Los Bioordenadores

No es uno de esos descubrimientos que “llevará la ley de Moore al siglo XXI”. Tampoco es uno de esos avances que mejorará exponencialmente la velocidad de tu ordenador, ni del acceso a Internet. Cuando hablamos de ordenadores tenemos dos ramas principales. Una busca utilizar las estructuras biológicas de organismos existentes para computar cálculos, mientras que su antítesis intenta hacer uso de organismos enteros como partes de un ordenador.

La primera ha logrado, por ejemplo, utilizar células humanas para hacer sumas y restas binarias. La segunda ha utilizado moho para optimizar vías férreas.

Células computacionales

Simplificando el proceso se puede argumentar que podemos usar células para computar. Se trata de un proceso que aún se encuentra en pañales y que tardaría décadas en igualar al poder de procesamiento de un teléfono inteligente de gama baja.

Ni hablar de los grandes centros de procesamiento que computan las simulaciones científicas, que diseñan los juegos del mañana o que dan forma a los miles de tubos rellenos de gatos que llamamos Internet.

El organismo en cuestión es el Physarum polycephalum, un moho fácilmente cultivado en un laboratorio y alimentado con avena. En 2010 se publicó un estudio en Science donde científicos japoneses utilizaban el moho para optimizar los algoritmos de trazado de vías ferroviarias entre Tokio y sus ciudades satélites. ¿Cómo terminó entonces el moho en una placa de circuitos?

Circuitos biológicos

El moho se convirtió en la intersección de las dos corrientes y fundó así una nueva área de la biocomputación. El moho de fango es elprimer ejemplo concreto de un organismo que optimiza y a la vez es utilizado como medio de procesamiento. Ambos procesos se habían hecho por separado, pero la unión es novedosa y promete bastante cuando se superen un par de obstáculos.

El primer problema es encontrarles una aplicación fuera de la investigación de frontera. Se especula que pueden servir como circuitos de ordenador, se cree que podrían funcionar como interfaz entre computadores electrónicos y el cuerpo, se teoriza que podrían crearse implantes que ataquen tumores y ahorren los efectos secundarios de las terapias. Se conjetura, se deduce, se piensa. No se sabe.

Lo que sí sabemos es que se puede crear una red con el moho a la que se agreguen nanopartículas magnéticas para hacer que circulen a través de los tubos del moho. Y si se le suman las habilidades de los tubos para interactuar eléctricamente se tiene un chip biológico.

Actualmente no pueden competir con los circuitos integrados, pero presentan un par de ventajas. La principal es su alta velocidad para adaptarse y recuperarse después de ser dañados.

El futuro del moho

Estirando un poco la teoría, sabemos que el moho tiene una carga eléctrica propia y que los ordenadores computan usando energía. Utilizando las cargas del moho se puede hacer un sistema de puertas lógicas.

Al momento se han tenido unos pequeños problemas con el experimento. El más preocupante es que “las operaciones lógicas no siempre dan el mismo resultado en procesos similares”.

Pero los resultados avanzan lentamente hacia una convergencia entre los sistemas biológicos y electrónicos y la ciencia siempre ha tenido la mala -o buena, según a quien le pregunten- costumbre de sorprendernos con descubrimientos accidentales o poco esperados que terminan cambiando el status quo.

Aunque la realidad es que no veremos una Macbook Pro con el procesador Ab+ durante nuestras vidas, si confiamos tal vez en un par de años tengamos una nueva arquitectura que pueda comenzar a entender cómo computamos cosas en nuestros cerebros.

Actualmente se encuentran en un punto totalmente teórico, pero los avances que se están logrando en distintas disciplinas como son la bioética permiten ver cada día un futuro más claro en el campo de los bioordenadores. En este caso, investigadores japoneses de la Universidad de Toyama han publicado en un artículo reciente que han logrado crear ADN artificial a partir de moléculas no naturales (C-nucleósidos), con capacidad para unirse en cadenas de forma espontánea. Según comentan los científicos, anteriormente como mucho se había logrado incorporar partes artificiales a una molécula natural, pero a diferencia de estos experimentos, ellos han conseguido lograr una molécula entera.

