Lotfi Asker Zadeh

Matemático, ingeniero eléctrico, informático y profesor azerbaiyano de la Universidad de Berkeley. Es famoso por introducir en 1965 la teoría de conjuntos difusos o lógica difusa. Se le considera asimismo el padre de la teoría de la posibilidad.

Zadeh nació en Bakú 1921, Azerbaiyán, padre Rahim Aleskerzade periodista destinado en Irán, y madre rusa-judía, Fania Koriman, pediatra. El gobierno soviético hizo que la familia pudiese vivir cómodamente, y así Zadeh pudo asistir a la escuela primaria durante tres años.

En 1931, cuando Zadeh tenía diez años, su familia se trasladó a Teherán en Irán, patria de su padre. Zadeh fue inscrito en el Colegio Americano, una escuela misionera presbiteriana, donde fue educado durante los ocho años siguientes, y donde conoció a su futura esposa, Fay. Durante esos ocho años, Zadeh fue galardonado con varias patentes.

A pesar de que Zadeh hablaba más fluido en ruso que en persa, se presentó al examen nacional de la universidad y obtuvo la tercera mejor puntuación del país. Como estudiante, fue quien obtuvo las mejores puntuaciones durante los dos primeros años. En 1942, se graduó en la Universidad de Teherán con un título en ingeniería eléctrica, siendo uno de los tres que pudieron graduarse ese año debido a la segunda guerra mundial, cuando la Unión Soviética invadió a Irán y dividió la administración del país con los británicos. Más de 30.000 soldados estadounidenses se hospedaron allí, y Zadeh trabajó con su padre, haciendo negocios con ellos como contratista de Ferretería y materiales de construcción.

En 1943, Zadeh decidió emigrar a los Estados Unidos, y viajó a Filadelfia por medio de El Cairo, esperando varios meses a los documentos que le permitieron viajar. Finalmente llegó en el verano de 1944, se cambió el nombre a Lotfi Asker Zadeh, y entró en el MIT (Instituto de tecnología de Massachusetts) como estudiante de posgrado en otoño del mismo año.

En 1946 el MIT se otorgó el master en ingeniería eléctrica, y lo aceptaron en la Universidad de Columbia, ya que sus padres se habían trasladado a Nueva York. La Universidad de Columbia lo admitió como estudiante de doctorado, y le ofreció una beca. En 1949 recibió su doctorado en ingeniería eléctrica por la Universidad de Columbia, y se convirtió en profesor al año siguiente.

Zadeh fue profesor durante diez años en Columbia, en 1957 lo nombraron profesor titular y a los dos años se trasladó a la Universidad de California en Berkeley. Publicó su influyente trabajo sobre los conjuntos difusos en 1965, en el que detallaba las matemáticas de la teoría de conjuntos difusos. En 1973 se propuso su teoría de la lógica difusa.

Zadeh dijo que lo importante no es el nacionalismo, insistiendo en que hay cosas mucho más profundas en la vida, y declara que "La verdadera cuestión no es si soy americano, ruso, iraní, Azerbaiyán, o cualquier otra cosa. He sido formado por todas estas personas y culturas, y me siento muy a gusto entre todas ellas". Zadeh también señaló en la misma entrevista de donde se toma la cita anterior que: "No se debe tener miedo a enredarse en la polémica. Es una tradición turca y también es parte de mi carácter. Puedo ser muy terco y eso, probablemente, ha sido beneficioso para el desarrollo de la Lógica Difusa."

Zadeh está casado con Fay Zadeh y tiene dos hijos, Stella Zadeh y Zadeh Norman.

Trabajo.

Debido a la importancia de la relajación de la lógica aristotélica, abre la aplicabilidad de los métodos racionales a la mayoría de las situaciones prácticas. Zadeh es uno de los autores más referenciados en los campos de las matemáticas aplicadas y ciencias de la computación , pero sus contribuciones no se limitan a los conjuntos difusos y sistemas.

Los conjuntos difusos y los sistemás de Aristóteles introdujeron la leyes del pensamiento, que consistía en tres leyes fundamentales:

• Principio de identidad
• La ley del tercero excluido
• Ley de la contradicción

La ley del tercero excluido, establece que para todas las proposiciones p , o bien p o p ~ debe ser cierto, ya que no hay proposición de medio real entre ellos (Esto no debe confundirse con el principio de bivalencia, que establece que cualquiera de p debe ser verdadera o falsa).

Jan Lukasiewicz fue el primero en proponer una alternativa sistemática a la lógica bi-valorada de Aristóteles y se describe la lógica de tres valores, con el tercer valor de ser posible . Zadeh, en su teoría de conjuntos difusos, propuso la utilización de una función de pertenencia (con un rango que cubre el intervalo [0,1]) que operan en el dominio de todos los valores posibles. Propuso nuevas operaciones para el cálculo de la lógica y demostró que la lógica difusa fue una generalización de la clásica y lógica booleana. También propuso un número difuso como un caso especial de conjuntos difusos, así como las reglas correspondientes para consistentes operaciones matemáticas (aritmética difusa).

Entre sus múltiples galardones y reconocimientos se encuentra el Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en la categoría de Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) 2012 “por la invención y el desarrollo de la lógica difusa”.

Capacitores

¿Cuantos tipos de capacitores hay? 

Muchos y cada uno tiene una función específica. 

• Capacitores electrolíticos (polarizados, no polarizados y de Tantalio)
• Capacitores de polyester (metalizado y no metalizados)
• Capacitores cerámicos (disco y Plate)
• Capacitores de mica plata
• Capacitores SMD

Capacitor elemental

El capacitor esta construido con dos laminas metálicas separadas por aire. Experimentalmente se puede demostrar que cuando mas grandes son las laminas mayor es la capacidad del capacitor y que lo mismo ocurre cuando mas cerca está una lamina de la otra. Con las laminas esféricas es evidente que la superficie enfrentada varia constantemente y la capacidad que se obtiene es muy baja.

