jueves, 30 de junio de 2022

Las Metasuperficies Inteligentes

 Las Metasuperficies Inteligentes


 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

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