El objetivo de estas investigaciones no es otro que aprovechar la capacidad de almacenamiento del ADN. Futuros ordenadores representarían la información mediante reacciones de moléculas orgánicas, aumentando en varios órdenes de magnitud la velocidad de los ordenadores actuales. Y es que se especula que el almacenaje de información de estos teóricos ordenadores podría llegar a ser un billón de veces mayor a lo que entendemos ahora por supercomputador, y su velocidad llegaría a ser cerca de un millón de veces la actual. Para ello, la codificación pasaría de los actuales bits (ceros y unos) a realizarse en función del estado de estos nucleósidos.

Los autores de esta investigación apuntan que, con anterioridad, distintos equipos científicos habían intentado desarrollar ADN artificial con el fin de utilizar su asombrosa capacidad de almacenamiento de información. Pero en esos trabajos previos sólo se lograron incorporar secuencias artificiales a la molécula natural, a diferencia del equipo de Inouye, que ha logrado sintetizar una cadena entera de ADN.

Entre los inmediatos precedentes, científicos del Weixmann Institute lograron en 2004 el desarrollo de un prototipo de ordenador de ADN con capacidad de detección de determinadas células en agua. Publicaron sus conclusiones en «Nature». Investigadores de la Universidad de Columbia y de la Universidad de Nuevo México, dos años más tarde, profundizaron un poco más en este campo: construyeron el ordenador de ADN conocido como MAYA-II, que era capaz de jugar al tres en raya muy lentamente.

La idea general de las investigaciones en marcha es la de considerar al ADN como un software y a las enzimas como el hardware. En este empeño se están invirtiendo grandes cantidades de dinero y de esfuerzo investigador, y quienes trabajan en este campo prometen espectaculares resultados en los próximos años.

El Grafeno, material del futuro

El Grafeno Es transparente, flexible, extraordinariamente resistente, impermeable, abundante, económico y conduce la electricidad mejor que ningún otro metal conocido. Hablamos del grafeno, el material que tiene fascinados a científicos y a la industria debido a sus fantásticas propiedades.

Aunque fue sintetizado por primera vez en 2004, saltó a la fama en 2010 cuando sus descubridores, los investigadores de origen ruso Andre Geim (Sochi, 1958) y Konstantin Novoselov (Nizhny Tagil, 1974) recibieron el Premio Nobel de Física. Como ya apuntó entonces Andre Geim, las aplicaciones potenciales del grafeno son tantas que ni siquiera eran capaces de enumerarlas.

Los prototipos de baterías fabricadas con electrodos de grafeno son diez veces más duraderas y se cargan en mucho menos tiempo

Este versátil material permitirá fabricar desde dispositivos electrónicos con pantallas flexibles y transparentes y baterías ultrarrápidas a potentes paneles solares, sin olvidar aplicaciones en aeronáutica, medicina y otros sectores que se investigan en la actualidad. Además, supone unabase excelente para crear nuevos materiales a medida, en función de las necesidades específicas. Es decir, algo así como materiales a la carta.

El estudio de las propiedades del grafeno mantiene ocupados a una gran cantidad de científicos en todo el mundo, entre los que destacan las aportaciones de los físicos teóricos españoles.

En fase de desarrollo 

Todos hablan de este material aunque pocos lo han visto. Y es que, pese a sus prometedoras aplicaciones, todavía se encuentra en fase de desarrollo. El grafeno es una lámina extremadamente delgada compuesta de carbono (sólo tiene un átomo de grosor). El grafito del que se obtiene es el mismo que se extrae de las minas de carbón y se usa para fabricar lápices, frenos de coches o aceros, por lo que se trata de una materia prima muy abundante en la naturaleza. Para conseguir grafeno se puede partir del grafito natural (las minas españolas son ricas en este mineral) o del grafito sintético.

El principal obstáculo en la actualidad es que aún no es posible fabricar grafeno a gran escala, según explica Jesús de la Fuente, director de la empresa española Graphenea Nanomaterials, una de las pocas compañías que de momento, producen este material. Avanzare yGranphNanotech son otras dos empresas españolas que trabajan con él.

Existen varias formas de producir grafeno. La cinta adhesiva (exfoliación mecánica) fue el método que utilizó Geim para aislarlo por primera vez ypuede servir para algunos experimentos, pero no es válido para la industria. Básicamente se comercializa de dos maneras: en formato lámina y en polvo.