Botella de Leyden

Pieter van Musschenbroek físico y científico  holandés  que nació en Leyden, Holanda el 14 de marzo de 1692 y murió en  1761. Durante el año de 1746  construye el primer capacitor práctico y lo llama, en honor a la Universidad y Ciudad de donde era oriundo, “Botella de Leyden”. El nombre de la “Botella de Leyden” quedó en la historia como uno de los grandes descubrimientos de la ciencia y consistía en una botella de vidrio con delgadas láminas metálicas que la cubrían por dentro y por fuera. Una varilla metálica atravesaba la tapa aislante haciendo contacto con la lámina interna. Entre las placas interna y externa se aplicaba una diferencia de potencial que hacía que la “Botella de Leyden” se cargara. Una vez cargada se la podía descargar acercando el conductor central a la placa externa, produciendo la perforación dieléctrica del aire mediante una chispa.

Lo que se busca al diseñar un capacitor, es que exista una gran superficie de enfrentamiento entre los dos cuerpos metálicos que ofician de placas. Pero ¿por qué Musschenbroek utilizo el vidrio para separar las placas metálicas? Porque observó que la capacidad era fuertemente dependiente del material utilizado para separar los cuerpos metálicos o placas y que llamó “dielectrico”.

Sabemos que un capacitor acumula energía eléctrica. Pero en donde esta acumulada esa energía eléctrica ¿en las placas o en el dieléctrico? Musschenbroek estaba seguro que era en las placas como parece indicar la lógica y para demostrarlo fabricó un capacitor desarmable con dos chapas cuadradas y un vidrio que podía retirase a voluntad para reemplazarlo por otro vidrio. Armó el capacitor lo cargó con varios KV, sacó el vidrio y coloco un vidrio virgen; probó si sacaba chispas y se sorprendió al ver que el capacitor estaba descargado. Volvió a colocar el primer vidrio y observó que el capacitor produjo chispas al unir las placas con un conductor.

Es decir que la energía estaba en el dieléctrico, lo cual explicaba que la capacidad dependiera del mismo. De sus estudios y experimentos dedujo que la energía no podía estar acumulada en las placas porque un metal no puede tener diferencias de potencial en su interior debido a la movilidad de los electrones. En cambio, en el dieléctrico, si los electrones son reubicados se quedan en esa misma posición por una infinita cantidad de tiempo si el dieléctrico es ideal (no tiene fugas). Se puede decir que en el dieléctrico existe un campo eléctrico con zonas donde hay un exceso de electrones a zonas donde hay una ausencia de electrones. Todo el dieléctrico es neutro pero sus diferentes zonas tienen lo que se llama un gradiente de potencial que va variando linealmente de una zona positiva a otra negativa.

La capacidad de un capacitor es directamente proporcional a la superficie enfrentada de las placas e inversamente proporcional a la separación o espesor del dieléctrico. La constante de proporcionalidad es un coeficiente que depende del dieléctrico utilizado y se llama constante dieléctrica. Cuando se requieren grandes capacidades se recurre a realizar dieléctricos de muy bajo espesor y placas de mucha superficie. Algo muy común es realizar placas y dieléctricos muy largos y luego enrollarlas sobre si misma. Otro modo es realizar mas de dos capas metálicas planas y unir todas las placas pares y todas las placas impares. Más adelante volveremos sobre la tecnología de los capacitores.

La capacidad de un capacitor se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador al que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1V éste adquiere una carga eléctrica de 1 Culombio de electricidad.

Un capacitor de 1 faradio es mucho más grande que la mayoría de los capacitores utilizados en electrónica, por lo que en la práctica se suele indicar la capacidad en submúltiplos del F. Los supercondensadores son la excepción. Están hechos de carbón activado para conseguir una gran área relativa y tienen una separación molecular entre las “placas”. Así se consiguen capacidades del orden de cientos o miles de faradios. Uno de estos condensadores se incorpora en el reloj Kinetic de Seiko, con una capacidad de 1/3 de Faradio, haciendo innecesaria la pila. También se están utilizando en los prototipos de automóviles eléctricos.

El valor de la capacidad viene definido por la fórmula siguiente

Q = C . V

en donde:

• C: Capacidad
• Q: Carga eléctrica
• V: Diferencia de potencial o tensión aplicada

Ahora imagínese al capacitor como un recipiente de electrones cuando mas tensión V le aplica mas electrones entran en el mismo. Lo mismo ocurre cuando mas grande es el recipiente “C”.

Capacitores cerámicos

Los capacitores cerámicos sueles ser de dos tipos diferentes. Los cerámicos disco son los mas comunes y tienen una forma muy simple: se trata de un disco de material aislante cerámico de elevada constante dieléctrica metalizado en sus dos caras. Sobre el metalizado se sueldan los dos chicotes de conexión resultando un dispositivo como el mostrado en la figura 3 en donde se observa el capacitor si su baño final de pintura epoxi que tapa el disco y parte de los terminales.

Este tipo de capacitor se provee desde capacidades de 2,2 pF hasta .1 uF en tensiones relativamente bajas de 63V. Existen también capacitores cerámicos disco de mayor tensión para aplicaciones especiales que llegan a valores de 2 KV.

Este tipo de capacitor se utiliza en constantes de tiempo bajas del orden del uS o menores aun. La tolerancia mas común es del 5% y los de valores bajos hasta 100 pF no varían con la temperatura y se denominan NP0. Los valores mayores pueden tener coeficientes de variación con la temperatura positivos o negativos que algunas veces se utilizan para compensar el coeficiente del resistor y lograr una constante de tiempo fija que no varíe con la temperatura.

