lunes, 23 de mayo de 2011

Así será la tecnología del futuro (I)


La imaginación humana no tiene límites, y la misma ha sido la propulsora en la creación de nuevas tecnologías. Con el tiempo muchas ideas increíbles han encontrado su producción en el presente, como los submarinos de Julio Verne o los helicópteros de Leonardo da Vinci.




Haciendo un ejercicio de prospectiva tecnológica podemos anticipar las innovaciones tecnológicas que deberían producirse en el futuro más o menos cercano en campos tan dispares como la nanotecnología, las tecnologías de la información, la ciencia cognitiva, la robótica, la inteligencia artificial, la biotecnología, la salud, la innovación energética o la ciencia de los materiales. Hay incluso quien ha plasmado de forma gráfica la posible evolución en el tiempo de este conjunto de tecnologías, es el caso de Michell Zappa que juega a predecir cómo será nuestro futuro tecnologico partiendo del momento actual.

A continuación mostraré un pequeño resumen de diversas tecnologías que se encuentran en desarrollo en el mundo y que podrían llegar a tener un gran impacto en nuestro futuro. Nos centraremos en esta entrada en aquellas relacionadas con el ámbito de las nuevas tecnologías, la inteligencia artificial o la robótica. Para observar el resto de tecnologías emergentes, concretamente las relacionadas con el ámbito de la salud, la biotecnología, la innovación energética o la ciencia de los materiales, remito al lector a la segunda parte de este post




NFC (Near Field Communication)

Pagar el autobús al pasar el móvil por un lector, acceder a un cajero automático sin necesidad de insertar una tarjeta o comprar un refresco en una máquina sin llevar dinero en metálico son algunas de las posibilidades que permite la utilización de la tecnología Near Field Communication (NFC), un nuevo sistema de validación por radiofrecuencia.

Esta tecnología opera en la frecuencia de 13,56 megahercios, una franja donde no es necesario disponer de una licencia administrativa para usarla. Su alcance máximo es de unos 20 centímetros, por lo que solo sirve para validaciones de gran cercanía. La comunicación entre dispositivos se realiza mediante el envío de una señal del dispositivo iniciador y una respuesta por parte del dispositivo de destino. NFC no está pensada para utilizarse en una transmisión masiva de datos, como puede darse con las tecnologías wifi o Bluetooth. Solo sirve para el intercambio rápido de unos pocos bits de información, lo justo para que identifique y valide al usuario.



Los usos más comunes de esta tecnología son de pasarela para pequeños pagos como el transporte urbano, el aparcamiento público o para acceder a información y determinados servicios, en general para gestionar el acceso a lugares donde es precisa una identificación podría hacerse simplemente acercando nuestro teléfono móvil o tarjeta con chip NFC a un dispositivo de lectura. Es una tecnología muy sencilla de utilizar por parte de los usuarios, ya que tan solo hay que acercar la tarjeta o el dispositivo con el chip NFC integrado a un lector. Además, no requiere ninguna configuración previa ni pulsar ningún botón.

El pago con el teléfono móvil sin duda alguna es la estrella de los usos del NFC. La comodidad de uso y que el gasto pueda estar asociado a nuestra factura o una cuenta de banco son armas muy poderosas y esta tecnología está camino de ser el método de pago del futuro, podremos agregar los datos de las cuenta bancarias que requieres usar con más frecuencia. Próximamente se espera que la mayoría de smartphones integren la tecnología NFC. Japón es uno de los países donde la tecnología NFC se encuentra más implantada en la sociedad. Actualmente los japoneses utilizan tarjetas NFC para entrar al sistema de transporte del metro y en los trenes, así como para realizar pequeñas compras en las tiendas de las estaciones. Sin embargo, poco a poco este sistema de pago se extiende a otras áreas y centros comerciales.

Madurez esperada de la tecnología: 2015

Cloud computing

Podríamos decir que es un nuevo modelo de prestación de servicios TIC que funciona como centros de almacenamiento de datos remotos, y que permite al usuario acceder a un catálogo de servicios estandarizados. Los usuarios de este servicio tienen acceso de forma gratuita o de pago, todo depende del servicio que se necesite usar.

Esto hace posible que los usuarios puedan desentenderse de la instalación, gestión y mantenimiento de aplicaciones, ya que éstas residen en un centro común compartido con otras entidades y usuarios. Esta compartición de recursos y aplicaciones, posibilita un ahorro considerable en costes de operación y mantenimiento, debido, principalmente, a la aplicación de economías de escala. "Cloud computing" no es en realidad un concepto nuevo. Es algo que se ha hecho nuevamente relevante a través de la creciente accesibilidad de redes de computación, en especial Internet, y por la difusión de las conexiones de banda ancha permanentemente conectadas. Las ventajas de la computación en nube son muchas. Como usuario dejaremos de ser dependientes de un ordenador en particular para acceder y trabajar en los datos, podremos disponer de todos nuestros documentos, canciones, fotos o configuraciones disponibles en cualquier dispositivo (ordenador, móvil, tablet..) de cualquier lugar y en cualquier momento. La desventaja principal es que sería necesario trabajar conectados a Internet en todo momento.



Gmail, Google Docs, Dropbox o Hootsuite son ya algunos servicios en la nube que usamos habitualmente. Este nuevo modelo de operación rompe con el sistema tradicional de mantener una infraestructura TIC propia sobre la que ejerzo todo el control y donde soy dueño de todos mis datos y nadie más tiene acceso a éstos. Esta pérdida de control y de privacidad es la barrera de entrada principal al mundo del cloud computing.

Madurez esperada de la tecnología: 2015

Procesamiento de lenguaje natural

Reconocimiento del habla, traducción automática y síntesis de voz, son probablemente las áreas de mayor impulso en el conjunto de las tecnologías de la lengua y la lingüística computacional.

El reconocimiento de la voz consisite en que un ordenador sea capaz de transcribir lo que dice una persona, es decir, de transformar la señal acústica de la voz en una secuencia de palabras que forman un texto escrito. Muchas de las soluciones actuales ya son capaces de reconocer el habla en un lenguaje natural sin ningún tipo de dificultades, y sin tener que hablar despacio o marcando los espacios, como sucedía en los inicios del reconocimiento de voz. Muy pronto podremos dictar correos electrónicos o lanzar aplicaciones únicamente utilizando nuestra voz.

La síntesis de la voz es la lectura automatizada en voz alta de un texto. Es decir, la transformación de una secuencia de palabras en una señal acústica suficientemente comprensible como para que un hablante de una lengua en cuestión sea capaz de recuperar el texto original. En los últimos tiempos han aparecido sintetizadores que utilizan voz de mujer de calidad aceptable, sin embargo, siguen sin alcanzar la calidad ofrecida por un sintetizador de similares características que emplee voz masculina.

La traducción automática por su parte es uno de los sueños más antiguos de la inteligencia artificial, la idea es simple: la transformación de un texto de una lengua a otra manteniendo el significado. Actualmente ya existen sistemas de traducción léxica, que ayudados por las correlaciones estadísticas de palabras y construcciones entre dos lenguas, son capaces de producir traducciones comprensibles. Hasta ahora ha sido imposible programar una máquina que comprenda la intencionalidad semántica de un texto. En la actualidad se obtienen altos niveles de calidad para la traducción entre lenguas romances (español, portugués, catalán o gallego, etc.). Sin embargo, los resultados empeoran ostensiblemente cuanto más tipológicamente alejadas sean las lenguas entre sí, como es el caso de la traducción entre español e inglés o alemán. Traducir es una de las artes más elevadas y que requiere más talento y dedicación. No basta sólo con sustituir una palabra por otra, sino que también se ha de ser capaz de reconocer todas las palabras de una frase y la influencia que tienen las unas sobre las otras, hasta el texto más simple puede estar plagado de ambigüedades. Se espera que en poco tiempo todas las plataformas incluirán, por defecto, traducciones automatizadas ya sea a través de un navegador o de cualquier otra aplicación. El proceso de traducción del contenido será invisible, como un interruptor dentro de la infraestructura.

