Tractaments electrocèutics

Probablement és el primer cop que et trobes amb la paraula “electrocèutic” però és fàcil que aviat en sentis parlar sovint. Aquest mot es fa servir per referir-se a aquells tractaments basats en l’estimulació elèctrica que serveixen per tractar algunes malalties, cada cop més.

Escric aquest text després de llegir un article on es parla de l’aplicació de l’electroestimulació per al tractament de l’artritis; però també es treballa en l’epilèpsia i el Parkinson.

Podeu llegir més informació a la revista IEEE Spectrum.

L’interior dels components electrònics és més bonic del que sembla

En el disseny dels components electrònics (resistències, díodes, condensadors, etc.) es procura que siguin petits, fiables, robustos, etc. Però aquests condicionants porten a que tinguin determinades simetries que els fan bonics.

Windell Oskay i Eric Schlaepfer s’han entretingut a tallar i fotografiar una colla d’aquests components, i no és poca feina.

El llibre Open Circuits: The Inner Beauty of Electronic Components és un recull comentat d’aquestes fotografies, algunes de les quals podreu veure aquí.

També podeu llegir més informació a la revista IEEE Spectrum.

Electroencefalogrames en temps real en el lloc de treball

El títol us pot semblar sorprenent o, fins i tot, ciència ficció però ja hi ha qui ho està aplicant. Les millores en els sensors d’electroencefalogrames (EEG), que ara ja no necessiten gel conductor, i la incorporació de la intel·ligència artificial han obert la porta dels EEG al món laboral. Comentem-ne un parell d’exemples.

Potser també us haurà passat el que comentaré ara. A mi m’ha passat moltes vegades; sense anar més lluny, el dia abans d’escriure aquest text. Anava caminant pel carrer i vaig passar per davant d’un aparador, sense aturar-me. Al cap d’uns metres em vaig adonar que havia vist una cosa que m’interessava i vaig tornar enrere; efectivament, allà hi havia el que pensava. El nostre cervell té una enorme capacitat per avaluar imatges i discriminar-ne parts, el que no és tant ràpid és, després, com el que hem vist es converteix en accions físiques (per això no em vaig aturar en sec i vaig haver de tornar enrere).

Llegeixo en un article de la revista IEEE Spectrum que l’empresa InnerEye estudia fer servir EEG en el sistema de raigs X dels aeroports. La idea és que les imatges escanejades van passant molt ràpid i la persona no és capaç de prendre decisions prou de pressa. Però si captem les ones de l’EEG, un sistema d’intel·ligència artificial pot fer-ho per ell i indicar immediatament quina és la maleta que, per exemple, conté una pistola. Evidentment, la persona ha d’haver estat entrenada en l’anàlisi de les imatges i la localització dels potencials objectius; però, un cop acabat l’entrenament, la combinació persona-EEG-ordinador permet l’anàlisi a una velocitat molt superior que si ho fes la persona sola.

Una altra empresa, Emotiv, proposa monitoritzar els treballadors d’una empresa qualsevol per aconseguir que siguin més productius i, al mateix temps, més feliços. Podeu llegir més informació a la revista IEEE Spectrum.

Com es comporten els robots submarins en aigües tropicals

És difícil trobar dissenys de robots submarins que garanteixin el seu correcte funcionament en aigües tropicals. D’entrada, la temperatura és un factor que pot condicionar el seu funcionament, especialment el comportament de les bateries. Però, a més, l’ambient tropical subaquàtic afavoreix la proliferació de microorganismes en les superfícies, que poden condicionar el funcionament dels sistemes. Vistes les dificultats, l’Institut Australià de Ciències Marines va crear una instal·lació, dirigida per Melanie Olsen, on poder provar robots subaquàtics, però també vaixells i altres elements.

Podeu llegir més informació a la revista IEEE Spectrum.

Repensar internet

Tenint en compte l’època en la que es va dissenyar, el funcionament d’internet està basat en unes estructures i protocols que permeten accedir a qualsevol recurs d’una manera senzilla i ràpida. Però quan es va crear internet es pensava en uns usos molt diferents dels que ara són majoritaris. Llavors la xarxa s’emprava bàsicament per transmetre fitxers de text o imatges estàtiques. El tipus d’usuaris connectats, la velocitat disponible i els sistemes informàtics de l’època tampoc haurien permès gran cosa més.

