Tendencias21

Objetos artificiales que evolucionan como animales, para evitar su propia extinción

La ley de Kleiber, de los años 30 del siglo XX, ya estableció que la evolución de las formas vivas respondía a leyes físicas y matemáticas. Ahora, un científico de la Universidad de Duke (EEUU) ha constatado que también la física marca la evolución del diseño de los aviones comerciales. En ambos casos, la finalidad de la evolución es la misma: ganar en eficiencia y en posibilidades de supervivencia. Por Yaiza Martínez.

Objetos artificiales que evolucionan como animales, para evitar su propia extinción

Según la ley de Kleiber, de los años 30 del siglo XX, las geometrías (o formas) y el funcionamiento de los seres vivos han evolucionado -y evolucionan- siguiendo leyes físicas y matemáticas.

Esta ley reza que “la tasa en que un organismo produce energía para vivir a partir de las calorías consumidas es proporcional a la masa de su cuerpo elevada a la potencia ¾”. Es decir, señala que las formas de animales y vegetales propician que estos tengan una eficiencia energética máxima.

El año pasado, científicos de la Universidad de Maryland (EEUU) y la Universidad de Padua (Italia) añadieron un factor a la ley de Kleiber, completándola: el de la velocidad a la cual los nutrientes son transportados por todo el cuerpo de los animales, calentándolo.

Según estos investigadores, este fenómeno de organización merced al cual los organismos evolucionan: “Es lo que se denomina evolución convergente” y, sorprendentemente, “es propiciado por física y matemáticas subyacentes”.

Más sorprendente, sin embargo, podría parecernos que las mismas leyes propicien la evolución del diseño de objetos artificiales (o quizá no debiera parecérnoslo). Este punto es lo que estudia, desde mediados de la década de 1990, un científico de la Universidad de Duke, en EEUU, llamado Adrian Bejan.

La evolución que atañe a lo artificial

Bejan se ha centrado, en concreto, en el análisis de la evolución del diseño de los aviones. En 1996, el investigador ideó una teoría, denominada “teoría o ley constructual”, para seguir dicha evolución, e incluso para predecir cómo podrían ser los aviones en el futuro, informa Sinc.

Según esta teoría, “para que un sistema de tamaño finito sobreviva, debe evolucionar de tal forma que proporcione el mejor acceso a las corrientes que fluyen por él" (la relación con la ley de Kleiber parece obvia).

En la naturaleza, esto se manifiesta en patrones de flujo con forma de árbol, como las cuencas de los ríos o las redes neuronales, los relámpagos. Pero, ¿cómo se produce en los aviones?

El estudio de Bejan, que se publica en el Journal of Applied Physics, señala que, en el caso de los aviones comerciales, los diseños han evolucionado para transportar más gente y mercancías. Esto se ha traducido en que las aeronaves han adoptado tamaños cada vez mayores.

Así, los turbohélices de comienzos del siglo XX, como el Farman F60 Goliath y el Douglas DC-3, eran mucho más pequeños que los que vinieron después; y los aviones actuales son gigantes como el Airbus A380 y el Boing 747.

Objetos artificiales que evolucionan como animales, para evitar su propia extinción

Física para eludir la extinción

"Demostramos que los aviones más grandes son más rápidos, más eficientes y con mayor autonomía", señala Bejan en declaraciones recogidas de nuevo por Sinc, y añade: "La masa del motor es proporcional a la del cuerpo, una característica de diseño que es igual en animales, donde la masa de los órganos motores –como el músculo, el corazón o los pulmones– es proporcional a la masa corporal".

Los investigadores también han demostrado que las aeronaves, sean grandes o pequeñas, muestran una proporción entre su envergadura y longitud de su fuselaje, y también entre la carga de combustible y el tamaño total.

"De nuevo, esto es similar a lo que vemos entre las criaturas voladoras en la naturaleza, lo que demuestra que en los aviones convergen las reglas de diseño de arquitectura que los unen con sus homólogos vivientes", apunta Bejan, que también compara la ‘extinción’ del Concorde –con bajo ratio de masa y velocidad– con el de algunas aves, como el dodo.

El investigador confía en que este nuevo artículo ayude a ‘desmitificar’ la evolución como un proceso que ocurre a lo largo de mucho tiempo o que se aplica solo a la naturaleza: "Es mucho más que solo la evolución biológica y definitivamente pertenece al ámbito la física".

También destaca en su artículo que, aunque la opinión predominante es que no podemos presenciar la evolución biológica, ya que se produce en una escala de tiempo inmensamente mayor que nuestro tiempo de vida, "sí que podemos ser testigos de la evolución"… en nuestras máquinas voladoras.

