Sobre chips voladores y semillas viajeras

Como sabemos, las semillas de algunas plantas están diseñadas para viajar grandes distancias transportadas por el viento, lo que posibilita que una planta sedentaria pueda reproducirse en lugares alejados del lugar en donde se encuentra inmovilizada. De algún modo, dichas semillas pueden concebirse como dispositivos biológicos optimizados para viajar en el aire, los cuales fueron desarrollados por la naturaleza mediante el mecanismo de selección natural.

Dada la gran experiencia ingenieril de la naturaleza, resulta natural tratar de copiar sus diseños para construir dispositivos artificiales con funciones específicas. Por ejemplo, hay iniciativas para construir dispositivos de cómputo tomando como base la organización y el funcionamiento del cerebro humano, el cual es un “dispositivo” altamente complejo y eficiente que la naturaleza ha logrado desarrollar a lo largo de millones de años de evolución.

Un artículo aparecido esta semana en la revista “Nature” nos da otro ejemplo al respecto: el desarrollo de dispositivos diminutos que pueden permanecer suspendidos en el aire por tiempos largos y viajar grandes distancias. El artículo de referencia fue publicado por un grupo numeroso de investigadores adscritos a instituciones de Corea del Sur, los Estados Unidos, China y el Reino Unido, encabezados por Bong Hoon Kim, de la Universidad Soongsil en Corea del Sur.

El diseño de los dispositivos reportados por Kim y colaboradores, en cuanto a su habilidad viajera, está inspirado en el diseño aerodinámico de las semillas voladoras de las plantas sedentarias. A diferencia de éstas, sin embargo, su propósito no es el de transportar material genético, sino el de realizar una serie de funciones, desde medir la contaminación atmosférica, hasta controlar la propagación de enfermedades.

De manera específica, los dispositivos de Kim y colaboradores, algunos con el tamaño de un grano de arena, están basados en buena medida en las semillas de la planta “tristellateia”, las cuales tienen forma de estrella y cuentan con la habilidad de mantenerse flotando en el aire por largo tiempo, descendiendo lentamente con un movimiento de rotación a la manera de las aspas de un helicóptero. Imitando a las semillas naturales, los chips voladores tienen la forma de una estrella de tres picos, cuidadosamente diseñada para que pueda permanecer en el aire por largo tiempo de manera estable. En el centro del chip pueden colocarse diversos microcomponentes, incluyendo un microcontrolador electrónico, una memoria electrónica para almacenar datos, dispositivos para analizar contaminantes atmosféricos, una fuente de energía, y una antena para radio comunicación.

Kim y colaboradores imaginan enjambres de chips voladores arrojados desde un avión a grandes alturas que descienden lentamente con un movimiento estabilizado por su rotación, lo que les permitiría dispersarse en grandes áreas de terreno realizando funciones tales como medir la contaminación atmosférica, estudiar la dispersión de patógenos, o realizar observaciones de vigilancia. Todo esto a un costo reducido en comparación con los métodos tradicionales.

Dispersar grandes cantidades de chips voladores en la atmósfera, por supuesto, implicaría generar una fuente de contaminación que incrementaría la presión sobre nuestro ya castigado medio ambiente. En este respecto, Kim y colaboradores reconocen el problema y mencionan en su artículo que se encuentran trabajando para desarrollar chips que puedan degradarse con el tiempo e integrarse al medio ambiente. Lo cual, no obstante, todavía estaría por verse.

Kim y colaboradores, por otro lado, mencionan que, en cuanto a su habilidad para mantenerse volando, sus chips han superado a los diseños de la naturaleza, al mismo tiempo que pudieron construir chips voladores con tamaños más pequeños que los de las semillas naturales que los inspiraron. Todo esto a pesar de que a la naturaleza le tomó cientos de millones de años en desarrollarlas.

Tenemos así una demostración irrebatible de que la ciencia funciona. Por más que algunas veces se ponga en duda.