El campo del reconocimiento de la voz y la lingüística computacional se encuentra en un momento de efervescencia, con un gran crecimiento tanto en la investigación universitaria y en la industrial, como en la presencia de productos comerciales. Actualmente empresas como Google están implicadas de forma muy activa en el procesamiento del lenguaje natural proporcionando programas de traducción automática (Google Translate) en continua evolución. Por otra parte Apple está trabajando en una patente que permitiría que un smartphone pueda convertir la voz del usuario en texto, y al mismo tiempo tener la capacidad de “leer en voz alta” (síntesis de voz) el texto que reciba.

Madurez esperada de la tecnología: 2020

Interfaz háptica / multitáctil

En los últimos años, comenzamos a ver teléfonos con pantallas táctiles cada vez mas sofisticadas, tablets, el mismo mando de la Nintendo Wii, el iPad y últimamente Microsoft Kinect que parece que se utilizará en breve también con ordenadores. Estamos en plena revolución de las interfaces. En los próximos años vamos a asistir a un cambio total y se avecina un gran avance de las llamadas interfaces hápticas o gestuales, con lo que nos comunicaremos con los ordenadores de una manera mucho mas natural.


Aun es pronto para saber hasta dónde llegaremos, pero lo que es evidente es que cada vez se reclama mas una comunicación amigable con las máquinas. El término “háptico” o “háptica” es la traducción al castellano del inglés “Haptics”, que se refiere a la ciencia que estudia todo lo relativo al tacto y sus sensaciones como medio de control e interacción con máquinas y ordenadores. Estamos acostumbrados a interactuar con nuestras creaciones tecnológicas a través de interfaces que son táctiles en el sentido hombre-máquina, pero visuales o auditivas en el sentido máquina-hombre. Tomemos como ejemplo un ordenador: podemos introducir datos mediante toda una colección de dispositivos basados en el tacto, tales como teclados, ratones, etc. Pero la obtención de información desde el ordenador se produce mediante interfaces basadas casi exclusivamente en la vista (pantallas LCD, CRT, documentos impresos) o en el oído (sonidos de alarma, banda sonora en juegos, etc.). Los investigadores que trabajan en el campo de las interfaces aseguran que estos métodos de comunicación maquina-hombre, a pesar de su gran difusión y efectividad, no son la forma óptima de comunicación. Pongamos como ejemplo un software muy difundido en el mundo del diseño de piezas, como es AutoCad. Debemos introducir información sobre la pieza que queremos dibujar mediante un teclado o ratón, y ver representaciones planas de ella sobre una pantalla. A pesar de que es perfectamente posible trabajar de esa manera, sería mucho más intuitiva y poderosa una interfaz verdaderamente tridimensional, que podamos tocar para modificar la disposición de sus partes o apreciar su textura.

Más allá de la ciencia ficción, si hay una imagen que a todos siempre nos ha emocionado es la de esos personajes que manipulaban objetos, ventanas y menús de ordenadores y pantallas translúcidas sólo con sus manos. Hoy en día eso está muy cerca de ser implementado masivamente. El estudio de las interfaces hápticas ha crecido en gran manera en los últimos años y sigue en un constante progreso. La tecnología háptica está evolucionando prometedoramente en algunos campos de aplicación. Los videojuegos de realidad virtual, por ejemplo, podrían beneficiarse enormemente con interfaces de este tipo. Simuladores de todo tipo, instrumentos musicales virtuales, pacientes virtuales que los estudiantes de medicina puedan tocar y sentir, son solo algunos de los campos en los que esta ciencia seguramente se hará fuerte.

Madurez esperada de la tecnología: 2020

Realidad aumentada

La realidad aumentada es el conjunto de aquellas tecnologías que permiten la superposición, en tiempo real, de imágenes, marcadores o información generados virtualmente, sobre imágenes del mundo real. En la realidad aumentada el mundo real y el mundo virtual se entremezclan para crear una realidad mixta en tiempo real. Caminas en plena ruta de montaña y te asalta la duda, ¿cómo se llama cada cima, cuál es su altitud? Desenfundas el móvil, visualizas el paisaje con la cámara del mismo y, justo encima de cada pico, en la pantalla, una etiqueta le ofrece la información que buscabas: Aneto, 3.400 metros. A eso se le llama "la realidad aumentada".



Con la ayuda de la tecnología, ya sea un ordenador, un teléfono móvil, una tableta o cualquier otro dispositivo, la información sobre el mundo real que rodea al usuario se convierte en información digital e interactiva. La popularización de los smartphones, que incorporan GPS, acelerómetros, brújula y procesadores cada vez más potentes, está permitiendo a la realidad aumentada aterrizar en las manos del consumidor a un coste cercano a cero. Hoy por hoy, la información añadida a las imágenes reales son iconos y textos, pero próximamente habrá vídeos y animaciones en 3D.

La realidad aumentada tiene innumerables aplicaciones. Un ejemplo es el uso de esta tecnología en proyectos educativos, como museos o centros de visitantes, con el objeto de mostrar objetos en tres dimensiones, por ejemplo, una pieza arqueológica, una planta o un animal, como un dinosaurio; también se emplea en la reconstrucción de paisajes en ruinas, mostrando el aspecto que debieron tener en el pasado; incluso, se pueden mostrar escenarios completos en los que el usuario pueda interactuar con los diferentes elementos en tres dimensiones. Las aplicaciones de realidad aumentada para móviles, se extienden con rapidez pues son muy útiles, por ejemplo, en el desarrollo de iniciativas en el mundo del turismo. Usando la cámara del teléfono móvil, gracias al GPS, la brújula y el acelerómetro, basta con abrir la cámara y apuntar al aire para ver los iconos de los establecimientos sobre la imagen real, incluida la distancia y la ruta, y enfocando hacia un determinado punto de la ciudad, podemos obtener información sobre comercios, productos, locales de restauración o información turística y de servicio, por ejemplo, sobre líneas de transporte. Incluso, se puede ver el aspecto de un determinado escenario hace unos siglos o ver cómo lucirá un edificio que se va a levantar próximamente sobre un solar que hoy día está vacío.





Existen muchas más aplicaciones actuales de la realidad aumentada a campos como la medicina, la publicidad, el campo militar, los dispositivos de navegación, la prospección hidrológica y geológica o el mundo industrial. En el momento actual, únicamente se ha abordado el aspecto de las ventas y el área lúdica en relación a la realidad aumentada, sin embargo, a medida de la Web móvil avance y las redes sociales basadas en la geolocalización sigan su senda ascendente, la realidad aumentada se aplicará a otras áreas hasta ahora desconocidas. Sectores como el automovilístico, educación, salud y turismo, comienzan a contar con una masa crítica de aplicaciones que permiten la realidad aumentada, dentro de sus estrategias de marketing y publicidad.

En la actualidad ordenadores y teléfonos móviles son los dos tipos de dispositivos utilizados, aunque se espera que con el desarrollo de las tecnologías de display junto con la miniaturización de componentes permitan hacer factible el sueño de unas gafas donde se sobreimprima directamente sobre los cristales la información virtual. Consultoras como Gartner, apuntan que la RA tardará entre 5 y 10 años en llegar al público global de forma paulatina, aunque la introducción ya ha empezado.

Madurez esperada de la tecnología: 2020

Realidad virtual

La realidad virtual es un sistema tecnológico, basado en el empleo de ordenadores y otros dispositivos, cuyo fin es producir una apariencia de realidad que permita al usuario tener la sensación de estar presente en ella. Se consigue mediante la generación por ordenador de un conjunto de imágenes que son contempladas por el usuario a través de un casco provisto de un visor especial. Algunos equipos se completan con trajes y guantes equipados con sensores diseñados para simular la percepción de diferentes estímulos, que intensifican la sensación de realidad. Su aplicación, aunque centrada inicialmente en el terreno de los videojuegos, se ha extendido a otros muchos campos, como la medicina o las simulaciones de vuelo.



