El mundo está lleno de estructuras complejas, como los puentes, las carreteras, las turbinas eólicas y las centrales eléctricas. Todos ellos tienen que ser cuidadosamente monitorizados para asegurar su integridad.

Actualmente gran parte de este trabajo ha de ser realizado por ingenieros físicamente presentes. Y no representa una tarea fácil para objetos que abarquen cientos o incluso miles de kilómetros, como las carreteras, o para estructuras remotas como las turbinas eólicas marinas.

Así que una manera de hacerlo en remoto resultaría altamente valiosa. Claramente requiere algún tipo de sensor independiente que pueda medir la propiedad deseada como la temperatura, la acidez y las grietas.

Y desde luego existen numerosos dispositivos para ello. Por ejemplo, unas fibras ópticas colocadas sobre, o incorporadas en, los objetos pueden medir las fuerzas que actúan sobre ellos y los sensores conectados a ellas monitorizan la temperatura, la acidez, etcétera.

Pero este tipo de sensores no proporcionan una cobertura global. En otras palabras, no pueden indicar la temperatura en cada punto del objeto. Para eso, se necesita algo más ambicioso.

El sueño sería disponer de un recubrimiento inteligente que haga este trabajo. Sería un "material programable" que recubra el objeto por completo con una fina capa. Contendría diminutos sensores de partículas que recopilarían informaciones sobre la superficie, como su temperatura, y las comunicarían a sus vecinos más próximos.

Hace ya tiempo que los matemáticos han contemplado las propiedades de los materiales programables, y les ha surgido una pregunta que les ha dejado perplejos. ¿Es posible emplear un recubrimiento inteligente para determinar la temperatura en cualquier punto de un objeto, aunque los sensores no tengan ningún conocimiento de su geometría general?

Hoy recibimos una respuesta gracias al trabajo de Zahra Derakhshandeh de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe (EEUU) y sus compañeros. El equipo ha desarrollado una serie de algoritmos que proporcionan el marco matemático que permite que estas partículas resuelvan este problema.

Para que funcione, los sensores de partículas y el recubrimiento deben tener ciertas propiedades. El equipo de Derakhshandeh dice que los sensores han de poder desplazarse por la superficie y formar y romper vínculos de comunicación con sus vecinos más próximos. El objeto debe tener una geometría que permita un recubrimiento uniforme.

Bajo esas condiciones, el equipo de Derakhshandeh dice que su marco funciona como un algoritmo de recubrimiento universal para la materia programable. Estas partículas sólo necesitan tener una memoria limitada y comunicarse en distancias cortas y son totalmente autónomas. En otras palabras, son todas equivalentes.

Es un trabajo curioso que algún día podría dar paso a algunas aplicaciones útiles dentro de la monitorización en remoto.

Queda trabajo por hacer, no obstante. Dada la tarea de medir alguna propiedad del material en un punto concreto, un problema importante es la rapidez con la que el algoritmo puede hacerlo. Para averiguarlo, el equipo sugiere probar el algoritmo en una simulación o con materia programable real. Será interesante observar sus progresos.

Otro problema importante será la eficiencia energética de este tipo de materia programable. ¿Qué tipo de carga de comunicación impone el problema del recubrimiento? ¿Será posible que la energía requerida para ello se obtenga del medio ambiente?

La materia programable y el recubrimiento universal aún se encuentran en su infancia. Pero los ahorros que los algoritmos del equipo de Derakhshandeh podrían aportar son considerables, dado el coste de monitorizar y mantener las turbinas eólicas marinas, por ejemplo. Sólo eso debería garantizar el interés futuro por este tema.

Ref: http://arxiv.org/abs/1601.01008: Universal Coating for Programmable Matter