Ara, però, moltes de les dades que es transmeten per la xarxa són d’altres tipus; bona part són transmissions de vídeo en temps real (vídeos penjats a la xarxa, pel·lícules i sèries de les plataformes, vídeos transmesos per programes de missatgeria, etc.) que impliquen la transferència de grans quantitats de dades. A més, les mateixes dades es transmeten centenars o milers de vegades, potser a dispositius que estan propers. Probablement estàs veient la mateixa sèrie que uns quants veïns del teu barri; no exactament al mateix temps, però sí els mateixos capítols la mateixa setmana.

Llegeixo en un article a la revista IEEE Spectrum d’una proposta per afegir un protocol addicional a internet. Aquest permetria que quan jo necessito un fitxer concret es pugui mirar si algun equip proper en té una còpia i, si és el cas, el fitxer es pot transmetre directament des de l’equip proper en lloc de venir des d’un servidor situat a milers de quilòmetres. Per a que això funcioni, cada fitxer ha de venir identificat de manera inequívoca per tal d’assegurar que s’obté el fitxer demanat i no un altre.

La proposta seria una bona forma de reduir el trànsit a internet (i la petjada energètica i de carboni) però cal seguir-hi treballant. Podeu llegir més informació a la revista IEEE Spectrum.

Nas electrònic

Hi ha diverses malalties, entre elles la COVID-19 que poden implicar que el pacient perdi el sentit de l’olfacte. En molts casos per sempre. En la Virginia Commonwealth University estan treballant en un dispositiu capaç de reconèixer un nombre elevat d’olors i que es pugui connectar a un implant del pacient. Calculen que abans de deu anys el sistema podria estar a disposició de les persones que el puguin necessitar.

Podeu llegir més informació a la revista IEEE Spectrum.

Rètol lluminós integrat en una construcció de LEGO

Les tires de LED nOOds poden ser integrades fàcilment en construccions, per exemple en una construcció de LEGO. En aquest cas els Ruiz Brothers han triat una construcció del catàleg de LEGO corresponent a una botiga (Downtown Noodle Shop, restaurant de fideus) i hi han afegit un rètol lluminós.

El rètol està fet amb impressió 3D i incorpora tres tires de LED flexibles. A la part inferior porta una part compatible amb les peces de LEGO per poder-lo unir a la construcció.

Podeu trobar les instruccions completes al web d’Adafruit.

Mochi Robot

Mochi Robot és un robot de la família de la placa MochiCard que disposa de molts elements i funcionalitats. Incorpora matrius  de LED per mostrar textos personalitzats o imatges, quatre LED RGB, quatre botons  polsadors, un sensor de distància, sensors per seguir línies i detector de bandes magnètiques; a més, té la capacitat d’emetre sons.

Es programa amb un llenguatge de blocs, similar a Scratch.

Podeu trobar més informació al web de Mochi Robot.

Tires de LED ultraflexibles

Les tires de LED nOOds són conjunts de LED disposats al llarg d'una funda. Estan tots connectats en paral·lel i tots tenen el mateix color. Són molt flexibles i fan una llum molt difusa, ideal per imitar els antics rètols de neó.

En podem trobar de 300 mm de llarg en colors vermell, verd, blau, groc, rosa i blanc. Per alimentar les tires de 300 mm cal posar una resistència en sèrie; de 50 Ω si treballem a 3 V i de 220 Ω si ho fem a 5 V. En cas d'alimentar, sense microcontrolador, amb una pila de botó de 3 V no caldrà posar cap resistència.

També en podem trobar de blancs de 130 mm, 600 mm i 1200 mm de llarg; però en aquests casos cal consultar quines són les tensions i resistències que cal fer servir.

Podeu consultar-ne la guia d'ús.

