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Las aplicaciones fractales en el campo de la tecnología se circunscriben mayoritariamente en
los campos del diseño y compresión de imágenes y en el campo de las
telecomunicaciones.
Las antenas son
objetos sencillos en apariencia, pero su diseño y fabricación están basados
en las ecuaciones de Maxwell para el electromagnetismo, lo que conlleva
cierta complejidad. Por esta razón los diseñadores de antenas se ven
obligados a proceder por tanteos, por prueba y error. Incluso los receptores
técnicamente más avanzados dependen con frecuencia de un simple hilo
colgante, que no se diferencia en nada de los utilizados hace un siglo por Marconi en sus primeras pruebas de transmisión por radio.
Los fractales
mejoran el diseño de antenas básicamente por dos motivos.
El primero es
porque pueden
mejorar el funcionamiento de los conjuntos de antenas. Muchas antenas
parecen estar compuestas de una unidad independiente, incluyendo la mayoría
de antenas de radar, pero en realidad están compuestas de formaciones de
cientos de pequeñas antenas. Tradicionalmente, estas antenas individuales se
colocan de forma aleatoria o de forma ordenada.
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Pero Dwight Jaggard y su
equipo de la Universidad de Pensilvana, han descubierto que una colocación
en forma de fractal puede combinar la robustez de una colocación aleatoria
con le eficiencia de una ordenación coherente, con una sola parte del número
de elementos.“Los fractales son el puente que llena los huecos”,
comenta Jaggard, “tienen un desorden a corto alcance y un orden a largo
alcance”.Incluso las antenas independientes se benefician de tener una
forma fractal.
En segundo
motivo es porque la forma fractal puede ser beneficiosa incluso para antenas
aisladas. Nathan Cohen, un radioastrónomo de la Universidad de Boston,
desarrolló una patente con hilos doblados siguiendo la forma de las curvas
de Koch, o de los triángulos de Sierpinski. Al replegar así la antena se
consigue no sólo alojar la misma longitud en un espacio seis veces menor,
sino que su forma dentada genera capacitancia e inductancia adicionales,
haciendo innecesarios elementos externos para su sintonización o para
aumentar la anchura de la banda de frecuencias que pueda recibir. |
Cohen fundo
la empresa Fractal Antenna
Systems 1
que comercializa los productos. De forma independiente, un equipo de ingenieros de la
Universidad Politécnica de Cataluña 2, está investigando en este campo.
Las antenas
fractales para que funcionen perfectamente según Cohen y Robert Hohlfeld,
deben satisfacer dos condiciones: tiene que ser simétrica con respecto a un
punto, y tiene que ser similar a sí misma (es decir, tener el mismo aspecto
básico en cada escala), condiciones indispensables para ser fractal. |
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La aplicación
de técnicas fractales para la compresión de imágenes digitales fue
introducida por Michael Barnsley y Arnaud Jacquin en 1988. La compresión
consiste en buscar un conjunto de transformadas afines que describan
aproximadamente la imagen.
Jacquin
propone considerar las imágenes como una colección de transformaciones
afines de pequeños dominios de imagen.
Obsérvese en
la primera imagen de la izquierda que el cuadrado pequeño es similar al
cuadrado grande. |
Básicamente,
el proceso de compresión, muy a grandes rasgos, es el siguiente: La
imagen origen es dividida en subconjuntos o regiones de dominio que se
denominan blocks, sobre las que se buscarán redundancias dentro de la
imagen. Para cada región de dominio se escoge una región de rango, mayor
en tamaño que la región de dominio.
Todas las posibles regiones de rango son rotadas, escaladas y se las
aplica una simetría, eligiendo la región de rango que junto con la
transformación afín que mas se aproxime a la región de dominio. La
elección de la región de rango, junto con la transformación afín, se
almacenan en el fichero fractal, y constituirán los patrones para la
descompresión y así reconstruir la imagen original.
El proceso de
descompresión consiste en iterar un número suficiente de veces todas las
transformaciones afines almacenadas sobre las regiones de rango hasta
llegar a un conjunto invariante, al atractor, que es una buena
aproximación de la imagen original ya que al tratarse de una compresión
con pérdidas, nunca será una réplica pixel a pixel del original.
Con esta
técnica de compresión se consiguen en general muy buenos resultados,
pero no es apropiada para aplicarla sobre imágenes médicas. Se logran
altas tasas de compresión pero la calidad de las imágenes no logra
alcanzar los niveles aceptables de fiabilidad que se requieren para los
diagnósticos médicos.
Terminaremos este apartado haciendo mención a las
aplicaciones en el campo de la meteorología. Recordemos el
atractor de
Lorenz y sus investigaciones en este campo. Basándonos en la teoría del
caos podemos pensar en la atmósfera como un
sistema dinámico de comportamiento
caótico
En el campo de las aplicaciones puramente meteorológicas,
Shaun Lovejoy
3, del Departamento de Ciencias de la Tierra y los Planetas
de la Universidad McGill de Montreal (Canadá), ha modelizado nubes mediante
fractales, relacionando el Area-Perímetro de nubes con las
zonas de precipitación 4. Los datos se obtienen mediante satélites
geoestacionarios y las áreas de lectura oscilan entre uno y un millón de
Kilómetros cuadrados.
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la páginas enlazadas es mejor y mas cómodo utilizar los enlaces directos, porque
están libres del marco flotante.
1
http://www.fractenna.com/. Volver.
2
http://www-tsc.upc.es/eef/. Volver.
3
http://www.geotop.uqam.ca/geotop/cvChercheurs/eng/sLovejoyA.shtml.
Volver.
4 Fractal properties of rain, and a fractal model. S. Lovejoy & B.
Mandelbrot. Tellus 37A(1985) Págs.209-232 . Volver.
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