Grafeno en lámina 

Graphenea, con base en San Sebastián, es una de las tres principales productoras de grafeno en lámina a nivel mundial (sus dos principales competidores son estadounidenses): "Es el grafeno de alta pureza y el que reúne las mejores propiedades. Se emplea para fabricar electrodos de baterías, pantallas táctiles, células solares, electrónica digital y analógica de alta frecuencia o composites avanzados para aeronáutica", explica De la Fuente en conversación telefónica.

Para producirlo no se utiliza grafito, sino gas metano, que se transforma mediante una tecnología denominada deposición química en fase vapor (Chemical Vapor Deposition, CVD): "Es una de las grandes ventajas, pues no dependemos de ningún producto mineral", señala.

"Se realiza en un reactor CVD donde se introduce un gas con carbono. Mediante la aplicación de energía se depositan los átomos de carbono sobre un substrato metálico. El siguiente paso es transferir la lámina de grafeno al substrato final, que puede ser un polímero, vidrio, silicio u otros, dependiendo de la aplicación", explica

El precio varía según los tamaños y las propiedades. En los últimos años ha caído ya a la mitad. Una lámina de grafeno cuesta entre 300 y 1.000 euros, una cifra muy asequible para el consumo de investigación pero elevada para otros usos. De la Fuente explica que esperan que el precio siga descendiendo progresivamente y, "a medio plazo (unos cinco años), sea más barato que el silicio, que en la actualidad cuesta alrededor de 50 euros". "A medida que el mercado vaya avanzando el precio irá bajando. Prácticamente cuesta lo mismo producir una lámina que 100.000", afirma.

Esta empresa suministra material a sus clientes desde el verano de 2011, tanto a centros de investigación como a grandes empresas. "El 99% de nuestra producción la vendemos en el extranjero, aunque en España hay una gran actividad de investigación. Las empresas 'start-up' están llevando a cabo algunas iniciativas mientras que las grandes empresas están a la espera", añade.

Baterías mucho más duraderas 

"El grafeno que vendemos se utiliza, sobre todo, para ensayos. Se está trabajando mucho en almacenamiento de energía. En ultracondensadores (para automóviles, trenes eléctricos y para mejorar el rendimiento de las líneas de distribución eléctrica) y en baterías. Se ha demostrado que con electrodos de grafeno se consiguen baterías diez veces más duraderas".

De hecho, este material podría solucionar uno de las grandes desventajas de los teléfonos inteligentes, cuyas baterías apenas duran un día. Los prototipos de baterías fabricadas con electrodos de grafeno son diez veces más duraderas que las que llevan los teléfonos que se venden en el mercado y se cargan en mucho menos tiempo (aproximadamente media hora).

Sin embargo, habrá que esperar algunos años para disfrutar de estas baterías. Según De la Fuente, Nokia (su principal cliente) no prevé comercializar dispositivos fabricados con grafeno hasta dentro de cinco años.

El grafeno también podrá usarse en televisores OLED (Organic LED), que estarán fabricados con materiales orgánicos, más respetuosos con el medio ambiente: "Ahora se utilizan tierras raras, como el indio, que tienen un impacto ambiental muy grande. Además su precio se ha multiplicado por diez". La industria busca un sustituto más económico y sostenible, por lo que el grafeno se perfila como una de las alternativas.

Por lo que respecta a los paneles solares, De la Fuente explica que el objetivo es conseguir células con un 42% de eficacia (es decir, que conviertan en electricidad el 42% de la energía solar que reciben). Las que hay ahora en el mercado tienen una eficiencia de aproximadamente el 16%.

Grafeno artificial 

Pese a sus extraordinarias cualidades, el grafeno no es perfecto. Sí parece una base muy adecuada para desarrollar nuevos materiales inspirados en él y que incorporen nuevas ventajas. Es decir, algo así como un grafeno perfeccionado. Uno de los últimos desarrollos en esta línea es el llamado grafeno artificial, una investigación publicada recientemente en la revista 'Nature' y en la que participa el español Paco Guinea, uno de los mayores expertos mundiales en este material.

