Por Isaías Ferreira Medina
En uno de mis escritos anteriores me refería a ese mundo fascinante que se teje en los laboratorios de las universidades y las grandes empresas electrónicas y biotecnológicas, cuyos hallazgos cambian, o prometen cambiar, nuestras vidas.
Recuerdo que mencioné una de las palabras de moda, Nanotecnología, y la pregunta no se hizo esperar, ¿qué es la Nanotecnología? Si digo “es el área de la ciencia y la tecnología que opera al nivel de átomos y moléculas”, aunque más o menos correcta, es una definición vaga que no satisface la verdadera curiosidad del que tiene interés de entender, aunque sea de manera tosca, el impacto de la ciencia en su diario vivir. Es mi parecer que lo primero que debemos comprender para interpretar ese mundo, son los prefijos tales como Mega, Nano, Giga, Pico, etc., que se han convertido en lugares comunes en periódicos y revistas. La intención de este artículo es explicar esos prefijos, con la esperanza de que la comprensión de los mismos haga más comprensible la tecnología que le rodea. Para lograrlo, utilizaremos términos sobre todo de las computadoras, que son los más inmediatos y comunes. Veamos.
A fuerza de usarlo, sabemos, por ejemplo, que el prefijo Kilo, como se usa en kilómetro, significa 1,000; en este caso, 1,000 metros. Por extensión, la industria de la computadora lo usa en términos como kilobytes, lo cual expresa aproximadamente 1,000 bytes (*). Antes de continuar, es conveniente aclarar lo que significa “byte”, pronunciado “bait”, como el “bite” de “mordida”. Byte significa octeto o grupo de 8 bits. El BIT, a su vez, es una abreviación de BInary DigiT (dígito binario), o sea, 1 ó 0, dígitos que expresan niveles de voltaje correspondientes a “encendido” (on) o “apagado” (off), respectivamente. Un byte es lo que se necesita para representar (o almacenar) cada una de las letras del alfabeto o los caracteres especiales que tecleamos en un computador. Como se puede colegir, el byte es una unidad de almacenamiento de información codificada.
Kilobyte fue por un tiempo suficiente para medir la capacidad de almacenamiento de la memoria de un computador. Pronto, los kilobytes resultaron insuficientes, y hubo que migrar a un prefijo más poderoso, Mega, que significa “un millón”; el mismo que usted oye a diario en la lotería cuando se refieren a “MegaBucks” o “Mega Millions”, así como cuando se usa el Megapixel al referirse a la resolución o nitidez de una cámara digital. Por eso, es posible que haya usted oído decir que tal o cual computador tiene 128 MB (Megabytes) de capacidad de memoria. Resulta que ese mismo Mega se utiliza para medir la rapidez del microprocesador de las computadoras, como en la palabra MegaHertz (MHz), que ha venido utilizándose desde hace mucho tiempo en la industria de la radio, en las frecuencias de FM.
Hay en las computadoras una especie de cronómetro (clock) al ritmo del cual se ejecutan las diferentes operaciones matemáticas, lógicas y de control. Este cronómetro cambia en forma regular entre los estados 1 y 0. Pues bien, la cantidad de veces que el cronómetro cambia de estados en un segundo, se llama frecuencia. Mientras más alto ese número, en términos generales, más rápido el computador. Pero hasta el Mega ha resultado insuficiente y de un tiempo a aquí, se está utilizando el “Giga”, que significa “mil millones” o, en inglés, “billion”. Hoy es muy común el Gigabyte y el Gigahertz, cuando nos referimos a la capacidad de almacenamiento de un disco duro o a la rapidez del computador.
Cuando ni el Giga nos satisfaga, vendrá el “Tera”, o cien mil millones. De hecho, ya comienza a utilizarse.
Todo lo anterior se refiere a representar medidas que son extremadamente grandes, pero ¿qué sucede cuando debemos representar medidas que son extremadamente pequeñas?
