lunes, 25 de agosto de 2014
jueves, 3 de abril de 2014
Matemáticas para ayudar a encontrar el Vuelo de Malasia.
MATEMÁTICAS
¿Cómo está ayudando la ciencia a encontrar el vuelo de Malasia?
El 8 de marzo, el vuelo MH370 de Malaysia Airlines desapareció con 239 personas a bordo sin dejar rastros. El avión había salido del aeropuerto de Kuala Lumpur, en Malasia, con destino a Pekín, la capital China. El trayecto original debía cubrir una distancia de 15.000 km, volando por una ruta en su mayoría continental.
A los 50 minutos de vuelo y sin que se diera ninguna señal de alarma, se perdió todo contacto con la aeronave, que en ese momento estaba sobrevolando el Mar de China Meridional, al sur de la península Ca Mau de Vietnam.
Lo que siguió fueron 17 días de misterio y especulaciones. Las tareas de rescate movilizaron a 26 países, incluidas potencias internacionales como China, Japón y Estados Unidos, que en una carrera contra reloj buscando posibles sobrevivientes, rastrearon las distintas rutas posibles.
A pesar del despliegue de tanta tecnología, no fueron ni los 29 aviones, 18 barcos o 6 helicópteros los que dieron con los restos del avión, sino uno de los 21 satélites a los que se pidieron informes. Específicamente, el de la compañía inglesa Inmarsat, en órbita desde 1990. Los créditos, sin embargo, no se los debe llevar la tecnología espacial sino la mente humana de los ingenieros que aplicaron teorías de la física y la matemática para decodificar las señales captadas satelitalmente.
¿Qué conceptos usaron? “Para estimar la posible posición final del avión se aplicó el efecto Doppler”, explica el Dr. Nicolás Budini, investigador de CONICET (Argentina) que desarrolla sus actividades en el Instituto de Física del Litoral (IFIS), de la Universidad Nacional del Litoral (UNL) y el Conicet. Budini dice que todas las personas alguna vez experimentaron este efecto, que se percibe por ejemplo al escuchar la sirena de una ambulancia. “Si prestamos atención, vamos a notar que cambia el tono del sonido a medida que la sirena avanza hacia nosotros. Cuando se aleja, el sonido pasa a ser más grave. Este es el llamado efecto Doppler y se aplica, por ejemplo, en los radares que miden la velocidad de los automóviles. Estos radares emiten una señal de ultrasonido (de frecuencia definida) y reciben la señal que se refleja en el auto que se acerca a una velocidad dada. Como el auto está en movimiento, la frecuencia de la señal recibida (reflejada) es levemente diferente a la emitida por el radar. Esta diferencia permite calcular con muy buena precisión la velocidad del objeto en movimiento sobre el cual se reflejó la onda”.
![[Img #19049]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_tFNc-wk5hPCA4AGA-tGaFXHD9CmsJwBBWSiB9vdN8dCqgNdXUA1Ho-5aUf1cEor7KoK6NgiJqrQwDss1J5fAbsbaHVVJP1E45vwimIL4gnKZw8dudkVBDyRI9Ygwk4jkXx6Npe=s0-d "Avión en vuelo. (Foto: UNL)")
En el caso del avión, se utilizó una señal denominada “pings”. Los pings se emiten automáticamente cada una hora si se corta el contacto con la estación en tierra. Si bien no indican velocidad, posición o rumbo, son importantes para saber que el avión sigue su marcha, por eso la operación se denomina “handshake” (apretón de manos). El vuelo MH370 emitió seis pings antes de desvanecerse.
Con las señales de los seis pings, lo que siguió fue un cálculo que Budini califica como bastante complicado por la cantidad de variables a tener en cuenta. “Lo que hicieron fue determinar el corrimiento de la frecuencia emitida por el avión debido al efecto Doppler total de la frecuencia de los pings recibidos en tierra”. Calculando el alcance del avión desde el satélite, y el tiempo que le llevó a la señal ser mandada y recibida, se generaron dos arcos de posibles posiciones, un corredor norte y un corredor sur.
