Diseñar y programar el sistema de control de un robot Toyota HSR fue el desafío que tuvo que desarrollar UChile Peppers, equipo a cargo del profesor Javier Ruiz del Solar, director del AMTC de la U. de Chile, y que representó a la Casa de Bello en la RoboCup 2021. Pero no solo eso, el desafío consistía en cumplir con una serie de pruebas: recoger objetos que están desordenados en una habitación para dejarlos en su lugar correcto, echar a la basura los objetos desconocidos y entregar a una persona virtual un objeto específico.

Debido a la pandemia de covid-19 la RoboCup de este año no se realizó de forma presencial, de allí su designación de “RoboCup Worldwide”. Por ello, los participantes debieron enviar vía Internet el código con el sistema de control para el autómata, que fue luego ejecutado en un “robot virtual”, es decir, una simulación.

“Usamos Docker. Teníamos una máquina virtual que simulaba al robot. En esta máquina nosotros debimos instalar un paquete que contenía el código de nuestro sistema de control, que luego era ejecutado por los organizadores para controlar al robot. Tras esa ejecución se calculaban los puntos por la prueba y nos entregaban los resultados”, explica Rodrigo Salas, integrante del equipo.

El resultado demandó un gran esfuerzo para los estudiantes, cuenta Rodrigo Salas. “En la semana final pasábamos de largo trabajando toda la noche porque escribíamos código hasta las cinco de la mañana, cuando se cerraba la ventana para enviarlo por la diferencia de zona horaria. Tres horas después nos reuníamos con los jueces, una reunión de Zoom de 50 personas en donde todos los equipos estaban presentes. Entonces la adrenalina no nos dejaba dormir”, detalla.

“Aprendimos demasiado con esta competencia. Al empezar, cada uno sabía su propio tema: yo diseñaba las máquinas de estado para controlar al robot, otro compañero programaba la localización y navegación, otro se encargaba del sistema de visión y otros dos trabajaban en el control del brazo y la manipulación de objetos. En la última semana terminamos mezclándonos y al final todos trabajábamos en todas las áreas”, sostiene.

Este triunfo corona el camino que ya ha recorrido por años el equipo UChile Peppers en la RoboCup. En 2019, último año en que se había realizado el torneo (en 2020 no se efectuó por la pandemia de covid-19), el equipo obtuvo el segundo lugar en la misma categoría y en 2018 lograron el tercer lugar.

El equipo de la U. de Chile estuvo integrado por los estudiantes Rodrigo Salas, Eduardo Loayza, Juan Pablo Cáceres, Felipe Valenzuela, Fernando Feliú y Nicolás Marticorena, y fue apoyado por los investigadores del AMTC Isao Parra, Daniel Cárdenas y Patricio Loncomilla.

La lenga es uno de los bosques nativos chilenos más extensos a nivel nacional y se encuentra desde la Región del Maule, en la zona alta de la Cordillera de los Andes, hasta el Cabo de Hornos. En la Región de Aysén, particularmente a partir de la década de 1940 con la llegada de colonizadores, se quemaron cerca de tres millones de hectáreas de bosques de esta especie, con el fin de habilitar campo para el desarrollo de actividades agrícolas, especialmente ganadería.

A mediados del siglo pasado, la Corporación Nacional Forestal (Conaf) comenzó a realizar esfuerzos para reforestar con plantaciones de especies exóticas, principalmente para estabilizar los suelos que se encontraban con signos de degradación.

“Actualmente, la Región de Aysén cuenta con más de 32 mil hectáreas (ha) de plantaciones forestales con especies exóticas y más de mil ha de bosques mixtos, siendo las principales especies utilizadas las coníferas Pinus contorta, P. ponderosa, P. sylvestris y Pseudotsuga menziesii. La Reserva Nacional Coyhaique es una zona montañosa que genera agua, por lo tanto, necesitaba de árboles”, sostuvo el profesor Álvaro Promis, académico de la Facultad de Ciencias Forestales y de la Conservación de la Naturaleza (CFCN) de la U. de Chile.

A principios de este siglo, Conaf comenzó un proyecto, explica el profesor Promis, ya que las plantaciones de coníferas estaban grandes y maduras para ser taladas. “Las cortaron y esa materia prima sirvió para iniciativas de apoyo social a sectores de la población más vulnerable, como la construcción de muebles, leñeras, camas”, afirmó.

De acuerdo a la literatura, las plantaciones forestales exóticas, como las coníferas en monocultivos, modifican y reducen funciones ecosistémicas, tales como el microclima, la estructura y la diversidad de especies; por lo que había que diversificar la reforestación. En este sentido, se realizó un proceso participativo con las comunidades aledañas a la Reserva Nacional Coyhaique, las que querían recuperar su patrimonio natural con plantaciones de bosque nativo de lenga.

“La restauración, a través de la conversión de plantación a bosque nativo, se han realizado a través de aberturas parciales al dosel arbóreo; principalmente a través de fajas, cortas de protección y tala rasa. Posteriormente, para restituir las condiciones vegetales originales, se han realizado plantaciones con especies arbóreas de estos bosques, tales como Nothofagus pumilio, N. domebyi y N. antarctica”, explicó el profesor Promis, señalando que estas actividades no han sido evaluadas con precisión.