La realidad virtual puede ser de dos tipos: inmersiva y no inmersiva. Los métodos inmersivos de realidad virtual con frecuencia se ligan a un ambiente tridimensional creado por un ordenador, el cual se manipula a través de cascos, guantes u otros dispositivos que capturan la posición y rotación de diferentes partes del cuerpo humano. La realidad virtual no inmersiva también utiliza el ordenador y se vale de medios como el que actualmente nos ofrece Internet, en el cual podemos interactuar en tiempo real con diferentes personas en espacios y ambientes que en realidad no existen sin la necesidad de dispositivos adicionales al ordenador, ofreciendo un nuevo mundo a través de una ventana de escritorio. Este enfoque no inmersivo tiene varias ventajas sobre el enfoque inmersivo como son el bajo coste y fácil y rápida aceptación de los usuarios. Los dispositivos inmersivos son de alto coste y generalmente el usuario prefiere manipular el ambiente virtual por medio de dispositivos familiares como son el teclado y el ratón que por medio de cascos pesados o guantes.

Los usos actuales mas frecuentes de la realidad virtual son los siguientes:
  • Entrenamiento de pilotos, astronautas, soldados
  • Medicina educativa, por ejemplo para la simulacion de operaciones
  • CAD (diseños asistido por ordenador). Permite ver e interactuar con objetos antes de ser creados, con el evidente ahorro de costes.
  • Creacion de entornos virtual (museos, tiendas, aulas)
  • Tratamiento de fobias (aerofobia, aracnofobia, claustrofobia)
  • Juegos, Cine 3D y todo tipo de entretenimiento

En un futuro no muy lejano habrá probadores en los que los clientes de un comercio se probarán distintas prendas de ropa moviendo con las manos el vestuario que tendrán para elegir delante de una pantalla que actuará como un espejo que les muestra ya vestidos aunque no tengan necesidad de quitarse o ponerse la ropa. O las casetas de venta de una promoción de vivienda contarán con simuladores que mostrarán un piso piloto del que todavía no hay construido ni un solo ladrillo pero que permitirán ofrecer imágenes tridimensionales para ver prácticamente in situ las dimensiones de nuestra vivienda. Todo esto y más estará al alcance de la mano gracias a la realidad virtual.

Madurez esperada de la tecnología: 2020

Telepresencia holográfica

La telepresencia, la capacidad de proyectar una escena en movimiento en tres dimensiones y en tiempo real en un lugar diferente de donde se está realmente produciendo y sin necesidad de utilizar gafas especiales, está cerca de hacerse realidad, y a todo color. La tecnología de hologramas se basa en una batería de cámaras en un extremo, un láser y un polímero especial para almacenar y crear las imágenes en el otro. La capacidad de refresco de imágenes del dispositivo es ya de solo dos segundos, casi tiempo real. Los hologramas basados en telepresencia, en vivo y a tamaño natural ahora pueden interactuar con sus audiencias a distancia. Puede ser una banda tocando en el escenario, un político dando un discurso de apertura, o un director general la celebración de una reunión interactiva con colegas de todo el mundo. Esta tecnología permite a tres personas "estar" en un mismo escenario aunque en realidad se encuentren a miles de kilómetros de distancia. Además, permite a estas personas verse entre sí e interactuar de manera casi completa. La tecnología eventualmente llegará a oficinas y finalmente a hogares.

La telepresencia holográfica significa que podemos grabar una imagen en tres dimensiones en un sitio y mostrarla en otro, en tiempo real, en cualquier lugar del mundo. La holografía es capaz ya de proporcionar imágenes de excelente resolución en tres dimensiones y gran escala, destacan los investigadores, pero hasta ahora no tenía la capacidad dinámica de actualización. Los dos principales obstáculos, señalan, estaban en la insuficiente potencia de cómputo -en el caso de los hologramas generados por ordenador- y en la falta de un medio de grabación holográfica dinámica y de suficiente tamaño. El problema, añaden, es que la cantidad de información necesaria para generar un holograma de alta calidad es tan grande que la posibilidad de reproducir vídeo en tiempo real se ha visto limitada por el tamaño o por la resolución.



Supongamos que quisiera hacer una presentación en Nueva York, todo lo que necesito es una batería de cámaras en mi despacho y una conexión rápida de Internet, en el otro extremo, en Nueva York, tendrá que haber un dispositivo tridimensional que utilice nuestro sistema de láser y todo está controlado automáticamente por el ordenador. A medida que se transmiten las señales de la imagen, los láseres las inscriben en la pantalla y las presentan en una proyección tridimensional en la que aparecería dando la charla.
Dado el pequeño tamaño de la pantalla y el retardo de dos segundos, algunos científicos objetan al término «telepresencia». Llevar la tecnología holográfica en 3D al mercado implicará la obtención de una imagen más nítida, y el aumento de la frecuencia de actualización a 30 veces por segundo, para que iguale a la TV. Se espera poder producir hologramas con calidad de vídeo en los dos próximos años, y la tecnología podría estar lista para usarse en el salón de tu casa en una década. La industria del entretenimiento y el mundo de la publicidad son usuario potenciales de esta tecnología, pero también la telemedicina, por ejemplo, se beneficiaría de ella ya que podrían teleparticipar en intervenciones quirúrgicas médicos ubicados en cualquier parte del mundo.

Madurez esperada de la tecnología: 2020


3D displays y papel electrónico

El papel electrónico tiene grandes ventajas respecto de una pantalla corriente. Entre otras cosas, puede ser utilizado bajo la luz directa del sol, y las unidades pequeñas no necesitan ser recargadas por semanas. A diferencia del formato de papel que conocemos, esta nueva modalidad permitirá ampliar el texto, realizar búsquedas de palabras e incluso ver imágenes en movimiento, borrar el contenido y cargar otro las veces que necesite. El gran inconveniente ha sido que la tecnología no está en condiciones actualmente de mostrar colores ni vídeo, sin embargo, se espera que próximamente la evolución de la tecnología lo permita. Se está trabajando en pantallas que además de flexibles sean también táctiles, su desarrollo está siendo una prioridad en los departamentos de investigación de las grandes empresas. Parece que su aplicación es un objetivo claro para los dispositivos del futuro y que por esa dirección irán dentro de poco ordenadores, móviles, pantallas o libros electrónicos.



El papel electrónico ofrecería todas las ventajas de la prensa, con resolución excelente, alto contraste que puede ser leído con luz fuerte o débil, y ninguna necesidad de energía externa para mantener una imagen. Sería ligero y bastante flexible para llevar fácilmente durante su cotidiano viaje matutino. Pero a diferencia del impreso, el papel electrónico ahorraría árboles y mancharía de tinta. Tal sueño requerirá pantallas tan delgadas y flexibles como el papel, un display ultradelgado que se dobla y se enrolla en un tubo estrecho, aproximadamente de una pulgada de diámetro.



Compañías como Sony ya han presentado una pantalla 3D totalmente flexible que permite visualizar las imágenes en color. Sony confía en poder aplicar esta tecnología en las pantallas de mayor tamaño y planea comercializarla en las pantallas de 30 pulgadas en pocos años. La primera aplicación que se está dando al papel electrónico es con fines publicitarios. La empresa E-Ink ya lo comercializa en varias tiendas de Massachussets en forma de anuncios flexibles. Estas láminas muestran ofertas y publicidad que cambia constantemente y los mensajes son enviados a través de Internet.

Madurez esperada de la tecnología: 2020


Inteligencia artificial

Se denomina inteligencia artificial (IA) a la rama de las ciencias de la Computación dedicada al desarrollo de agentes racionales no vivos, entendiendo como agente a cualquier cosa capaz de percibir su entorno, procesar tales percepciones y actuar en su entorno (proporcionar salidas).

La inteligencia artificial convencional se basa en el análisis del comportamiento humano ante diferentes problemas, por ejemplo el razonamiento basado en casos o los sistemas expertos que infieren una solución a través del conocimiento previo del contexto en que se aplica y ocupa de ciertas reglas o relaciones. Podríamos englobar a esta ciencia como la encargada de imitar una persona, y no su cuerpo, sino imitar al cerebro, en todas sus funciones, existentes en el humano o inventadas sobre el desarrollo de una máquina inteligente.

La inteligencia artificial ya es capaz de proporcionarnos infinidad de soluciones y aplicaciones a nuestro día a día. Los sistemas de IA actualmente son parte de la rutina en campos como economía, medicina, ingeniería y la milicia, y se ha usado en gran variedad de aplicaciones de software, juegos de estrategia como ajedrez de computador y otros videojuegos. Otros ejemplos de sus usos se encuentran en el área de control de sistemas, planificación automática, la habilidad de responder a diagnósticos y a consultas de los consumidores, reconocimiento de escritura, reconocimiento del habla y reconocimiento de patrones.