Pero llegar a ese punto fue complicado. “En primer lugar porque no se conocía la velocidad del avión ni el rumbo que tomó a partir de la última señal recibida; segundo, porque el satélite que recibió la señal fue puesto en órbita en la década del 90 y no está equipado con GPS, por lo que no se podía determinar la posición del avión a partir de la señal recibida y tercero, porque dada la posición del satélite (geoestacionario) los resultados obtenidos de los cálculos serían los mismos si el avión hubiera tenido rumbo hacia el norte o hacia el sur”. Lo que hicieron entonces fue suponer que el avión mantuvo una velocidad dada constante desde el último contacto.
“La novedad del método que se usó fue emplear el efecto Doppler medido en la única señal que el avión continuó emitiendo para intentar determinar su posición final”, explica Budini. “Para verificar los resultados del método, los ingenieros que hicieron los cálculos aplicaron el mismo procedimiento para estimar la posición final de vuelos que se efectuaron en el mismo día y cuyo destino se conoció perfectamente. Los resultados coincidieron muy bien con los datos reales, y esto permitió comprobar la utilidad del procedimiento”.
A falta de pruebas contundentes que permitan concluir que el avión cayó en algún punto de la ruta señalada por los ingenieros de Inmarsat, sólo resta esperar y confiar en la tecnología de radares, que permite literalmente “peinar” el fondo del océano en busca del avión. Pero la determinación de la ruta es en sí un gran paso y Budini destaca la relevancia de todo el proceso, ya que nunca antes se había tenido que recurrir a este tipo de cálculos porque es muy raro que se desconecten casi todos los sistemas de localización de un avión.
La pelota está ahora en el campo de los matemáticos y expertos en probabilidades, para que ayuden a comprimir el rango de búsqueda, que aún con los datos aportados por el satélite, es de 7.680.000 de kilómetros cuadrados, el 1.5% de la superficie total de la tierra. (Fuente: UNL/DICYT)
fuente:http://noticiasdelaciencia.com/not/9969/_como_esta_ayudando_la_ciencia_a_encontrar_el_vuelo_de_malasia_/ visitado 03/04/1014
A los 50 minutos de vuelo y sin que se diera ninguna señal de alarma, se perdió todo contacto con la aeronave, que en ese momento estaba sobrevolando el Mar de China Meridional, al sur de la península Ca Mau de Vietnam.
Lo que siguió fueron 17 días de misterio y especulaciones. Las tareas de rescate movilizaron a 26 países, incluidas potencias internacionales como China, Japón y Estados Unidos, que en una carrera contra reloj buscando posibles sobrevivientes, rastrearon las distintas rutas posibles.
A pesar del despliegue de tanta tecnología, no fueron ni los 29 aviones, 18 barcos o 6 helicópteros los que dieron con los restos del avión, sino uno de los 21 satélites a los que se pidieron informes. Específicamente, el de la compañía inglesa Inmarsat, en órbita desde 1990. Los créditos, sin embargo, no se los debe llevar la tecnología espacial sino la mente humana de los ingenieros que aplicaron teorías de la física y la matemática para decodificar las señales captadas satelitalmente.