Por lo general estos capacitores están marcados con lo que se llama el método Japonés que consiste en utilizar un código de 3 cifras en donde las dos primeras cifras indican el valor absoluto del capacitor y la tercera indica la cantidad de ceros que se deben agregar a las dos primeras cifras, para obtener la capacidad en pF. Por ejemplo un capacitor marcado 223 es de 22.000 pF. Para que no existan confusiones con los capacitores de bajos valores cuando se utiliza este código se lo escribe subrayado (en nuestro ejemplo 223). Si un capacitor es de 220 con subrayado es de 22 pF y si no lo está es de 220pF. Observe que el mismo capacitor de 22 pF podría estar marcado 220 o 22.

Otra tecnología muy parecida es la de los capacitores Plate que se caracterizan por tener una forma rectangular en lugar de la clásica circular como la de los disco. En realidad la palabra Plate es una marca registrada de Philips. Pero su uso es tan común que se lo toma como un denominación de tipo. Están construidos igual que los disco con una pastilla cerámica plateada en sus dos caras en donde se sueldan posteriormente los terminales de alambre de cobre. La marcación de estos capacitores es simplemente escribir el valor en una unidad cómoda utilizándola la letra de la unidad como una coma decimal. Por ejemplo un capacitor marcado 4n7 es un capacitor de 4,7 nF. Se puede observar que los capacitores posee su cabeza pintada de un color que determina la variación de la capacidad con la temperatura. Por ejemplo una cabeza negra significa que es un capacitor NP0 que no varía con la temperatura.

Los dos tipos de capacitores tratados suelen tener versiones multicapa que poseen una elevada capacidad en un pequeño tamaño.

Capacitores con dieléctrico de plástico

Por lo general se fabrican partiendo de dos finos folios de polyester que se enrollan junto con dos láminas también muy finas de aluminio, para formar las placas del capacitor. Una variante para lograr tamaños mas pequeños consiste en metalizar el plástico usado como dieléctrico. La primer versión suele utilizarse para capacitores que requieran una elevada corriente circulando por ellos, debido a que la presencia de las laminas metálicas ayudan a extraer el calor interno y el mayor tamaño ayuda a disipar el calor que llega al exterior. La segunda versión se utiliza donde solo existen bajas corrientes.

El tipo de dieléctrico utilizado se presta para construir capacitores de elevada tensión de aislación que está estandarizada en 250V, 400V y 630V. En cuanto a la banda de capacidades que se pueden construir; esta suele comenzar en 1.000 pF y llegar hasta 0,47 uF (habitualmente se dice .47 uF) o 1 uF.

Existe dos modos de marcar estos capacitores de acuerdo al fabricante.

• Philips suele pintarlos con tres bandas de colores para la capacidad de modo que se comiencen a leer por la banda mas alejada de los terminales con el clásico código de colores de resistores (primer valor significativo, segundo valor significativo, cantidad de ceros) con la capacidad expresada en pF. Estos capacitores tienen una aceptable estabilidad con la temperatura y un coeficiente térmico que compensa perfectamente la variación de un resistor de carbón. De este modo suelen ser los capacitores elegidos cuando se diseña una constante de tiempo RC.
• Siemens imprime directamente las características del capacitor en el cuerpo (normalmente pintado de naranja) y usa una tecnología algo diferente que se llama multicapa. Los capacitores no son enrollados sino con capas metálicas planas y entrelazadas. Pero a todos los efectos se considera a ambas tecnologías como equivalentes y solo diferenciables en que los capacitores de Philips tienen simetría cilíndrica y los de Siemens tienen simetría cúbica.

Capacitores electrolíticos

Donde se requiera un pequeño tamaño son indispensables los capacitores electrolíticos cuya faja de capacidades suele empezar en .47 uF y llegar hasta 10 mF. Un capacitor electrolítico esta construido enrollando dos laminas de aluminio y dos láminas de papel mojado en agua acidulada llamada electrolito. El electrolito es un camino de relativamente baja resistencia es decir que inmediatamente después de fabricado, no tenemos un capacitor sino un dispositivo sin terminar que se llama protocapacitor. El protocacitor se conecta a una fuente de corriente de modo que el ácido oxide a una de las placas de aluminio. Como el óxido es un aislador, un tiempo después se forma un capacitor electrolitico polarizado en donde la placa positiva esta oxidada.

El valor de capacidad y de tensión no solo depende de las características geométricas de las placas sino que depende fuertemente de este interesante proceso de formación que no es permanente. En efecto el único componente electrónico con fecha de vencimiento es el electrolítico ya que si se lo deja mucho tiempo sin aplicarle tensión se desforma variando su capacidad y su tensión de aislación.

Podríamos decir que un electrolítico (normalmente se obvia la palabra capacitor) es un componente vivo que se alimenta del equipo. Y si el equipo no se usa por mucho tiempo los electrolíticos fallan y hasta inclusive explotan si son circulados por una corriente excesiva. Por lo común el buen diseñador tiene en cuenta el problema y suele (cuando el circuito lo permite) agregar algún pequeño resistor en serie para evitar la explosión. De este modo por lo general el electrolítico se hincha en su cara superior y en su tapón de goma inferior por la presión de los gases generados en su interior, pero no llega a explotar.

Si el lector tiene educación informática sabe que muchos de los problemas de un motherboard se arreglan al cambiar los electrolíticos, sobre todo si estos se ven hinchados o si existen derrames de líquido a su alrededor.

Cuando se reemplaza un electrolítico, se debe prestar la mayor atención al valor de tensión del mismo. Existe una falsa información muy difundida en nuestro gremio que indica: un electrolítico de mayor tensión puede reemplazar siempre a otro de menor tensión. Esto es cierto con el fin de realizar una prueba; pero luego es conveniente realizar un reemplazo definitivo sin exceder el rango de tensión. La razón de esto obedece al fenómeno de la deformación de un electrolítico que tiene aplicada una tensión muy pequeña para su valor de trabajo.

