Instituto Nacional de Normas y Tecnología

El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) es una agencia del Departamento de Comercio de los Estados Unidos cuya misión es promover la innovación y la competitividad industrial estadounidense. Las actividades del NIST están organizadas en programas de laboratorio de ciencias físicas que incluyen ciencia y tecnología a nanoescala, ingeniería, tecnología de la información, investigación de neutrones, medición de materiales y medición física. De 1901 a 1988, la agencia se denominó Oficina Nacional de Normas.

Historia

Antecedentes

Los Artículos de la Confederación, ratificados por las colonias en 1781, establecían:

Los Estados Unidos reunidos en el Congreso tendrán también el derecho único y exclusivo y el poder de regular la aleación y el valor de la moneda golpeada por su propia autoridad, o por el de los respectivos estados, que cumplan los estándares de pesos y medidas en todos los Estados Unidos.

El Artículo 1, sección 8, de la Constitución de los Estados Unidos, ratificada en 1789, otorgó estos poderes al nuevo Congreso: "El Congreso tendrá poder... Para acuñar moneda, regular su valor, y de moneda extranjera, y fijar el patrón de pesos y medidas.

En enero de 1790, el presidente George Washington, en su primer mensaje anual al Congreso, dijo: "La uniformidad en la moneda, los pesos y las medidas de los Estados Unidos es un objetivo de gran importancia, y será, estoy persuadido, sea debidamente atendido." Washington ordenó al Secretario de Estado Thomas Jefferson que preparara un Plan para Establecer la Uniformidad en las Monedas, Pesos y Medidas de los Estados Unidos, más tarde conocido informalmente como el Informe Jefferson.

El 25 de octubre de 1791, Washington volvió a apelar al Congreso:

Una uniformidad de los pesos y las medidas del país es uno de los objetos importantes sometidos a usted por la Constitución y si puede derivarse de una norma a la vez invariable y universal, no debe ser menos honorable para el consejo público que propiciar la conveniencia pública.

En 1821, el presidente John Quincy Adams declaró: "Los pesos y las medidas pueden clasificarse entre las necesidades vitales de cada individuo de la sociedad humana". Sin embargo, no fue hasta 1838 que el gobierno de los Estados Unidos adoptó un conjunto uniforme de estándares.

Desde 1830 hasta 1901, la función de supervisión de pesos y medidas estuvo a cargo de la Oficina de Pesos y Medidas Estándar, que formaba parte del Servicio Geodésico y de la Costa de los Estados Unidos en el Departamento del Tesoro.

Oficina de Estándares (1901–1988)

En 1901, en respuesta a un proyecto de ley propuesto por el congresista James H. Southard (R, Ohio), se fundó la Oficina Nacional de Estándares con el mandato de proporcionar pesos y medidas estándar, y servir como laboratorio físico nacional para los Estados Unidos. Southard había patrocinado previamente un proyecto de ley para la conversión métrica de los Estados Unidos.

Chart of NBS activities, 1915

El presidente Theodore Roosevelt nombró a Samuel W. Stratton como primer director. El presupuesto para el primer año de operación fue de $40,000. La Oficina se hizo cargo de las copias de las barras de kilogramos y metros que eran los estándares para las medidas estadounidenses y estableció un programa para brindar servicios de metrología a los usuarios científicos y comerciales de los Estados Unidos. Se construyó un sitio de laboratorio en Washington, DC, y se adquirieron instrumentos de los laboratorios físicos nacionales de Europa. Además de pesos y medidas, la Oficina desarrolló instrumentos para unidades eléctricas y para medir la luz. En 1905 se convocó una reunión que sería la primera "Conferencia Nacional de Pesos y Medidas".

