Laboratorio Nacional de Física (Reino Unido)

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National Measurement Institution of the United Kingdom

El Laboratorio Nacional de Física (NPL) es el laboratorio nacional de estándares de medición del Reino Unido. Establece y mantiene estándares físicos para la industria británica.

Fundado en 1900, el NPL es uno de los institutos de metrología más antiguos del mundo. El trabajo de investigación y desarrollo en el laboratorio ha contribuido al avance de muchas disciplinas de la ciencia, incluido el desarrollo de las primeras computadoras a fines de la década de 1940 y 1950, la construcción del primer reloj atómico preciso en 1955 y la invención e implementación pionera de la conmutación de paquetes en la década de 1960, que es hoy una de las tecnologías fundamentales de Internet. Los exjefes de NPL incluyen a muchas personas que fueron pilares del establecimiento científico británico.

NPL tiene su sede en Bushy Park en Teddington, al oeste de Londres. Está administrado por el Departamento de Estrategia Comercial, Energética e Industrial y es uno de los laboratorios gubernamentales más extensos del Reino Unido.

Historia

Precursores

En el siglo XIX, el Observatorio de Kew estaba dirigido por devotos de la ciencia autofinanciados. A principios de la década de 1850, el observatorio comenzó a cobrar tarifas por probar instrumentos meteorológicos y otros equipos científicos. A medida que las universidades del Reino Unido creaban y ampliaban los departamentos de física, el comité de gobierno del Observatorio estuvo cada vez más dominado por físicos universitarios pagados en las dos últimas décadas del siglo XIX. En ese momento, la prueba de instrumentos era el papel principal del observatorio. Los físicos buscaron el establecimiento de una institución científica financiada por el estado para probar estándares eléctricos.

The Electricity Division of the National Physical Laboratory in 1944

Fundación

El Laboratorio Nacional de Física se estableció en 1900 en Bushy House en Teddington en el sitio del Observatorio de Kew. Su propósito era "para estandarizar y verificar instrumentos, para probar materiales y para la determinación de constantes físicas". El laboratorio estaba a cargo del gobierno del Reino Unido, y los miembros del personal formaban parte del servicio civil. Creció para llenar una gran selección de edificios en el sitio de Teddington.

Finales del siglo XX

La administración de NPL se subcontrató en 1995 bajo un modelo operado por un contratista propiedad del gobierno, con Serco ganando la licitación y todo el personal transferido a su empleo. Bajo este régimen, los costos generales se redujeron a la mitad, los ingresos de terceros aumentaron un 16% anual y la cantidad de artículos de investigación revisados por pares publicados se duplicó.

NPL adquirió un gran laboratorio de última generación en virtud de un contrato de Iniciativa de Financiamiento Privado en 1998. La construcción estuvo a cargo de John Laing.

Siglo XXI

El mantenimiento del nuevo edificio del laboratorio, que estaba a cargo de Serco, se transfirió nuevamente al DTI en 2004 después de que las empresas del sector privado involucradas sufrieran pérdidas de más de 100 millones de libras esterlinas.

En 2012 se decidió cambiar el modelo operativo de NPL a partir de 2014 para incluir socios académicos y establecer un instituto de enseñanza de posgrado en el sitio. Posteriormente, la fecha del cambio se pospuso un año. Los candidatos a socio académico principal fueron las Universidades de Edimburgo, Southampton, Strathclyde y Surrey con una alianza de las Universidades de Strathclyde y Surrey elegidas como socios preferidos.

En enero de 2013 se anunció la financiación de un nuevo laboratorio de metrología avanzada de 25 millones de libras esterlinas que se construirá en el espacio de un edificio existente sin utilizar.

La operación del laboratorio se transfirió nuevamente al Departamento de Negocios, Innovación y Habilidades (ahora el Departamento de Negocios, Energía y Estrategia Industrial) el 1 de enero de 2015.

Investigadoras notables

(feminine)

Robert Watson-Watt

Los investigadores que han trabajado en NPL incluyen: D. W. Dye, quien realizó un trabajo importante en el desarrollo de la tecnología de los relojes de cuarzo; el inventor Sir Barnes Wallis, que realizó los primeros trabajos de desarrollo de la "bomba que rebota" utilizado en los "Dam Busters" incursiones en tiempos de guerra; H.J. Gough, uno de los pioneros de la investigación sobre la fatiga del metal, que trabajó en NPL durante 19 años, desde 1914 hasta 1938; y Sydney Goldstein y Sir James Lighthill, quienes trabajaron en la división de aerodinámica de NPL durante la Segunda Guerra Mundial investigando la teoría de la capa límite y la aerodinámica supersónica, respectivamente.

Alan Turing, conocido por su trabajo en la Government Code and Cypher School (GC&CS) en Bletchley Park durante la Segunda Guerra Mundial para descifrar los mensajes cifrados alemanes, trabajó en el Laboratorio Nacional de Física de 1945 a 1947. Allí diseñó el ACE (Automatic Computing Engine), que fue uno de los primeros diseños de una computadora con programa almacenado. El Dr. Clifford Hodge también trabajó allí y se dedicó a la investigación de semiconductores. Otros que han pasado tiempo en NPL incluyen a Robert Watson-Watt, generalmente considerado el inventor del radar, Oswald Kubaschewski, el padre de la termodinámica de materiales computacionales y el analista numérico James Wilkinson.

El metalúrgico Walter Rosenhain nombró a las primeras mujeres miembros del personal científico de la NPL en 1915, Marie Laura Violet Gayler e Isabel Hadfield.