Si Ud. posee experiencia en la reparación, habrá observado que los electrolíticos de bajo valor son mas susceptibles de fallar que los de valor m´ss elevado. Esto parecería no tener una explicación simple. Pero la tiene. Sucede que cuando un fabricante tiene que hacer capacitores de bajo valor se encuentra con un problema; con unas cuantas vueltas ya se pasa de capacidad. Entonces hace circular corriente por mucho tiempo para que la capa de oxido sea de mayor espesor; de este modo controla la capacidad pero no puede evitar que el capacitor fabricado tenga una tensión de trabajo elevada. Como el comprador pide de un valor mas bajo, lo marca con ese valor para dejarlo conforme, pensando en que las pruebas de control de calidad va a dar bien de cualquier modo. Y en efecto así es, pero ese capacitor ya tiene la simiente de la falla marcada en su cuerpo. Donde dice 12V debería tal ves decir 250V. Si el equipo provee 6V es prácticamente como si el capacitor estuviera sin alimentar y unos pocos meses después falla catastróficamente por deformación.

Debido a todos estos problemas, el electrolítico es el dispositivo de mayores tolerancia que usamos en la electrónica. En efecto la tolerancia normal es de -30% +100%. También son muy susceptibles de variar de acuerdo a la temperatura. Por todas estas razones su uso se ve limitado solo a alisar tensiones de fuente y solo cuando las fluctuaciones son muy lentas, porque su construcción enrollada los hace comportar mas como inductores (que serán estudiados en la próxima entrega) que como capacitores.

Otro problema es su polarización. Un electrolítico debe recibir la tensión positiva en el terminal marcado + . Si por error se conecta al revés, se produce una elevada circulación de corriente ya que el electrolítico intenta formarse con la polaridad inversa, se calienta y explota. Si el circuito puede invertir su tensión se deberán utilizar electrolíticos no polarizados (internamente poseen dos electrolíticos en inversa dentro de una misma cápsula).

El problema de la tolerancia y la variación con la temperatura se resuelve utilizando placas de un metal llamado tantalio, que tiene una elevada resistencia al ataque de los ácidos. De este modo una ves formado el electrolítico de tantalio es muy difícil que se deforme con el tiempo. Su costo elevado hace que solo se lo utilice en circuitos especiales donde se requiera una estrecha tolerancia.

Un capacitor de tantalio sigue siendo polarizado. Por esas razones cuando se requiere un capacitor no polarizado y estable se recurre a colocar dos electrolíticos de tantalio en oposición dentro de la misma cápsula.

Capacitores de precisión

En muchos casos se deben emplear capacitores de precisión (por ejemplo al 1%) y cuya capacidad prácticamente no varíe con la temperatura. En esos casos si se trata de capacitores para constantes de tiempo altas, del orden del uS, se recurre a capacitores enrollados con un dieléctrico de plástico especial llamado Macrofol con carga de mica pulverizada (a la izquierda en la figura). Pero cuando se trata de constantes de tiempo mas pequeñas, se recurre a los auténticos capacitores de mica/plata que se construyen con un tubo de mica metalizado en su interior y su exterior con plata pura.

Los capacitores de Macrofol suelen partir de unos pocos pF y llegar a valores del orden de los 1000 pF, en tanto que los capacitores de mica/plata no suelen sobrepasar los 220 pF, ambos con bajas tensiones de trabajo del orden de los 50V.

El rotulado de los Macrofol es simplemente por impresión, en cambio los capacitores mica/plata muchas veces no están rotulados, ya que suelen estar ocultos dentro de los inductores blindados y son muy pequeños como para recibir una simple impresión.

Capacitores variables

Los capacitores variables se utilizan para lograr la sintonía de un dispositivo. En este sector solo los nombramos porque su tratamiento completo será analizado cuando realicemos nuestro trabajo práctico sobre la fabricación de una radio elemental.

Capacitores SMD

En los equipos actuales, en la secciones de señal, se utiliza el armado por componentes SMD (surface mounting device o componentes de montaje superficial). De todos los capacitores nombrados hasta aquí los que mas se prestan para el montaje superficial son los capacitores cerámicos. Los capacitores electrolíticos tienen una versión enteramente SMD pero su costo es casi prohibitivo. Por esa razón simplemente se coloca un electrolítico común (con sus terminales cortados) en una base cerámica y se los utiliza como SMD.

Estos capacitores se identifican por su dimensiones; por ejemplo los de tipo 0805 tienen una largo de 8 mm y un ancho de 5mm. Puede ocurrir que no tengan ninguna marcación sobre su cuerpo porque el fabricante los identifica por el tamaño y el color. Otros fabricantes los marcan con un sistema codificado o de código reducido debido a su pequeño tamaño.

La codificación del valor consiste en una letra seguida por un número, la letra corresponde a la mantisa o valor significativo indicado en la tabla inferior y el número corresponde a la cantidad de ceros que se deben agregar a la mantisa, obteniéndose el resultado en pF.

Letra	Mantisa	Letra	Mantisa	Letra	Mantisa
A	1.0	J	2.2	S	4.7
B	1.1	K	2.4	T	5.1
C	1.2	L	2.7	U	5.6
D	1.3	M	3.0	V	6.2
E	1.5	N	3.3	W	6.8
F	1.6	P	3.6	X	7.5
G	1.8	Q	3.9	Y	8.2
H	2.0	R	4.3	Z	9.1

Tabla para la lectura de capacitores cerámicos

Ejemplos:

• S4 indica 47nF ( 4.7 x 104 pF = 47.000 pF )
• A2 indica 100 pF ( 1.0 x 102 pF )
• A3 indica 1 nF ( 1.0 x 103 pF = 1000 pF )

Los capacitores cerámicos SMD requieren un trato muy especial porque es suficiente con tocarlos con un soldador sobrecalentado para alterar su valor o fisurarlos. Inclusive muchas veces son afectados por un inapropiado proceso de soldadura (shock térmico) que los afecta de modo tal que suelen fallar algunos meses después de su salida de la planta de producción.

