Las Metasuperficies Inteligentes
Las metasuperficies abren la puerta a la telequinesis y la telepatía con la tecnología
Por Shelly Fan
Los fanáticos de Stranger Things estarán
familiarizados con esta escena: Eleven, una chica con poderes telequinéticos,
mira fijamente una lata de Coca-Cola. Sin tocar físicamente la lata, la aplasta
por completo usando solo su mente.
Cambiar objetos con la mente ha sido durante mucho
tiempo un tropo en la ciencia ficción. Ahora, gracias a las metasuperficies,
dos estudios acaban de demostrar que es potencialmente posible.
Los metamateriales son compuestos artificiales con
propiedades ópticas extrañas. A menudo dispuestos en tándem, pueden interactuar
con ondas electromagnéticas, incluida la luz visible, de maneras que son
imposibles para los materiales naturales. Esto les da un superpoder: pueden
adaptar fácilmente sus propiedades, por ejemplo, doblar la luz de diferentes
maneras, en lugar de confiar en las propiedades de los materiales de los que
están hechos.
¿Por qué preocuparse? Nuestros cerebros generan ondas
electromagnéticas a medida que procesan la información. Dependiendo del estado
del cerebro, por ejemplo, si está "relajado" versus
"concentrado", diferentes frecuencias de ondas cerebrales toman el
control. Entonces, ¿por qué no usar el cerebro como fuente para desencadenar
cambios en los metamateriales?
En el primer estudio, publicado en eLight,
el equipo utilizó un módulo de extracción de ondas cerebrales que permitió a
los voluntarios controlar una metasuperficie, una versión 2D de los
metamateriales, solo con sus mentes. Todo el sistema es inalámbrico y se basa
en Bluetooth. Extrajeron ondas cerebrales de la voluntaria mientras se relajaba
o concentraba, y a través de un controlador, cambiaron la forma en que la
metasuperficie vinculada dispersaba la luz. No es tan dramático como doblar una
lata de Coca-Cola, claro, pero es una demostración futurista de usar la mente
para controlar el material físico.
Un segundo estudio llevó la idea un poco más
allá. Diferentes metasuperficies pueden "hablar" entre sí en función
de las propiedades electromagnéticas. Aquí, el equipo conectó a dos personas a
metasuperficies para enviar mensajes de texto con sus mentes. Un voluntario era
el transmisor, el otro el receptor. Al concentrarse, las ondas cerebrales del
transmisor cambiaron las propiedades de la metasuperficie para codificar
diferentes mensajes binarios. Al decodificar, el receptor obtuvo el texto, todo
sin mover un solo dedo.
Por ahora, la tecnología futurista todavía está en su
infancia. Pero los científicos imaginan que algún día podrán usar
metamateriales para una miríada de propósitos: monitorear el estado de atención
de un conductor, por ejemplo, o incorporarlos en interfaces cerebro-máquina no
invasivas.
"Combinados con algoritmos inteligentes como el
aprendizaje automático, los dos trabajos presentados pueden abrir aún más una
nueva dirección a los sistemas avanzados de metasuperficie
biointeligente", dijo el Dr. Xiangang Luo del Instituto de
Óptica y Electrónica de la Academia china de Ciencias, que no participó en
ninguno de los estudios.
La rareza de las metasuperficies
Las metasuperficies son como un sueño febril.
Normalmente esperamos que nuestros materiales se comporten de manera
consistente: las botellas de vidrio se rompen bajo presión; grietas de madera;
el algodón es suave. Los metamateriales cambian este paradigma. A menudo
formados por una amalgama de materiales (los materiales piezoeléctricos son
los favoritos), cambian fácilmente sus propiedades estructurales y de flexión
de la luz bajo el efecto de los campos electromagnéticos.
Esto ha llevado a capas de invisibilidad
preliminares, camuflaje dinámico, superlentes y milibabots impresos en 3D que
algún día podrían vagar por su cuerpo para administrar medicamentos de manera
inteligente cuando sea necesario.
Las metasuperficies son primas 2D de los
metamateriales. Aquí, las estructuras repetitivas en los metamateriales se
tejen en una estructura similar a una lámina, manteniendo su capacidad para
controlar "casi todas las características de las ondas
electromagnéticas", dijo el Dr. Shaobo Qu de la Universidad de Ingeniería
de la Fuerza Aérea en China, quien dirigió el ensayo de telequinesis. Las
metasuperficies programables (PM) son un paso adelante, ya que sus funciones
pueden controlarse de manera predecible mediante influencias externas para
cambiar los modos de funcionamiento, como un espejo "inteligente" de
baño con varios ajustes de luz dependiendo de su estado de ánimo.
Normalmente, las ondas electromagnéticas provienen de
un generador. Pero nuestros cerebros estallan con diferentes frecuencias de
estas ondas, que colectivamente representan señales eléctricas en grandes
regiones. Las ondas beta, por ejemplo, circulan aproximadamente de 15 a 40
veces por segundo, y se asocian con una mente comprometida. Las ondas theta, en
contraste, se correlacionan con soñar despierto, una especie de relajación
mental. Los científicos han descubierto que es posible controlar las ondas
cerebrales y cambiarlas activamente de un estado a otro a través del
neurofeedback.
