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12 de noviembre de 2019

La agricultura se vuelve digital para ser más ecológica

En los campos agrícolas de Europa ya se pueden encontrar tractores que no necesitan conductor para moverse, máquinas que se comunican entre ellas y sistemas inteligentes para deshacerse de las malas hierbas. 


También se han empezado a volar los primeros drones para sacar mapas aéreos detallados y poder tratar los cultivos con técnicas de precisión y más sostenibles. Y en el trasfondo aparece cada vez más nítido el horizonte del machine learning, con su potencial de mejora de los rendimientos gracias a predicciones afinadas. Los datos existentes reflejan que aún se trata de un comienzo: pero poco a poco, también el campo se digitaliza.
 
Las innovaciones que el sector acoge buscan aliviar las condiciones de trabajo de los agricultores, así como obtener mejores rendimientos de los cultivos y reducir el impacto de operaciones especialmente costosas como la detección de plagas y enfermedades. Pero también hay objetivos relativos a la sostenibilidad: la reducción de herbicidas dañinos para los terrenos y sus frutos y una gestión inteligente del agua necesaria para el riego, un recurso puede ser escaso.

Entre las principales nuevas tecnologías que se emplean en el agro tenemos:


El futuro de la agricultura pasa por la utilización de tractores y máquinas autónomas sin conductor, y robots como el prototipo de la foto. Crédito: Small Robot Company.

Tractores y otras máquinas autoguiadas

La conducción humana de vehículos agrícolas presenta algunos inconvenientes: entre ellos, cansancio por la monotonía y la repetitividad de la tarea y errores acumulados en el seguimiento de las trayectorias. Los sistemas de autoguiado de estas máquinas ya son una opción integrada en la mayoría de ellas, y muy utilizadas por los agricultores, que por lo general ven en este aspecto una inversión segura y rentable.

De momento, la ley obliga a que los conductores sigan montados en el vehículo pese a que no lo conduzcan. Pero ahora pueden dedicarse a una supervisión mucho más detallada del trabajo en curso, destaca el investigador. El siguiente paso en esta innovación, agrega, será hacer las máquinas completamente autónomas, para que un solo operador pueda monitorear a distancia tres o cuatro de ellas a la vez.  

Protocolo de conexión electrónica

Ya casi todos los fabricantes de maquinaria agrícola integran en sus productos un protocolo único de comunicación electrónica, la norma internacional ISOBUS, que permite la compatibilidad entre máquinas diferentes a través de un cable ethernet. 

Así la información que obtenga un tractor, por ejemplo datos GPS, se puede transmitir directamente a un apero conectado con él (sin que tenga que coincidir la marca de ambos), lo que permite una aplicación más ajustada de abonados y herbicidas y mejorar ampliamente el tratamiento de los cultivos.

Equipos de control inteligente

Cada día la normativa europea en el uso de materias activas contra plagas y mala hierba es más restrictiva. Y la necesidad de encontrar métodos de control de la mala hierba sin uso de productos químicos es particularmente prioritaria para cultivos ecológicos. En los últimos años se han ido implementando máquinas capaces de detectar, por ejemplo con cámaras, esas plantas nocivas y quitarlas sin dañar el cultivo. 

El número de equipos inteligentes de este tipo adaptables a diferentes sistemas agrícolas aumentará en los próximos años. Desde el punto de vista de la contaminación ambiental y la seguridad alimentaria, son claras las ventajas frente a la aplicación convencional de herbicidas.


Protocolos de comunicación únicos, Inteligencia Artificial o el “machine learning” contribuyen a hacer más sostenible y eficaz la gestión de los recursos agrícolas. Crédito: Garford.

Drones

El uso de aéreos no tripulados en el campo todavía está en una fase experimental. Pero también representa una de las innovaciones con mayor potencial para el futuro. Uno de sus principales beneficios es el de poder proporcionar información espacial útil para generar mapas de cultivo detallados y así permitir mejores tratamientos de los terrenos. Si integran una cámara térmica, también dan la posibilidad de conocer la temperatura media de los cultivos para medir mejor el riego en cada zona de un campo.

Machine Learning

Estimar con exactitud la cosecha de un cultivo representa una información muy relevante para agricultores y cooperativas o agentes encargados de gestionar y vender el producto. Por ello, aprovechar la tecnología del aprendizaje automático basada en el análisis de ingentes cantidades de datos a través de algoritmos puede aportar ventajas prometedoras en este sentido. 

Ya se han empezado a poner en marcha algunos proyectos basados en inteligencia artificial. Mientras que la FAO prevé que en 2050 la producción agrícola deberá crecer un 50% respecto a como fue en 2012 para satisfacer la demanda global y la ONU advierte de la necesidad de cambiar modelo alimentario para frenar el cambio climático, hay quien ve en esta innovación también un potencial para hacer más sostenible la gestión de los recursos agrícolas.

Fuente:

Canal de Innovación


24 de enero de 2013

Cómo crear un campo de fuerza que detenga a los criminales

Lo de que soy un fanático de Straightdope lo he dicho tantas veces que ya ni os lo cuento (la prueba la tenéis en google).