ROBOT DRIVER

Seguidor de linea análogo llamado DRIVER.

El mecanismo dinámico lo constituyen dos micro motores similares a los que usan los robots 3pi de la marca POLOLU con una relación de 30:1, el chasis es una lamina de acrílico de 3mm de espesor translucida, los sensores infrarrojos en configuración análoga QRT, el sistema de alimentación es una batería de Li-ion  BL-5C recargable similar a las usadas por los teléfonos celulares NOKIA.

El sistema de control esta diseñado con amplificadores operacionales en configuración de amplificador no inversor, para este circuito se usa el LM324, se usan dos transistores C8050 NPN para el manejo de los motores.

Vídeo del móvil en la pista del concurso de Robótica de la UNAD de Sogamoso. 

Este mismo móvil participo en el concurso internacional UDI en Bucaramanga Colombia, y logro muy buenos resultados ubicándose en el sexto puesto de treinta y dos, en la categoría.

Vídeo del móvil en la pista del concurso de Robótica de la UDI. 

Diseño: Carlos Alberto Goyeneche Alfonso.

Konrad Zuse

(Berlín, 1910 - Huenfeld, 1995) Ingeniero alemán. Se le considera el inventor de la primera computadora electrónica digital totalmente funcional, la conocida como Z3 (1941). Además, fue el primero en desarrollar un lenguaje informático e introducir el sistema de numeración binario en la construcción de ordenadores.

A pesar de que el tiempo le convertiría en el inventor de la primera computadora digital, los primeros pasos de Zuse en el ámbito universitario no estuvieron relacionados con la ingeniería electrónica. Comenzó a estudiar ingeniería civil en 1927, en la Universidad Técnica de Berlín-Charlottenburg, aunque antes de llegar a licenciarse cambió hasta en tres ocasiones de disciplina. Zuse no sabía si dedicarse a la ingeniería o a la pintura, que, desde muy joven, era una de sus mayores pasiones.

Cuando finalmente se decantó por la ingeniería no dejó de lado el arte. La venta de sus cuadros le sirvió para costearse los estudios universitarios. En 1935 obtuvo el titulo de ingeniero civil y se incorporó, casi de inmediato, a la empresa aeronáutica Henschel Flugzeugwerke, en la que realizó prácticas de diseño. En esa época la idea de construir una máquina que facilitase el trabajo de cálculo en el mundo científico ya rondaba su cabeza. Una de las cosas que más detestaba de su profesión era la rutina y la pérdida de tiempo que suponía el tener que realizar innumerables cálculos matemáticos.

Las primeras notas acerca de la necesidad de crear una computadora datan, en los diarios de Zuse, de 1934. El mayor problema con que se encontraba era su falta de conocimientos de electrónica y transmisión. En esos años se estaban llevando a cabo en Estados Unidos diversos estudios sobre computación, pero Zuse no tenía la más mínima referencia sobre los mismos. Su idea no era perfeccionar las arcaicas calculadoras mecánicas basadas en el sistema decimal, sino diseñar una máquina que superase con creces a dichas calculadoras.

Hubo una cierta discusión acerca de la paternidad de la computadora, ya que algunos autores consideraban que el inventor fue Zuse, mientras que otros le dieron la autoría al estadounidense Howard H. Aiken. Sin embargo, ha quedado definitivamente establecido que la máquina desarrollada por este último, la conocida como Harvard Mark 1, fue diseñada y ensamblada entre los años 1939 y 1944, mientras que Zuse, en el año 1943, ya tenía totalmente completadas la Z1, la Z2 y la Z3, que sería el prototipo definitivo de computadora.

Zuse diseñó la primera computadora y su plan lógico en 1936. A esta máquina le dio el nombre de V1, aunque más tarde se lo cambiaría por Z1. Desarrolló buena parte del trabajo en el salón de su casa, entre 1936 y 1938, puesto que no disponía del dinero suficiente para alquilar una nave industrial. Zuse estaba obsesionado con la idea de que las computadoras debían poder ser programadas de manera libre, lo que significaba que fueran capaces de leer y comprender una secuencia de instrucciones. Este primer prototipo de computadora era muy primario, ya que no utilizaba transmisores, sino una serie de láminas muy finas de metal que Zuse, junto a sus ayudantes, había creado y ensamblado con absoluta precisión. Además, no tenía más que una unidad eléctrica formada por un pequeño motor, y su memoria estaba constituida en bloques y compuesta por sesenta y cuatro palabras, que contenían cada una veintidós bits. Una copia de esta primera computadora digital binaria ha quedado expuesta en el Museo del Transporte y la Tecnología de Berlín.

Zuse ante una reconstrucción de la Z3

La Z1 era plenamente funcional en 1938, dentro de sus lógicas limitaciones. Zuse, al comprobar el éxito que había tenido, puso más empeño en el diseño y construcción del que sería su segundo prototipo, la computadora Z2. Esta nueva máquina era una evolución de la anterior, puesto que utilizaba su misma memoria, pero incorporaba un total de ochocientos transmisores. Zuse consiguió esta cantidad de transmisores en las compañías telefónicas -donde ya no se usaban-. Con ellos pudo construir las unidades aritméticas y de control. Cuando comprobó que la utilización de transmisores era beneficiosa para el invento, poco antes de que estallase la Primera Guerra Mundial, comenzó la construcción de la Z3, que quedó completada en el año 1941.

Aunque en 1940 Zuse había fundado su propia empresa en Berlín, la Zuse Apparatebau, para el desarrollo de sus máquinas, las restricciones que sobrevinieron con la guerra le obligaron a aceptar la financiación particular de sus amigos, así como la aportación económica del propio gobierno nazi. A pesar de las penurias a las que estaba sometida toda la población, Zuse terminó su prototipo en 1941, por lo que la Z3 se convertía en la primera computadora electrónica digital totalmente funcional.