Las ondas cerebrales pueden ser captadas fácilmente
por una tapa de electrodos incrustados. Esto llevó al equipo a preguntarse:
¿podemos usar estas señales para controlar las metasuperficies?
En un estudio, Qu propuso un diseño simple utilizando
un módulo de extracción de ondas cerebrales. Tiene tres partes: el sensor, el
controlador y el actuador. El sensor recoge las ondas cerebrales a través de
electrodos colocados en el cuero cabelludo. Aquí, el equipo utilizó un módulo
disponible comercialmente, ThinkGear AM, un chip asequible popular
entre la comunidad de hackers de ondas cerebrales diY EEG.
Los datos grabados se transmiten al controlador a
través de Bluetooth. El controlador también está hecho de un componente de bajo
costo, con Arduino en su corazón. Las señales de ondas cerebrales se convierten
en una medida para la atención y se alimentan en el actuador. Dependiendo del
nivel de atención de la persona, el actuador agrupa los datos en cuatro grupos
y emite diferentes voltajes.
"Los cuatro intervalos umbral corresponden a la
intensidad de atención distraída, neutral, concentrada y extremadamente
concentrada, respectivamente", explicó el equipo.
El voltaje alto o bajo corresponde a una secuencia de
codificación 1 o 0. Estas secuencias luego se asignan a diferentes propiedades
del material para la metasuperficie, que a su vez controla cómo dispersa la
luz.
¿El resultado final? En una prueba de concepto, un
voluntario se sentó en una cámara anecoica, una habitación diseñada para bloquear
el sonido circundante o las ondas electromagnéticas. Con electrodos secos en la
cabeza, cerró los ojos mientras recorría diferentes estados de concentración.
Al medir las propiedades de dispersión de la luz de la metasuperficie, el
equipo encontró una fuerte correspondencia entre su intensidad de atención y
las propiedades del material.
El estudio no muestra que sea posible mover
físicamente los materiales con la mente. Pero sí muestra que es posible
controlar remotamente un material basado solo en el pensamiento. Por ahora, la
tecnología es principalmente una prueba fría de evidencia que allana el camino
para materiales controlados por la mente para el monitoreo de la salud o
sensores inteligentes. Un obstáculo importante es cómo lidiar con el ruido electromagnético
externo, que podría ocluir las señales de control neuronal.
Comunicación de cerebro a cerebro
La telequinesis ya me deja boquiabierto. Pero, ¿qué
pasa con la telepatía?
Un estudio separado utilizó metasuperficies como una
especie de teléfono para ayudar a dos personas a enviar mensajes de texto
simples, todo sin mover un dedo.
La comunicación directa de cerebro a cerebro no es
nueva. Estudios previos que utilizaron configuraciones no invasivas
hicieron que los participantes jugaran 20 preguntas con sus ondas
cerebrales. Otro estudio construyó un BrainNet para tres voluntarios,
lo que les permitió jugar un juego similar al Tetris usando solo ondas
cerebrales. El conducto para esos mindmelds dependía de los cables e
Internet. Un nuevo estudio preguntó si las metasuperficies podrían
hacer lo mismo.
Dirigido por el Dr. Tie Jun Cui en el Instituto del
Espacio Electromagnético de la Universidad del Sureste de China, el estudio
vinculó una señal de onda cerebral bien conocida, P300, con las
propiedades de una metasuperficie. Su configuración,
cerebro-computadora-metasuperficie electromagnética (EBCM), utilizó ondas
cerebrales para controlar un tipo particular de metasuperficie conocida
como metasuperficie de información, que puede codificar 0s y 1s como una
placa de circuito electrónico.
El experimento contó con dos voluntarios: un
transmisor y un receptor. El transmisor tenía sus ondas cerebrales monitoreadas
con EEG, con un enfoque específico en la señal P300. Las señales se
decodificaron en código binario, que luego se utilizó para controlar las propiedades
metasuperficiales del transmisor. Estos cambios cambiaron de forma inalámbrica
la metasuperficie del receptor, que luego se decodificó y se tradujo de nuevo
en información de texto para que el receptor la leyera.
La configuración transmitió con éxito cuatro
secuencias de texto: "hola mundo", "Hola, Sue", "Hola,
Scut" y "Metasuperficie BCI". Es un proceso lento, con un
promedio de aproximadamente cinco segundos para cada personaje, pero podría
mejorarse con algunos "paradigmas de ortografía rápida", dijo el
equipo.
Todavía estamos lejos de la telequinesis y la
telepatía basadas en la tecnología. Pero esos superpoderes pueden no ser tan
descabellados como se pensaba. Por ahora, los equipos están ansiosos por
adoptar sus configuraciones para mejorar la salud.
"Nuestro trabajo puede abrir aún más una nueva
dirección para explorar la integración profunda de la metasuperficie, la
inteligencia cerebral humana y la inteligencia artificial, a fin de construir
nuevas generaciones de sistemas de metasuperficie biointeligentes", dijo
Cui.
Fuente: SingularityHub
