Cátedra Organización y Métodos 4o. Nivel, Aulas B 47-48 NANOTECNOLOGÍA Y COMPUTACIÓN CUÁNTICA: PAPEL DEL CONACYT 6:30 a.m. 25.

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1 Cátedra Organización y Métodos 4o. Nivel, Aulas B 47-48 http://www.conacyt.gob.sv NANOTECNOLOGÍA Y COMPUTACIÓN CUÁNTICA: PAPEL DEL CONACYT 6:30 a.m. 25 de mayo de 2006. José Roberto Alegría Coto Depto. Desarrollo Científico y Tecnológico ralegria@conacyt.gob.sv

2 a)Presentar información general y condensada sobre nanotecnología y computación cuántica y su importancia en este siglo XXI. b)Esbozar el papel trascendental que tiene el CONACYT, de acuerdo a su Ley de creación de promover el desarrollo científico y tecnológico del país, impulsando los procesos productivos y la mejora de la calidad de vida de los salvadoreños. OBJETIVOS

3 Revolución Tecnológica Nanotecnología Computación Cuántica El papel del CONACYT en la Política C&T Propuesta de los Jóvenes Talento Reflexiones finales CONTENIDO

4 Se predice que la Nanotecnología rivalizará con el impacto en el desarrollo producido por el automovil y la introducción de la computadora personal. REVOLUCIÓN NANOTECNOLÓGICA Revolución Industrial2a. Revolución Informática Crecimiento de las Innovaciones Textiles Ferrocarril Automovil Computadora Nanotecnología Fuente: Norman Poire Merrill Lynch

5 Mili = 10 -3 Micra = 10 -6 NANO = 10 -9 PREFIJOS DE MEDIDAS 1 Milímetro = 10 -3 m 1 milésima de metro 1 millón de nanómetros ORILLA DE UN DIME 1 Micrómetro = 10 -6 m 1 millonésima de metro mil nanómetros LÍNEAS DE CIRCUITO DE CHIP 1 Nanómetro = 10 -9 m 1 mil millonésima de metro 10 ÁTOMOS DE HIDRÓGENO Angstrom = 10 -10 Pico = 10 -12 FEMTO = 10 -15 ATTO = 10 -18 1 Angstrom = 10 -10 m 1 billonésima de metro ÁTOMO DE HIDRÓGENO

6 En la 4a. Centuria d.C., los romanos aplicaban nano partículas de oro y plata para colorear vasos de vidrio. Los vasos eran rojos en luz transmitida y verdes en luz reflejada, la sofisticada técnica no volvió a reproducirse, sino hasta la edad media. El primero en hablar de nanotecnología, en 1959, fue Richard Feynman, teórico cuántico y Premio Nobel, en su libro “Plenty of Room at the Bottom”, en donde examino el infante campo de la ciencia de los materiales. Eric Drexler, en 1981, publicó el primer trabajo científico sobre nanotecnología molecular, en 1986 publicó “Ingenios de la Creación” y en 1991 recibió el único doctorado del MIT en el campo de la nanotecnología. ORIGENES DE LA NANOTECNOLOGÍA

7 La nanociencia se dedica al estudio de las propiedades de los objetos y fenómenos a escala nanométrica (un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro). La nanotecnología trata de la manipulación “controlada” y producción de objetos materiales, instrumentos, estructuras y sistemas a dicha escala. La nanociencia y la nanotecnología son ejemplo de (nano) tecnociencia. NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGÍA: ¿QUÉ SON?

8 El término de “nanotecnología”, es más empleada que el de “nanociencia”. El ámbito de la escala de trabajo que abarca, usualmente va desde 1 a 100 nanómetros. NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGÍA: ¿QUÉ SON? La nanotecnología opera a nivel atómico y molecular, pero en principio nada impide que el nivel de operación descienda hasta las partículas subatómicas, los “ladrillos del universo”.

9 En 2005 Nanotecnología generó mas de $ 30 mil millones en bienes manufacturados, mas del doble que en 2004. Lo que está ocurriendo es el movimiento del laboratorio a los estantes. Los productos nanotecnologicos ahora en el mercado, van desde refrigeradores antimicrobianos a medicamentos liberados por nanopartículas. Se espera que en 2014 alcance $ 2.6 trillones en los bienes manufacturados globalmente, apróximadamente un 15% del total del mercado. Asia está surgiendo en el campo del suministro de nanomateriales. En China hay 30 compañías de nanopartículas de ceramica para 120 en el resto del mundo. Corea vende nanopartículas de carbono a $ 200 el kg socavando en un 50% a los suplidores del oeste. www.spacemart.com/reports/Nanotechnology_Used_In_Thirty_Billion_Dollars_Worth_Of_Goods_In_2005.html COMERCIO NANOTECNOLÓGICO Nanobatería recargable

