con capas delgadas de polímero, por ejemplo, que se expanden al reaccionar con determinadas sustancias y las registran este con luces láser.

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Max Planck Institute for Polymer Research, Mainz

El gran arte de la abstracción - Un cuasi-cristal matemático

Un cuasi-cristal matemáticoPara los físicos y químicos, los cuasi-cristales son parte de la vida cotidiana, después de todo, estas aleaciones resistentes a la abrasión son utilizadas para recubrir sartenes. A diferencia de cristales "normales", tales como la sal común, con su estructura cúbica, en los cuasi-cristales el orden de la estructura no se repite de conformidad con un determinado número de puntos de la red. Esto es lo que hace que las aleaciones sean estables.
Esta figura, sin embargo, muestra un patrón abstracto: un mosaico de doce figuras geométricas, dos rombos, cuadrados, hexágonos regulares y dodecágonos, así como hexágonos irregulares, octógonos y decágonos. El patrón fue coloreado con una simetría específica: si se gira la estructura alrededor del punto amarillo en el medio, 12 colores se intercambian entre sí cíclicamente. El amarillo se mapea sí mismo.
Matemáticamente, es posible crear este y otros modelos proyectando estructuras de espacios dimensionales mayores en dos dimensiones. Pueden ser utilizados para llevar a cabo simulaciones de la estabilidad de la deformación plástica -como en las estructuras de los cuasi- cristales reales, que son generados por computadoras. La abstracción se une aquí con la realidad.

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Max Planck Institute of Metals Research, Stuttgart

 


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