Zuse comprendió que la máquina podía mejorarse, pero que, pese a ello, él había puesto las bases para el desarrollo de la moderna computación. Tenía claro que su próximo proyecto, la Z4, debía marcar la pauta para el desarrollo posterior de este tipo de aparatos. Pero los bombardeos efectuados por las tropas aliadas sobre Berlín fueron un gran revés para Zuse, ya que destruyeron las tres primeras máquinas, la Z1, la Z2 y la Z3. También perdió gran parte de sus diseños y de las fotografías de las máquinas. Pasado el tiempo, Zuse decidió reconstruir sus primeras computadoras; esto ha permitido que la Z3 se encuentre en la actualidad en el Deutsches Museum de Berlín.

Poco antes de acabar la guerra, Zuse se encontró con una compañía destruida por las bombas y con el único consuelo de haber podido salvar la Z4, la más sofisticada de sus máquinas. Ante el cariz que tomaban los acontecimientos de la Segunda Guerra Mundial, y al comprender lo peligroso de permanecer en Berlín, decidió trasladarse a Gottinga con su máquina. Allí continuó con sus trabajos en el laboratorio del Instituto Experimental de Aerodinámica. Pero tampoco Gottinga se libró de los bombardeos aliados, por lo que Zuse tuvo que trasladarse de nuevo a una pequeña villa de Baviera llamada Hinterstein.

Allí pudo finalizar su tarea de construcción en el año 1946 tras cuatro años de su comienzo, mucho después de lo que había previsto en un principio. La máquina, mucho más sofisticada que las anteriores, era la primera computadora ideada para ser producida en serie. Sin embargo, su fabricación quedó estancada por las consecuencias económicas de la guerra. En el año 1950 Zuse decidió que la funcionalidad de la computadora debía ser probada en alguna institución científica, por lo que la envió al Instituto Politécnico Federal de Zúrich. La máquina se probó allí con éxito y fue utilizada por esa misma institución y por el Instituto de Matemáticas Aplicadas de la ciudad suiza hasta 1955.

En 1949 Zuse se estableció en la ciudad de Neukirchen, donde volvió a fundar su empresa de computadoras, ahora con el nombre de Zuse KG. En un principio tuvo varios socios, pero más tarde decidió establecer una empresa familiar en la que sólo participaría su mujer. La fundación de la compañía fue ciertamente relevante, al ser la primera empresa alemana dedicada a la fabricación masiva de computadoras. En 1957 Zuse tuvo que trasladar la fábrica a Bad Hersfeld, ya que la antigua se le había quedado pequeña.

Sus investigaciones se centraban, en esos momentos, en el desarrollo de un lenguaje de programación para sus computadoras. El sofisticado programa que creó, llamado Plankalkül, aplicaba los estados puros para el cálculo numérico y utilizaba las reglas de la lógica matemática. A pesar de que la versión final del programa ya estaba terminada en 1946, no fue publicada hasta 1972 en el Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung. Zuse se refería a sus programas como Rechenplans (Planes informáticos) y con ellos llegó incluso a crear un juego informático de ajedrez.

A partir de 1949 y hasta 1964 Zuse estuvo enfrascado totalmente en el desarrollo de su fábrica, ya que se encontró con el problema de obtener las patentes de sus propias máquinas, destruidas durante la Segunda Guerra Mundial. Ello le obligó a reconstruir la Z3, la más importante de las computadoras, entre 1960-1961, ya que ésta era la matriz para las siguientes. Con la patente se quería asegurar los derechos sobre las máquinas que se construyeran en Alemania y en el resto del mundo, y para ello tenía que demostrar que eran funcionales cuando fueron destruidas. La reconstrucción de la máquina tenía cinco metros de largo, dos de altura y ochenta centímetros de ancho.

Sin embargo, el tribunal de patentes alemanas no falló hasta el año 1967 y, cuando lo hizo, no fue a su favor, por lo que Zuse perdió una importante fuente de ingresos. La tardanza del dictamen judicial le impidió hacer frente a las deudas que había contraído y no tuvo más remedio que vender su compañía a la Siemens AG, donde se le concedió un puesto de consejero, que ocupó hasta 1969. A pesar del revés que supuso la sentencia de los tribunales, el mundo científico reconoció a Zuse como el inventor de la primera computadora digital automática completamente funcional.

Desde entonces Zuse se volcó en la pintura y la redacción de su autobiografía. Desde el año 1964 y hasta 1970 expuso en algunas de las más importantes galerías alemanas bajo el seudónimo de Kuno See, puesto que no deseaba que se relacionase su pintura con sus inventos en el mundo de la ingeniería. Terminó la redacción de su autobiografía en el año 1970. En ella afirmaba, de forma metafórica, que el universo consistía en millones de microordenadores que trabajaban en paralelo.

La importancia de Zuse en el campo de la ingeniería y de la ciencia en general quedó reflejada en los innumerables reconocimientos académicos que recibió a lo largo de su vida. En 1965 se le otorgó el Premio Siemens de Alemania, el galardón tecnológico más importante del país y uno de los más significativos del mundo. Ese mismo año recibió, en Las Vegas, el Harry Goode Memorial Award junto a Stibitz. Asimismo, Zuse fue investido doctor honoris causa por numerosas universidades alemanas y europeas. Hoy día existe en Berlín el Konrad Zuse Zentrum für Informationstechnik, dedicado a la informática científica.

El sistema PICAXE

El microcontrolador PIC (microcontrolador programable) es a menudo descrito como un "ordenador en un chip". Es un circuito integrado que contiene memoria, unidades procesadoras y circuitos de entrada/salida, en una sola unidad.