Inicialmente concebida como una agencia puramente de metrología, la Oficina de Normas fue dirigida por Herbert Hoover para establecer divisiones para desarrollar normas comerciales para materiales y productos.^{página 133} Algunas de estas normas eran para productos destinados para uso del gobierno, pero los estándares de productos también afectaron el consumo del sector privado. Se desarrollaron estándares de calidad para productos que incluyen algunos tipos de ropa, sistemas de frenos y faros de automóviles, anticongelantes y seguridad eléctrica. Durante la Primera Guerra Mundial, la Oficina trabajó en múltiples problemas relacionados con la producción de guerra, e incluso operó su propia instalación para producir vidrio óptico cuando se cortaron los suministros europeos. Entre guerras, Harry Diamond de la Oficina desarrolló un sistema de aterrizaje de aeronaves por radio de aproximación ciega. Durante la Segunda Guerra Mundial, se llevó a cabo investigación y desarrollo militar, incluido el desarrollo de métodos de pronóstico de propagación de radio, la espoleta de proximidad y el fuselaje estandarizado utilizado originalmente para el Proyecto Pigeon, y poco después la bomba guiada antibuque Bat guiada por radar de forma autónoma y el Familia Kingfisher de misiles portatorpedos.

Un espectrómetro de masas en uso en el NBS en 1948

En 1948, con el financiamiento de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, la Oficina comenzó el diseño y la construcción de SEAC, la computadora automática estándar del Este. La computadora entró en funcionamiento en mayo de 1950 utilizando una combinación de válvulas de vacío y lógica de diodos de estado sólido. Casi al mismo tiempo, Harry Huskey construyó la computadora automática Standards Western en la oficina de Los Ángeles de la NBS y la utilizó para la investigación allí. Se construyó una versión móvil, DYSEAC, para Signal Corps en 1954.

Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (desde 1988)

Debido a un cambio de misión, la "Oficina Nacional de Estándares" se convirtió en el "Instituto Nacional de Estándares y Tecnología" en 1988.

Después del 11 de septiembre de 2001, el NIST llevó a cabo la investigación oficial sobre el derrumbe de los edificios del World Trade Center.

Tras el derrumbe del edificio de condominios de Surfside en 2021, el NIST envió ingenieros al lugar para investigar la causa del derrumbe.

En 2019, el NIST lanzó un programa llamado NIST en un chip para reducir el tamaño de los instrumentos de las máquinas de laboratorio al tamaño de un chip. Las aplicaciones incluyen pruebas de aeronaves, comunicación con satélites para fines de navegación y temperatura y presión.

Constitución

NIST, conocido entre 1901 y 1988 como National Bureau of Standards (NBS), es un laboratorio de estándares de medición, también conocido como National Metrological Institute (NMI), que es una agencia no reguladora del Departamento de Estado de los Estados Unidos. Comercio. La misión oficial del instituto es:

Promover la innovación y la competitividad industrial de EE.UU. promoviendo la ciencia, las normas y la tecnología de medición de maneras que mejoren la seguridad económica y mejoren nuestra calidad de vida.

—NIST

NIST tenía un presupuesto operativo para el año fiscal 2007 (del 1 de octubre de 2006 al 30 de septiembre de 2007) de aproximadamente $843,3 millones. El presupuesto del NIST para 2009 fue de $992 millones y también recibió $610 millones como parte de la Ley de Reinversión y Recuperación de los Estados Unidos. NIST emplea a unos 2.900 científicos, ingenieros, técnicos y personal administrativo y de apoyo. Cerca de 1.800 asociados del NIST (investigadores e ingenieros invitados de empresas estadounidenses y de países extranjeros) complementan el personal. Además, NIST se asocia con 1400 especialistas en fabricación y personal en casi 350 centros afiliados en todo el país. NIST publica el Manual 44 que proporciona las "Especificaciones, tolerancias y otros requisitos técnicos para dispositivos de pesaje y medición".

Sistema métrico

El Congreso de 1866 hizo del uso del sistema métrico en el comercio una actividad legalmente protegida a través de la aprobación de la Ley Métrica de 1866. El 20 de mayo de 1875, 17 de 20 países firmaron un documento conocido como la Convención Métrica o el Tratado del Metro, que estableció la Oficina Internacional de Pesas y Medidas bajo el control de un comité internacional elegido por la Conferencia General de Pesas y Medidas.