Madurez esperada de la tecnología: 2025


Visión por computador

La Visión por Computador persigue reproducir algunas capacidades del sistema visual humano con el fin de proporcionar a las máquinas formas de ver y reconocer imágenes. El propósito de la visión artificial es programar un computador para que "entienda" una escena o las características de una imagen.

Los objetivos típicos de la visión artificial incluyen la detección, localización y reconocimiento de ciertos objetos en imágenes (por ejemplo, caras humanas), el registro de diferentes imágenes de una misma escena u objeto, es decir, hacer concordar un mismo objeto en diversas imágenes, la estimación de las posturas tridimensionales de humanos o la búsqueda de imágenes digitales por su contenido.

Estos objetivos se consiguen por medio de reconocimiento de patrones, procesado de imágenes, teoría de gráficos y otros campos. Las aplicaciones de la visión artificial son múltiples y aplican en infinidad de campos como podrían ser la robótica, la biología, la meteorología, la medicina, la identificación de objetos en el exterior, el reconocimiento y clasificación, el control de calidad y de imperfecciones, procesos industriales, detección de movimiento, reconocimiento de matrículas o reconocimiento de caras o de gestos.


El reconocimiento facial quizás sea una de las aplicaciones más evidentes de la visión artificial. Involucra tanto a investigadores del área de informática como a neurocientíficos y psicólogos. Dada una imagen de una cara "desconocida", o imagen de test, encontrar una imagen de la misma cara en un conjunto de imágenes "conocidas", o imágenes de entrenamiento. La gran dificultad añadida es la de conseguir que este proceso se pueda realizar en tiempo real. El sistema identificará las caras presentes en imágenes o videos automáticamente. Se utiliza principalmente en sistemas de seguridad para el reconocimiento de usuarios. En estos sistemas se utiliza un lector que define las características del rostro, y cuando este solicita el acceso, se verifica comparando los datos obtenidos con la base de datos. Una aplicación de reconocimiento facial futura se basaría en establecer esta técnica a nivel de usuario. Por ejemplo, en un supermercado o en un establecimiento pequeño se podría llevar a cabo un control sobre quien abre la caja registradora mediante un reconocimiento facial previo, de esta manera también se pueden evitar intentos de robo ya que, al no reconocer el rostro, la caja permanecería cerrada. Un caso más extremo sería en los cajeros automáticos donde, para poder operar, fuese necesario un reconocimiento facial en vez del actual PIN. Se han desarrollado algunos sistemas de reconocimiento facial basados en video, por ejemplo, salas inteligentes que pueden reconocer a las personas y iniciar automáticamente las acciones apropiadas. Otro ejemplo son los sistemas que detectan la fatiga de un conductor, monitorizando las expresiones de la cara y los movimientos de cabeza.

Madurez esperada de la tecnología: 2025

Ropa inteligente

Cuando hablamos de ropa inteligente nos referimos a prendas de vestir que nos aportan un valor añadido más allá de hacernos más atractivos, darnos calor o proporcionarnos confort. En el futuro, la ropa inteligente se podrá utilizar para una amplia gama de servicios de supervisión, tales como el cuidado de pacientes ambulatorios sin que tengan que moverse de casa para cada examen rutinario, y para vigilar personas con ciertas demencias, permitiéndoles tener una vida tan normal e independiente como sea posible, gracias al nivel mínimo de intervención directa que esa tecnología requiere.

El departamento de defensa americano, junto con alguna empresa de la misma nacionalidad ya ha comenzado a realizar investigaciones y prototipos con fines militares, sanitarios o comerciales. Podemos definir ropa inteligente como prendas de vestir y accesorios que además de cumplir la función tradicional nos añaden un componente tecnológico que nos van a facilitar determinadas tareas. La idea en este sentido es cambiar el concepto actual: no se trata de dar otra vuelta a la fórmula clásica de un dispositivo portátil, pequeño pero potente y fácil de manejar, sino en un ordenador que se integre con la ropa, en lo que se ha venido a llamar wearable computer o, literalmente, ordenador para llevar puesto. Este tipo de ordenador está siempre disponible aunque su presencia no sea evidente. Se trataría de una continuación del usuario y debe funcionar más como una parte del cuerpo que como un aparato externo. Debe ser algo parecido a lo que supone llevar un par de gafas graduadas. El ordenador que se lleva puesto es aquel que se integra como parte de la vestimenta y se mantiene en constante interacción con el usuario y con la realidad que le rodea.

El mercado aunque incipiente ya presenta algunas novedades curiosas como las zapatillas que cambian de color en función de la distancia recorrida. Las fibras de estos tejidos “inteligentes” incorporan nanotecnología, es decir, partículas diminutas con una función: pueden ser antimicrobianas, para impedir que aparezcan las bacterias que causan olor a transpiración, de protección de rayos UV o también de cerámica que acumulan calor durante el día para liberarlo durante la noche; muy útil para lugares con climas extremos. Utilizando la tecnología del plasma y mediante un proceso absolutamente ecológico, se han creado prendas antimanchas que repelen la lluvia y cualquier líquido, bien sea vino, cava o sopa.

La ropa inteligente permitiría al personal médico supervisar datos vitales del paciente y sus niveles de actividad, como por ejemplo cuándo se levanta, cuándo camina, cuándo desayuna, almuerza o cena, y cuándo duerme. Pero además, y esto es más importante aún, el personal sanitario puede determinar si el sujeto se salta comidas, se cae o deja de moverse. La tecnología puede distinguir entre los acontecimientos normales y los anormales, y alertar a familiares, cuidadores o servicios de emergencia.

Madurez esperada de la tecnología: 2025

Robótica

La robótica es la ciencia y la tecnología de los robots. Se ocupa del diseño, manufactura y aplicaciones de los robots. Combina diversas disciplinas como son: la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial y la ingeniería de control.

Disponemos de cerebros electrónicos que poseen la inteligencia equivalente a una cucaracha. Dicho de esta forma no parece algo muy impresionante, pero si miramos hacia atrás, hace un puñado de años no teníamos nada. Si los desarrollos de este tipo siguen una curva semejante a la Ley de Moore (o incluso una mucho menos pronunciada), puede que en algunas décadas tengamos robots tan inteligentes como nosotros mismos. La mayor limitación está en el desarrollo de la inteligencia artificial. Es lo más complejo, conseguir que un robot tome decisiones reales y útiles. Algo tan sencillo para un humano como coger un vaso y beber, para un robot es muy complicado. El robot puede confundir el cristal del vaso con el reflejo de otro cristal cercano. Para un robot tomar una decisión es realmente difícil y aquí es donde está la mayor barrera para evolucionar. La inteligencia artificial se creó hace 50 años, y en este tiempo se han hecho cosas pero no hemos avanzado mucho. Se ha conseguido que robots industriales distingan tuercas de tornillo y puedan colocarlas, pero no un robot que cruce una calle y no le atropellen los coches.

Actualmente se está trabajando en robots que son capaces de volar como aviones no tripulados, que van a la búsqueda de medicamentos y vuelven sin necesidad de una persona. Otro ejemplo son los robots que vuelan y detectan incendios y saben dónde están los puntos más calientes. En áreas como la medicina, los avances son sorprendentes. Hay un robot denominado “Da Vinci” que sirve para operar. Es como los ojos y los brazos del médico, y aunque es el especialista el que lo controla, permite reducir las vibraciones humanas o prevenirle de errores si va a hacer algo indebido. Otro ámbito donde la robótica se está desarrollando notablemente es en la desactivación de explosivos como las minas antipersonas en aquellos lugares donde ha habido conflictos bélicos. También podemos citar a los robots submarinos. Cuando sucedió la catástrofe del Prestige en Galicia, el barco vertía grandes cantidades de petróleo al mar y no se sabía cómo tapar la fuga. Fue un robot submarino quien bajó y lo soldó. Existen también multitudes de robots de todo tipo: de limpieza, brazos robot industriales, responsables de la fabricación de casi cualquier objeto. Su objetivo no es sustituir a las personas, sino complementarlas y que sirvan de ayuda para ciertas tareas. La robótica espacial también seguirá teniendo un desarrollo fuerte porque es muy caro enviar a una persona al espacio y además el entorno en el que tiene que trabajar es muy duro. En Oriente se está haciendo un especial hincapié en la robótica con las miras puestas en el cuidado de personas mayores.