Por otro lado, advierte el académico, no se han probado actividades como la siembra directa ni la incorporación de especies arbustivas, lo que podría disminuir los costos y favorecer el proceso de restauración.

El proyecto del Fondo Investigativo de Bosque Nativo (FIBN) 032/2019 de Conaf, “Evaluación de prácticas de conversión que favorezcan la restauración de bosques del tipo forestal Lenga en plantaciones de coníferas exóticas”, liderado por el profesor Promis, centra su investigación en encontrar la mejor fórmula para permitir el desarrollo de esta especie de bosque nativo.

“La plantación de lenga es una actividad de alto costo económico, frente a ello, una posibilidad es sembrar semillas. En ese contexto, este proyecto plantea descubrir en cuáles condiciones ambientales se desarrolla mejor la planta de lenga, se adapta, sobrevive y tiene un crecimiento adecuado a partir de la germinación”, puntualizó el profesor Promis, destacando que se trata de una iniciativa innovadora por el objetivo y, a su vez, muy emblemática, por el significado de recuperar el bosque nativo para las comunidades de la zona.

Dependiendo de las especies, una plantación puede costar desde el medio millón hasta los diez millones de pesos aproximadamente por hectárea. Siendo más económica, la estrategia de que el bosque se desarrolle a partir de la germinación, se debe encontrar la conjugación ideal de condiciones ambientales de cantidad de luz, temperatura y humedad, entre otras; así como también factores de seguridad para proteger la semilla.

“Las semillas se las comen principalmente los ratones, liebres, zorros, pájaros, roedores en general. En la Reserva Nacional Coyhaique hay mucha presencia del ratón cola larga. Una de las hipótesis del proyecto es que la hojarasca, capa de hoja caída que se forma sobre el suelo, del mismo bosque de lenga, podría servir de escudo natural para las semillas y así permitir su germinación y crecimiento, pero la de Pino podría afectar negativamente”, aclaró el profesor Promis, advirtiendo que aún hay más factores que inciden en el éxito del crecimiento de una planta, por lo que se trata de un proceso complejo poder romper el periodo de latencia de la semilla y que la planta alcance un crecimiento que le permita convertirse en un árbol.

Para la realización del proyecto se trabaja en ensayos experimentales en la misma Reserva y en laboratorio, con un equipo en el que también participan el profesor Daniel Soto, académico de la Universidad de Aysén, la ingeniera forestal Andrea Ríos y estudiantes de la CFCN que están realizando su tesis sobre el tema. Además de semillas de lenga, se está evaluando la germinación y crecimiento de otras especies nativas de la zona como calafate, maitén, notro, coñires y coigüe.

Como parte del proyecto y con el fin de involucrar a la comunidad en la recuperación de su patrimonio natural, escuelas, organizaciones sociales y vecinales, guardaparques y quienes tengan interés, podrán participar de los talleres de educación ambiental que se ofrecerán sobre ecosistema, colecta de semilla, identificación de las plantas del sector, entre otros aspectos claves que promuevan la conservación de las especies de bosque nativo y la biodiversidad que alberga

El proceso de formación de sistemas planetarios como nuestro Sistema Solar es un terreno en el que aún existen múltiples interrogantes. Uno de estos enigmas fue abordado por la astrónoma egresada de la Universidad de Chile, Teresa Paneque, investigadora que en su tesis de magíster estudió a Elias 2-27, un sistema súper masivo -a 378 millones de años luz de la Tierra- compuesto por una joven estrella, cuyo tamaño es cercano a la mitad de nuestro Sol, y un disco de polvo y gas en torno a ella que dará origen a planetas. Una de las particularidades de este sistema localizado en la Constelación de Ofiuco que motivó su análisis fue la estructura espiral que siguen sus partículas de polvo, característica que ahora se entiende como consecuencia de inestabilidades gravitacionales.

Este fue el foco del trabajo realizado por Teresa Paneque junto a la astrónoma y profesora de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la U. de Chile, Laura Pérez, un proceso que contó además con la colaboración de investigadores de ALMA, del Observatorio Europeo Austral (ESO), del Instituto Max Planck de Astronomía y de las universidades de Milán, Georgia, Leicester, Harvard y Cambridge. La investigación de la joven astrónoma, que actualmente tiene 23 años y cursa su doctorado en el Observatorio Europeo Austral y la Universidad de Leiden, comenzó en el 2018 con el análisis de observaciones recogidas por un proyecto ALMA liderado por la profesora Pérez, quien fue la primera persona en detectar la estructura espiral del sistema en el año 2016.

El trabajo de Teresa Paneque permitió la publicación de dos artículos en la prestigiosa revista The Astrophysical Journal. El que lidera ella junto a la profesora Pérez, “Spiral Arms and a Massive Dust Disk with non-Keplerian Kinematics: Possible Evidence for Gravitational Instability in the Disk of Elias 2-27”, presenta los resultados del estudio sobre la estructura espiral del disco protoplanetario de Elias 2-27. El segundo artículo, liderado por la egresada de la Universidad de Milán y actual investigadora de la École Normale Supérieure de Lyon, Benedetta Veronesi, titulado “A dynamical measurement of the disk mass in Elias 2-27”, corresponde a un estudio a partir del cual se midió la densidad y la masa del disco, trabajo que confirmó otra de las predicciones para los sistemas inestables gravitacionalmente.

