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Algoritmo de material programable resuelve el problema del recubrimiento universal
El mundo está repleto de estructuras complejas, como puentes, carreteras, turbinas eólicas, centrales eléctricas, etc., que deben supervisarse cuidadosamente para garantizar su integridad.
Hoy en día, gran parte de este trabajo debe ser realizado por ingenieros en el lugar. Eso no es tan fácil para objetos que abarcan cientos o incluso miles de kilómetros, como carreteras o estructuras remotas como turbinas eólicas marinas.
Entonces, una forma de hacer esto de forma remota sería muy valiosa. Claramente, requiere algún tipo de sensor independiente que pueda medir la propiedad requerida, como la temperatura, la acidez, el agrietamiento, etc.
Y, de hecho, existen numerosos dispositivos para hacer esto. Por ejemplo, las fibras ópticas adheridas o incrustadas en los objetos pueden medir las fuerzas que actúan sobre ellos y los sensores adheridos a estas fibras pueden controlar la temperatura, la acidez, etc.
Pero este tipo de sensores no brindan una cobertura global: no pueden indicar la temperatura en ningún punto del objeto. Para eso necesitas algo más ambicioso.
El sueño sería tener un recubrimiento inteligente que haga este trabajo. Este sería un material programable que cubre completamente un objeto en una capa delgada. Contendría pequeños sensores de partículas que recopilan información sobre la superficie, como su temperatura, y la comunican a sus vecinos más cercanos.
Si bien los matemáticos han reflexionado durante mucho tiempo sobre las propiedades de los materiales programables, una pregunta los ha dejado perplejos. ¿Es posible usar un recubrimiento inteligente para determinar la temperatura en cualquier punto de un objeto arbitrario, aunque los sensores no tengan conocimiento de su geometría general?
Hoy recibimos una respuesta a esta pregunta gracias al trabajo de Zahra Derakhshandeh en la Universidad Estatal de Arizona en Tempe y algunos amigos. Han desarrollado una serie de algoritmos que proporcionan el marco matemático que permite que estas partículas resuelvan este problema.
Para que esto funcione, los sensores de partículas y el recubrimiento deben tener ciertas propiedades. Derakhshandeh y compañía dicen que los sensores deben poder moverse dentro de la superficie y establecer y romper vínculos de comunicación con sus vecinos más cercanos. El objeto debe tener una geometría que permita un recubrimiento uniforme.
Bajo esas condiciones, Derakhshandeh y compañía dicen que su marco funciona como un algoritmo de recubrimiento universal para materia programable. Las partículas solo necesitan tener una memoria limitada y comunicarse solo en distancias cortas y son completamente anónimas; en otras palabras, todas son equivalentes.
Ese es un trabajo curioso que algún día podría conducir a algunas aplicaciones útiles en el monitoreo remoto.
Sin embargo, aún queda trabajo por hacer. Dada la tarea de medir alguna propiedad del material en un punto específico, un problema importante es la rapidez con que el algoritmo puede hacer esto. Para averiguarlo, el equipo sugiere probar el algoritmo en una simulación o con materia programable real. Será interesante ver cómo les va.
Otro problema importante será la eficiencia energética de este tipo de materia programable. ¿Qué tipo de sobrecarga de comunicaciones impone el problema del recubrimiento y podría ser posible que la energía para esto se obtenga del medio ambiente?
Todavía es pronto para la materia programable y para un recubrimiento universal. Pero los ahorros que los algoritmos de Derakhshandeh y compañía podrían permitir son considerables, dado el costo de monitorear y mantener las turbinas eólicas marinas, por ejemplo. Eso solo debería garantizar un mayor interés en este tema para el futuro.
Ref: http://arxiv.org/abs/1601.01008 : Recubrimiento Universal para Materia Programable