10 Crean primer nanomotor de energía solar, de 6 nm de largo y 1.3 nm de ancho, que actúa similar a pistones y que puede ayudar a leer datos como unos y ceros, por fotónica y electrónica molecular, dos campos en rápido crecimiento en la construcción de computadoras químicas. Los nanomotores podrían operar como nanovalvulas cubriendo la superficie porosa de nanopartículas basadas en sílice. Los científicos pueden usar la luz para llenar y vaciar los poros con moléculas anticancerígenas. Después los médicos pueden localizar el cáncer y entonces la luz es usada para desencadenar la liberación del medicamento. El movimiento de un ciclo completo del nanomotor es ejecutado en una milésima de segundo, equivalente a que el motor de un carro gire a 60,000 revoluciones por minuto. http://www.spacemart.com/reports/Nano_World_First_Solar_Powered_Nano_Motor.html COMERCIO NANOTECNOLÓGICO

11 “La Nanotecnología es particularmente importante para los países en desarrollo, debido a que involucra poca labor, tierras o mantenimiento; es altamente productiva y barata; y sólo requiere modestas cantidades de materiales y energía” De Innovation: applying knowledge in development, report of the UN Millennium Project, Task force on Science, Technology and Innovation, 2005. Teniendo en cuenta que para su apropiación y beneficio es fundamental el recurso humano en ciencias e ingenierías que se tenga. NANOTECNOLOGÍA PARA PAÍSES EN DESARROLLO

12 FENÓMENO DIGITAL BYTESACTIVIDAD REALIZADABYTESACTIVIDAD REALIZADA 0.1 BUna decisión binaria200 MBUna cinta de nueve canales (IBM 3480) 1 BUn carácter simple500 MBUn CD-ROM 10 BUna palabra1 GBUna sinfonía HF 100 BUna tarjeta perforada (computadoras antiguas)50 GBUn piso de libros de una Biblioteca Nacional 2 KBUna página mecanografiada1 TBInformación en 50.000 árboles hechos papel 10 KBUna página web estática2 TBUna excelente biblioteca académica 50 KBImagen comprimida de página de documento10 TBColección impresa Biblioteca Congreso USA 100 KBUna fotografía de baja resolución2 PBTodas las bibliotecas académicas de USA 1 MBUna novela pequeña8 PBToda la información actual en la Web 2 MBUna foto de alta resolución20 PBToda la producción de discos duros en 1995 5 MBToda la obra de Shakespeare200 PBToda la producción impresa de 1995 10 MBUn minuto de sonido HF2 EBToda la información de un año 50 MBUna mamografía5 EBTodo lo hablado por los humanos 100 MBUn estante de libros tamaño estándarZB 21 = ZETTABYTE (10 a la 21 bytes); YB 24 = Yottabyte (10 a la 24 bytes) B = BYTE; KB = KILO BYTES ( MIL BYTES); MB = MEGA BYTES (UN MILLÓN DE BYTES); GB = GIGA BYTES (MIL MILLONES DE BYTES); TB = TERA BYTES (2 BILLONES DE BYTES); PB = PETA BYTES (DOS BILLONES CIEN MIL); EB = EXA BYTES (10 18 BYTES). Fernandez-A. J. R. Ciencia Innovación y Desarrollo, vol. 7, No. 3, 2002, 14-17 p.

13 COMPUTACIÓN CUÁNTICA En 1982, Feyman observa que ciertos efectos de la mecánica cuántica no pueden ser simulados por una computadora digital, e insinuó que la computación en general puede ser eficientemente mejorada aprovechando esos efectos de la mecánica cuántica. En 1985, Deutsch describe un modelo de computadora cuántica, de manera similar al modelo de la máquina de Turing (1936) preámbulo de las actuales computadoras, Un principio de la máquina de Turing es afirmar que puede simular cualquier dispositivo físico. En 1994, Shor presentó el primer algoritmo aplicable. Los algoritmos en la computación cuántica abren posibilidades no imaginadas: disminuciones exponenciales en el tiempo de procesamiento y realización de operaciones en paralelo sin la necesidad de agregar procesadores a la máquina. http://www.htmlweb.net/seguridad/varios/computacion_cuantica.html

14 COMPUTACIÓN CUÁNTICA La COMPUTACIÓN TRADICIONAL se basa en el manejo de bits (la unidad de información más básica) con lo que construye los puente lógicos del lenguaje formal con el que operan todas las computadoras. En la COMPUTACIÓN CUÁNTICA está el Qubits que se basa en una propiedad cuántica de la superposición (un mismo registro almacena al mismo tiempo el valor binario 0 y el 1). Esto permite que un registro de 2 qubits almacena los valores 00, 01, 10 y 11, así también un registro con 3 qubits almacena entonces los valores 000. 001, 010, 011, 100, 101, 110 y 111, en general un registro de n qubits almacena al mismo tiempo 2n valores. O sea que las operaciones que requieren tiempo exponencial se pueden reducir a un tiempo completamente lineal n (ej. ejecución de algunos algoritmos que llevarían miles de años en segundos). http://www.htmlweb.net/seguridad/varios/computacion_cuantica.html

