Eduardo CesarCuatro de las 15 estaciones experimentales de luz sincrotrón disponen de acceso remoto vía internetEduardo Cesar
El día 8 de octubre de 2012, la profesora Bluma Guenther Soares, del Laboratorio de Combinados Poliméricos y Compuestos Conductores de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ), no necesitó alterar en nada su rutina para la realización del análisis de 100 muestras de polímeros en una de las líneas de luz, o estaciones experimentales, del Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS) en Campinas, en el interior paulista, a 400 kilómetros de distancia. “En la fecha y horario señalados, una alumna y yo nos conectamos vía internet y, desde mi oficina, accedimos al equipamiento en Campinas”, relata Soares, aludiendo a la experiencia de ser la primera en realizar investigaciones remotas por medio del LabWeb. Un individuo en el LNLS controla el experimento y los usuarios pueden observar los resultados en tiempo real desde una computadora o una Tablet. “Mientras que en mis experiencias previas debía viajar hasta el laboratorio y permanecía 24 horas sin dormir, para preparar las muestras, adaptar el haz de luz y analizar, como máximo 130 muestras, con el acceso remoto el experimento se inició a las 13 h y a las 16 h ya estaban todas listas”, dice Soares.
“La gran ventaja de la investigación remota para el usuario radica en la reducción de los costos de sus proyectos de investigación”, subraya Mateus Borba Cardoso, investigador del LNLS, quien coordinó los primeros experimentos realizados en forma remota. Más allá de realizar sus propias investigaciones con nanopartículas para aplicaciones biomédicas, Cardoso también tiene entre sus tareas el control de los usuarios del laboratorio en sus experimentos en las líneas de luz. En la mañana del 24 de febrero de este año, por ejemplo, supervisó desde Campinas las mediciones realizadas por dos investigadores que se encontraban en Argentina. “Quien se encuentra en la línea en ese momento tan sólo verá las luces encendiendo y destellando y los motores en movimiento”, dice Cardoso con respecto a la experiencia. En cuanto a los gastos de los argentinos para la realización de las mediciones, él resume: “Lo único que gastaron es un mensaje de correo”.
“Comenzamos con una línea de luz operando en forma remota y ahora, luego de realizar modificaciones necesarias en el hardware, tenemos cuatro líneas en funcionamiento”, dice Harry Westfahl Junior, coordinador del Proyecto LabWeb y director científico del LNLS. Se espera que haya 7 líneas operativas para el mes de mayo y 15 para fin de año. Para realizar los experimentos basta con disponer de un navegador con acceso a internet. Al ingresar a la página en la web, el usuario puede acceder a los controles de la línea de luz. El proceso para la utilización de la estación mantiene el mismo orden que las investigaciones presenciales, mediante la remisión del proyecto al sitio web y posterior aprobación. No todas las investigaciones con haces de luz del sincrotrón ‒un dispositivo que se utiliza para analizar las características microscópicas y atómicas de los materiales‒ pueden realizarse en forma remota. Existen restricciones para el uso de muestras sólidas para mediciones a temperatura ambiente o cuando la investigación sirve para estudiar las reacciones del material.
Si el usuario escoge realizar la investigación remota, recibe por correo un soporte para las muestras que debe enviarse de regreso. “En la fecha acordada, colocamos el portamuestras en la línea de luz y le transferimos el control de la estación experimental al usuario”, explica Cardoso. Hay tres cámaras que controlan todo lo que se hace en la línea. Los investigadores pueden controlarlas remotamente, observar las muestras, elegir cuando realizar las mediciones y durante cuánto tiempo. “Ellos controlan todo el experimento, como si se hallaran en el propio laboratorio”, dice Cardoso. En la actualidad, entre un 19% y un 15% de los experimentos realizados en una de las líneas para difusión de rayos X a pequeños ángulos se llevan a cabo en forma remota. En 2013 se efectuaron siete experimentos a distancia tan sólo en esa línea.
La tecnología utilizada inicialmente en el LabWeb fue una plataforma canadiense de acceso libre denominada Science Studio. “Ese sistema es la interfaz gráfica que permite la interacción del usuario con los elementos gráficos”, dice Westfahl. El control de la línea de luz lo realiza el sistema Epics (la sigla en inglés para experimental physics and industrial control system), un conjunto de herramientas de software de código abierto desarrollado por el Departamento de Energía estadounidense junto con los laboratorios sincrotrón. “Un convenio con la multinacional National Instruments de Brasil nos permitió realizar desarrollos inéditos en el uso del control mediante esa plataforma”, relata Westfahl. “Se trata de un nuevo sistema que será empleado por otros sincrotrones del mundo”. El proyecto LabWeb fue realizado en colaboración con la Red de Nanotecnología de Petrobras, que aportó los 3 millones de reales que financiaron la investigación, que abarcó desde la prospección de la tecnología hasta el proyecto de modificación de la plataforma canadiense y cambios en el hardware.
Ampliación del tiempo
El LNLS contrató a Hugo Henrique Slepicka y Márcio Alexandre Barbosa, ingenieros en computación para trabajar integralmente en el proyecto. “Inicialmente aprendimos cómo funcionaba la plataforma Science Studio para poder adaptarla a las necesidades del laboratorio en experimentos remotos y procuramos entender las necesidades de los usuarios de los haces de luz”, dice Slepicka. El sistema que ellos crearon utiliza clicks en la computadora, en lugar de comandos, para operar el sistema en forma remota. “La posibilidad de errores resulta mucho menor que cuando se necesita digitar comandos”, dice. A partir del momento en que la muestra preparada se coloca en el haz de luz y se realizan las mediciones, todos los datos son preprocesados y quedan a disposición del usuario. En algunas líneas de luz, los gráficos pueden verse en tiempo real.
En el caso de que un profesor supervise el experimento de un alumno, él puede, si fuera necesario, sugerir modificaciones en las mediciones aplicadas. Slepicka resalta que la investigación remota, además de reducir el costo de los proyectos, colabora para ampliar el tiempo útil de utilización de la luz. Eso sucede porque cuando el usuario realiza las mediciones de las muestras en Campinas debe seleccionarlas y prepararlas, para, recién después, registrar las mediciones. “En tanto, con el experimento remoto, ellas ingresan al haz de luz preparadas y listas para su medición”, explica. Todas las tecnologías empleadas en el proyecto ‒tales como el desarrollo de algoritmos para trabajar con el gran volumen de datos generados por las investigaciones y su visualización, además del almacenamiento en forma compacta de las informaciones obtenidas‒ son abiertas. “Otros sincrotrones podrían beneficiarse con lo que estamos haciendo aquí, incluso el de Canadá”, dice Slepicka.
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