Junto a colegas estadounidenses de la Universidad de Stanford (California), el también investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid ha conseguido fabricar un material que, según explica a este diario, "permite manipular las propiedades más exóticas del grafeno con gran precisión". El denominado grafeno artificial es un primer paso para sintetizar a gran escala materiales con propiedades cualitativamente similares al que encontramos en la naturaleza. "Se pueden estudiar propiedades que aún no se han observado en el grafeno real por no tener la pureza necesaria", señala a través de un correo electrónico.

Este nuevo material ha sido fabricado colocando y moviendo moléculas de óxido de carbono sobre una superficie de cobre, aunque según señala Guinea, "se pueden usar otros metales". De momento, "el artificial es más costoso de producir que el otro grafeno".

Antes de ver productos fabricados con grafeno, Guinea cree que será necesario que "se abaraten los costes". El investigador espera "que la demostración de que se puede fabricar grafeno artificial lleve a que otros grupos contribuyan a mejorar las técnicas de producción".

Veamos las funciones del grafeno...

Aplicaciones de la Informática en el futuro

El futuro de la informática apunta a que la máquina en vez de desplegar miles de datos, inconexos muchos de ellos, ahora se vuelva más inteligente y conteste las preguntas de los usuarios de manera directa, entre otras innovaciones que vienen.

Otros campos de aplicación a futuro, que las nuevas máquinas y las redes de información proporcionarán, es una fiscalización de los rostros de las personas que podrían incluso ser seguidas de manera ininterrumpida por las cámaras que habrá en ciudades cada vez más inteligentes. Esto permitiría saber dónde está una persona y seguirle el rastro en cualquier lugar.

Otros campos de aplicación a futuro serán el despliegue de imágenes en tercera dimensión, video interactivo y realidad virtual, en la cual los escenarios podrían cambiarse a voluntad.

Más aplicaciones al futuro vienen en aparatos de uso común, algunos para el hogar como aspiradoras, herramientas manuales, automóviles (con frenado especial, localización de rutas, circuitos de seguridad), así como aplicaciones en medicina con un bisturí o un láser inteligentes que pueden detectar áreas para intervenir y otras por las que no deberían cortar una vena o un músculo sano, por ejemplo.

En el futuro la movilización de las personas en trámites u oficinas será menor porque serán las ciudades más inteligentes. Será posible evitarse largas filas para trámites como votar, sacar un acta, sacar una licencia, oír misa (cada vez más frecuente) y hasta casarse ¿por qué no? Ya no será necesario firmar con tinta y papel, pues esos trámites podrían ahorrarse y evitar el desplazamiento físico de las personas que podrá hacerse por Internet.

Los ordenadores del futuro tendrán formas insólitas y flexibles, moldeables para ajustarse a cualquier forma y objeto.

El profesor de la Universidad Informática de Queen Roel Vertegaal desarrolla actualmente en su laboratorio prototipos de hardware "no plano", de tal forma que adoptarían formas flexibles y variables y, además, responderían al tacto o se modificarían de tal manera que la tecnología antes intransportable podrá guardarse en un bolsillo convertida en un aparente papel.

El concepto, denominado "Interfaz orgánico", ya comienza a vislumbrarse en la nueva generación de ordenadores y a protagonizar artículos en algunas de las revistas más importantes del sector. "Estamos hablando de una auténtica revolución de la interacción humano-ordenador", aseguró en la web del centro en declaraciones recogidas por otr/press.

Los actuales diseños rectangulares de sobremesa pasarán a la historia si los avances dan sus frutos. Una de las pretensiones más ambiciosas del equipo de la Universidad de Queens es encontrar una forma de encontrar circuitos de transmisión flexibles a través de LEDs orgánicos que permitan crear papel electrónico formado por diminutas cápsulas de tinta polarizadas que, en función de las emisiones eléctricas atraiga o repela las partículas de luz para configurar un documento, por ejemplo.

Informática en cualquier parte.

La intención de Vertegaal es diseñar "computadoras que ajusten su forma" con el objetivo de que "trabajen cada vez más adaptándose al entorno". Así, las curvas y la flexibilidad serían sólo dos características de la informática que llega y que, según el investigador, podría transformar "hasta una taza del café".