La placa MochiCard

La MochiCard és una placa d’aprenentatge de programació i microcontroladors molt versàtil i amb forma de cara de gat. La versió 1 incorpora una matriu de 5 x 8 LED, un sensor de llum, un sensor de temperatura, un LED RGB i tres polsadors. Hi ha una versió 2 que incorpora, a més dels esmentats, un sensor d’humitat, un segon LED RGB i tres polsadors més.

Es programa amb un llenguatge de blocs, similar a Scratch.

Podeu trobar més informació al web de MochiCard.

La divulgació de la ciència està en crisi?

La nostra societat depèn, cada cop més, dels avenços en ciència i tecnologia. Hi ha malalties que havien causat una elevada mortaldat que ara estan quasi eradicades, afeccions intractables fa pocs anys que ara tenen cura, solucions tecnològiques que ens fan la vida més fàcil, etc.

Però, d’altra banda, fa anys que es parla de la manca de vocacions científiques i tecnològiques. A la major part del món falten metges, enginyeres i tantes altres professions que requereixen uns quants anys d’estudi. La major part dels nostres infants i joves volen guanyar-se la vida fent de futbolistes, influenciadors, etc.; sense tenir en compte que d’aquestes “professions”, que no requereixen anys d’estudi, només en pot viure un percentatge molt petit de la població i en molts casos només durant uns anys. Tots ells, això sí, s’aprofiten cada dia dels avenços científics i tècnics dels darrers anys.

Escric això després de llegir un article de la revista Mètode en el qual la Laia Torres es lamenta de la recent desaparició de les revistes Investigación y Ciencia (amb quasi mig segle d’història) i Mente y Cerebro (que tenia més de vint anys d’existència) i comenta algunes de les possibles causes que hi han portat.

La majoria de la població interessada en ciència tendeix a informar-se mitjançant el web, probablement per estalviar costos, i en molts casos mirant vídeos, que estalvien de llegir; una activitat que cada cop es fa menys, especialment els joves. Però no ens enganyem, informar-se a través d’internet té dos greus inconvenients: per un costat, és molt difícil diferenciar les informacions fiables i contrastades de les informacions poc rigoroses i les meres especulacions; per un altre, els algorismes de cerca de contingut se centren en els temes que sembla que ens interessen i tendeixen a mostrar-nos només aquests àmbits i, com a molt, els afins.

Mentrestant, celebrem que existeixi la revista Mètode, referent de la divulgació científica en català, i esperem que segueixi existint durant molts anys.

El joc de la mobilitat urbana

El passat mes de juliol es va defensar el treball de final de la Julia. El seu projecte, The Urban Mobility Board Game, ha consistit en la creació d’un joc de taula que fa èmfasi en la planificació d’infraestructures per a la mobilitat urbana.

En el taulell de joc podem trobar diferents punts importants de la ciutat (París, en el cas del joc presentat) units per carrils bici i línies de metro i autobús. Hi ha uns passatgers, alguns amb necessitats especials, que s’han de moure d’un lloc a un altre.

Els jugadors, que actuen com a agents en la planificació de la mobilitat, han d’anar decidint en què és millor invertir (carrils bici, metro o bus); però han de tenir en compte els diners disponibles i les emissions de CO₂.

És un joc col·laboratiu, no competitiu, i, per tant, l’objectiu és maximitzar el benefici conjunt; és tenen en compte les infraestructures construïdes, el temps trigat pels passatgers, les emissions de CO₂ i la despesa.

Cinquantè aniversari de Pong, el primer videojoc d’ús massiu

El passat novembre es van complir cinquanta anys de la creació de Pong, l’any 1972. Pong era un joc molt senzill que simulava una partida de tennis de taula en una pantalla de televisió en blanc i negre. La resolució era molt baixa de manera que les pales eren barres rectangulars, la pilots un quadrat i la indicació de la puntuació emprava uns dígits molt senzills.

Mai me n’havia preocupat gaire, però pensava que el joc estaria basat en un microprocessador; per exemple en el 4004 d’Intel, que es va comercialitzar uns mesos abans. Llegint, però, un article de la revista IEEE Spectrum m’he assabentat que Pong funcionava a base de circuits integrats digitals, sense cap tipus de lògica programada.