Me encanta, y no tanto porque las preguntas de sus lectores sean más o menos interesantes (algunas son auténticos truños) sino por la mala leche “cachonda” que gasta el periodista que gestiona la columna, Cecile Adams, una especie de gemelo-en-sarcasmo del Gran Wyoming aunque made in USA.

A Adams, y a los redactores que le echan un cable, les encanta instruir, eso es cierto, pero creo que lo que más les gusta de todo es descojonarse abiertamente de sus lectores, a quienes en cambio ¡oh ironía! tal despliegue de crueldad inteligente parece encantarles. En el fondo ese sería el sueño de cualquier político. Imaginad a Rajoy llamando imbéciles a sus votantes día tras día y en cambio recibiendo mayorías absolutas… oh wait!

En fin, vayamos al tema. Uno de los últimos post leídos en Straightdope tenía que ver con el sueño de un flipado de la Sci-Fi de Pennsylvania, que le preguntaba a Karen (ayudante de Adams) si habría alguna forma de crear un campo de fuerza al estilo del que aparece en Independence Day, protegiendo la nave alienígena que los buenos tienen retenida en el Area 51. (Pedazo de guiño magufo que vamos a obviar).

Bien, la respuesta de Karen, a juzgar por las carcajadas que me provocó, es de las mejores de las que le he leído. Tras comenzar haciendo un repaso por las tres fuerzas que no le encajan para tal tarea: nuclear fuerte, nuclear debil, y gravedad, se centra en el electromagnetismo. Su último párrafo es simplemente brutal, y os lo traduzco:
[Tras despreciar las otras tres fuerzas] “Eso nos deja con el electromagnetismo. El problema es que las fuerzas electromagnéticas funcionan solo sobre objetos cargados, y la mayoría de los humanos y los alienígenas son eléctricamente neutros. Por ejemplo, nos movemos de aquí para allá dentro del campo magnético de la Tierra sin problemas.
Sin embargo, a distancias lo suficientemente pequeñas – distancias atómicas – nuestra carga neutra se ordena en un núcleo cargado positivamente rodeado de nubes de electrones cargadas negativamente. De modo que en la mismísima superficie, nuestro cuerpo está ligeramente cargado de forma negativa, lo cual nos da un punto de inicio.
Pero espera, aún mejor, nosotros estamos compuestos de átomos, y los electrones del mismo estado cuántico no pueden ocupar el mismo espacio debido al principio de exclusión de Pauli. ¿Ves a dónde nos conduce todo esto?
Si pudiésemos, digamos, crear una lámina inmovil de electrones en estados cuánticos similares aproximadamente a los de nuestros propios electrones, entonces no podríamos atravesarla porque los electrones de nuestros átomos se verían tanto repelidos eléctricamente por la carga, como impedidos a ocupar el mismo espacio por causa de Pauli. Esta especie de campo de fuerza mantendría a buen recaudo a los criminales de Star Trek.
La mejor manera de crear una lámina inmovil de electrones es construir una pared. Los electrones de su superficie generarían un campo eléctrico de corta distancia que repelería (a distancias atómicas) otras clases de materia. ¡Ta chán… un campo de fuerza!
¡Ah! Que tenía que ser invisible… prueba con plexiglás.
– Karen
Fuente:

Mailkenais Blog

16 de julio de 2012

Apagando un fuego con un campo acústico



En el vídeo que encabeza el post podéis contemplar cómo los físicos de DARPA apagan un fuego rodeándolo con un campo acústico generado por unos altavoces.

Mediante el uso de frecuencias específicas, el incendio se extingue en un ataque en dos frentes. En primer lugar, el sonido aumenta la velocidad del aire, el adelgazamiento de la capa donde se produce la combustión, por lo que es más fácil de interrumpir la llama. Pero la acústica también perturba la superficie del combustible, lo cual aumenta la vaporización, ampliando la llama y enfriando la temperatura global.

Vía | Newscientist

Tomado de:

22 de junio de 2012

Imanes para limpiar derrames de crudo


Científicos británicos diseñaron una molécula que puede hacer emulsiones magnéticas, un avance con el potencial de revolucionar la industria química.

Utilización de un imán para mover una emulsión magnética Foto: gentileza Julian Eastoe

Un imán es utilizado para hacer desplazar una emulsión magnética. Foto: gentileza Julian Eastoe

Las emulsiones son mezclas de líquidos que normalmente no se mezclan, como el aceite y el agua. Son muy comunes en la industria química y también en muchos productos del día a día. La mantequilla, la margarina y la mayonesa son emulsiones.
 
La molécula desarrollada por los investigadores actúa como un emulsionante, recubriendo las partículas de crudo y permitiendo la mezcla de líquidos.
Lo crucial es que la molécula responde a campos magnéticos, por lo que podría ser utilizada para retirar el crudo tras un derrame.