La pregunta central del estudio consistió en averiguar la razón de la existencia de espirales en el disco protoplanetario de Elías 2-27. En su análisis, Teresa Paneque y los colaboradores de este trabajo plantean que el comportamiento de las partículas que integran este sistema no solo es determinado por la influencia de su estrella central, sino también por la masa acumulada de su disco de polvo y gas. Esta masividad generaría inestabilidades gravitacionales cuya consecuencia son las estructuras con forma de espiral.

Estas inestabilidades gravitacionales “habían sido ampliamente estudiadas desde la teoría y las simulaciones, pero es la primera vez que tenemos evidencia observacional robusta de que están ocurriendo en un sistema. Es como pillar al sistema con ‘las manos en la masa’” explica la astrónoma de la Universidad de Chile, quien señala que -de acuerdo a simulaciones y modelos teóricos- las inestabilidades gravitacionales serían procesos relevantes cuando la masa del disco de un sistema es más del 10 por ciento de la masa de su estrella. En este caso, el análisis consignado en ambos artículos plantea que Elias 2-27 tendría una masa en torno al 20 por ciento. “En general, según lo que observamos en otros sistemas, estos discos son menos de un 1 por ciento del material de la estrella”, agrega Teresa Paneque.

La investigadora plantea además que a medida que un disco se va haciendo más masivo la cantidad de espirales se reduce y se pueden observar de manera más definida, tal como ocurre en Elias 2-27. Por otra parte, describe que este sistema tendría un tamaño que excede varias veces a nuestro Sistema Solar. “Las espirales de Elias 2-27 se extienden sobre las 200 Unidades Astronómicas, cerca de ocho veces más lejos de lo que está Neptuno de nuestro Sol”, detalla.

Respecto a la importancia de esta investigación, la profesora Laura Pérez enfatiza que esta investigación, realizada con datos del radiotelescopio ALMA, “nos mostró que este objeto es único: pudimos observar por primera vez varias de las predicciones respecto de inestabilidades gravitacionales, desde el atrapamiento de granos de polvo en sus brazos espirales a la cinemática perturbada del disco que cambia cerca de las regiones espirales”.

Teresa Paneque afirma que este hallazgo aporta información clave para entender mejor los procesos de formación de planetas en estos espirales, un entorno que además sería propicio para el surgimiento de planetas gigantes como Júpiter. “Para formar planetas pensamos que hay dos mecanismos principales. Uno es la acreción de pequeñas partículas que se van juntando y originan planetas rocosos como el nuestro, y luego están las inestabilidades gravitacionales, que las simulaciones predicen que son muy eficientes para formar planetas gigantes. Como este disco está bajo ese proceso, lo que uno esperaría es que estas espirales se fragmenten y formen planetas gigantes. De todas maneras, esto no excluye la posibilidad de que también se formen planetas pequeños”, especifica.

La profesora Laura Pérez, en tanto, destaca que “estudiar un disco así nos permite avanzar en la comprensión de esta forma distinta de formar planetas, y de la cual existen pocas observaciones, pues al parecer es bastante inusual”. En este sentido, agrega que conocer la estructura, dinámica y química de estos discos protoplanetarios permitirá comprender cada vez más sobre el proceso de formación de los planetas. “Hay una ‘avenida’ para formar planetas que ha sido predicha, pero de la cual tenemos muy poca evidencia observacional: La formación planetaria a través de inestabilidades gravitacionales en un disco masivo, donde gracias a la gran gravedad del mismo disco este se fragmenta en regiones que colapsan y pueden formar planetas gigantes”.

La joven astrónoma de la Universidad de Chile plantea además que esperan que surja un sistema planetario desde este disco de polvo y gas en un máximo de 10 millones de años. “Eso es poco en la escala temporal de las estrellas, nuestro sol va a vivir por 12 mil millones de años, entonces, 10 millones de años en verdad es muy poco, pero es mucho para nosotros como humanos. Para comprender mejor lo que puede suceder hoy solo podemos combinar la mayor cantidad de observaciones posibles entre distintos instrumentos muy buenos, como los que usamos, en este caso ALMA”.

Pese a este importante avance científico, que establece un puente entre la teoría sobre las inestabilidades gravitacionales y la observación empírica del fenómeno, aún existen muchas interrogantes sobre esta materia. Actualmente, la astrónoma de la U. de Chile realiza su Doctorado en la ESO y su primer proyecto de investigación abordará la composición molecular de este disco. “Queremos entender cuáles son los ‘ingredientes’ primordiales para formar planetas, conocer su reservorio químico y ver sus diferencias y semejanzas con otros discos protoplanetarios. Esto permitiría también aportar en el conocimiento sobre el desarrollo de la vida en los planetas”, comenta.