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Expedición al futuro

Amador Menéndez, premio Nacional a la Difusión de la Ciencia 2018, analiza la revolución que cambiará nuestras vidas con la nanotecnología, la biotecnología, la neurotecnología y la computación en una revolución como nunca antes en la historia

Expedición al futuro

Expedición al futuro

En este artículo vamos a asomarnos al futuro para examinar algunas tecnologías emergentes y disruptivas que un día podrán pasar a formar parte de nuestras vidas. Comencemos viajando atrás en el tiempo. El pasado suele ser, en muchas ocasiones, un buen prólogo del futuro. Desde mi punto de vista, la ciencia y la tecnología del reciente siglo XX podrían resumirse en cuatro palabras: átomo, gen, bit y neurona. Esto da lugar a cuatro disciplinas emergentes: nanotecnología, biotecnología, computación y neurotecnología.

Nanotecnología: material "a la carta"

La nanotecnología es una fascinante ingeniería a escala atómica y molecular. Gracias a la misma, por primera vez en la historia es posible fabricar materiales "a la carta", materiales con propiedades controladas y para fines específicos, en definitiva, materiales al servicio de la humanidad.

Es como una escena de la película El viaje fantástico : una pequeña nave sumergida en la corriente sanguínea de un paciente, a la caza de células patógenas, para dispararles con precisas dosis de medicinas. Sólo que esto no es Hollywood, es Ciencia. La seductora promesa de entregar fármacos directamente a las células cancerígenas, dejando intactas las sanas, es hoy una realidad mediante nanopartículas inteligentes. Se evitan así los devastadores efectos secundarios de la quimioterapia.

Y si las terapias están experimentando cambios drásticos, el diagnóstico no se queda atrás. Con la ayuda de diminutos nanosensores nos adentramos en la era del diagnóstico molecular, sofisticado y preciso, que hace posible identificar enfermedades en sus estadios iniciales e incluso monitorizar la salud de forma constante. En este siglo veremos grandes avances en medicina preventiva. Esto supondrá un gran alivio económico para el sistema sanitario de los países y tendrá una gran repercusión en el bienestar del paciente.

Éstos y otros logros de la medicina permiten aumentar nuestra esperanza de vida. Pero nuestros órganos y tejidos están programados para una duración limitada. Por otra parte, un accidente sacude en ocasiones nuestras vidas. Resulta paradójico ver cómo tenemos piezas de recambio para nuestro vehículo, pero no para el propio cuerpo humano. El trasplante de órganos es hoy una técnica suficientemente desarrollada. El gran problema radica en la escasez de los mismos. ¿Qué sucedería si en lugar de esperar por un donante, que quizás nunca llegue, fuésemos capaces de crear órganos y tejidos artificiales?

Ciertos materiales nanoestructurados permiten el crecimiento controlado de tejidos y órganos artificiales. Estos materiales actúan como factores de crecimiento, persuadiendo a las células para que se depositen sobre ellos. Mientras las prótesis tradicionales estaban diseñadas para ser inertes, ahora hay una mayor tendencia hacia los materiales bioactivos y bioadaptados, que cooperan con los tejidos vivos más que ignorarlos.

La nanotecnología no sólo es un gran aliado de la salud humana, sino también de la salud de nuestro planeta. Con la misma es posible avanzar hacia el diseño de celdas solares y baterías más eficientes o hacia la transmisión inalámbrica de electricidad. En diferentes laboratorios del mundo investigamos en el desarrollo de unas pinturas que al depositarlas sobre las ventanas las convierten en pequeñas centrales fotoeléctricas, capaces de atrapar la radiación solar para posteriormente convertirla en electricidad.

Biotecnología: leer el libro de la vida

El genoma es el libro de la vida. Ahí están las instrucciones para fabricar cada ser vivo del planeta. En el año 2000 fuimos capaces de descifrar o leer el genoma de nuestra especie. ¡Fue un salto de gigante en la historia de la humanidad! Pudimos responder al eterno interrogante de "quiénes somos", al menos desde el punto de vista biológico.

En menos de dos décadas, la biología ha avanzado a pasos agigantados. Hoy no sólo podemos leer ese libro de la vida, también entendemos muchas de sus páginas. Y lo más importante, nos hemos convertido en algo más que meros espectadores: ¡podemos reescribir el genoma y así corregir genes defectuosos, causantes de diferentes enfermedades! La denominada tecnología CRISPR, una edición genómica de alta precisión, lo hace posible. ¡Estamos ante una de las grandes revoluciones biotecnológicas de nuestro siglo!

Investigadores de todo el mundo ya hablan apasionados del potencial y de las promesas de la tecnología CRISPR. Se especula, por ejemplo, con poder corregir las alteraciones genéticas asociadas al síndrome de Down. Se cree firmemente que CRISPR supondrá grandes avances en la inmunoterapia contra el cáncer. Mediante una modificación genética, la inmunoterapia busca "reeducar" nuestro sistema inmune para que identifique y catalogue las células cancerígenas como "agentes extraños" y las ataque sin piedad. Representa un esperanzador cambio de estrategia. ¡No se ataca directamente al cáncer, sino que se estimula al ejército inmunitario para que luche con toda su artillería!