15 Investigadores de IBM logran una meta histórica con su computadora cuántica. Científicos del Laboratorio de Investigación de IBM en Almaden, San José, California, llevaron a cabo el cálculo más complicado que se haya completado en una computadora cuántica hasta la fecha en que hicieron el trabajo. En el experimento, los científicos hicieron que un trillón de moléculas diseñadas a la medida y contenidas en una probeta se transformaran en una computadora cuántica de siete qubits para resolver una versión sencilla del problema matemático que se encuentra en el corazón de muchos de los sistemas criptográficos actuales destinados a la seguridad de datos. COMPUTACIÓN CUÁNTICA MUY CERCA http://www.monografias.com/trabajos16/computacion-cuantica/computacion-cuantica.shtml

16 Investigadores de UCLA cambiaron el spin de un electrón en un chip transistor comercial ordinario, detectando los cambios de corriente cuando el electrón cambiaba de spin (El spin del electrón representa un bit cuántico). ¿Cuán poderosa puede ser la computación cuántica? " Con 100 transistores cuánticos montados en la tecnología actual de silicio, se podría tener almacenada la información implícita que corresponde a todos los discos duros hechos en el mundo entero en el 2004, multiplicado por el número de años desde el surgimiento del universo“. Eli Yablonovitch, catedrático de UCLA de ingeniería eléctrica, director del Centro para la Innovación de Nanociencia para la Defensa y miembro del Instituto de NanoSystems de California dice "¿Y por qué parar con 100 transistores?“ COMPUTACIÓN CUÁNTICA MUY CERCA http://www.newsroom.ucla.edu/page.asp?RelNum=5356

17 COMPUTACIÓN CUÁNTICA Aplicaciones en: i) ciencia básica, ii) criptografía y criptoanálisis, iii) factorización de grandes números (ej. 1000 dígitos en 20 minutos, miles de millones de años en computadora tradicional), iv) búsqueda de datos para simulación de eventos (ej. cambio climático, evolución de sistemas solares), v) teletransportación cuántica (entanglament). El conocimiento está en un territorio frontera entre la física, la computación y la teoría de la información que se empieza a explorar. Y ya se sabe que las fronteras son siempre especialmente fértiles. http://www.monografias.com/trabajos14/computadoras-cuanticas/computadoras-cuanticas.shtml

18 El artículo 53 de la constitución de la República establece la obligación del Estado de propiciar la investigación y el quehacer científico. La actividad del CONACYT está regulada por su L ey de creación, Decreto Nº 287 del 10 agosto de 1992, como una Institución de carácter autónomo, descentralizada del Ministerio de Economía, de Derecho Público sin fines de lucro, y la autoridad superior en materia de política científica y tecnológica. EL PAPEL DEL CONACYT: BASE LEGAL

19 A) Dirigir y coordinar las actividades y la ejecución de la política en materia de Normalización, Metrología, Verificación y Certificación de la Calidad. B) Formular y dirigir las Políticas y los Programas Nacionales de Desarrollo Científico y Tecnológico orientados al desarrollo económico y social de la República. LAS DOS GRANDES FUNCIONES DEL CONACYT

20 En agosto de 1997 el CONACYT presentó al país la Política Nacional de Ciencia y Tecnología resultado del consenso con todos los sectores de la sociedad salvadoreña. Sin embargo, no llegó a ser parte de la agenda política del más alto nivel, reflejándose en los fondos asignados en el Presupuesto General. Para junio 9, de este año se ha programado la validación de la Política Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación, como un esfuerzo para adaptarla a los nuevos retos y realidades de este siglo XXI y que operativice el Sistema Nacional de Ciencia Tecnología e Innovación. PROPUESTA DE POLÍTICA NACIONAL DE CIENCIA, TECNOLGÍA E INNOVACIÓN

21 En concordancia con nuestra realidad histórica, social y cultural, y como un mecanismo para crear un ambiente favorable a la innovación el CONACYT, desde 1999, ha propuesto un modelo de Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación (SINACTI). MODELO DEL SINACTI

22 INVESTIGADORES NACIONALES REGISTRADOS EN EL CONACYT SOPORTES PARA UN SISTEMA DE INNOVACIÓN NACIONAL 66 41 31 44 55 18 255

