Tu smartphone tiene oculto un laboratorio STEM

¿Qué pensarías si te dijera que un objeto tan cotidiano como un smartphone contiene decenas de aplicaciones directas de lo que estudias en materias como física, matemáticas o circuitos eléctricos? Velo de esta manera, en tu smartphone se integran muchas tecnologías que hace algunos años requerían un aparato dedicado: GPS, calculadora, cámara fotográfica, navegación en internet, entre muchas otras. Ese objeto que cargas en el bolsillo integra cientos de conocimientos que se estudian en una carrera STEM. Te voy a contar sobre algunos de los más sorprendentes.

La pantalla táctil de tu smartphone funciona gracias a un fenómeno llamado capacitancia. Básicamente, un capacitor es un dispositivo que almacena carga eléctrica. Existe una especie de malla de estos capacitores distribuida a lo largo y ancho de la pantalla. Como la piel humana también es un conductor eléctrico, cuando tocas la pantalla alteras la carga eléctrica de un punto específico, el circuito detecta el cruce de fila y columna de la malla ubicando el lugar donde tocaste. Es como si tu pantalla fuera una tela tensada en las esquinas, si tocas la tela, esto genera una pequeña deformación, algo parecido pasa con el campo eléctrico, y los sensores de tu teléfono son capaces de percibir este pequeño cambio. Increíble, ¿no?

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Si estás leyendo esto y tienes menos de 20 años quizá no recuerdes lo complicado que era compartir fotos, audio y video por internet. Con un módem de 56 kbps (comunes a finales de los 90) compartir una foto o un audio tomaba minutos. Un video, horas. Ahora todo se hace de manera casi instantánea, eso no solo se debe al aumento exponencial en las velocidades de conexión, también es posible gracias a los algoritmos de compresión de información tan eficientes que tenemos en la actualidad.

En una imagen esto se logra usando una operación matemática llamada Transformada Discreta del Coseno (DCT). Lo que hace, simplificado, es esto: divide la imagen en bloques pequeños (8×8 píxeles), y para cada bloque, en lugar de guardar el color de cada píxel individual, la transforma en una combinación de patrones de frecuencia (como si descompusiera una canción en sus notas individuales, pero con imagen).

Luego descarta los patrones de alta frecuencia, que son detalles muy finos que el ojo humano difícilmente percibe. El resultado: un archivo mucho más pequeño que se ve prácticamente igual, logrando una reducción de aproximadamente 90% del tamaño.

¿Qué hay del GPS? Cuando el teléfono móvil accede a tu ubicación, de manera inmediata este recibe señales de al menos tres satélites que orbitan a 20 mil km de altura. Calcula cuánto tardó cada señal en llegar, multiplica ese tiempo por la velocidad de la luz, y con esas tres distancias resuelve un sistema de ecuaciones geométricas para ubicarte. Problemas de geometría analítica resueltos en segundos para triangular una dirección.

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Capacitancia, transformaciones matemáticas, geometría analítica, todos estos son temas que se cubren en cualquier carrera STEM. Ya sea que estés estudiando alguna de ellas o que aún estés decidiendo, ahora ya sabes que estos conocimientos básicos que parecen no tener aplicación inmediata son el fundamento de cientos de aplicaciones y aparatos que utilizamos día a día. La próxima vez que alguien te pregunte “¿para qué sirve todo esto que estudias?”, ya sabes qué responder.

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