Los robots del futuro serán unidades móviles con uno o más brazos, capacidades de sensores múltiples y con la misma potencia de procesamiento de datos y de cálculo que las grandes computadoras actuales. Serán capaces de responder a ordenes dadas con voz humana. Así mismo serán capaces de recibir instrucciones generales y traducirlas, con el uso de la inteligencia artificial en un conjunto específico de acciones requeridas para llevarlas a cabo. Podrán ver, oír, palpar, aplicar una fuerza media con precisión a un objeto y desplazarse por sus propios medios. Según la opinión de lo investigadores, en el año 2020 se producirá un punto de inflexión tecnológica, gracias al cual los robots serán capaces de ver, actuar, hablar, dominar el lenguaje natural y ser más inteligentes. Entonces nuestra relación con ellos será más constante y más cercana. Los autómatas dejarán de ser máquinas sofisticadas que llaman nuestra atención en exposiciones o series de TV para convertirse en herramientas cotidianas que nos ayudarán en las tareas más comunes.

La clave para que se produzca este punto de inflexión se encuentra en los avances que se han producido (y que se puede especular que se producirán en breve) en áreas tales como el reconocimiento de voz, el sentido del tacto robótico, la inteligencia artificial, la nanotecnologia, la antropología robótica y, cómo no, la capacidad de los robots de superar el famoso Test de Turing. Podremos tenerlos en casa para ayudarnos con las tareas de limpieza o incluso con la educación. También tendrán trabajo en las granjas, cosechando el cereal y hasta ordeñando las vacas. En las fábricas, un robot con estas cualidades físicas e intelectuales será mucho más eficiente que los que usamos hoy para, por ejemplo, montar automóviles. Serán más flexibles y capaces de solucionar problemas que aparezcan en las cadenas de montajes. Y todo eso trabajando en tres turnos, las 24 horas del día. De hacerse realidad las predicciones, la incorporación de robots evitará la exposición de los obreros a ambientes peligrosos, estresantes o poco saludables, eliminado en fantasma de los riesgos laborales.

Pero no todos los robots serán así de grandes. De hecho, es posible que la mayor ayuda provenga de sus hermanos más pequeños, aquellos que se construirán gracias a los avances de la nanotecnologia. Estos pequeños ingenios, con tamaños micrométricos, podrán hasta ingresar a nuestro organismo y realizar “reparaciones” en nuestras arterias, venas y órganos internos. ¿Tienes una arteria tapada por culpa del colesterol? No necesitarás cirugía, solo un nanorobot que se desplace por su interior y quite la obstrucción.

El famoso punto de inflexión, o singularidad, propuesto por Kurzweil parece finalmente estar a la vuelta de la esquina. Solo queda determinar su momento exacto, y las consecuencias que ocasionará tanto para los agraciados que se encuentren dentro de ella, como para aquellos que se queden de la nueva brecha tecnológica.

Madurez esperada de la tecnología: 2030


Vehículos inteligentes

La mítica era en las que los coches se conducen solos, sin necesidad de que el “piloto” intervenga podría estar más cerca de lo que pensamos gracias entre otros al sistema inteligente que Google ha diseñado para automoviles. Equipados con una cámara montada en el techo, un radar, y sensores laser para medir las distancias entre objetos, el nuevo software de Google podría acercarnos a aquellas caricaturas futuristas en las que los conductores podían placidamente holgazanear o leer el periódicos mientras su coche los conducía a sus destinos preprogramados.

El coche es un proyecto de Google que se ha llevado a cabo en secreto pero a plena vista con vehículos que pueden conducirse a sí mismos, usando un software de inteligencia artificial que detecta todo lo cercano al coche e imita las decisiones tomadas por un conductor humano. Con alguien tras el volante para tomar el control si algo va mal y un técnico de copiloto para monitorizar el sistema de navegación, se han conducido ya siete coches a lo largo de más de 1.500 kilómetros sin intervención humana en absoluto y más de 200.000 kilómetros con sólo control humano ocasional. Uno incluso bajó por Lombard Street en San Francisco, una de las calles con más cuestas y curvas de la nación.


Quedan muchos años para que los coches automáticos se produzcan en masa, pero los amantes de la tecnología que llevan tiempo soñando con ellos creen que estos pueden transformar la sociedad tanto como Internet. Los ingenieros dicen que esta tecnología podría doblar la capacidad de las carreteras al permitir que los coches conduzcan más cerca los unos de los otros con seguridad. Dado que los accidentes con los coches robot acabarían por ser muy improbables, podrían construirse más ligeros, reduciendo el consumo de combustible. Incluso las predicciones más optimistas calculan que estamos a más de una década de la puesta en práctica de esta tecnología.

Por otra parte Ford continúa profundizando aceleradamente su compromiso con el desarrollo de vehículos inteligentes que puedan conectarse de forma inalámbrica convirtiéndose, de esta manera, en la primera automotriz en construir vehículos prototipos de demostración. Esta nueva tecnología, sobre la que Ford esta trabajando desde hace más de una década, permite que los vehículos se hablen unos con otros en forma inalámbrica utilizando avanzadas señales Wi-Fi o frecuencias de onda corta específicas en canales seguros. A diferencia de los que sucede con los dispositivos de seguridad de los radares, que identifican riesgos dentro de la línea directa de su propia visión, esta tecnología Wi-Fi basada en sistemas de radio, le permiten tener un alcance completo de su perímetro detectando en 360 grados situaciones potenciales de riesgo. Incluso, si la visión del conductor está obstruida.

Algunas de las aplicaciones de esta tecnología le permitirá a los conductores recibir una alerta si su vehículo se dirige en dirección a colisionar con otro en un cruce, si un vehiculo delante disminuye la velocidad repentinamente o si el patrón de tráfico cambia, por ejemplo, al ingresar a una autopista cargada de vehículos. Este sistema, también, podrá advertir al conductor ante un riesgo de colisión al cambiar de carril, al aproximarse a un automóvil o si algún otro vehículo pierde el control.

Existen otros proyectos que pretenden que los coches conduzcan solos, simplemente guiados por un primer coche que iría conducido por un humano. Los otros, responderían a las instrucciones del primero con sensores inalámbricos. La Unión Europea esta financiando un proyecto llamado Sartre, que tiene como objetivo llegar a formar en las autopistas, los llamados “trenes de carretera”. Esto consiste en alinear a varios coches inteligentes detrás de un vehiculo líder que en este caso, estaría pilotado por un humano. Con esto, marcaríamos una velocidad igual, y se disminuiría el consumo de gasolina, evitando también los típicos accidentes “por detrás” que suceden cuando los conductores no guardan la distancia mínima. Los coches líderes, tendrán unos trayectos preasignados de manera que los conductores podrán alinearse a el y desalinearse dependiendo de sus necesidades. Si por ejemplo quieres ir a Barcelona y encuentras un vehiculo líder que va dirección Barcelona, te pones detrás de el, podrías descansar, y cuando te levantas estas en BCN sin enterarte de las retenciones o de cualquier cosa que pase en la carretera. Los desarrolladores del proyecto, concluyen que se podría reducir en un 20% el consumo de carburante, en los coches que se sumen al “tren de carretera”.

Madurez esperada de la tecnología: 2030

Computación Ubicua

La computación ubicua también llamada “Pervasive Computing” es un modelo de interacción en el que el procesamiento de información se integra en las actividades y objetos cotidianos tratando de lograr que la tecnología sea “invisible” para el usuario. La meta está en desarrollar entornos transparentes para que de esa manera todo usuario pueda beneficiarse sin darse cuenta que la está usando y los ordenadores no se perciban como objetos diferenciados. Los sistemas de Internet inalámbrico tienen un gran impacto debido a su ubicuidad: tiene el potencial de estar disponibles en todas partes y son completamente invisibles para el usuario. Un ejemplo de dispositivo que posee la tecnología de computación ubicua se encuentra en los smartphones que cuentan con un sistema de interconexión inalámbrico para el tránsito de información y datos desde un dispositivo móvil.