Si us ha picat la curiositat, en aquest document podeu trobar com estava fet el joc. A l’article de la revista IEEE Spectrum, l’Allison Marsh es pregunta per què un joc com el Pong, més aviat avorrit, va tenir tant d’èxit i ho comenta amb algunes persones.

Els cirurgians del futur seran robots?

Potser no ho sabeu, però moltes de les cirurgies actuals, especialment les que requereixen treballar en espais reduïts, són fetes per un robot controlat per un cirurgià humà. Aquesta forma de treballar permet combinar les reduïdes mides de l’extrem de treball del robot, que poden accedir a zones petites i difícils, amb les capacitats d’un cirurgià entrenat i amb anys d’experiència.

Però recentment s’ha publicat un estudi que mostra que és possible que un robot convenientment programat faci, ell tot sol, la intervenció i, a més, en un temps menor. De moment és un únic estudi sobre uns exemples concrets i falta molt encara per a que això es pugui generalitzar per fer cirurgies reals; però ens diu cap on avança la tecnologia.

Podeu llegir més informació a la revista IEEE Spectrum.

La màquina de raig violeta ho podia curar quasi tot

A la revista IEEE Spectrum he trobat un reportatge sobre un aparell del qual no havia sentit parlar: la màquina de raig violeta.

Aquesta màquina combina una bobina de Tesla, que permet generar una tensió relativament alta, i un tub Geissler, en el qual l’aire es pot ionitzar i produir petites descàrregues.

L’aparell, en diferents versions, es va comercialitzar durant la primera meitat del segle XX i, segons els fabricants, permetia curar moltíssimes malalties. Després, com era d'esperar, va resultar que això no era cert.

Podeu llegir més informació a la revista IEEE Spectrum.

Les mans protèsiques cada cop més avançades però, per a qui?

Cada cop s’aconsegueixen pròtesis de mà i braç més avançades i amb més capacitats. Aquests elements, normalment dissenyats per persones que no els necessiten, tenen, però, un cost molt elevat fora de l’abast dels usuaris i que difícilment estaran finançats  per les assegurances, privades o públiques.

En canvi, uns dispositius més senzills i adequats a les necessitats dels usuaris serien molt més fàcils d’aconseguir i també permetrien que les persones que els necessiten puguin fer una vida semblant a les persones que no els han de menester.

Escric això després de llegir un article de Britt Young, que va néixer sense l’avantbraç esquerre, ha publicat a la revista IEEE Spectrum i en el qual reflexiona, després de comentar alguns antecedents històrics, sobre tot això.

Les centrals elèctriques també poden ser obres d’art

Les centrals elèctriques de principis del segle XX, si s’han conservat com eren en el seu origen, acostumen a ser espectaculars. Els sistemes de control i mesura analògics i els quadres elèctrics amb sinòptics artesanals donen una imatge agradable a la vista.

En el cas de la central elèctrica de Battersea, a Londres, a més, la sala de control era d’estil art déco original dels anys 30. Recentment n’ha acabat la restauració per deixar-la nova com el primer dia, al mateix temps que l’antiga central s’ha convertit en un luxós centre comercial.

Podeu llegir més informació a la revista IEEE Spectrum i al web ianVisits.

50 anys de la primera càmera digital

La proliferació de les càmeres de fotografiar digitals es va iniciar fa vint o vint-i-cinc anys però l’invent és molt més antic, en concret de 1975. Va ser inventada a la firma Kodak i tenia un sensor CCD de 100 x 100 píxels. La imatge es guardava provisionalment en una memòria RAM i després es transferia a una cinta de casset, que era l’únic sistema d’emmagatzematge digital adequat que hi havia en aquell moment; els disquets, acabats d’inventar, encara no tenien prou capacitat per guardar unes quantes fotografies.

Els resultats, encara que tecnològicament molt importants, no tenien futur al mercat i, per tant, va caldre esperar vint anys per tenir els primers models comercials.

Podeu llegir més informació a la revista IEEE Spectrum.