El nuevo estudio es la continuación del trabajo realizado por el mismo equipo que presentó en enero el primer jabón magnético, un jabón con átomos de hierro que responde a imanes. Eso significa que tanto el jabón como los materiales que disuelve pueden ser extraídos fácilmente aplicando un campo magnético.

La tecnología descrita divulgada ahora tiene aplicaciones prácticas y puede ser utilizada en la limpieza de vertidos de petróleo, asegura Julian Eastoe, profesor de la Universidad de Bristol y coautor del trabajo.

"Con emulsiones magnéticas es posible "succionar" las gotas de crudo con un imán. Esto permite una extracción del petróleo vertido en forma mucho más eficiente que con los dispersantes normales", dijio Easton a BBC Mundo.

"Estamos haciendo emulsiones esencialmente con agua de mar y los tipos de crudos que se verían normalmente en un derrame y podemos manipularlos utilizando un campo magnético".

Moléculas magnéticas

Limpieza de un derrame de crudo

Las nuevas moléculas podrían utilizarse para limpiar derrames de crudo.

En el corazón de ambas ideas están los llamados surfactantes o tensoactivos, sustancias que cambian la tensión superficial en la superficie de contacto entre dos líquidos insolubles uno en otro. Estos surfactantes (surfactants en inglés, abreviación de surface-active agents o agentes de acción superficial) están basados en átomos metálicos que responden a campos magnéticos.

Los surfactantes son cadenas largas de átomos. Un extremo de estas moléculas es hidrófilo, es decir tiene afinidad al agua y se acerca a ella, y el otro extremo es hidrófobo, es decir, repele el agua.
En una mezcla que incluye agua y sustancias oleosas, las moléculas rodean las burbujas de aceite, alineándose con sus extremos hidrófilos en dirección del agua.

Jabón magnético

El jabón magnético, que se ve en la foto como una gota atraída hacia un imán, fue un paso previo en la investigación.

Para lograr este efecto, Eastoe y sus colegas debieron cambiar su fórmula inicial, cambiando el componente magnético para hacerlo más activo y usando en algunos casos en lugar de hierro un elemento denominado gadolinio.

"Para hacer una emulsión es necesario mezclar aceite y agua con un estabilizador (jabón, un surfactante o un dispersante). Las emulsiones normales no son magnéticas, pero usando un surfactante magnético en lugar de un estabilizador tradicional, podemos hacer que las gotas del surfactante sean magnéticas y se adhieran a las gotas de aceite lo que explica por qué éstas también se vuelven magnéticas", explicó Eastoe.

Las moléculas magnéticas crean emulsiones aún cuando se agregan en cantidades pequeñas a surfactantes, lo que facilita sus aplicaciones industriales.

"Estamos ahora trabajando con el sector industrial para llevar esta tecnología al mercado lo antes posibles. 

Los surfactantes magnéticos podrían ser utilizados en el correr de un año y son baratos", dijo Eastoe a BBC Mundo.

El investigador también señaló que la preparación simple de las moléculas magnéticas significa que podrían utilizarse en el futuro para aplicar medicinas a sitios específicos del cuerpo humano utilizando campos magnéticos.

El estudio fue publicado en la revista Soft Matter

Fuente:

BBC Ciencia


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21 de mayo de 2012

¡Esta es la mejor foto de un campo magnético!

Muchas veces se oye hablar del campo magnético de la Tierra que protege la vida en el planeta de las radiaciones ultravioletas y los rayos cósmicos. 
 
Pocas veces nos paramos a pensar que es el campo magnético. 
 
En un libro de física se puede encontrar una explicación como esta: región del espacio en la que una carga eléctrica puntual de valor q, que se desplaza a una velocidad v, experimenta los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad v como al campo B. Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la ecuación donde F es la fuerza, v es la velocidad y B el campo magnético, también llamado inducción magnética y densidad de flujo magnético. (Nótese que tanto F como v y B son magnitudes vectoriales y el producto vectorial tiene como resultante un vector perpendicular tanto a v como a B). 
 
Un descripción oscura y enigmática para cualquier profano en física. 

Sin embargo si se visualizan las líneas del dicho campo magnético con limaduras de hierro y un imán la explicación es más intuitiva; pero si se utilizan brújulas (usadas para localizar el norte geográfico de la Tierra), en vez de utilizar limaduras, la imagen queda completa; al indicar además de la dirección el sentido de las líneas del campo. 

Pulse sobre la fotografía si desea ampliar la imagen
 
El campo magnético de la Tierra se comporta de una forma similar al creado por el imán de la fotografía. En el caso de la Tierra es originado por el movimiento del núcleo de hierro fundido que hay en el centro de nuestro planeta.
 
Este enorme imán hace posible la existencia de la magnetosfera, una burbuja que nos aisla de las partículas magnéticas que vienen del sol y que permite la vida en la Tierra. También es responsable de fenómenos como las auroras (boreales y australes).
 
Actualmente el polo norte magnético está próximo al sur geográfico, y polo sur magnético cercano al norte geográfico.

Pulse sobre la fotografía si desea ampliar la imagen

Fuente:

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