Además, gracias a esta tecnología aún en pañales, objetos tan ordinarios como una sábana podrán convertirse en ordenadores improvisados si los dispositivos se proyectan sobre ellos. Interactuar con la ropa de cama o con una lata de refresco está, a juicio de Vertegaal, cada vez más cerca. De esta forma, se rompería definitivamente la frontera entre el hardware y el entorno que nos rodea, hasta tal punto que los "gadgets" u ordenadores adoptarían formas impensables y se encontrarían en los objetos más cotidianos.

Computación cuántica, el futuro de la informática

La principal ventaja que aporta la computación cuántica es la velocidad de cálculo para realizar operaciones. Un ejemplo sencillo, los sistemas criptográficos y de contraseñas que utilizamos hoy en día implican que una computadora va probando contraseñas hasta que encuentra la correcta, prueba todas las combinaciones una por una hasta lograr su objetivo y aunque sean millones es cuestión de tiempo dar con la buena. En la computación cuántica podría probar todas las combinaciones a la vez y seleccionar la buena, el menos teóricamente. Esta es la gran diferencia.

La computación tradicional y el agotamiento del modelo

Una computadora tradicional se basa en una combinación de 1 y 0 para codificar la información. La capacidad de cálculo de la computadora depende de los procesadores y estos a su vez del número de transistores dentro del circuito. Hasta ahora si se quiere un procesador más potente sólo hay que lograr meter un mayor número de estos transistores en el microprocesador.

Con cada nueva unidad de procesadores se tiene un menor coste de fabricación, un menor consumo energético y una mayor velocidad de procesamiento. Hoy en día tenemos procesadores que tienen transistores de 14 nanómetros, una mil millonésima parte de metro. Se estima que esta tecnología se agotará cuando se puedan fabricar transistores de 7 nanómetros, lo que depende del material de fabricación, el silicio así como de que se comporten como deben.

En todo caso no sería la primera vez que se exprime más allá de sus límites una tecnología, pero el agotamiento del modelo parece estar cerca. Es aquí donde entra la computación cuántica como una alternativa que conviene ir investigando para estar preparados y afrontar las posibilidades de esta tecnología.

¿Qué es un qubit?

Es un sistema cuántico con dos estados propios y que puede ser manipulado arbitrariamente. Se trata de un sistema que solo puede ser descrito correctamente mediante la mecánica cuántica, y que solamente tiene dos estados bien distinguibles mediante medidas físicas. También se entiende por qubit la información que contiene ese sistema cuántico de dos estados posibles. En esta acepción, el qubit es la unidad mínima y por lo tanto constitutiva de la teoría de la información cuántica. Es un concepto fundamental para la computación cuántica y para la criptografía cuántica, el análogo cuántico del bit en informática.

Su importancia radica en que la cantidad de información contenida en un qubit, y, en particular, la forma en que esta información puede ser manipulada, es fundamental y cualitativamente diferente de un bit clásico.

Del bit al qubit, la clave de la computación cuántica

Si el bit es la medida de la computación tradicional, el qubit es la medida de la computación cuántica. Mientras que la computación clásica un bit sería cero o uno, en la computación cuántica podría ser cero, uno pero también una superposición de ambos. Esta propiedad le permitiría realizar cálculos en paralelo utilizando el mismo hardware.

De esta forma a la vez que aumenta los qubits la capacidad de cálculo aumenta de forma exponencial. De esta forma una computadora cuántica sería, tal y como hemos mencionado anteriormente, mucho más rápida que las computadoras actuales. Pero también tiene algunas peculiaridades. Por ejemplo, cada intento de copia de la información dejaría una huella y a la vez corrompe la información. Esta característica ya está siendo explotada por algunas compañías que ofrecen links cuánticos para garantizar las comunicaciones de punto a punto.

Algunos problemas de la computación cuántica

Uno de los principales problemas de la computación cuántica es que a medida que se van añadiendo qubits se va complicando el proceso. Los procesadores de estado sólido que se han conseguido “sólo” tienen 5 qubits, un gran avance, pero todavía insuficiente o dicho de otro modo, la tecnología todavía está en pañales.