Investigación

La investigación de NPL ha contribuido a la ciencia física, la ciencia de los materiales, la computación y la biociencia. Se han encontrado aplicaciones en el diseño de barcos, desarrollo de aeronaves, radares, redes informáticas y posicionamiento global.

Relojes atómicos

Louis Essen

El primer reloj atómico preciso, un estándar de cesio basado en una cierta transición del átomo de cesio-133, fue construido por Louis Essen y Jack Parry en 1955 en NPL. La calibración del reloj atómico estándar de cesio se llevó a cabo mediante el uso de la escala de tiempo astronómico tiempo de efemérides (ET). Esto condujo a la definición acordada internacionalmente del último segundo SI basado en el tiempo atómico.

Informática

Primeras computadoras

NPL ha realizado investigaciones informáticas desde mediados de la década de 1940. Desde 1945, Alan Turing dirigió el diseño de la computadora Automatic Computing Engine (ACE). El proyecto ACE fue demasiado ambicioso y fracasó, lo que llevó a la partida de Turing. Donald Davies se hizo cargo del proyecto y se concentró en entregar la computadora Pilot ACE menos ambiciosa, que funcionó por primera vez en mayo de 1950. Entre los que trabajaron en el proyecto se encontraba el pionero informático estadounidense Harry Huskey. Una derivación comercial, DEUCE fue fabricada por English Electric Computers y se convirtió en una de las máquinas más vendidas de la década de 1950.

Conmutación de paquetes

A partir de mediados de la década de 1960, Donald Davies y su equipo en NPL fueron pioneros en la conmutación de paquetes, ahora la base dominante para las comunicaciones de datos en las redes informáticas de todo el mundo. Davies diseñó y propuso una red nacional comercial de datos basada en la conmutación de paquetes en su Propuesta para el desarrollo de un servicio nacional de comunicaciones para el procesamiento de datos en línea de 1965. Posteriormente, el equipo de NPL (Davies, Derek Barber, Roger Scantlebury, Peter Wilkinson, Keith Bartlett y Brian Aldous) desarrolló el concepto en una red de área local que funcionó de 1969 a 1986 y llevó a cabo un trabajo para analizar y simular el rendimiento de redes de conmutación de paquetes, incluidas las redes de datagramas. Su investigación y práctica influyeron en ARPANET en los Estados Unidos, el precursor de Internet, y en otros investigadores del Reino Unido y Europa, incluido Louis Pouzin.

NPL patrocina una galería, inaugurada en 2009, sobre el desarrollo de la conmutación de paquetes y la "Tecnología de Internet" en el Museo Nacional de Computación.

Internetworking

La investigación sobre interconexión de redes de NPL estuvo a cargo de Davies, Barber y Scantlebury, que eran miembros del Grupo de Trabajo de Redes Internacionales (INWG). La conexión de redes informáticas heterogéneas crea un "dilema básico" ya que un protocolo de host común requeriría la reestructuración de las redes existentes. NPL se conectó con la Red informática europea (Barber dirigió el proyecto y Scantlebury lideró la contribución técnica del Reino Unido) al traducir entre dos protocolos de host diferentes; es decir, usando una puerta de enlace. Al mismo tiempo, la conexión NPL al servicio experimental de conmutación de paquetes de la oficina de correos utilizó un protocolo de host común en ambas redes. La investigación de NPL confirmó que establecer un protocolo de host común sería más confiable y eficiente. El protocolo EIN ayudó a lanzar el estándar INWG propuesto. Bob Kahn y Vint Cerf reconocieron a Davies y Scantlebury en su artículo de 1974 "A Protocol for Packet Network Intercommunication".

Álbum de recortes

Scrapbook era un sistema de almacenamiento y recuperación de información que se puso en marcha a mediados de 1971. Incluía lo que ahora se llamaría procesamiento de textos, correo electrónico e hipertexto. En esto anticipó muchos elementos de la World Wide Web. El proyecto fue dirigido por David Yates, quien dijo: "Teníamos una comunidad de personas brillantes que estaban interesadas en cosas nuevas, eran un buen forraje para un sistema como Scrapbook". y "Cuando teníamos más de un sistema de Scrapbook, los hipervínculos podían atravesar la red sin que el usuario supiera lo que estaba sucediendo". Se decidió que cualquier desarrollo comercial de Scrapbook debería dejarse en manos de la industria y se otorgó la licencia a Triad y luego a BT, quienes lo comercializaron como Milepost y desarrollaron un procesador de transacciones como característica adicional. Se comercializaron varias implementaciones en máquinas DEC, IBM e ITL. Todas las implementaciones de NPL de Scrapbook se cerraron en 1984.

Seguridad de la red

A principios de la década de 1990, la NPL desarrolló tres especificaciones formales de MAA: una en Z, una en LOTOS y otra en VDM. La especificación VDM se convirtió en parte de la revisión de 1992 del estándar internacional 8731–2 y tres implementaciones en C, Miranda y Modula-2.

Electromagnética

Un estudio de 2020 realizado por investigadores de la Universidad Queen Mary de Londres y NPL usó con éxito microondas para medir moléculas en la sangre que se sabe que están influenciadas por la deshidratación.

Metrología

El Laboratorio Nacional de Física participa en los nuevos desarrollos de la metrología, como la investigación de la metrología y la estandarización de la nanotecnología. Tiene su sede principalmente en el sitio de Teddington, pero también tiene un sitio en Huddersfield para metrología dimensional y una instalación de acústica subacuática en el embalse de Wraysbury, cerca del aeropuerto de Heathrow.