¿Qué conceptos usaron? “Para estimar la posible posición final del avión se aplicó el efecto Doppler”, explica el Dr. Nicolás Budini, investigador de CONICET (Argentina) que desarrolla sus actividades en el Instituto de Física del Litoral (IFIS), de la Universidad Nacional del Litoral (UNL) y el Conicet. Budini dice que todas las personas alguna vez experimentaron este efecto, que se percibe por ejemplo al escuchar la sirena de una ambulancia. “Si prestamos atención, vamos a notar que cambia el tono del sonido a medida que la sirena avanza hacia nosotros. Cuando se aleja, el sonido pasa a ser más grave. Este es el llamado efecto Doppler y se aplica, por ejemplo, en los radares que miden la velocidad de los automóviles. Estos radares emiten una señal de ultrasonido (de frecuencia definida) y reciben la señal que se refleja en el auto que se acerca a una velocidad dada. Como el auto está en movimiento, la frecuencia de la señal recibida (reflejada) es levemente diferente a la emitida por el radar. Esta diferencia permite calcular con muy buena precisión la velocidad del objeto en movimiento sobre el cual se reflejó la onda”.
Avión en vuelo. (Foto: UNL)
En el caso del avión, se utilizó una señal denominada “pings”. Los pings se emiten automáticamente cada una hora si se corta el contacto con la estación en tierra. Si bien no indican velocidad, posición o rumbo, son importantes para saber que el avión sigue su marcha, por eso la operación se denomina “handshake” (apretón de manos). El vuelo MH370 emitió seis pings antes de desvanecerse.
Con las señales de los seis pings, lo que siguió fue un cálculo que Budini califica como bastante complicado por la cantidad de variables a tener en cuenta. “Lo que hicieron fue determinar el corrimiento de la frecuencia emitida por el avión debido al efecto Doppler total de la frecuencia de los pings recibidos en tierra”. Calculando el alcance del avión desde el satélite, y el tiempo que le llevó a la señal ser mandada y recibida, se generaron dos arcos de posibles posiciones, un corredor norte y un corredor sur.
“La novedad del método que se usó fue emplear el efecto Doppler medido en la única señal que el avión continuó emitiendo para intentar determinar su posición final”, explica Budini. “Para verificar los resultados del método, los ingenieros que hicieron los cálculos aplicaron el mismo procedimiento para estimar la posición final de vuelos que se efectuaron en el mismo día y cuyo destino se conoció perfectamente. Los resultados coincidieron muy bien con los datos reales, y esto permitió comprobar la utilidad del procedimiento”.
A falta de pruebas contundentes que permitan concluir que el avión cayó en algún punto de la ruta señalada por los ingenieros de Inmarsat, sólo resta esperar y confiar en la tecnología de radares, que permite literalmente “peinar” el fondo del océano en busca del avión. Pero la determinación de la ruta es en sí un gran paso y Budini destaca la relevancia de todo el proceso, ya que nunca antes se había tenido que recurrir a este tipo de cálculos porque es muy raro que se desconecten casi todos los sistemas de localización de un avión.
La pelota está ahora en el campo de los matemáticos y expertos en probabilidades, para que ayuden a comprimir el rango de búsqueda, que aún con los datos aportados por el satélite, es de 7.680.000 de kilómetros cuadrados, el 1.5% de la superficie total de la tierra. (Fuente: UNL/DICYT)
fuente:http://noticiasdelaciencia.com/not/9969/_como_esta_ayudando_la_ciencia_a_encontrar_el_vuelo_de_malasia_/ visitado 03/04/1014
lunes, 3 de marzo de 2014
miércoles, 15 de enero de 2014
Matemáticas usadas para combatir al cáncer
Las
matemáticas son útiles para todo, y en una nueva investigación se han revelado
como una herramienta fundamental para aumentar la eficiencia de un tipo de
tratamientos contra el cáncer basados en el uso de ciertos virus.
Unos investigadores de la Universidad de Ottawa en Canadá, han encontrado estrategias idóneas de uso de modelos matemáticos avanzados para combatir al cáncer con la mayor eficiencia posible. Las matemáticas predicen cómo diferentes tratamientos y modificaciones genéticas podrían permitir a los virus oncolíticos (virus capaces de matar selectivamente a células cancerosas) superar las defensas naturales que las células cancerosas utilizan para protegerse de las infecciones virales.