También la temperatura a la que trabajan estos procesadores, solo unos miligrados sólo por encima del cero absoluto, de manera que estos circuitos será todavía muy complicado verlos en los próximos años fuera de un laboratorio. Pero sobre todo controlar todo el proceso y que el procesador sea estable es algo tremendamente complicado.

Si se tarda mucho tiempo en leer lo qubits se vuelven inestables, incoherentes, por eso es necesario realizar las operaciones lo más rápido posible. Este es otro de los campos donde más se está aplicando la investigación, para lograr resultados correctos aunque el hardware que se utilice no sea perfecto.

Además tenemos que tener en cuenta que estas investigaciones no son baratas. Hay que poner millones de dólares para lograr pequeños progresos y el resultado que se obtiene, al menos por el momento, no son computadoras más rápidas que las disponibles hoy en día. Por ello tanto diferentes países, como empresas y universidades están sumando esfuerzos en este campo.

Pero los problemas van más allá del hardware. También habría que cambiar la forma de programar para un ordenador cuántico, al menos si lo que deseamos es sacarle partido. Desarrollar y pensar nuevos algoritmos que permitan obtener los resultados correctos con esta capacidad de cálculo es uno de los principales retos. ¿Quién nos enseña a programar en computadores cuánticos?

Por eso cuando hablamos de computación cuántica como la informática del futuro, lo será, pero quizás no de un futuro a corto plazo y si a medio y largo plazo.

La informática al frente de la economía.

Otra dificultad tiene que ver con la evolución general de la informática que debe su éxito a la ley de Moore según la cual la potencia de los microprocesadores se duplica cada 18 meses, mientras, a potencia constante su precio se reduce a la mitad. Dicha ley solo vale para las máquinas mientras el papel del software y de los servicios es cada vez más importante.

Para Will Swope, vicepresidente de Intel, "Quienes se ocupan de software se han olvidado de la existencia de la ley de Moore."El aumento que la potencia de cálculo y la conectividad constante llevan a una complejidad creciente que los programas no saben manejar de manera satisfactoria. "Los progresos realizados a nivel de maquinas y aparatos no llegan a los usuarios por culpa de ello," estima Andy Bechtolsheim de Cisco.

La situación económica global no es alentadora y no parece poder mejorar a corto plazo. Pero Mark Anderson, organizador de la conferencia se declaró convencido de que "volveremos a poner la tecnología al frente de la economía."

El sueño que anima a los principales actores de las TIC es el de la informática total. Pat Gelsinger, vicepresidente de Intel no vacila en decir: "En última instancia, queremos que nuestra tecnología llegue a cada humano en la tierra y a cada aspecto de su vida." ¿Visión del futuro o business model?

La economía de banda ancha

Es un tipo de economía donde las tecnologías de la informática y las comunicaciones están muy avanzadas, tanto en infraestructuras como en herramientas digitales y sistemas aplicativos, a tal punto que hay una cantidad de cuestiones que los individuos pueden encarar desde el lugar donde se encuentren (el domicilio, un sitio público, un club deportivo o una institución cualquiera, un centro cultural, etc.) casi como si se encontraran en ambientes o lugares especiales donde antes se debía concurrir expresamente para poder cumplir un trámite administrativo, o poder escuchar una conferencia, o poder estudiar para graduarse en algo, o poder trabajar, o poder divertirse, o poder hacer compras, etc. El distintivo de una economía de banda ancha es que prima o está muy desarrollado tanto el teletrabajo, como el tele-esparcimiento, la telesocialización, la televigilancia, la tele-administración, el telegobierno (o e-gobierno), la tele-educación, la teleconsulta, el teleturismo, la telecompra, la telecultura, etc.

En muy buena medida la economía de banda ancha permite superar las restricciones geográficas, tanto en lo que se refiere a las distancias cortas como respecto a las medianas y largas. 