De hecho, estas han ido variando asombrosamente desde que, el nueve de octubre de 1890, Clément Ader creara Éole, la primera aeronave que logró despegar y mantenerse en el aire, aunque solo durante 50 metros. Hoy día, los aviones comerciales más avanzados pueden alcanzar una autonomía de más de 10 mil kilómetros.

Referencia bibliográfica:

A. Bejan, J.D. Charles, S. Lorente. The Evolution of Airplanes. Journal of Applied Physics (2014). DOI: 10.1063/1.4886855.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Una tecnología convertirá los desechos de los astronautas en combustible para cohetes 27 marzo, 2022
    Una nueva tecnología aprovechará el aire, las aguas residuales de los astronautas y la energía solar para convertir el CO2 de Marte en combustible para los cohetes. También ayudará a descarbonizar la atmósfera terrestre.
    Redacción T21
  • Solar Orbiter alcanza el punto más cercano al Sol 26 marzo, 2022
    La sonda europea Solar Orbiter se acerca hoy al Sol a menos de un tercio de la distancia que lo separa de la Tierra: obtendrá imágenes insólitas de la corona y ayudará a entender mejor las fogatas de radiación que brotan de la superficie solar visible.
    Redacción T21
  • Un nuevo dispositivo podría volver cuántica a la Inteligencia Artificial 25 marzo, 2022
    Un dispositivo llamado memristor cuántico podría integrar al mundo cuántico con la Inteligencia Artificial (IA), desbloqueando así capacidades tecnológicas sin precedentes en la historia de la humanidad. Haría posible redes neuronales artificiales capaces de aplicar la superposición cuántica: operarían en distintos estados en simultáneo, multiplicando así su funcionalidad.
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren misteriosos vórtices en el Sol con una velocidad inexplicable 25 marzo, 2022
    Un grupo de investigadores ha descubierto un nuevo conjunto de ondas en el Sol que, inesperadamente, parecen viajar mucho más rápido de lo previsto por cualquier teoría. Las denominadas ondas retrógradas de alta frecuencia (HFR), que se mueven en la dirección opuesta a la rotación del Sol, aparecen como un patrón de vórtices o movimientos […]
    Pablo Javier Piacente
  • La inestabilidad es el talón de Aquiles de la IA moderna 25 marzo, 2022
    Los humanos suelen ser bastante buenos para reconocer cuando se equivocan, pero los sistemas de inteligencia artificial no lo son. Según un nuevo estudio, la IA generalmente sufre de limitaciones inherentes debido a una paradoja matemática centenaria.
    CAM/T21
  • Crean los primeros escudos de invisibilidad para el gran público 25 marzo, 2022
    Una empresa británica ha creado espejos de invisibilidad destinados al gran público con fines lúdicos: son móviles y baratos. Funcionan con una red de lentes ópticas que manipulan la refracción natural de la luz para hacer desaparecer a una persona o a un objeto.
    Redacción T21
  • Un fragmento de "ADN basura" podría eliminar el miedo y los recuerdos traumáticos 24 marzo, 2022
    Según un nuevo estudio, un fragmento de "ADN basura" podría ser la clave para extinguir los recuerdos relacionados con el miedo o las experiencias traumáticas en las personas, por ejemplo en los casos como el trastorno de estrés postraumático o las fobias.
    Pablo Javier Piacente
  • En Marte no se puede hablar como en la Tierra 24 marzo, 2022
    En Marte, el sonido se propaga a una velocidad de 240 metros por segundo: no solo lo hace más lento que en nuestro planeta, sino que además las diferentes frecuencias no son regulares. Al escuchar música o tener una conversación en Marte, llegarían primero a nuestros oídos las frecuencias altas o agudas y luego las […]
    Pablo Javier Piacente
  • Siete incendios forestales rodean a la central nuclear de Chernóbil 24 marzo, 2022
    Siete incendios forestales, que superan diez veces los criterios de clasificación de emergencia de Ucrania, están rodeando a la central nuclear de Chernóbil y pueden dispersar los contaminantes radiactivos que quedaron del accidente nuclear de 1986, sin que esté operativo un sistema se seguimiento.
    Redacción T21
  • Los sonidos pueden rescatar del aislamiento profundo a los pacientes de ELA 24 marzo, 2022
    Una nueva investigación ha comprobado que los sonidos se pueden usar para que personas inmovilizadas pero conscientes puedan comunicarse con los médicos, familiares y amigos. Funcionó con éxito en un paciente de ELA que ya ni podía mover los ojos.
    N+1/T21