Organización

Complejo avanzado de laboratorio de medición en Gaithersburg

Vista aérea del campus de Gaithersburg en 2019

Boulder Laboratories

NIST tiene su sede en Gaithersburg, Maryland, y opera una instalación en Boulder, Colorado, que fue inaugurada por el presidente Eisenhower en 1954. Las actividades de NIST se organizan en programas de laboratorio y programas extramuros. A partir del 1 de octubre de 2010, el NIST se realineó al reducir el número de unidades de laboratorio del NIST de diez a seis. Los laboratorios NIST incluyen:

• Laboratorio de Tecnología de las Comunicaciones (CTL)
• Laboratorio de Ingeniería (EL)
• Laboratorio de Tecnología de la Información (ITL)
• Center for Neutron Research (NCNR)
• Laboratorio de Medición de Materiales (MML)
• Laboratorio de Medición Física (PML)

Los programas extramuros incluyen:

• Hollings Manufacturing Extension Partnership (MEP), una red nacional de centros para ayudar a los fabricantes pequeños y medianos a crear y retener empleos, mejorar la eficiencia y reducir al mínimo los desechos mediante mejoras de procesos y aumentar la penetración del mercado con estrategias de innovación y crecimiento;
• Programa de Innovación Tecnológica (TIP), un programa de subvenciones en el que los socios de NIST y la industria compartan el desarrollo temprano de tecnologías innovadoras pero de alto riesgo;
• Baldrige Performance Excellence Program, que administra el Malcolm Baldrige National Quality Award, el premio más alto de la nación por rendimiento y excelencia empresarial.

Los laboratorios Boulder del NIST son mejor conocidos por el NIST‑F1, que alberga un reloj atómico. NIST‑F1 sirve como fuente de la hora oficial del país. A partir de su medición de la frecuencia de resonancia natural del cesio, que define la segunda, el NIST transmite señales de tiempo a través de la estación de radio de onda larga WWVB cerca de Fort Collins, Colorado, y las estaciones de radio de onda corta WWV y WWVH, ubicadas cerca de Fort Collins y Kekaha, Hawái, respectivamente.

NIST también opera una instalación para usuarios de ciencia de neutrones: el NIST Center for Neutron Research (NCNR). El NCNR brinda a los científicos acceso a una variedad de instrumentos de dispersión de neutrones, que utilizan en muchos campos de investigación (ciencia de los materiales, celdas de combustible, biotecnología, etc.).

La instalación de radiación ultravioleta de sincrotrón SURF III es una fuente de radiación de sincrotrón, en funcionamiento continuo desde 1961. SURF III ahora sirve como el estándar nacional de EE. UU. para la radiometría basada en fuentes en todo el espectro óptico generalizado. Todos los instrumentos de observación de ultravioleta extremo de la NASA han sido calibrados en SURF desde la década de 1970, y SURF se utiliza para medir y caracterizar sistemas de litografía de ultravioleta extremo.

El Centro de Ciencia y Tecnología a Nanoescala (CNST, por sus siglas en inglés) realiza investigaciones en nanotecnología, tanto a través de esfuerzos de investigación internos como mediante la administración de una instalación de nanofabricación de sala limpia accesible para el usuario. Este "NanoFab" está equipado con herramientas para patrones litográficos e imágenes (por ejemplo, microscopios electrónicos y microscopios de fuerza atómica).

Comités

NIST tiene siete comités permanentes:

• Technical Guidelines Development Committee (TGDC)
• Comité Asesor sobre Reducción de los Riesgos Terrestres (ACEHR)
• National Construction Safety Team Advisory Committee (NCST Advisory Committee)
• Information Security and Privacy Advisory Board (ISPAB)
• Visiting Committee on Advanced Technology (VCAT)
• Board of Overseers for the Malcolm Baldrige National Quality Award (MBNQA Board of Overseers)
• Manufacturing Extension Partnership National Advisory Board (MEPNAB)

Proyectos

Un logotipo NIST de 40 nm de ancho hecho con átomos cobalto

Medidas y estándares

Como parte de su misión, el NIST proporciona a la industria, la academia, el gobierno y otros usuarios más de 1300 materiales de referencia estándar (SRM). Estos artefactos están certificados por tener características específicas o contenido de componentes, utilizados como estándares de calibración para equipos y procedimientos de medición, puntos de referencia de control de calidad para procesos industriales y muestras de control experimental.