Sus promotores propugnan la integración de dispositivos alrededor de escenarios donde se encuentre localizado el ser humano, en el que éste puede interactuar de manera natural con sus dispositivos y realizar cualquier tarea diaria de manera completamente trasparente con respecto a sus computadores. Durante sus actividades ordinarias, alguien que esté usando computación ubicua, lo hace a través de diversos dispositivos y sistemas computacionales simultáneamente, y generalmente lo hará sin percibirlo. Este modelo es visto como un paso más del paradigma de uso de ordenadores de escritorio. Como punto común a todos los modelos de computación ubicua podríamos destacar el hecho de que comparten la visión de ser pequeños y disimulables, robustos y con capacidad para procesamiento de red, distribuidos en todas las escalas que comprende el día a día actual, y generalmente son integrables en nuestro entorno sin ser especialmente llamativos. Por ejemplo, un dispositivo de computación ubicua doméstico podría interconectar los sistemas de iluminación y calefacción con un control ambiente, de manera que en función de la evolución del momento del día y sus características, este sistema reaccionase y pudiese variar la temperatura y condiciones de luz en una vivienda o edificio, de manera continua e imperceptible. Otra aplicación frecuente son frigoríficos que son conscientes de su contenido cuando ha sido convenientemente etiquetado, capaces de planificar menús saludables para toda la semana en función de las necesidades de cada miembro de la familia, y advertir a los usuarios de la comida rancia o en mal estado.

Madurez esperada de la tecnología: 2030


Swarm robotics

La meta de esta aproximación es estudiar el diseño de robots (tanto a nivel físico, como de sus conductas de comportamiento), de forma que emerjan patrones de comportamiento colectivo predeterminados mediante las interacciones entre robots y de robots con su entorno, siguiendo el ejemplo de los patrones de comportamiento que se observan en los insectos sociales.

A diferencia de los sistemas de robótica distribuida en general, la robótica de enjambres enfatiza en el uso de un elevado número de robots, y promueve la escalabilidad, por ejemplo empleando únicamente comunicación local. Dicho tipo de comunicación se consigue mediante utilización de sistemas de transmisión inalámbrica, tanto por Radio Frecuencia como por Infrarrojos. Se busca crear pequeños robots inteligentes y autónomos, que podrían ser utilizados para tareas que van desde el espionaje hasta labores industriales o en limpiezas clínicas. Respecto a la autonomía, ésta estaría asegurada por medio de la energía colectada a través de una celda solar que sería capaz de alimentar las tres patas del robot, el sensor que permite identificar objetos y otros robots, además del sistema de comunicación infrarroja.

La aplicación potencial de la robótica de enjambres incluye tareas que exijan, por un lado, la miniaturización extrema (nanorobótica, microrobótica), como por ejemplo sistemas distribuidos de sensores y actuadores en micro maquinaria o el cuerpo humano. Y por otro lado, la robótica de enjambres está indicada para tareas que exijan diseños extremadamente económicos, como por ejemplo para tareas de minería, o para sistemas de medición en agricultura.

El concepto de Swarm robotics ha surgido al hilo de las grandes colonias de robots al igual que ocurren en la naturaleza con las bandadas de aves o bancos de peces. El uso de varios robots para lograr un objetivo común viene motivado por varios factores: El primero de ellos es que en algunos escenarios, el uso de un solo robot puede hacer la tarea muy complicada o incluso imposible de realizar. Imaginemos que se quiere construir un mapa de la superficie de Marte. Con una única entidad móvil se emplearía mucho tiempo hasta conseguir explorar toda la superficie marciana. Otra ventaja adicional es la mayor tolerancia a fallos. En nuestro ejemplo, si un robot se quedara bloqueado, el resto de compañeros completarían la labor. La mejora del rendimiento es otro factor positivo. A mayor número de robots bien organizados, menor será el tiempo empleado hasta llegar al objetivo. Las capacidades de percepción de cada robot pueden verse ampliadas al compartir información. De esta manera un robot podría percibir más allá de lo que captan sus sensores. Otra ventaja del uso de sistemas multi-robot coordinados es el paralelismo, es decir, se podrían llevar a cabo diversas acciones de manera simultánea.

Madurez esperada de la tecnología: 2035


miércoles, 18 de mayo de 2011

Así será la tecnología del futuro (II)

En la primera parte de esta entrada hablábamos de las tecnologías emergentes que a buen seguro marcarán nuestro futuro tecnológico en los próximos años y décadas. Me centraba específicamente en aquellas orientadas al mundo de las de las nuevas tecnologías, la inteligencia artificial o la robótica.

En esta ocasión y como continuación de este resumen de tecnologías que se encuentran en desarrollo en el mundo y que podrían llegar a tener un gran impacto en nuestro futuro me voy a centrar en aquellas relacionadas con el ámbito de la salud, la biotecnología, la innovación energética o la ciencia de los materiales. Son las siguientes:



BIOTECNOLOGÍA

La bioinformática o la biotecnología consiste en la aplicación de tecnología informática en el análisis de datos biológicos . Los principales esfuerzos de investigación en estos campos incluyen el alineamiento de secuencias , la predicción de genes , predicción de la expresión génica y modelado de la evolución . Algunos ejemplos son el diseño de organismos para producir antibióticos , el desarrollo de vacunas más seguras y nuevos fármacos, los diagnósticos moleculares, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la manipulación génica . Veamos algunas de ellas…

Tratamientos con células madre

Las células madre son aquéllas que se encuentran en una fase temprana de su desarrollo, por lo que tienen el potencial de convertirse en diferentes tipos de células en el organismo. La mayoría de las células adultas del ser humano tienen un objetivo concreto que no puede modificarse. En cambio, en determinadas condiciones, las células madre pueden llegar a formar cualquiera de los tejidos y órganos del cuerpo humano, funcionando como un sistema reparador de éste. Las células madre embrionarias proceden en general de embriones de sólo cuatro o cinco días creados en laboratorios y son las de mayor utilidad ya que pueden llegar a formar cualquier célula plenamente diferenciada del organismo. Por su parte, las células madre adultas se originan en organismos ya maduros. Su función es mantener el organismo en un estado saludable y reparar daños, aunque su capacidad para convertirse en otro tipo de célula es más limitado que el de las embrionarias. La ventaja de las células madre adultas sobre las embrionarias es que no hay problema en que sean rechazadas, porque normalmente las células madre son extraídas del paciente.


Existen algunos tratamientos con células madre, pero la mayoría todavía se encuentran en una etapa experimental. Investigaciones médicas, anticipan que un día con el uso de la tecnología, derivada de investigaciones para las células madre adultas y embrionarias, se podrá tratar el cáncer, diabetes, heridas en la espina dorsal y daño en los músculos, como también se podrán tratar otras enfermedades. Se les presupone un destino lleno de aplicaciones, que van desde patologías neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer o de Parkinson, hasta la fabricación de tejidos y órganos destinados al trasplante, pasando por la diabetes y los trastornos cardíacos.

En un futuro se espera utilizar células madre de cordón umbilical en terapia génica: podemos así tratar enfermedades causadas por la deficiencia o defecto de un determinado gen, introduciendo un determinado gen en la proliferación de las células madre In Vitro y trasplantar tales células en el paciente receptor. El uso de otros tipos de células como portadores de genes buenos en pacientes con enfermedades causadas por deficiencias o déficits genéticos, está siendo testeado a nivel clínico. El primer trasplante de órgano bioartificial en humanos, por su parte, confían en que pueda ver la luz dentro de “unos cinco o diez años”.

Madurez esperada de la tecnología: 2020


Medicina personalizada

Desde que conseguimos descifrar el Genoma Humano, hace diez años, la medicina aspira a transformarse radicalmente, a detectar las enfermedades antes de que aparezcan y a diseñar terapias según los genes de cada individuo. De algún modo, los médicos siempre han practicado la medicina personalizada. Rutinariamente, utilizan pruebas de diagnóstico para determinar una enfermedad al paciente y ajustan una dosis de medicamento que pueda curar la enfermedad del paciente. Sin embargo, esta forma de medicina personalizada ha estado basada en la observación, la diferencia es que ahora podemos leer nuestros genes.

