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Estos grandes avances científicos transformarán la humanidad

Alimentar a una población en aumento, reducir el impacto ambiental, desarrollar computadoras que aprendan y crear vida artificial son los desafíos en los que más se invierte, señala un informe de Marta Ricart en el diario La Vanguardia.

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Transportes sin conductor, coches voladores y aviones solares; prevenir y curar el cáncer y el Alzheimer; robots para todos los trabajos; alimentos sintéticos; frenar la acidificación de los océanos: los objetivos de la ciencia son tantos y tan diversos –sólo la Unión Europea y China tienen 1,5 millones de investigadores cada una– que resulta difícil identificar qué áreas concentran mayor interés.

En la investigación hay tendencias y campos en auge; otros quedan relegados. Las inversiones públicas y privadas no siempre coinciden en determinar prioridades. Así, cuando la revista Wired invitó al ex presidente de Estados Unidos a editar el número de noviembre, Barack Obama citó como mayores desafíos científicos la desigualdad social y el combate contra el cambio climático (tema que el presidente Donald Trump juzga menor). Además, lograr la ciberseguridad y curar el cáncer y el Alzheimer. Por su parte, el físico Stephen Hawking y el emprendedor tecnológico ruso Yuri Milner lanzaron una iniciativa para financiar con 100 millones de dólares a los investigadores del programa SETI, que busca vida extraterrestre. Y otros multimillonarios invierten en investigar cómo alargar la vida o construir ciudades en el mar.

Carmen Vela, secretaria de Estado de Investigación, Desarrollo e Innovación de España, opina que los mayores desafíos son afrontar los efectos del cambio climático y las áreas que afectan a la salud, como la medicina personalizada o las investigaciones para darle mayor bienestar a una población cada vez más envejecida.

Octavi Quintana, que lleva años en diversos puestos en la Dirección de Investigación de la Comisión Europea, apunta que “la ciencia contribuye a resolver los problemas de la sociedad en todos los ámbitos”. Como muestra de los proyectos que podrían trascender cita dos que son bandera de la UE: el desarrollo del grafeno y descifrar el cerebro humano. Suma, además, la creación de robots para ayudar a las personas de mayor edad; la búsqueda de una energía solar para la aviación y la digitalización del continente africano.

Son varios los ámbitos de investigación a los que se les destina gran inversión o que representan un desafío para la humanidad. Uno de los principales es la investigación en genética, que está pasando a otra dimensión con una técnica que permite reescribir el genoma. Se usan secuencias del ADN de los mecanismos de defensa (CRISPR, por sus siglas en inglés), que facilitan activar y desactivar genes, y luego modificarlos.

Esta edición genética está cambiando la biología molecular y se viene extendiendo, dada su accesibilidad en materia de conocimiento y costos, según señala Eduard Batlle, jefe del programa de oncología del Institut de Recerca Biomèdica de Barcelona (IRB), España.

Además de las investigaciones con animales y en botánica, esta técnica empezó a aplicarse en ensayos humanos de terapias contra el cáncer, precisamente para editar genéticamente células que potencien el sistema inmune. ¿El proyecto más ambicioso? Crear un genoma humano artificial, en el laboratorio, desde cero, y hacerlo inmune a virus y bacterias, o sin los defectos genéticos que causan patologías.

El año pasado, en una reunión en la Universidad de Harvard (Estados Unidos) a la que asistieron 150 genetistas, emprendedores biotecnológicos y expertos en ética, se dijo que este objetivo podría lograrse en diez años, con una inversión inicial de 100 millones de dólares. Entre los promotores de la idea figuraron destacados genetistas como Jef Boeke (que trabaja en sintetizar artificialmente el genoma de la levadura) y George Church, que auspició el desarrollo del CRISPR y lo ensaya para modificar genes de cerdo, a fin de evitar el rechazo inmunológico en los trasplantes de órganos de este animal a humanos. Claro que la reunión de Harvard generó polémica. Muchos advirtieron sobre los riesgos evolutivos de crear vida artificial.

Otro tema que es y será clave es la investigación en materiales. Desde que sus descubridores ganaron el premio Nobel en 2010, el grafeno es considerado el material protagonista del futuro: es duro como el diamante, liviano y flexible y, además, relativamente barato.