Computación

Hace unos sesenta años comenzó esta gran revolución tecnológica, la revolución digital. El 23 de septiembre de 1947 había un solo transistor en el planeta. Acababan de inventarlo en los laboratorios Bell. El transistor es un dispositivo que regula el paso de corriente. Es el corazón de los chips de nuestros ordenadores en lo que se refiere al procesamiento de datos. Hoy en día, hay millones de transistores en el planeta. Y este número se duplica aproximadamente cada 18 meses, cumpliéndose así las predicciones de Moore, cofundador de Intel. Este crecimiento del número de transistores va acompañado de una reducción en el tamaño de los mismos. Es precisamente esta reducción la que permite incorporar mayor número de transistores en un chip y así aumentar la capacidad de procesamiento de nuestros ordenadores y dispositivos electrónicos. Este incremento en la capacidad computacional ha sido clave para el desarrollo de tecnologías como la inteligencia artificial.

Retos de la inteligencia artificial

Tenemos buenas razones para creer que, por el momento, somos la especie más inteligente en este planeta y hemos logrado grandes gestas. Como resultado, el futuro de todas las especies en la Tierra depende en gran medida de nuestras decisiones y acciones. Por poner un ejemplo, un chimpancé o un rinoceronte son mucho más fuertes que nosotros. Pero gracias a nuestra inteligencia y a la tecnología, podemos acabar con ellos si nos lo proponemos. Su supervivencia depende en gran medida de nosotros.

A pesar de ser la especie más inteligente del planeta, ya hemos sido superados -y mucho- por nuestras propias creaciones en tareas específicas que hacen uso de aspectos limitados de la inteligencia. Humildes calculadoras de bolsillo pueden ejecutar procesos aritméticos con mucha más rapidez y fiabilidad que nosotros. Lo mismo se puede decir del ajedrez o de los coches autoconducidos. No saben realizar otras tareas, pero su inteligencia nos supera en dominios concretos. Son ejemplos de la denominada inteligencia artificial estrecha.

Un gran sueño de la tecnología -y un temor de la sociedad- es el desarrollo de la denominada inteligencia artificial general, o, dicho de otro modo, máquinas que igualen o superen al ser humano en cualquier actividad cognitiva. Personalmente soy un poco escéptico ante esta posibilidad. Una aproximación ensayada para la construcción de una máquina de estas características se basa en emular al cerebro humano. Ha habido varios intentos que de momento resultaron fallidos. El gran problema es que estamos aún lejos de comprender nuestro cerebro y su funcionamiento y quizás nunca lleguemos a entenderlo por completo. Max Planck afirmaba: "La ciencia no puede resolver el misterio último de la naturaleza porque, en último término, somos parte del misterio que tratamos de resolver". Por lo tanto, si no logramos entender el funcionamiento de este complejo órgano, difícilmente seremos capaces de construir una máquina que lo iguale o supere siguiendo esta aproximación. En definitiva, creo que en este siglo veremos grandes avances en forma de inteligencia artificial estrecha, pero estamos muy lejos de una artificial general. No nos preocupemos por una hipotética máquina superinteligente -en múltiples tareas cognitivas- que pueda tomar el control de la humanidad. Esa máquina no existirá.

Neurociencia: conectómica

Nos adentramos ahora en un bosque muy especial. En nuestro planeta hay 7.000 millones de bosques. Cada uno de nosotros somos propietarios de uno ellos. El bosque del que hablo está en el interior de nuestro cráneo y alberga unos 85.000 millones de árboles conocidos como neuronas. Las neuronas constantemente dialogan entre sí. De ese diálogo colectivo emerge la inteligencia, nuestros pensamientos, emociones o incluso la curiosidad del propio cerebro por tratar de entenderse a sí mismo.

De la misma manera que a partir de sólo unos pocos árboles dispersos no podemos entender el bosque, a partir de unas neuronas aisladas tampoco podremos entender el cerebro y su funcionamiento. Cada neurona humana se conecta y dialoga con muchas neuronas -entre 1.000 y 10.000- a través de las denominadas sinapsis. Descifrar esa compleja red de conexiones -conocida como conectoma- es uno de los grandes retos de la ciencia de este siglo.

Neurociencia: biónica

En esta era estamos empezando a unir nuestro cerebro a las máquinas. Queremos que el amputado de un brazo sea capaz de coger una taza con su prótesis artificial, llegándole la orden directamente desde su mente en forma de impulsos eléctricos. Una fascinante disciplina, conocida como biónica, lo hace posible. Al frente de la misma está Hugh Herr. Este genial tecnólogo ha desarrollado sus propias prótesis biónicas controladas con el pensamiento. Su gran sueño es acabar con la discapacidad humana en el siglo XXI.

Otro gran desafío tecnológico es el diseño de ojos biónicos. En los laboratorios se ensaya la construcción de retinas artificiales, provistas de diminutos fotodetectores o celdas solares que convierten impulsos lumínicos en impulsos eléctricos que viajan al cerebro. Cada uno de estos fotodetectores se asemeja de alguna manera a los píxeles de una pantalla de ordenador. Por lo tanto, a mayor número de fotodetectores, mayor será la agudeza visual. Para lograr la hazaña de una retina artificial con suficiente resolución, estos fotodetectores deberán ser pequeños y numerosos. La nanotecnología o ciencia de lo diminuto jugará un papel crucial en estos desarrollos.

Brújula tecnológica

En los foros científico-tecnológicos se debate si el siglo XXI será el de la nanotecnología (ingeniería a escala atómica), la biotecnología (ingeniería de la vida), la infotecnología (ingeniería de la información) o la neurología y las ciencias cognitivas (ingeniería del cerebro y el conocimiento). Creo que todos tienen un poco de razón. En mi opinión, el siglo XXI será el de todas estas disciplinas y otras que derivan de las mismas. ¡Estamos en la era de la interdisciplinariedad! Los grandes retos de nuestra era -como los relativos a la salud humana o a la de nuestro planeta- requieren de una aproximación multidisciplinar.

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