Ha sido recientemente cuando los médicos han podido incorporar información molecular del paciente para guiarse en la decisión de un tratamiento médico. Sus objetivos son:
  • Integrar la genética con la medicina tradicional
  • Identificar genes candidatos para enfermedades complejas con alta prevalencia en la población.
  • Relacionar las interacciones de estos genes entre sí y con modificadores ambientales.
  • Desarrollar pruebas diagnósticas para identificar a los individuos en riesgo.
  • Desarrollar una medicina preventiva personalizada a través de exámenes médicos que orienten la modificación de comportamientos o hábitos a la medida de la persona.
  • Utilizar terapia farmacológica adecuada al genotipo de cada individuo (farmacogenética)
El objetivo es escoger para cada individuo y enfermedad concreta el mejor tratamiento y con menos secuelas basado en su información genética y aspectos específicos.

Madurez esperada de la tecnología: 2020

Medicina regenerativa

Es la rama de la bioingeniería que se sirve de la combinación de células, métodos de ingeniería de materiales, bioquímica y fisioquímica para mejorar o reemplazar funciones biológicas. Utiliza la combinación de tecnología que va más allá del tradicional trasplante y terapia de reemplazo, debido a que pueden incluir el uso de células troncales, moléculas solubles, ingeniería genética y de tejidos, y terapia celular avanzada.

Se prevé que en unos años, la medicina regenerativa se convierta en la mejor alternativa de tratamiento de muchos de los padecimientos comunes entre la población como los infartos, diabetes e insuficiencia renal. La medicina regenerativa es un nuevo campo de investigación enfocado a la reparación, reposición y regeneración de células, tejidos u órganos para restaurar la función dañada. Los experimentos ya han mostrado que es viable regenerar dedos, partes del corazón, músculos, piel, uñas, cartílago y vasos sanguíneos.

Madurez esperada de la tecnología: 2025

Ingeniería genética

La ingeniería genética es la tecnología de la manipulación y transferencia de ADN de un organismo a otro, que posibilita la creación de nuevas especies, la corrección de defectos genéticos y la fabricación de compuestos. Su objetivo es la manipulación in Vitro del ADN, la introducción de este ADN así modificado en células vivas y la incorporación del mismo como parte del material hereditario de dichas células. La terapia genética consiste en sustituir o añadir, según el caso, una copia normal de la región defectuosa del ADN para poder solucionar y restablecer la función alterada, evitando el desarrollo de enfermedades de origen genético. La ingeniería tiene aplicaciones en campos muy diversos; dos de los más importantes son la medicina y la creación de nuevas especies o mejora de las existentes.

Mediante ingeniería genética se han conseguido plantas resistentes a enfermedades producidas por virus, bacterias o insectos. Estas plantas son capaces de producir antibióticos, toxinas y otras sustancias que atacan a los microorganismos. La ingeniería genética humana es la alteración del genotipo de un individuo con el propósito de elegir el fenotipo antes de la concepción, o cambiando el fenotipo ya existente en un niño o un adulto. Esto promete curar enfermedades genéticas como la fibrosis quística e incrementar la resistencia de las personas hacia los virus. Se especula que la ingeniería genética podría ser utilizada para cambiar la apariencia física, el metabolismo, e incluso mejorar las facultades mentales como la memoria y la inteligencia, aunque por ahora, estos usos se limitan a la ciencia ficción.

Teóricamente la ingeniería genética puede ser usada para cambiar drásticamente el genoma de las personas, por lo que podría ser usada para hacer a las personas más fuertes, rápidas, inteligentes, o para incrementar la capacidad pulmonar entre otras cosas. Si un gen existe en la naturaleza, podría ser integrado en una célula humana. Desde este punto de vista, no hay diferencia cualitativa (sólo cuantitativa) entre, por ejemplo, una intervención genética para curar la atrofia muscular y una intervención genética para mejorar las funciones musculares.

Otros creen que hay una importante distinción entre el uso de la tecnología genética para tratar a quienes sufren y hacer a aquellos que ya están sanos superiores a la media. Aunque la teoría y la especulación sugieren que la ingeniería genética podría ser usada para hacer a la gente más fuerte, veloz, lista o aumentar la capacidad pulmonar, hay poca evidencia de que en este momento se pueda hacer sin muchos inseguros y por tanto antiéticos experimentos humanos.

Madurez esperada de la tecnología: 2025

Biónica

La ingeniería biónica abarca varias disciplinas con el objetivo de crear prótesis activadas por los nervios, robots controlados por una señal biológica o también crear modelos artificiales de cosas que solo existen en la naturaleza. Se podría decir, la biónica es aquella rama de la cibernética que trata de simular el comportamiento de los seres vivos haciéndolos mejores en casi todas las ramas por medio de instrumentos mecánicos.

La biónica ha existido sin nombrarla así, desde el principio de la historia del ser humano, con la creación de Herramientas o de artefactos que ayudan al ser humano a desempeñarse mejor en su ambiente. Tenemos que uno de los grandes creadores de todos los tiempos Leonardo Da Vinci, se inspiró en diversos mecanismos naturales para llevar acabo sus símiles artificiales.



Huesos de titanio, venas y arterias sintéticas, órganos mecánicos, extremidades con sensores o implantes cocleares son tan solo algunos ejemplos del prometedor horizonte abierto por la bioingeniería y la robótica que ya se aplican en nuestra medicina. Pero el horizonte sigue abriendo nuevas alternativas. El abanico de repuestos artificiales para compensar discapacidades, amputaciones o el mal funcionamiento de un órgano es cada vez más sofisticado y abundante. Las aplicaciones son inmensas y no solo limitadas a ampliar nuestras capacidades sensoriales. En el campo de la medicina la biónica significa la sustitución de órganos o miembros por versiones artificiales. Los implantes biónicos se diferencian de las meras prótesis porque imitan la función original fielmente e incluso la superan. Mientras la tecnología que desarrolla implantes biónicos está aún en desarrollo, ya podemos disponer de algunos aparatos biónicos: uno de los más famosos es el implante coclear, para la gente sorda. Hay que mencionar que se espera un gran progreso relacionado con el avance de las nanotecnologías: entre ellas, la retina de silicona, capaz de procesar imágenes de la misma manera que una retina natural.

La creación de exoesqueletos sería otra de las aplicaciones de la biónica, recientemente la compañía estadounidense Berkeley Bionics ha desarrollado eLEGS, un exoesqueleto ligero que, ajustado al cuerpo de las personas parapléjicas, puede ayudar a éstas a andar, impulsando sus pasos. Este impulso se coordina gracias a unos sensores y a un ordenador que, colocados en el eLEGS, permiten al sistema registrar los gestos del usuario, interpretarlos, y actuar en consecuencia. Según sus creadores, ayudará a los parapléjicos volver a levantarse, a sostenerse en pie e, incluso, a andar puediendo permitir que los discapacitados prescindieran de las sillas de ruedas en un futuro no muy lejano. Es una especie de “esqueleto” artificial que puede ajustarse en tan sólo unos minutos a cualquier persona

Madurez esperada de la tecnología: 2030

Hibernación humana

Según el prestigioso bioquímico Mark Roth, se han comenzado los ensayos para conseguir la hibernación de seres humanos. Otra historia de la ciencia ficción que se acerca a la vida real y puede revolucionar la atención médica de urgencia dentro de muy poco.

Infartos, accidentes de tráfico y otros muchos problemas de salud requieren de una rápida atención médica. Un hemorragia tras un disparo o un accidente puede matarnos porque nuestro corazón sigue latiendo para mantenernos activos. Y como efecto secundario, nos desangramos. Lo ideal sería poder detener la actividad del organismo o ralentizarla en todo lo posible para dar tiempo a que llegue la ayuda.

Mark Roth cree que el secreto esta en aplicar frío en el momento adecuado. En concreto, reducir la temperatura del organismo solo cuando este no dispone de oxigeno suficiente para mantener la actividad normal. En esas condiciones, las células detienen su actividad y algunos seres vivos entran en un estado de “animación suspendida” del que puede recuperarse después sin daños.