23 Fuente: CONACYT. 2005. UNIVERSO DE INVESTIGADORES (2005) Directorio de Investigadores Salvadoreños

24 De todos los investigadores de las entidades nacionales que han enviado sus datos, los reportados que poseen grados y postgrados son: i) Ciencias Naturales y Exactas (67), de los cuales 26 son mujeres (38.8%): 15 con grado básico, 10 M.Sc, y 1 Ph.D. y 41 hombres (61.2%): 23 con grado básico, 13 M.Sc. y 5 Ph.D. y ii) Ingeniería y Tecnología (43) investigadores, con 9 mujeres (20.9%): 5 con grado básico y 4 con Maestria y 34 hombres (79.1): 26 con grado básico y 8 con Maestría. Este número de investigadores, CON DEMASIADO POCOS POSGRADUADOS en Ciencias y en Ingenierías, ponen en riesgo la conformación de los entornos científico y tecnológico de un Sistema Nacional de Innovación. DIRECTORIO DE INVESTIGADORES SALVADOREÑOS

25 Una manera creativa para conformar los entornos científico y tecnológico de un Sistema Nacional de Innovación sería usar el Programa de Jóvenes Talentos en El Salvador, que impulsa el Ministerio de Educación en coordinación con la Universidad de El Salvador y que tiene como propósito estimular y desarrollar en los niños y los jóvenes sus capacidades intelectuales y académicas, así como fomentar su compromiso con la sociedad. PROPUESTA

26 Y lograrse mediante una Política Educativa dirigida a incentivar e impulsar el Programa de Jóvenes Talento, para promover la formación de recursos humanos en investigación, y en un mediano plazo (diez años), contar con individuos talentosos y creativos, para la conformación de un estamento nacional científico y tecnológico estratégico, que permita avanzar hacia el uso generalizado de los conocimientos, en la resolución de la problemática del desarrollo sostenible. PROPUESTA

27 El Sistema Educativo Nacional debe estar acorde a las necesidades del cambio, para la adquisición y generación de conocimientos que activen las inteligencias múltiples de los educandos, empezando desde la parvularia e incentivando a los padres de familia a estimular a sus hijos mediante la educación inicial, que promueva la formación de nuevos ciudadanos con valores y actitudes deseables, que entiendan a la ciencia y a la tecnología, y usen los conocimientos derivados de estas para resolver los problemas de la cotidianidad de sus vidas y de su sociedad. El Salvador necesita individuos con capacidades diferenciales, liberados de “pensamiento de estructuras cuadradas” y con capacidad de adquirir, transformar y crear nuevas formas de adaptarse a la realidad cambiante. REFLEXIONES FINALES

28 Como estudiantes o maestros podemos promovernos para la adquisición de competencias profesionales de gestión o conductuales, que involucran entre otras: CAPACIDAD CREATIVA, de diseño e inventiva. Curiosidad para indagar sobre la realidad y de análisis crítico. Cuestionamiento permanente de la “verdad”. Independencia de pensamiento y capacitado para disentir del “criterio de autoridad” en base a razonamientos sustentables. Mentalidad abierta para escuchar y disposición al trabajo en equipo. Iniciativa-autonomía propositiva y de acción. Facultado para asumir la responsabilidad del liderazgo. Adaptable y flexible para ver las oportunidades y asumir los riesgos del cambio, empleando el “sentido común”. Alto nivel de compromiso con lo que emprende. Alta motivación para sentir y disfrutar su quehacer profesional. Alta dosis de moral, de ética profesional y SENSIBILIDAD SOCIAL. Capacidad para divulgar el conocimiento científico y/o tecnológico. Capacidad en otra(s) área(s) del conocimiento: arte, deporte, literatura, música, otras. Capacidad de “DESAPRENDER Y APRENDER” durante toda la vida. Capacidad de autocrítica, que prevenga el autoengaño en su vida. REFLEXIONES FINALES

29 Formar ciudadanos con cualidades requeridas para alcanzar la integración entre el individuo y el entorno que lo rodea, permitirá que la sociedad en su conjunto entienda, que la investigación científica y tecnológica es una herramienta para la innovación y el desarrollo sustentable, al que este país le debe de apostar para encontrar nuevos nichos de producción y generar esperanzas de mejora de la calidad de vida de los salvadoreños. Entender que contar con financiamiento adecuado para establecer los entornos de la ciencia y la tecnología, es una inversión necesaria que debe provenir de compromisos de nación. REFLEXIONES FINALES

30 ¡MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION¡ ¿PREGUNTAS, APORTES, COMENTARIOS, REFLEXIONES? Atentamente: ROBERTO ALEGRIA ralegria@conacyt.gob.sv http://www.conacyt.gob.sv Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología Col. Médica, Av. Dr. Emilio Alvarez, Pasaje. Dr. Guillermo Rodríguez Pacas No. 51 San Salvador, El Salvador, C.A. Tel.: (503) 2226-2800 / 2225-6222 Fax: (503) 2225-6255