Los microcontroladores son comprados en "blanco" y luego programados con un programa específico de control. Una vez programado, este microcontrolador es introducido en algún producto para hacerlo más inteligente y fácil de usar.

A manera de ejemplo, un horno de microondas puede utilizar un solo microcontrolador para procesar información proveniente del teclado numérico, mostrar información para el usuario en la pantalla y controlar los dispositivos de salida (motor de la mesa giratoria, luz, timbre y magnetrón).

Un microcontrolador puede a menudo reemplazar a un gran número de partes separadas, o incluso a un circuito electrónico completo. Algunas de las ventajas obtenidas con el uso de microcontroladores en el diseño de productos son:

· aumento en la confiabilidad debido al menor número de partes.

· reducción en los niveles de existencia ya que un microcontrolador reemplaza varias partes.

· simplificación del ensamblaje del producto y productos finales más pequeños.

· gran flexibilidad y adaptabilidad del producto ya que las funciones del producto están programadas en el microcontrolador y no incorporadas en el hardware electrónico.

· rapidez en modificaciones y desarrollo del producto mediante cambios en el programa del microcontrolador, y no en el hardware electrónico.

Algunas de las aplicaciones que utilizan microcontroladores incluyen artefactos domésticos, sistemas de alarma, equipo médico, subsistemas de automóviles y equipo electrónico de instrumentación. Algunos automóviles modernos contienen mas de treinta microcontroladores - utilizados en una amplia variedad de subsistemas desde el control del motor hasta el cierre a control remoto!

En la Industria, los microcontroladores son usualmente programados utilizando programación en lenguaje C. Sin embargo, debido a la complejidad de este lenguaje, es muy difícil para estudiantes muy jóvenes de bachillerato el uso adecuado de dichos lenguajes.

El sistema "PICAXE" es un sistema de microcontrolador fácil de programar que utiliza un lenguaje BASIC muy simple, el cual la mayoría de los estudiantes pueden aprender rápidamente. El sistema PICAXE explota las características únicas de la nueva generación de microcontroladores de bajo costo FLASH. Estos microcontroladores pueden ser programados una y otra vez sin la necesidad de un costoso programador PIC.

El poder del sistema PICAXE radica en su sencillez. No necesita de ningún programador, borrador o complejo sistema electrónico - el microcontrolador es programado (con un simple programa en BASIC o un diagrama de flujo) mediante una conexión de tres alambres conectada al puerto serie del ordenador. El circuito operacional PICAXE utiliza únicamente tres componentes y puede ser ensamblado fácilmente en un tablero experimental para componentes electrónicos, en una placa corriente o en una placa PCB.

EL sistema PICAXE está disponible en dos variedades - 18 pines y 28 pines. El controlador PICAXE-28 provee 22 pines de entrada/salida (8 salidas digitales, 8 entradas digitales y 4 entradas analógicas). El sistema PICAXE-18 provee 8 salidas y 5 entradas.

Las características principales del sistema PICAXE son las siguientes:

 

· bajo costo, circuito de fácil construcción

· hasta 8 entradas, 8 salidas y 4 canales analógicos

· rápida operación de descarga mediante el cable serial

· Software "Editor de Programación" gratuito y de fácil uso

· lenguaje BASIC simple y fácil de aprender

· editor de diagramas de flujo incluido

· puede ser programado también mediante el software "Crocodile Technology"

· extenso número de manuales gratuitos y foro de apoyo en línea

· tablero experimental tutorial y tutoriales incluidos

· paquete de control remoto infrarrojo disponible

· paquete de servocontrolador disponible

 

Erwin Schrödinger

(Viena, 1887-id., 1961) Físico austriaco. Compartió el Premio Nobel de Física del año 1933 con Paul Dirac por su contribución al desarrollo de la mecánica cuántica. Ingresó en 1906 en la Universidad de Viena, en cuyo claustro permaneció, con breves interrupciones, hasta 1920. Sirvió a su patria durante la Primera Guerra Mundial, y luego, en 1921, se trasladó a Zurich, donde residió los seis años siguientes.

En 1926 publicó una serie de artículos que sentaron las bases de la moderna mecánica cuántica ondulatoria, y en los cuales transcribió en derivadas parciales su célebre ecuación diferencial, que relaciona la energía asociada a una partícula microscópica con la función de onda descrita por dicha partícula. Dedujo este resultado tras adoptar la hipótesis de De Broglie, enunciada en 1924, según la cual la materia y las partículas microscópicas, éstas en especial, son de naturaleza dual y se comportan a la vez como onda y como cuerpo.

Atendiendo a estas circunstancias, la ecuación de Schrödinger arroja como resultado funciones de onda, relacionadas con la probabilidad de que se dé un determinado suceso físico, tal como puede ser una posición específica de un electrón en su órbita alrededor del núcleo.

En 1927 aceptó la invitación de la Universidad de Berlín para ocupar la cátedra de Max Planck, y allí entró en contacto con algunos de los científicos más distinguidos del momento, entre los que se encontraba Albert Einstein.

Permaneció en dicha universidad hasta 1933, momento en que decidió abandonar Alemania ante el auge del nazismo y de la política de persecución sistemática de los judíos. Durante los siete años siguientes residió en diversos países europeos hasta recalar en 1940 en el Dublin Institute for Advanced Studies de Irlanda, donde permaneció hasta 1956, año en el que regresó a Austria como profesor emérito de la Universidad de Viena.

Albert Einstein

Albert Einstein nació en la ciudad bávara de Ulm el 14 de marzo de 1879. Fue el hijo primogénito de Hermann Einstein y de Pauline Koch, judíos ambos, cuyas familias procedían de Suabia. Al siguiente año se trasladaron a Munich, en donde el padre se estableció, junto con su hermano Jakob, como comerciante en las novedades electrotécnicas de la época.