En la actualidad existen unos 5.000 materiales del tipo del grafeno, llamados “bidimensionales” porque se fabrican en láminas plegables de un átomo de espesor. Se derivan del fósforo, el boro, el nitrógeno y varios minerales. Los científicos estudian sus propiedades y aprenden a obtenerlos en el laboratorio, según las necesidades (que sea superaislante, superconductor, flexible...), y a ensamblarlos. El siguiente paso será extender su uso en distintos productos.

Por ser flexible, absorber bien la luz y detectar y transmitir muy eficazmente señales eléctricas, el grafeno puede ser muy útil en aparatos sensores. Por eso se ensaya en nanosensores químicos, sensibles a cambios térmicos, o en sensores biomédicos para detectar patógenos, y en implantes cerebrales. En Manchester, el grupo de descubridores del grafeno estudia -con la financiación de Bill Gates- si sería posible utilizarlo para fabricar preservativos más seguros.

Además, el laboratorio Roche colidera un equipo que investiga el uso de grafeno en procesadores basados en el espín de los electrones, un estado de estas partículas que se alarga con el grafeno: se augura que estos procesadores cambiarán la informática. En otra línea, la compañía Airbus busca mezclar grafeno en el fuselaje de los aviones, con el objetivo de reducir los daños ante el impacto de un rayo. Una desventaja para nada menor es que muchos de los nuevos materiales que se desarrollan no son biodegradables, por lo que habrá que evaluar su impacto ambiental.

Un importante tema social del que la ciencia tendrá que ocuparse de lleno es cómo gobernar un mundo desencantado. Cada semana, un millón de personas se va a vivir del campo a la ciudad, lo que, dado el aumento de la población mundial, augura gigantescas aglomeraciones urbanas en las próximas décadas.

Esto sumado a otros ítems complejos: la creciente desigualdad socioeconómica, la situación general del sistema capitalista, del que no se sabe, además, cómo asumirá la creciente automatización laboral; la crisis de la Unión Europea y el auge de las derechas autárquicas y xenófobas, entre muchos otros factores. No llama la atención que en las principales instituciones dedicadas a las ciencias sociales, muchos expertos se devanen los sesos para deducir cómo deberían evolucionar las formas de gobierno y organización social, a fin de garantizar una convivencia pacífica.

Además, el mejor sistema de gobierno logrado hasta ahora, el democrático, está en peligro. Así lo cree un estudioso del tema, Yascha Mounk, profesor de Política en la Universidad de Harvard: “La gente está perdiendo su confianza en las instituciones democráticas. Tiene razones para estar enojada. A lo largo de la historia de la estabilidad democrática, el nivel de vida medio de la población fue aumentando de una generación a otra. Pero ya no. Debemos descubrir cómo nuestras democracias pueden ser estables en esta nueva circunstancia”.

“Hace unos años –sigue Mounk– me preocupaba el estado de las democracias liberales, pero pensaba que -por suerte-, no tenían alternativas viables. Nadie iba a imitar el régimen teocrático de Irán, ni el ideológicamente incoherente de China. Pero esto cambió. En Rusia, Hungría o Polonia, los populistas aplican una forma de democracia ‘iliberal’ (no liberal): un sistema en que un líder fuerte canaliza la voz de la gente pero desprecia los derechos e intereses de muchos ciudadanos. Este formato será un desastre a largo plazo, pero ahora resulta muy atractivo en Europa occidental y Norteamérica”. De esta manera, abundan los estudios con financiación pública y privada que analizan desde la situación social actual hasta cómo conseguir una sociedad más igualitaria, o que los jóvenes no canalicen su activismo sólo en protestas y elijan, en cambio, participar en instituciones políticas.

¿Computadoras que aprendan? Este es otro tema fuerte para la ciencia. El concepto del big data se está desplazando hacia el deep learning o machine learning, es decir, que las máquinas sean capaces de aprender, lo que implica un paso más en la inteligencia artificial. Estas tecnologías buscan que las computadoras aprendan de su acción y que se adapten a escenarios cambiantes. El objetivo se completa con programas de reconocimiento del lenguaje humano, de visión y detección de movimientos.

“No es del todo cierto que las computadoras aprendan, pero se avanza en esa dirección”, puntualiza Jordi Torres, catedrático de la Universitat Politècnica de Catalunya e investigador del Barcelona Supercomputing Center (BSC). Cuando las computadoras piensen o reaccionen como los humanos y se reprogramen entre ellas habrá un cambio de paradigma. Ya hay voces que alertan que pueden ser las últimas décadas en que los humanos sean los seres más inteligentes.

