Tendencias: los microchips que vuelan, un invento revolucionario que ya genera polémicas

Desde su aparición a mediados del siglo XX, los microchips se han convertido en elementos omnipresentes en la vida diaria, como parte esencial de aparatos eléctricos y electrónicos, dentro de una variedad interminable de productos que van desde ordenadores personales hasta tostadoras, desde juguetes y videoconsolas hasta teléfonos móviles. El tema es que, ahora, también pueden volar, y de hecho, gracias a un invento que parece ser revolucionario, se convirtieron en la estructura voladora más pequeña jamás creada, y que, según sus desarrolladores, prometen “resolver los problemas más grandes de la humanidad”.

Claro que, como cualquier otra tecnología, el cómo se acaben usando es algo que se conocerá con el paso del tiempo, y los científicos que los crearon proponen darles un buen uso siempre, aunque no son pocos los que, en redes sociales y espacios negacionistas especialmente, ya sostienen que sus múltiples usos posibles podrían ser también extremadamente negativos y peligrosos.

Los microfliers no utilizan motor ni fuente de energía más allá de las corrientes de aire

Estos microchips voladores se denominan “micorfliers”, y al igual que los sensores y las memorias para almacenar datos, se suman a la lista de tecnologías miniaturizadas.

Por lo pronto, sus desarrolladores, científicos de la Universidad de Northwestern, en Estados Unidos, aseguran que “dispersos en el aire y con el tamaño de un grano de arena, podrán monitorear la contaminación y las enfermedades transmitidas por el aire, entre otras actividades que exigen coberturas a gran escala, como la vigilancia de la población”.

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Para hacerlos, los ingenieros de Northwestern se basaron en la propia naturaleza, ya que los microfliers cuentan con un diseño bioinspirado en las semillas de arce y emulan la anemocoria, uno de los procesos evolutivos que utilizan las especies vegetales para reproducirse en un territorio más extenso y sobrevivir en la competencia con otras especies. Esta estrategia evolutiva, que consiste en utilizar las corrientes de aire para recorrer grandes distancias, es posible porque muchas semillas cuentan con una suerte de complemento -como alas o coronas de filamentos- que facilitan la suspensión en el aire y alargan la distancia que pueden recorrer.

Mediante el estudio de las semillas dispersadas por el viento, los ingenieros optimizaron la aerodinámica del microvolador (foto) para garantizar que, cuando se deje caer a gran altura, caiga a baja velocidad de forma controlada / Northwestern

Fue así que, a partir del prototipo natural de la semilla de arce y la ayuda de modelos de computación para optimizar el diseño tridimensional, el equipo de ingenieros logró incorporar a los diminutos microchips electrónicos tres alas y, con ellas, la capacidad de volar. Y, como las semillas, los microfliers no utilizan motor ni fuente de energía más allá de las corrientes de aire, ya que, en fricción, con las alas generan un movimiento de rotación lento, estable y duradero, y pueden aterrizar de forma controlada una vez cumplida su tarea.

“Los ‘micorfliers’ podrán monitorear la contaminación y las enfermedades transmitidas por el aire, entre otras actividades que exigen coberturas a gran escala, como la vigilancia de la población”

Científicos de la Universidad de Northwestrern

“A lo largo de miles de millones de años – explica John Rogers, especialista en bioelectrónica y director de desarrollo de los microfliers - la naturaleza ha diseñado semillas con una aerodinámica muy sofisticada. Tomamos prestados esos conceptos de diseño, los adaptamos y los aplicamos a plataformas de circuitos electrónicos. Nuestro objetivo era agregar el vuelo alado a los sistemas electrónicos a pequeña escala con la idea de que estas capacidades nos permitieran distribuir dispositivos electrónicos miniaturizados y altamente funcionales para el estudio de la contaminación, la vigilancia de la población o el seguimiento de enfermedades”.

La estructura de los microfliers cuenta con dos partes, que son las tres alas aerodinámicas en los lados, y un conjunto de componentes electrónicos de tamaño milimétrico en el centro. Precisamente, los sensores que registran la información sobre el aire, la memoria que almacena los datos recogidos y la antena que transmite la información a una computadora o celular, se concentra en el centro del microchip volador para que no pierda el control y caiga.

Según explican los investigadores del proyecto, el desarrollo ya fue probado con éxito en el laboratorio, y la siguiente fase consiste en resolver de qué manera los microfliers levantarán vuelo y crearán la red masiva de sensores que permanecerá suspendida en el aire, aunque por el momento las propuestas son dejarlos caer desde un avión o un edificio a gran altura para que, durante su descenso, se monitoreen, por ejemplo y dado el fin de su uso original, los niveles de contaminación a diferentes alturas.