Por lo general se entiende que una comunidad es inteligente cuando, por crisis o por previsión o por presión competitiva, se comprenden los enormes desafíos de la economía de banda ancha y se elabora algún tipo de estrategia o de respuesta a estos desafíos de una manera consciente, planificada, ordenada, para así poder conducir un modo de desarrollo positivo y sustentable. Estas comunidades inteligentes no son necesariamente las de mayor tamaño en cuanto al número de personas que involucran, ni tampoco necesariamente las que albergan los desarrollos tecnológicos más prometedores o famosos. La localización geográfica pareciera que tampoco es un factor muy determinante, pues se han observado desarrollos de comunidades inteligentes tanto en países del primer mundo como en países emergentes o países en vías de desarrollo, y tanto en suburbios como en centros financieros o ciudades enteras, y tanto en la costa como en mesetas o en zonas montañosas, etc.

Lo positivo es que, a pesar de que la economía de banda ancha nos presenta un desafío épico en el sentido no solamente de los desarrollos tecnológicos, sino también en la implantación de una nueva cultura tanto en el trabajo como en la vida cotidiana y social, y también en la propia organización institucional, además nos brinda un nuevo instrumento muy poderoso y competitivo a aplicar en materia educativa, organizacional, financiero-contable, etc. Comenzando en los años 1990, se desplegaron redes locales a las cuales la mayor parte de nosotros llamamos banda ancha, ADSL, cable, entramado de comunicaciones, etc, en distintas vecindades, centros urbanos, o ciudades enteras. Al mismo tiempo, los costos del equipamiento informático, de los sistemas informáticos generales o aplicativos, y de las comunicaciones, en mayor o menor grado cayeron a plomo en los distintos países, y particularmente en lo que se refiere al almacenamiento de datos, obedeciendo así a la conocida "ley de Gordon Moore", que establece que la capacidad de almacenaje de los microchips dobla cada 18 meses. A través de la banda ancha local, las personas, los pequeños negocios, las instituciones y administraciones locales, han ganado acceso a importantes recursos mundiales de información, así como a una amplia gama de instrumentos y vías de comunicación, para intercambiar datos tanto a nivel local como a nivel nacional, regional, o mundial.

Objetos Empotrados en la Internet

Anunciada desde hace varios años, la era de la banda ancha parece por fin haber llegado. "Con veinte millones de líneas [en EEUU], hemos llegado a la cifra mágica" estima Martin Tobias de la empresa de capital de riesgo Ignition Partners. Constituye una masa crítica de clientes para quienes empieza a ser rentable producir contenido realmente interactivo y multimedia, lo cual, a su vez es susceptible de atraer a un número creciente de usuarios.

La tercera tecnología prometedora es el "grid computing" definida por Andrew Grimshaw responsable informático de la sociedad Avaki como la "virtualización de los recursos". En vez de usar una supercomputadora las empresas comparten programas y máquinas independientemente del lugar en el cual se encuentran. Permite aumentar la potencia total y usar los recursos de manera más racional y económica.

Para dar cuenta del conjunto de esas evoluciones, Wolfgang Gentzsch, responsable del grid computing de Sun microsystems explica que "primero tuvimos computadoras empotradas (embedded) en la internet, luego computadoras empotradas en objetos y pronto tendremos objetos empotrados en la internet."

Esta evolución hace problemático el reconocimiento de la identidad de cada usuario y de cada aparato en cada instante, asi como la seguridad en la transmisión de los datos. Greg Mundie, vicepresidente de Microsoft promete que "la noción de identidad será tratada de manera más uniforme y más explícita." Tendremos que comprobar que somos quién pretendemos ser en cada paso, pero la dificultad radica en asegurar la compatibilidad entre sistemas diferentes. Resolver el problema a nivel mundial es particularmente delicado.

La computación ubicua utiliza elementos electrónicos empotrados en los objetos que nos rodean para crear un tejido computacional que tiende a ser “invisible” al servicio de la vida cotidiana de los usuarios. Proporcionar capacidades de computación y comunicación a objetos “inteligentes” de nuestro entorno permite crear escenarios en los que el acceso a la información puede hacerse en todo momento y en todo lugar mediante la interacción con cualquier objeto.

En este marco, aparece el concepto de Internet de Objetos o “Internet of Things”, que permite formas de colaboración y comunicación entre personas y objetos y entre los objetos entre sí. Dependiendo del objetivo de interacción persona-objeto en una Internet de Objetos podemos definir diferentes tipos de ecosistemas.

