5G, su guerra comercial y el 6G futuro.

5G ya está aquí y se juega su hegemonía entre grandes potencias.

Lo que parecía ciencia ficción ya existe y llegará en breve a nuestras vidas. Estamos hablando de velocidades instantaneas, del internet de las cosas, de la inteligencia artificial, robot capaces de conectarse a la nube y aprender, coches conectados con conducción autónoma que hablan entre ellos y con las infraestructuras, con cero accidentes, ciudades inteligentes, cirugía remota, ropa inteligente que controle nuestras constantes vitales, .. un mundo inteligente y conectado. Nos reinventaremos como sociedad en un futuro que debe ser innovador y también ético, que ¿no deje a nadie atrás?. El despliegue de las nuevas redes de comunicaciones 5G está poniendo de relieve la existencia de una competición geopolítica por el control e implantación de las nuevas tecnologías. El despliegue aportará 910.000 millones de euros adicionales al PIB y la creación de 1,3 millones de puestos de trabajo en la UE. Sin este esfuerzo inversor no se logrará un mercado único digital y Europa quedaría por detrás de Estados Unidos y China, países en una carrera por la supremacía tecnológica en abierta competencia geopolítica. Y este enfrentamiento que es económico, tecnológico y comercial, también afecta a la seguridad nacional. La competición de fondo se traduce en prácticas proteccionistas, en sospechas sobre el cumplimiento de las normativas sobre privacidad o propiedad industrial de algunos fabricantes, o en denuncias de que esa tecnología disponga de puertas traseras que permitan acciones no deseadas sobre sistemas integrados en infraestructuras relevantes para la seguridad nacional. ¿Excusa?.

¿Os acordáis cuando los teléfonos eran móviles analógicos (1G)?. ¡Servían para hablar por teléfono!!. Que tiempos aquellos, luego vino telefonía móvil digital y servicios de datos básicos (SMS, navegación WAP por Internet), así como servicios de roaming a través de redes (2G), posteriormente aumentó la velocidad de Internet móvil con servicios de datos (3G), y además los teléfonos llevaban la cámara, redes sociales,….. Sigue leyendo

La Entropía

La entropía es un contador de estados en los que probablemente puede encontrarse un sistema, y esto es estadística. Si cogemos N elementos y sus combinaciones posibles en el triángulo de Pascal, vemos que hay sólo una probabilidad de que estén ordenados, mientras es máximo el número de combinaciones donde están más repartidos. Y este número será mayor a medida que aumenta el número N de elementos. Por lo tanto la probabilidad mayor será la del desorden, mientras que la del orden que es sólo una. Si ponemos en una caja 1 gramo de hidrógeno (el número de átomos será de 1023 , el de Avogrado). Así que el número de combinaciones donde están desordenados los átomos es enorme, frente al ordenado que es mínimo (aunque no haya ninguna ley que lo impida). Luego el universo prefiere el desorden al orden por pura probabilidad.

La entropía es muy importante en muchas áreas, desde la computación donde los únicos procesos que aumentan la entropía son el borrado de información, en la mecánica cuántica se sabe que el entrelazamiento cuántico tiene que ver con la información compartida entre dos sistemas, de manera que se mide como una entropía, los agujeros negros son grandes generadores de entropía y campo gravitatorio, hay teorías que relacionan el campo gravitatorio con la energía del entrelazamiento. Sigue leyendo

La Luz, ondas electromagnéticas y relatividad.

Preguntarse ¿qué es la luz?, nos lleva a respuestas muy potentes y preguntas aún no resueltas tecnológica e intelectualmente. Lo primero impactante es que al mirar a las estrellas, la luz que salió de allí, es mirar a su pasado. El universo es tan grande, que la luz que viaja a la máxima velocidad tarda miles e incluso millones de años en recorrerlo. A poca distancia la luz es prácticamente instantanea, sin embargo tarda 8 minutos desde el Sol a la Tierra. La luz es lo más rápido de nuestro universo debido a que el fotón (la partícula que la transporta) no tiene masa (es sólo energía), su velocidad en el vacío es c=299.792,458m/sg, aunque se redondea a c=300.000.000m/sg. Los electrones orbitan en distintos niveles energéticos alrededor del núcleo del átomo, la luz visible se forma cuando un electrón que está en estado excitado pasa a una órbita inferior perdiendo energía y emitiendo un fotón (al contrario, un electron puede pasar a un nivel superior absorbiendo la energía), una partícula sin masa que transporta la luz (es una partícula fundamental del modelo de física de partículas). El fotón transporta la fuerza electromagnética. Las ondas electromagnéticas transmiten energía, y estan producidas por la vibración de las partículas cargadas y viajan a través del espacio a la velocidad de la luz. Esa velocidad se ve influida por el medio donde se propaga, porque a nivel subatómico los fotones son capturados y emitidos, incluso en el vacío, donde aparecen espontaneamente partículas y antipartículas. Incluso, y esto es muy sorprendente, el propio universo se está expandiendo a velocidades superiores a la de la luz (y no contradice nada, pero eso lo contaremos en otro momento, es como si el universo conspirara para que no veamos la luz del Big Bang, que está detrás de la radiación de fondo de microondas). La luz conforme viaja por el espacio va perdiendo energía, y con esa expansión llegará un momento que no exista contacto visual con parte del universo observable actual.