También el equipo de profesionales pensó en qué pasaría con la basura electrónica generada por los microchips cuando aterricen en el suelo una vez cumplida su tarea, y sobre eso aseguran que la absorción de los microfliers se realizará de forma natural. Según explican, el laboratorio ya desarrolló otros dispositivos electrónicos biodegradables, como los marcapasos, que pueden disolverse en agua sin causar daños ambientales, y para eso utilizan los mismos materiales y técnicas para construir de forma masiva los milimétricos chips voladores.

A partir del prototipo natural de la semilla de arce y la ayuda de modelos de computación para optimizar el diseño tridimensional, el equipo de ingenieros logró incorporar a los diminutos microchips electrónicos tres alas y, con ellas, la capacidad de volar / Pixabay

COMPUTADORAS EN EL AIRE

Con la capacidad de volar y una vez diseminados en el aire, estas maquinitas podrían tener múltiples usos, que es lo que más polémicas despierta, pero en principio se utilizarían para monitorear la contaminación ambiental y las enfermedades de transmisión aérea, ya que son capaces de comunicarse entre sí y, dada su condición de computadoras minúsculas, podrían medir la calidad del aire.

Se trata de los más pequeños objetos con capacidad de volar que por el momento se han creado, y fueron pensados para ser lanzados y dejarlos que se mantengan el máximo de tiempo posible en el aire para llevar a cabo diferentes tareas de medición y captura de información, que luego sería analizada en una base central.

Entre sus características, se destaca su minúsculo tamaño, su ínfimo peso y el diseño que aprovecha corrientes de aire así como su propia aerodinámica para estar más tiempo volando, junto a su capacidad para la transmisión de toda la información que sean capaces de capturar gracias a un “funcionamiento a modo de enjambre”, ya que pueden transmitir la información de uno a otro hasta llegar al nodo principal donde se recolectaría. Es por todo esto que sus diseñadores sostienen que han “vencido a la naturaleza”.

Los microchips voladores se denominan “micorfliers”, y al igual que los sensores y las memorias para almacenar datos, se suman a la lista de tecnologías miniaturizadas

“Al menos en el sentido estricto de que hemos podido construir estructuras que caen con trayectorias más estables y a velocidades terminales más lentas que las semillas equivalentes que se verían en plantas o árboles. También pudimos construir estas estructuras voladoras de helicópteros en tamaños mucho más pequeños que los que se encuentran en la naturaleza. Miles de estos dispositivos podrían potencialmente caer del cielo como un enjambre y dispersarse para monitorear, por ejemplo, los esfuerzos de remediación ambiental después de un derrame de petróleo, o para rastrear los niveles de contaminación del aire a diferentes altitudes”, sostienen.

También describen que “fabricamos estos sistemas electrónicos físicamente transitorios utilizando polímeros degradables, conductores compostables y chips de circuitos integrados solubles que, naturalmente, se desvanecen en productos finales ambientalmente benignos cuando se exponen al agua. Reconocemos que la recuperación de grandes colecciones de microchips voladores puede ser difícil, pero para abordar esta preocupación estas versiones reabsorbibles ambientalmente se disuelven de forma natural e inofensiva”.

“la naturaleza ha diseñado semillas con una aerodinámica muy sofisticada. Tomamos prestados esos conceptos de diseño, los adaptamos y los aplicamos a plataformas de circuitos electrónicos”

John Rogers,
especialista en bioelectrónica y director de desarrollo de los microfliers

MINIATURIZACIÓN, EL FUTURO DE LA ELECTRÓNICA

Los mismos creadores de estos ingenios cibernéticos en miniatura, destacan su importancia también en el hecho de que “la miniaturización de los dispositivos representa la trayectoria de desarrollo dominante en la industria electrónica, donde los sensores, las radios, las baterías y otros componentes pueden construirse en dimensiones cada vez más pequeñas”.

John A. Rogers, el autor principal del proyecto, explicó que avanzaron en la miniaturización hasta el límite en que la aerodinámica requerida lo permitió, ya que las ventajas de diseño comienzan a desaparecer por debajo de un tamaño determinado, por lo que las estructuras debían ser lo suficientemente “grandes” como para llevar sensores, fuentes de alimentación e incluso antenas para comunicarse en forma inalámbrica con teléfonos móviles.

Foto: Northwestern

Fue así que durante las pruebas, los expertos agregaron sensores, una fuente de energía que puede recogerla del entorno, almacenamiento de memoria y una antena que puede transferir datos de forma inalámbrica a un teléfono inteligente, una tableta, o un ordenador, todo en una máquina voladora del menor tamaño jamás fabricada, mucho más diminuta que una hormiga.

“No pensamos en estos dispositivos como componentes de monitoreo permanente – sostienen los especialistas de la Universidad de Northwest - sino más bien como elementos temporales que abordan una necesidad particular, que es de duración limitada. Esa es la forma en que estamos imaginando las cosas actualmente: monitoreas durante un mes y luego los dispositivos se apagan, se disuelven y desaparecen, y tal vez haya que volver a implementarlos”.