El pequeño Albert fue un niño quieto y ensimismado, que tuvo un desarrollo intelectual lento. El propio Einstein atribuyó a esa lentitud el hecho de haber sido la única persona que elaborase una teoría como la de la relatividad: «un adulto normal no se inquieta por los problemas que plantean el espacio y el tiempo, pues considera que todo lo que hay que saber al respecto lo conoce ya desde su primera infancia. Yo, por el contrario, he tenido un desarrollo tan lento que no he empezado a plantearme preguntas sobre el espacio y el tiempo hasta que he sido mayor».

En 1894, las dificultades económicas hicieron que la familia (aumentada desde 1881, por el nacimiento de una hija, Maya) se trasladara a Milán; Einstein permaneció en Munich para terminar sus estudios secundarios, reuniéndose con sus padres al año siguiente. En el otoño de 1896, inició sus estudios superiores en la Eidgenossische Technische Hochschule de Zurich, en donde fue alumno del matemático Hermann Minkowski, quien posteriormente generalizó el formalismo cuatridimensional introducido por las teorías de su antiguo alumno. El 23 de junio de 1902, empezó a prestar sus servicios en la Oficina Confederal de la Propiedad Intelectual de Berna, donde trabajó hasta 1909. En 1903, contrajo matrimonio con Mileva Maric, antigua compañera de estudios en Zurich, con quien tuvo dos hijos: Hans Albert y Eduard, nacidos respectivamente en 1904 y en 1910. En 1919 se divorciaron, y Einstein se casó de nuevo con su prima Elsa.

Durante 1905, publicó cinco trabajos en los Annalen der Physik: el primero de ellos le valió el grado de doctor por la Universidad de Zurich, y los cuatro restantes acabaron por imponer un cambio radical en la imagen que la ciencia ofrece del universo. De éstos, el primero proporcionaba una explicación teórica, en términos estadísticos, del movimiento browniano, y el segundo daba una interpretación del efecto fotoeléctrico basada en la hipótesis de que la luz está integrada por cuantos individuales, más tarde denominados fotones; los dos trabajos restantes sentaban las bases de la teoría restringida de la relatividad, estableciendo la equivalencia entre la energía E de una cierta cantidad de materia y su masa m, en términos de la famosa ecuación E = mc², donde c es la velocidad de la luz, que se supone constante.

El esfuerzo de Einstein lo situó inmediatamente entre los más eminentes de los físicos europeos, pero el reconocimiento público del verdadero alcance de sus teorías tardó en llegar; el Premio Nobel de Física, que se le concedió en 1921 lo fue exclusivamente «por sus trabajos sobre el movimiento browniano y su interpretación del efecto fotoeléctrico». En 1909, inició su carrera de docente universitario en Zurich, pasando luego a Praga y regresando de nuevo a Zurich en 1912 para ser profesor del Politécnico, en donde había realizado sus estudios. En 1914 pasó a Berlín como miembro de la Academia de Ciencias prusiana. El estallido de la Primera Guerra Mundial le forzó a separarse de su familia, por entonces de vacaciones en Suiza y que ya no volvió a reunirse con él.

Contra el sentir generalizado de la comunidad académica berlinesa, Einstein se manifestó por entonces abiertamente antibelicista, influido en sus actitudes por las doctrinas pacifistas de Romain Rolland. En el plano científico, su actividad se centró, entre 1914 y 1916, en el perfeccionamiento de la teoría general de la relatividad, basada en el postulado de que la gravedad no es una fuerza sino un campo creado por la presencia de una masa en el continuum espacio-tiempo. La confirmación de sus previsiones llegó en 1919, al fotografiarse el eclipse solar del 29 de mayo; The Times lo presentó como el nuevo Newton y su fama internacional creció, forzándole a multiplicar sus conferencias de divulgación por todo el mundo y popularizando su imagen de viajero de la tercera clase de ferrocarril, con un estuche de violín bajo el brazo.

Durante la siguiente década, Einstein concentró sus esfuerzos en hallar una relación matemática entre el electromagnetismo y la atracción gravitatoria, empeñado en avanzar hacia el que, para él, debía ser el objetivo último de la física: descubrir las leyes comunes que, supuestamente, habían de regir el comportamiento de todos los objetos del universo, desde las partículas subatómicas hasta los cuerpos estelares. Tal investigación, que ocupó el resto de su vida, resultó infructuosa y acabó por acarrearle el extrañamiento respecto del resto de la comunidad científica.

A partir de 1933, con el acceso de Hitler al poder, su soledad se vio agravada por la necesidad de renunciar a la ciudadanía alemana y trasladarse a Estados Unidos, en donde pasó los últimos veinticinco años de su vida en el Instituto de Estudios Superiores de Princeton, ciudad en la que murió el 18 de abril de 1955.

Einstein dijo una vez que la política poseía un valor pasajero, mientras que una ecuación valía para toda la eternidad. En los últimos años de su vida, la amargura por no hallar la fórmula que revelase el secreto de la unidad del mundo hubo de acentuarse por la necesidad en que se sintió de intervenir dramáticamente en la esfera de lo político. En 1939, a instancias de los físicos Leo Szilard y Paul Wigner, y convencido de la posibilidad de que los alemanes estuvieran en condiciones de fabricar una bomba atómica, se dirigió al presidente Roosevelt instándole a emprender un programa de investigación sobre la energía atómica.

Luego de las explosiones de Hiroshima y Nagasaki, se unió a los científicos que buscaban la manera de impedir el uso futuro de la bomba y propuso la formación de un gobierno mundial a partir del embrión constituido por las Naciones Unidas. Pero sus propuestas en pro de que la humanidad evitara las amenazas de destrucción individual y colectiva, formuladas en nombre de una singular amalgama de ciencia, religión y socialismo, recibieron de los políticos un rechazo comparable a las críticas respetuosas que suscitaron entre los científicos sus sucesivas versiones de la idea de un campo unificado.