Los virus oncolíticos son especiales por su citada capacidad de matar células cancerosas sin dañar a las sanas. Desafortunadamente, el cáncer es una enfermedad muy complicada y variada, por lo que algunos de esos virus funcionan bien en determinadas circunstancias pero no en otras. Como resultado, se han invertido muchos esfuerzos en tratar de modificar del mejor modo posible esos virus para hacerlos más seguros, de tal manera que nunca dañen tejidos sanos y al mismo tiempo sean aún más eficientes en la eliminación de células cancerosas.
El equipo de los doctores John C. Bell y Mads Kaern, ambos de la Facultad de Medicina en la Universidad de Ottawa, usó modelación matemática para desarrollar estrategias que hagan a las células cancerosas tan vulnerables a la infección de esos virus como sea posible, con ese resultado tan buscado de que esos virus exterminen con eficiencia a las células cancerosas pero sin afectar a las células sanas.
Mediante el uso de estos modelos matemáticos para predecir cómo cada modificación en esos virus repercutiría en las células normales y en las cancerosas, es factible, tal como estos investigadores han demostrado, encontrar "atajos" en diversas líneas de investigación, ayudando así a la comunidad científica a acelerar el proceso de investigación y descubrimientos.
Unos investigadores de la Universidad de Ottawa en Canadá, han encontrado estrategias idóneas de uso de modelos matemáticos avanzados para combatir al cáncer con la mayor eficiencia posible. Las matemáticas predicen cómo diferentes tratamientos y modificaciones genéticas podrían permitir a los virus oncolíticos (virus capaces de matar selectivamente a células cancerosas) superar las defensas naturales que las células cancerosas utilizan para protegerse de las infecciones virales.
Los virus oncolíticos son especiales por su citada capacidad de matar células cancerosas sin dañar a las sanas. Desafortunadamente, el cáncer es una enfermedad muy complicada y variada, por lo que algunos de esos virus funcionan bien en determinadas circunstancias pero no en otras. Como resultado, se han invertido muchos esfuerzos en tratar de modificar del mejor modo posible esos virus para hacerlos más seguros, de tal manera que nunca dañen tejidos sanos y al mismo tiempo sean aún más eficientes en la eliminación de células cancerosas.
El equipo de los doctores John C. Bell y Mads Kaern, ambos de la Facultad de Medicina en la Universidad de Ottawa, usó modelación matemática para desarrollar estrategias que hagan a las células cancerosas tan vulnerables a la infección de esos virus como sea posible, con ese resultado tan buscado de que esos virus exterminen con eficiencia a las células cancerosas pero sin afectar a las células sanas.
Mediante el uso de estos modelos matemáticos para predecir cómo cada modificación en esos virus repercutiría en las células normales y en las cancerosas, es factible, tal como estos investigadores han demostrado, encontrar "atajos" en diversas líneas de investigación, ayudando así a la comunidad científica a acelerar el proceso de investigación y descubrimientos.
Bell y Kaern establecieron un modelo matemático que describe un ciclo de infección, incluyendo la forma en que un virus se replica, se disemina y activa los mecanismos de defensa celular. A partir de ahí, estos científicos usaron su conocimiento acerca de las diferencias fisiológicas clave entre las células normales y las cancerosas para identificar cómo la modificación del genoma de los virus podría contrarrestar las defensas antivirales de las células cancerosas.
Las simulaciones del modelo fueron notablemente acertadas, mostrando la eficiencia de las modificaciones virales identificadas para erradicar el cáncer en un modelo de la enfermedad en ratones.
Esta prometedora línea de investigación ofrece muchas perspectivas nuevas. Apenas se han dado los primeros pasos por ella, al trabajar sobre un tipo específico de células cancerosas. Los científicos investigarán ahora otros tipos de células tumorales malignas bajo los mismos planteamientos básicos, a fin de acelerar los avances que permitan perfeccionar el ataque mediante virus contra las células cancerosas.
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