Manual 44

NIST publica el Manual 44 cada año después de la reunión anual de la Conferencia Nacional de Pesos y Medidas (NCWM). Cada edición se desarrolla a través de la cooperación del Comité de Especificaciones y Tolerancias del NCWM y la División de Pesos y Medidas (WMD) del NIST. El propósito del libro es un cumplimiento parcial de la responsabilidad legal de "cooperación con los estados para asegurar la uniformidad de las leyes de pesos y medidas y métodos de inspección".

NIST ha estado publicando varias formas de lo que ahora es el Manual 44 desde 1918 y comenzó a publicarse con el nombre actual en 1949. La edición de 2010 se ajusta al concepto del uso principal del SI (métrico) medidas recomendadas por la Ley Ómnibus de Comercio Exterior y Competitividad de 1988.

Seguridad nacional

NIST está desarrollando estándares de documentos de identidad para todo el gobierno para empleados y contratistas federales a fin de evitar que personas no autorizadas obtengan acceso a edificios gubernamentales y sistemas informáticos.

Investigación del colapso del World Trade Center

En 2002, la Ley del Equipo Nacional de Seguridad en la Construcción ordenó al NIST realizar una investigación sobre el colapso de los edificios 1 y 2 del World Trade Center y el 7 World Trade Center de 47 pisos. La 'Investigación del colapso del World Trade Center', dirigida por el investigador principal Shyam Sunder, abarcó tres aspectos, incluida una investigación técnica del edificio y de seguridad contra incendios para estudiar los factores que contribuyeron a la causa probable de los colapsos de las Torres WTC (WTC 1 y 2) y WTC 7. NIST también estableció un programa de investigación y desarrollo para proporcionar la base técnica para mejorar los códigos, estándares y prácticas de construcción y contra incendios, y un programa de difusión y asistencia técnica para involucrar a los líderes de la comunidad de construcción y construcción. en la implementación de los cambios propuestos a las prácticas, normas y códigos. NIST también proporciona orientación práctica y herramientas para preparar mejor a los propietarios de instalaciones, contratistas, arquitectos, ingenieros, personal de respuesta a emergencias y autoridades reguladoras para responder a futuros desastres. La parte de investigación del plan de respuesta se completó con la publicación del informe final sobre el 7 World Trade Center el 20 de noviembre de 2008. El informe final sobre las Torres WTC, que incluye 30 recomendaciones para mejorar la seguridad de los edificios y los ocupantes, se publicó el 26 de octubre., 2005.

Tecnología electoral

NIST trabaja en conjunto con el Comité de Desarrollo de Directrices Técnicas de la Comisión de Asistencia Electoral para desarrollar las Directrices del Sistema de Votación Voluntaria para máquinas de votación y otra tecnología electoral.

Marco de Ciberseguridad

En febrero de 2014, el NIST publicó el Marco de seguridad cibernética del NIST que sirve como guía voluntaria para que las organizaciones administren y reduzcan el riesgo de seguridad cibernética. Posteriormente se modificó y la versión 1.1 se publicó en abril de 2018. La Orden Ejecutiva 13800, Fortalecimiento de la Seguridad Cibernética de las Redes Federales y la Infraestructura Crítica, hizo obligatorio el Marco para las agencias del gobierno federal de los EE. UU.

Enfatiza la importancia de implementar la arquitectura de confianza cero (ZTA) que se enfoca en proteger los recursos en el perímetro de la red. ZTA utiliza principios de confianza cero que incluyen "nunca confíe, siempre verifique", "suponga una infracción" y "acceso con menos privilegios" para proteger a los usuarios, los activos y los recursos. Dado que ZTA no tiene confianza implícita en los usuarios dentro del perímetro de la red, la autenticación y la autorización se realizan antes en cada etapa de una transacción digital. Esto reduce el riesgo de acceso no autorizado a los recursos.