La mesura dels pulsioxímetres és diferent segons el color de la pell

Els pulsioxímetres són dispositius que fan una estimació de la saturació d’oxigen en la sang d’una persona. El sistema es basa en l’absorció de la llum que fa l’hemoglobina. Aquests dispositius permeten una mesura més senzilla i ràpida que els que es basen en analitzar directament la sang, que requereixen la punció en una artèria.

Durant la pandèmia de COVID-19, l’oxímetria era un mètode de diagnòstic perquè se sap que l’hipoxèmia (baixa concentració d’oxigen en sang) és un símptoma de la infecció per COVID-19; per tant, el tractament que s’aplicava depenia dels valors mesurats.

Però un estudi publicat fa uns mesos conclou que els pulsioxímetres marquen de més si la pell és fosca, en concret amb una mitjana de l'1,7 per cent per als pacients asiàtics, de l'1,2 per cent per als pacients negres i de l'1,1 per cent per als pacients hispans. Segons aquest estudi, hi va haver molts pacients que van ser tractats amb retard a causa d’això i estimen que també n’hi devia haver molts que es van quedar sense un tractament que els hauria estat adequat.

Cal, doncs, seguir investigant en formes de mesurar la saturació d’oxigen en la sang; però també és fonamental que els assajos clínics que de medicaments i aparells es facin sobre una població prou diversa pel que fa a origen, color de la pell, gènere i qualsevol altre factor que pugui ser rellevant.

Podeu llegir més informació a la revista IEEE Spectrum.

60 aniversari del primer robot industrial

L’any 1961 el primer robot real (deixant enrere els que havien sortit als textos de ciència ficció) va començar a treballar en una fàbrica, en concret a General Motors. Era l'Unimate, un braç robòtic de 1360 kg, fabricat per Unimation Inc., que era capaç de moure peces de fins a 45 kg.

 

Els inicis dels braços robòtics no van ser senzills, tant per la tecnologia de l’època com per les protestes que els treballadors van protagonitzar quan el seu ús es va popularitzar.

Podeu llegir més informació sobre la gestació d’aquest primer braç robòtic a la revista IEEE Spectrum.

Rellotge amb un estil Retorn al futur

Aquest rellotge, creat per Stephen Holdaway, mostra l’hora imitant l’estil de la franja central del rellotge de la pel·lícula Retorn al futur.

Podeu trobar les instruccions per construir-lo i els elements necessaris al web de Hackaday.

Un quart de segle del bus USB

En un ordinador d’oficina de la dècada de 1990 hi podíem trobar un port paral·lel (sovint conegut com a Centronics) per a la impressora (LPT1), un connector lila per al teclat i un connector verd per al ratolí i el connector VGA per a la pantalla. També hi solíem trobar un o dos ports sèrie (COM1 i COM2), on podíem connectar un mòdem per transmetre dades per la xarxa telefònica. En alguns casos també hi trobàvem un connector FireWire, que era l’habitual per connectar una càmera de vídeo, un connector GPIB, per a instruments de mesura, i molts altres que em deixo. Molts d’aquests ports de comunicació requerien afegir targetes a l’ordinador i calia que els dos aparells estiguessin apagats quan es connectava o desconnectava el cable.

El bus USB va venir a solucionar tots aquests problemes. El mateix bus serveix per connectar quasi qualsevol accessori informàtic, es pot connectar sense apagar l’aparell ni l’ordinador, admet més de cent perifèrics simultanis i pot alimentar els dispositius si no consumeixen molt. A més, per a aparells bàsics no cal instal·lar cap controlador i en els altres part de la configuració és automàtica. Realment va representar una revolució i va facilitar la proliferació d’accessoris i perifèrics.

També us he de dir, però, que presenta alguns inconvenients. Els que fem servir sovint aparells USB ens trobem que passen coses curioses. Per exemple, quan treballem amb equips de domòtica i autòmats programables sovint ens trobem que la comunicació deixa de respondre quan fa molta estona que no es fa servir. En el cas dels microcontroladors no és estrany que el número de port (COM) canviï quan el microcontrolador es reinicia i en alguns equips hem de batallar per descobrir quin número de COM li ha donat el sistema. Aprofito per comentar una cosa que molta gent no sap. Els ports COM1 i COM2 segueixen estant reservats per als port sèrie clàssics, tant si l’ordinador els té instal·lats com si no. Per tant, si busquem en una llista el port que correspon a un dispositiu USB concret, podem provar qualsevol dels que ens surtin excepte el COM1 i el COM2; aquests mai seran.