La luz es la forma más pequeña de energía que puede ser transportada, es una onda electromagnética (EM). El fotón no puede ser dividido, posee Sigue leyendo

Fusión Nuclear: IFMIF-DONES en Granada

La fusión nuclear, en una u otra de sus opciones tecnológicas, es una opción clara e ineludible en el futuro del abastecimiento energético de una sociedad cada vez más demandante de energía. No parece previsible que esa sociedad que vive en estos momentos bajo un consumo basado en los procesos de transformación de la materia y los recursos naturales, para lo que la energía es imprescindible, rebaje el listón de su demanda. Las energías renovables ocuparán un lugar fundamental en nuestro futuro esperando un incremento de su uso que pasará de un 25% actualmente a 37% en 2040. El proyecto de más relevancia y a su vez el más internacional es el conocido como ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), proyecto liderado por la Unión Europea, EE.UU., Rusia y Japón. El objetivo final de todos estos experimentos es construir un dispositivo en el cual, calentando y confinando el combustible (mezcla de deuterio-tritio) el tiempo suficiente, se produzca la reacción de fusión, generando más energía que la aportada. El desarrollo de ITER (aún experimental) y de sistemas similares no tendrá frutos hasta el comienzo de los 2030. De ese paso a un sistema DEMO y comercial conectado a la red quedará aún una o dos décadas al menos.

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La fusión nuclear es un tipo de reacción nuclear en el que dos nucleidos (generalmente ligeros) se unen para formar un nucleido más pesado. Las reacciones de fusión que desprenden energía (reacciones exotérmicas) pueden utilizarse para producir energía útil siempre y cuando se controle el proceso de fusión. Para ello es necesario calentar la materia a temperaturas de cientos de millones de grados, obteniendo un plasma, y confinar este plasma en un volumen determinado para que las reacciones de fusión tengan lugar. Este es el objetivo de los proyectos actuales de fusión por confinamiento magnético y de fusión por confinamiento inercial.

2H + 3H → 4He + 1n + Energía

(la fusión de deuterio y tritio, da lugar a energía, un núcleo de helio y un neutrón)

Nuclear Fusion

Las reacciones nucleares exotérmicas (generan energía) teniendo en cuenta la equivalencia masa-energía E = mc2, donde E es la energía, m la masa y c la velocidad de la luz en el vacío. Si la masa de los nucleidos iniciales es mayor que la de los nucleidos finales, su diferencia (llamada Q de la reacción, dada en 1 eV = 1,6022 . 10-19 J) será positiva y se producirá energía. Para la reacción de fusión nombrada anteriormente tenemos:

Q = m . ( 2H + 3H − 4He − 1n) . c2  = 17,59 MeV > 0

A pesar de esto, no es sencillo obtener esta energía. Aunque la reacción sea exotérmica, no basta con mezclar deuterio y tritio en un reactor para que ésta se produzca, los nucleidos han de estar a temperaturas muy altas: del orden de 10 000 000 oC en el núcleo del Sol, 150 000 000 oC en un tokamaks como el del ITER.

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El confinamiento a escala de laboratorio se realiza usando campos magnéticos (ya que el plasma está formado por partículas cargadas) o la inercia de la materia acelerada (leyes de Newton). En el primer caso hablamos de confinamiento magnético (usado en tokamaks y stellarators), mientras que Sigue leyendo

Universo a gran escala, su evolución (I): homogéneo, isótropo y plano.

El universo a gran escala accesible tiene un radio de 14.000 millones de años luz, es el horizonte relativista, una superficie esférica cuyo radio aumenta a la velocidad de la luz, lo que está más allá no es observable y está desconectado casualmente de nosotros (con una parte interna o casual, y otra externa que no tiene influencia sobre nosotros). Su descripción cosmológica actual nos dice que el Universo es homogéneo, isótropo y su curvatura relativista es cero; es decir, es plano. En cuanto a su composición, actualmente se cree que aproximadamente más de 2/3 partes son energía oscura (68,3%), algo más de 1/4 parte es materia oscura (26,8%) y el resto (4,9%) es la materia visible ordinaria que conocemos (materia bariónica). De la materia bariónica, casi todo es hidrógeno, helio en menor proporción y el resto de elementos químicos son minoritarios. A gran escala las galaxias son las moléculas del fluido del universo.