Personas

Cuatro investigadores científicos del NIST han recibido premios Nobel por su trabajo en física: William Daniel Phillips en 1997, Eric Allin Cornell en 2001, John Lewis Hall en 2005 y David Jeffrey Wineland en 2012, que es el número más grande para cualquier EE. UU. laboratorio del gobierno. Los cuatro fueron reconocidos por su trabajo relacionado con el enfriamiento de átomos por láser, que está directamente relacionado con el desarrollo y avance del reloj atómico. En 2011, Dan Shechtman recibió el Premio Nobel de química por su trabajo sobre cuasicristales en la División de Metalurgia de 1982 a 1984. Además, John Werner Cahn recibió el Premio Kyoto 2011 de Ciencias de los Materiales y la Medalla Nacional de Ciencias ha sido otorgado a los investigadores del NIST Cahn (1998) y Wineland (2007). Otras personas notables que han trabajado en NBS o NIST incluyen:

Directores

Desde 1989, el director del NIST ha sido designado por el presidente y es confirmado por el Senado de los Estados Unidos, y desde ese año, la permanencia promedio de los directores del NIST ha disminuido de 11 años a 2 años. Desde la reorganización de NIST en 2011, el director también ostenta el título de Subsecretario de Comercio para Estándares y Tecnología. Quince personas han ocupado oficialmente el cargo (además de cuatro directores interinos que han servido de manera temporal).

Patentes

El NIST posee patentes en nombre del gobierno federal de los Estados Unidos, y al menos una de ellas tiene la custodia para proteger el uso del dominio público, como la de un reloj atómico a escala de chip, desarrollado por un equipo del NIST como parte de una competencia DARPA.

Controversia sobre el estándar NIST SP 800-90

En septiembre de 2013, tanto The Guardian como The New York Times informaron que el NIST permitió a la Agencia de Seguridad Nacional (NSA) insertar un generador de números pseudoaleatorios criptográficamente seguro llamado Dual EC DRBG en el estándar NIST SP 800-90 que tenía una puerta trasera cleptográfica que la NSA puede usar para predecir de forma encubierta las salidas futuras de este generador de números pseudoaleatorios, lo que permite el descifrado subrepticio de los datos. Ambos periódicos informan que la NSA trabajó de manera encubierta para obtener su propia versión de SP 800-90 aprobada para uso mundial en 2006. El documento de denuncia establece que "finalmente, la NSA se convirtió en el único editor". Los informes confirman las sospechas y los motivos técnicos planteados públicamente por los criptógrafos en 2007 de que EC-DRBG podría contener una puerta trasera cleptográfica (quizás colocada en el estándar por la NSA).

NIST respondió a las acusaciones afirmando que "NIST trabaja para publicar los estándares criptográficos más fuertes posibles" y que utiliza "un proceso público y transparente para examinar rigurosamente nuestros estándares recomendados". La agencia declaró que "ha habido cierta confusión sobre el proceso de desarrollo de estándares y el papel de las diferentes organizaciones en él... La Agencia de Seguridad Nacional (NSA) participa en el proceso de criptografía del NIST debido a su reconocida experiencia". El NIST también está obligado por ley a consultar con la NSA." Reconociendo las preocupaciones expresadas, la agencia reabrió el período de comentarios públicos para las publicaciones SP800-90 y prometió que "si se encuentran vulnerabilidades en estos o en cualquier otro estándar del NIST, trabajaremos con la comunidad criptográfica para solucionarlos tan pronto como sea posible". posible". Debido a la preocupación pública por este ataque de criptovirología, el NIST rescindió el algoritmo EC-DRBG del estándar NIST SP 800-90.

Publicaciones

Guía para NIST en formato PDF

• El Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology es la revista científica insignia en NIST. Se ha publicado desde 1904.
• Primera publicación en 1972, el Journal of Physical and Chemical Reference Data, es una empresa conjunta del American Institute of Physics y el National Institute of Standards and Technology.