També és interessant llegir aquest article sobre com va sorgir el bus USB al butlletí The Institute, de l’IEEE.

Podríem parlar del 200 aniversari de la informàtica?

Abans que l’electricitat i l’electrònica hi intervinguessin, hi va haver diversos intents de crear elements mecànics per fer càlculs relativament sofisticats. Entre tots aquests, destaquen les idees de Charles Babbage, en concret la màquina de diferències (1819) i la màquina analítica (1837). Malauradament, el caràcter de Babbage i la dificultat d’obtenir l’enorme quantitat de diners necessària van impedir que cap dels dos dissenys arribés a ser provat.

La màquina de diferències era un sistema, basat en el mètode de les diferències finites, que permetria resoldre equacions polinòmiques. La màquina analítica havia de ser un sistema de càlcul més general que s’havia de programar fent servir targetes perforades, mètode que ja empraven els telers Jacquard.

El més interessant de la història és la part de la programació. La màquina analítica no es va poder construir completament però Babbage la va explicar en unes conferències a Torí, de les quals el matemàtic Luigi Federico Menabrea en va fer un recull. Més tard, Ada Byron (ara coneguda com Ada Lovelace) que no havia pogut cursar estudis però havia après matemàtiques pel seu compte, va traduir aquest recull a l’anglès i hi va posar explicacions pròpies. La segona versió d’aquestes notes era tres vegades més llarga que el document de Menabrea i incloïa un exemple de programa que es podria haver implementat en la màquina analítica, el que es considera el primer programa informàtic de la història.

Podeu llegir més informació a la revista IEEE Spectrum i al web del Computer History Museum, on trobareu una interessant explicació de la idea que hi ha al darrere de la màquina de diferències.

Analitzant el funcionament del cervell

Abans de començar a parlar del tema, val la pena comentar que aquesta és l’entrada número 1000 d’aquest bloc. Qui ens havia de dir, quan vam començar a l’abril de 2007, que arribaríem fins aquí. Aquest bloc va començar com a una publicació del Departament d’Enginyeria Elèctrica de la UPC que volia difondre l’enginyeria elèctrica. Al cap d’uns anys, a causa d’un problema d’allotjament i atès que totes les entrades menys una eren meves, es va convertir en un bloc personal que, amb els anys, ha ampliat el seu abast a altres aspectes de la tecnologia. Moltes gràcies a totes les persones que el seguiu, directament o des de les xarxes socials.

El cervell és un sistema de còmput molt més petit i eficient que qualsevol sistema informàtic que hagi existit o que pugui ser creat en les properes dècades. Encara que cada cop es coneix millor quin paper desenvolupa cada part del cervell, segueix sent un gran desconegut.

Seria fantàstic poder analitzar el comportament de les neurones per intentar entendre com funciona però resulta que n’hi ha milers de milions, distribuïdes en tres dimensions en una massa gelatinosa.

Un equip d’experts en microelectrònica de Bèlgica, liderats per Barun Dutta ha estat treballant en desenvolupar uns sensors, que anomenen Neuropixels, que permeten enregistrar el comportament d’un conjunt de neurones. És interessant llegir com el mateix Dutta ho explica en aquest article de la revista IEEE Spectrum.

Entrenant robots sota terra

Sovint sentim parlar de robots que treballen fent tasques de rescat, desactivant explosius, fent tasques crítiques en entorns perillosos, etc. Però abans que un robot sigui capaç de fer aquestes coses, calen moltes hores de millorar disseny i comprovar-ne el comportament.

Llegeixo a la revista IEEE Spectrum les condicions de les proves a les quals es van sotmetre alguns robots en les coves subterrànies que hi ha sota el Zoo de Louisville, Kentucky. Aquestes proves, dissenyades per DARPA (agència de recerca en defensa dels Estats Units), són realment molt exigents.

Val la pena, si us interessa el tema, llegir l’article que ho descriu.