Gartner, una de las mayores consultoras tecnológicas, prevé una digitalización cada vez más inteligente a partir de 2020. Dominarían los asistentes virtuales (como Siri y otros similares) y los robots que interactúan con humanos, pero también las apps serán capaces de llevar a cabo tareas más complejas. Y todo en un marco creciente de realidad virtual.

No puede dejarse de lado el horizonte de la computación cuántica. Es que las computadoras procesan la información gracias a un sistema binario (0/1). El sistema cuántico busca aplicar los estados de los elementos del átomo, que permiten más posiciones. Así se procesaría todavía más información, más rápido.

Hablando de recursos, disponer de energías alternativas a los combustibles fósiles es clave: hace tiempo está previsto que se acaben. “Hay que cambiar de modelo energético, usar menos combustibles fósiles y mejorar su combustión para reducir los efectos sobre el planeta”, dice Ramón Gavela, director de energía del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), organismo público español para la investigación y promoción del uso de diferentes energías.

En todo el mundo se investigan fuentes de energía alternativas, en busca de una que sea limpia, abundante y accesible para todos. De las renovables, la eólica y la solar fotovoltaica son las más desarrolladas y su uso crece, pero se debe mejorar su almacenaje y distribución. Se impulsan, además, la energía solar termoeléctrica, los biocarburantes y las energías que usan el agua.

Según Gavela, la alternativa más efectiva a los combustibles fósiles será la fusión nuclear. Está convencido de que esta forma se conseguirá “a largo plazo”. La idea es imitar la energía del sol y otras estrellas, fusionando núcleos atómicos a temperatura extrema. Investigadores europeos confían en disponer de esta fuente energética para 2050, para lo que están construyendo instalaciones muy costosas, igual que Estados Unidos, China y Japón.

Un tema complejo que alerta a la comunidad científica es que según estudios de la FAO/ONU, la producción alimentaria mundial deberá crecer más del 1% anual en las próximas décadas para satisfacer las necesidades de la creciente población. No se podrá disponer de mucha más tierra de cultivo y, para colmo, habrá que reducir el impacto ambiental con sistemas de cultivo más eficientes. Esto con el inconveniente de que el cambio climático dificultará la agricultura en muchas regiones.

Ayudan las estrategias como mejorar la genética de las plantas, pero a corto plazo los investigadores trabajan en el lema de la FAO “more crop per drop” (“más producción por gota de agua”). Se usan sensores en el suelo y las plantas, cálculos de datos obtenidos por satélite y modelos de balance hídrico para aplicar el agua estrictamente necesaria, explica Diego Intrigliolo, investigador del Centro de Edafología y Biología Aplicada de Murcia, España. Su equipo prueba estos sistemas de riego de precisión en cultivos como la lechuga y consiguió un ahorro de agua del 15%. El smart farming es una tendencia mundial.

La carrera espacial no se queda atrás: colonizar Marte e instalar bases en la Luna es una ambición de larga data. Antes de terminar su mandato, Obama anunció que Estados Unidos programaría un vuelo tripulado a Marte en 2030. El multimillonario Elon Musk, que fabrica cohetes en su empresa Space X, fijó un horizonte más cercano: cinco años. Con plazos similares se prevé volver a la Luna y explorar su cara oculta y reservas naturales. China, Rusia y Europa planean, también, misiones.

La renovada carrera espacial viene de la mano de la curiosidad y el ansia de demostrar poderío, pero también de intereses estratégicos y económicos. En las superficies de planetas y asteroides se espera explotar minerales o el gas helio 3 como fuente de energía. Y se ve un próspero negocio en los vehículos e instalaciones espaciales: de hecho, Google tiene reservado un premio para quien proponga una nave capaz de hacer un viaje tripulado a la Luna.

Para algunos el vuelo espacial es una atracción lúdica. En eso trabajan compañías como Virgin, el grupo chino Kuang Chi y Blue Origin de Jeff Bezos (el dueño de Amazon). Los más aventureros -o pesimistas, según se mire- como Stephen Hawking creen que algun día esos mundos deberán alojar a la raza humana, que ya no podrá vivir en la Tierra.

Como sea, el fracaso de la sonda Schiaparelli de la Agencia Espacial Europea, que se estrelló en 2016 cuando aterrizaba en Marte, muestra que aún queda mucho por investigar.

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