Volvamos al metro, la unidad de medida de longitud del sistema decimal. Si dividimos un metro en cien partes iguales, cada división se llama un centímetro, y si lo dividimos en mil partes iguales, obtendremos el milímetro. Se dice, en el último caso, que el milímetro es la milésima parte de un metro. Aplique ese prefijo a los segundos, como en milisegundos, y obtendrá la rapidez de acceso a un disco duro, cuando se busca un dato. Sólo como punto de referencia, es bueno recordar que un segundo es aproximadamente el tiempo entre un latido del corazón y el siguiente. La rapidez con que pestañamos es aproximadamente un decisegundo, o sea, una décima de segundo. Un sistema que responda en milisegundos, en términos de computación, es lento. Por eso, el tiempo de acceso debe ser por lo menos un millón de veces más rápido, como en el caso de la velocidad de la memoria de un computador, que se mide en una unidad llamada “nanosegundo”, lo cual significa la “mil millonésima” parte de un segundo.
Volvamos al metro por un instante, y antepongamos el prefijo nano, para formar la palabra nanómetro. Así como dividimos el metro en mil partes iguales para formar el milímetro, dividamos el milímetro en un millón de partes iguales y habremos obtenido el nanómetro. Un nanómetro es aproximadamente 80,000 veces más pequeño que el diámetro de una hebra de cabello, pero 10 veces más grande que el diámetro de un átomo de hidrógeno. Ya habíamos mencionado la longitud de onda, cuando nos referíamos a la luz en un artículo anterior. Esta se mide en nanómetros (nm) o micrómetros (µm) (**).
Por eso se dice, el rojo tiene una longitud de onda entre 645-700 nanómetros (nm) o el azul alrededor de 470 nanómetros (nm). Un átomo tiene un diámetro de 0.1 nanómetro, por lo que puede usted imaginar la precisión que se necesita para desarrollar “máquinas” que puedan manipular partículas a ese nivel. Pero se está trabajando en ello y de eso trata la Nanotecnología. La próxima unidad de medida que posiblemente comience a oír pronto será “pico”, como en picosegundo, que significa “la billonésima parte” de un segundo. En la medida de capacidad de almacenamiento del condensador (***) es común usar el picofaradio (pF): 1E-12 F (1x10-12 F) (****).
Resumiendo, podemos decir que los prefijos y sus abreviaciones son una manera conveniente de expresar cantidades muy grandes o muy pequeñas. Imagínese que tuviéramos que escribir 100,000,000,000 bytes o 0.000000001 metros cada vez que tengamos que expresar cantidades enormes (o muy pequeñas) que los prefijos nos permiten escribir con concisión y certeza, en este caso específicamente como 100 GB (100 gigabytes) y 1 nm (1 nanómetro), respectivamente.
(*) Es bueno aclarar que técnicamente el kilo como es usado en las computadoras no es equivalente exactamente a 1,000, sino a 1,024. Asimismo, mega en el sistema de computadoras es en realidad 1,048,576 (no un millón) y giga es 1,073,741,824 (no mil millones). La razón es que el kilo del sistema decimal tiene como base 10 (103) y el sistema de computadoras es basado en el sistema binario, o base 2. Para ver mi artículo acerca del sistema binario, haga clic aquí.
(**) µm (micrómetro)
µ = la letra griega mi (en inglés mu) = 0.000001
1 µm = 1,000 nm, o 1nm = 0.001 μm
(***) Condensador o capacitor es uno de los dispositivos básicos de la electrónica. Sirve para almacenar energía momentáneamente. Otros elementos comunes son las resistencias o resistores, los diodos, los transistores, bobinas, transformadores…
(****) La notación científica (o de ingeniería) es ampliamente usada en electrónica (y en otras ramas de la ciencia) para representar esas cantidades enormes o extremadamente pequeñas y hacer cálculos. Ver mi artículo sobre la notación científica haciendo clic aquí.
Como ejemplo, tenemos que 1 megahercio en notación científica es 1E+6 (1x106) MHz y 1 nanómetro es 1E-09 (1x10-9) metros.
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