El uso de dispositivos móviles en actividades de aprendizaje que interactúen con elementos del entorno físico del estudiante, bien para consumir información embebida en el entorno, bien para interactuar con servicios educativos proporcionados por el mismo, facilita la creación de entornos educativos en los que el alumno asume un protagonismo evidente en el control del ritmo y camino de su aprendizaje.

Entornos enriquecidos tecnológicamente. Implementar un escenario educativo en una Internet de Objetos requiere enriquecer el entorno físico del usuario electrónicamente. Todo escenario educativo debe ser capaz de proporcionar contenido y servicios educativos, así como la capacidad de evaluación (formativa o sumativa) del aprendizaje. Para ello, necesitaremos enriquecer tecnológicamente tanto objetos físicos como lugares. Los estudiantes podrán interactuar con el entorno mediante el uso de dispositivos móviles.

Existen diferentes tecnologías accesibles desde un terminal de usuario móvil que se podrían utilizar para enriquecer el entorno. Vamos a destacar aquí algunas de las que nos parecen más relevantes:
• Códigos QR (Quick Response). • Tecnología basada en NFC (Near Field Communications). • NFC en combinación con Bluetooth. • Realidad aumentada.

1. Códigos QR

Los QR son un tipo de códigos de barra bidimensionales que pueden almacenar desde unos pocos bytes hasta algunos kilobytes de información. La mayoría de los dispositivos móviles con cámara en la actualidad incluyen aplicaciones para la lectura de la información almacenada en ellos. De esta forma, usando códigos QR podemos etiquetar elementos del entorno con información básica o con enlaces a información más detallada en Internet y acceder a ella acercando el dispositivo móvil del usuario.

Cuanta más información introduzcamos en el código QR, más difícil será su lectura desde un terminal móvil (en función de la resolución de su cámara). La principal ventaja de estos códigos es su bajo coste. No obstante, entre sus limitaciones destacan que son de sólo lectura y la dificultad de ésta (se requieren ciertas condiciones de luminosidad y posicionamiento de la cámara, así como disponer de suficiente resolución).

2. Tecnología basada en NFC

NFC surge como combinación de la tecnología de identificación por radio-frecuencia (RFID) y los dispositivos móviles. Soporta tanto la lectura y escritura de información en etiquetas RFID desde un dispositivo móvil como la comunicación entre dispositivos móviles. Para ello, es necesario acercar los dispositivos a pocos centímetros entre sí.

Al igual que con los códigos QR, la información que se puede almacenar en etiquetas NFC comerciales de bajo costo va de varios bytes a varios kilobytes, pero a diferencia de dichos códigos, la información suele ser fácilmente leída (o escrita) con solo acercar el terminal móvil a la etiqueta. Las etiquetas NFC permiten incrustar información en elementos del entorno. Las capacidades de comunicación entre dispositivos móviles usando NFC, permiten desplegar servicios educativos de acceso local en el entorno (un usuario podría, por ejemplo, mandar imprimir una imagen en su móvil a una impresora con lector NFC).

3. NFC en combinación con Bluetooth

El modo de comunicación entre dispositivos sobre NFC está adaptado al envío de datos de tamaño limitado. Para la transmisión de datos de gran tamaño es conveniente el uso de otras tecnologías locales como Bluetooth (BT).

El problema que presenta BT para el desarrollo de ecosistemas de aprendizaje es la poca amigabilidad de la interfaz de usuario en el proceso de inicio de la comunicación que requiere el descubrimiento de dispositivos y la elección por parte del usuario del dispositivo deseado. Esta interfaz se puede mejorar combinando las tecnologías NFC y BT. NFC se usaría para que el usuario tocara el dispositivo con el que se quiere conectar. Al tocar una etiqueta NFC en el dispositivo seleccionado se leería la dirección BT con la que establecer la comunicación para el acceso al servicio.

4. Realidad aumentada

Las técnicas de realidad aumentada sobreponen información adicional a la imagen captada por el dispositivo móvil de usuario, permitiendo la creación de interfaces de navegación sobre el entorno físico en el que cada usuario puede obtener información adicional en función de su interés personal.

Existen varios desarrollos software para implementar ecosistemas de aprendizaje basados en realidad aumentada, entre los que destacamos Layar y Wikitude.