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Los cúmulos de galaxias son la mayor entidad que se mantiene unida por autogravitación, son observables en todas las longitudes de onda y con múltiples herramientas. Nuestra Vía Láctea forma parte de un grupo de una decena de galaxias llamado Grupo Local con dos galaxias dominantes que son la Vía Láctea y Andrómeda (M31). El Grupo Local es una extensión del Cúmulo de Virgo, rico en galaxias. Los cúmulos se agrupan en supercúmulos (estructuras de filamentos de unos entre 50 a 1000 Megaparsec – Mpc- (donde 1 Mpc es aproximadamente 3 millones de años luz), el nuestro se llama Laniakea. Existe cierta periodicidad en la distribución de los filamentos, casi como una red cristalina.

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Decir que el universo es homogéneo significa que en todos los lugares es igual en densidad, presión, temperatura, composición química, curvatura espacial,… Que es isotrópico significa que estemos donde estemos en el universo, vemos lo mismo en todas las direcciones donde miremos, todos los puntos son un Sigue leyendo

Blockchain una nueva tecnología que puede revolucionar el futuro.

La humanidad necesita producir y gestionar permanentemente una gran cantidad de información fiable. Si eliminamos la componente humana incapaz de procesar esa ingente cantidad de información, y lo dejamos en manos de las máquinas, donde existe el riesgo de la seguridad informática, puesto que puede ser hackeada la información. El sistema de Blockchain fue creado en 1991, pero no fue usado hasta 2009 cuando Satoshi Nakamoto (que nadie sabe quien es), lo usó de base para crear los Bitcoin. Pero esta tecnología transciende a esta criptomoneda, porque son múltiples sus aplicaciones seguras e imposibles de falsificar (como son: contratos, votar en elecciones, transacciones bancarias, registros médicos, procedencia de alimentos, cadena de frío, origen e historial de las joyas, ….). Almacenando información más transparente y veraz, con muchos ojos mirando, muchos testigos que impiden que la información sea falseada, lo que lo convierte en un entorno fuera del sistema tradicional.

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Una Blockchain (cadena de bloques) es una inmensa base de datos que se distribuye entre todos sus participantes. Es decir, es un libro de registro (ledger) inmutable que contiene la historia completa de (todas, de toditas) las transacciones que se han ejecutado en una blockchain. A cada participante se le llama nodo, que en realidad viene a ser un ordenador más o menos potente. Estos nodos se conectan en una red descentralizada, sin un ordenador principal. Son redes llamadas P2P que hablan entre sí usando el mismo lenguaje (protocolo). Blockchain no se protege con un antivirus, ni con un firewall, sino que se autoprotege con su poderosa estructura de cadena de bloques, donde cada bloque puede contener diferentes tipos de información, con un identificador irrepetible y único que lo hace imposible de hackear por su complegidad. Todos están mirando, y tienen una copia idéntica que detecta cualquier cambio (aunque sea una coma, un espacio o un caracter). Tiene muchas matemáticas detrás, puesto que la base de todo se reduce a la criptografía y algoritmos.

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El mensaje que transmiten se le llama token. Un token (símbolo, señal o ficha) no es más que una representación de la información que aloja la red. Esta información puede representar cualquier Sigue leyendo

¿Añadir más carriles mejora el tráfico?. No siempre: Paradoja de Braess.

A todos nos ha pasado, llegamos a las colas de varios carriles u opciones, y no sabemos donde colocarnos, ni cual será la más rápida; lo mismo que nos sucede en un supermercado y en otras circunstancias. Existe en matemáticas una parte que se dedica a estudiar estos procesos, explicarlos y tratar de optimizarlos, esta disciplina se llama Teoría de Colas, y sirve para que el tráfico en internet, las telecomunicaciones sean más rápidas, que las carreteras funcionen mejor, que cuando lleguemos a cualquier cola supermercados, aeropuertos y las fábricas, funcionen mejor,….

Debes saber también que estos fenómenos son cadenas de Markov, es decir procesos aleatorios estocásticos que varían con el tiempo, como lo hace el clima o los mercados de valores en bolsa,…. y no tienen memoria de lo que ha pasado anteriormente, porque lo que probablemente puede suceder ahora depende exclusivamente de la situación actual del sistema. Por eso tenemos que olvidarnos de lo que haya sucedido anteriormente a la hora de elegir la cola que creamos que es más rápida.

La paradoja de Braess dicta que al agregar mayor capacidad a una red, cuando los actores que transitan por ella escogen la ruta de forma egoísta, puede que en algunos casos reducir la fluidez de toda la red. El trabajo original de Braess mostraba una situación paradójica, en la que la construcción de una vía adicional (con la consecuente inversión de capital), llevaba a que, con la misma demanda de tráfico, los tiempos de viaje para todos los usuarios de la red aumentaran. Cuantos más automóviles usan una vía, más se reduce la velocidad de todos los vehículos que la usan y se llega a un mayor tiempo de viaje. Aquellas vías que tienen mayor capacidad (por ejemplo, más carriles para tráfico) podrán albergar más vehículos sin que la velocidad se vea afectada, mientras que vías con poca capacidad se congestionan más rápido. Sigue leyendo

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