Tras los experimentos con animales se ha comenzado con los ensayos en humanos. Si tienen éxito, el objetivo inmediato es mejorar la atención a pacientes en situación de emergencia. Podría aplicarse este sistema a los tratamientos contra el cáncer, ya que un estado similar a la hibernación podría permitir a los pacientes tolerar mejor los tratamientos con radiación, evitando que los tejidos sanos del cuerpo sean dañados.

Durante la hibernación, la actividad celular se reduce casi hasta detenerse, cortando radicalmente la necesidad de los animales de oxígeno. Si los humanos logran liberarse de su dependencia del oxígeno, enfermos en estado crítico a la espera de un transplante, por ejemplo, podrían esperar en este estado, que aseguraría su vida, hasta que les llegue el momento de recibir el órgano ajeno. Igualmente , la isquemia, una enfermedad que se caracteriza por una deficiencia en el suministro de sangre, o los daños que puedan sufrir tejidos orgánicos como consecuencia de la falta de oxígeno, también podrían tratarse con este sistema.

La hibernación esta asociada, desde siempre, a la posibilidad de viajar por el Sistema Solar de forma relativamente sencilla y barata. Hibernar podría ser una solución para que el cuerpo humano resista un viaje espacial de larga distancia, se abriría la posibilidad de recorrer todo el sistema solar con naves tripuladas que seguirían el camino de las sondas automatizadas que ya lo han visitado.



INNOVACIÓN ENERGÉTICA E INGENIERÍA DE MATERIALES

Energía solar

La luz se aprovecha para producir energía de diferentes formas: fotovoltaica, termosolar, y termoeléctrica. La energía termoeléctrica es la típica instalación de algunos hogares: placas que concentran la luz para calentar depósitos de agua. La fotovoltaica consiste en placas de silicio que generan electricidad directamente por las propiedades de ciertos metales semiconductores. Tienen a favor una instalación sencilla y un mantenimiento casi nulo, y que el silicio es uno de los materiales más abundantes del planeta. En contra, que para mejorar su eficiencia y durabilidad necesitan de otros componentes caros y raros. Se espera que en los próximos años pueda perfeccionarse la tecnología de los paneles de cara a aumentar su capacidad de captación y mejorar ostensiblemente la eficiencia de conversión de luz a potencia, uno de los problemas de los paneles actuales es el de su eficiencia ya que tan sólo recogen un 20 por ciento de la luz disponible.





Desde hace poco se están instalando las primeras centrales termoeléctricas, o CSP. La ventaja de este tipo de centrales es que en vez de consumir recursos naturales más o menos contaminantes, funcionan simplemente con el sol. Esta tecnología especialmente diseñada para las áreas desérticas del planeta utiliza miles de espejos para enfocar la luz en un punto donde hay agua. El agua se calienta y se transforma en vapor haciendo girar una turbina que es la responsable de generar la electricidad.




Es diferente al sistema de paneles solares fotovoltaicos que transforman la energía solar directamente en electricidad a través del efecto fotoeléctrico lo que requiere la fabricación de paneles mucho más sofisticados y costosos. Sin embargo, estos últimos tienen la ventaja de generar electricidad hasta en días nublados aunque sea en menor cantidad.

Madurez esperada de la tecnología: 2025

Energía inalámbrica

No es un concepto nuevo, el hombre desde siempre soñó con poder utilizar la energía sin la necesidad de conectarse a un lugar físico. La transmisión de energía inalámbrica hoy en día ya es un concepto muy buscado, no solo por algunos soñadores sino por las grandes compañías que son líderes en el campo tecnológico.

Wireless energy transfer o wireless power transmission es el proceso que toma lugar en cualquier sistema donde la energía eléctrica es transmitida desde su fuente de potencia a una carga eléctrica, sin la utilización de cables para conectar a la red eléctrica. Aprovecha mediante variaciones en el flujo magnético poner en marcha la capacidad de transmitir a distancia electricidad sin necesitar ningún medio, ya sea sólido o algún tipo de conductor.



En 1897, Nikola Tesla ideó un sistema de transmisión de electricidad inalámbrico, de tal suerte que la energía podría ser llevada de un lugar a otro mediante ondas. Dicho sistema se basaba en la capacidad de la ionosfera para conducir electricidad. Actualemente no se aplica a transmisión eléctrica de potencia debido principalmente a un factor meramente comercial como lo es la dificultad de llevar el consumo de cada usuario para su posterior facturación y a la imposibilidad de controlar las ondas electromagnéticas en el ambiente. Principalmente por estos aspectos los gobiernos de primer mundo no han incentivado ni invertido grandes cantidades de dinero para la investigación de estas tecnologías útiles pero no rentables. En los últimos años la proliferación de recursos electrónicos portátiles (portátiles, smartphones, etc.) que requieren la recarga constante de sus baterías han reactivado nuevamente las inversiones e investigación en el sector. Actualmente la tecnología está siendo desarrollada entre otros lugares por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusets, que pretenden obtener alternativas a los tradicionales cables y enchufe. Hoy en día se puede adquirir a un costo moderado esta tecnología, en un futuro cercano la adquisición de equipos completos de bajo costo como producto de la masificación sería muy fácil.

Con la transmisión de energía inalámbrica se busca la optimización de los recursos disponibles, ya que ésta maneja efectivamente la distribución energética. En contraposición a lo que ocurre con los campos eléctricos, que producen una respuesta en los seres vivos, los campos magnéticos tienen una influencia prácticamente nula en los seres vivos. Gracias a esta ventaja este tipo de tecnología no supondría ningún riesgo para la salud porque lo único que viaja por el aire es un campo magnético, no corrientes eléctricas ni ondas de radiofrecuencia. Los candidatos a esta tecnología son especialmente son gadgets como smartphones, MP3 players, control remoto, juguetes, portátiles. Conforme la tecnología evolucione irán apareciendo productos cada vez más innovadores en referencia a este sistema.

Madurez esperada de la tecnología: 2025

Economía de hidrógeno

La economía de hidrógeno es un modelo económico energético alternativo al uso de combustibles fósiles, en el cual la energía, para su uso básico en los medios de transporte, se almacena como hidrógeno (H2) o dihidrógeno. El hidrógeno se ha propuesto como sustituto de los combustibles fósiles como la gasolina y el diésel (gasóleo) utilizados actualmente en automóviles y como sistema de almacenamiento de energías renovables.

El Hidrógeno es el elemento más pequeño y simple que existe. Es también el más abundante del universo. Pese a esto, en nuestro planeta casi no se encuentra libre sino que se halla combinado químicamente formando agua, materia orgánica e hidrocarburos como gas natural y petróleo. Por esta razón, hace falta consumir energía para poder producirlo y no se trata de una fuente de energía primaria sino de un “vector energético” disponible para almacenar y transportar energía limpia en todo el mundo.



El Hidrógeno tiene varias propiedades particulares, posee un extraordinario poder calorífico, el triple que la mayoría de los hidrocarburos. Además se trata de un combustible limpio y renovable. La economía del Hidrógeno busca utilizar fuentes de energía renovables y limpias como la eólica, la solar y la oceánica para producir H por diversos métodos. Esta red energética del Hidrógeno sería una revolución similar a la de internet, ya que los consumidores pasivos de hoy participarían activamente del suministro energético, contando con recursos naturales e H como patrimonio común. En conjunción se utilizaría una red de distribución de energía "inteligente" que utilizase la tecnología para optimizar la producción y la distribución de electricidad con el fin de equilibrar mejor la oferta y la demanda entre productores y consumidores. La economía del hidrógeno proporcionaría varios beneficios, incluyendo aire limpio e independencia energética en todo el mundo. Sin embargo, faltan varias décadas para que un sistema energético basado en hidrógeno pueda ser implementado en nuestras ciudades. Aún resta mucho camino tecnológico por recorrer.

Madurez esperada de la tecnología: 2030


Innovación en baterías

Los problema actualmente de las baterías se resumen en su capacidad para almacenar electricidad y la (escasa) velocidad a la que se cargan. Ambos aspectos no han experimentado mejoras revolucionarias en los últimos años y las actuales baterías poco menos que mantienen el tipo ante las exigencias actuales.

Dispositivos como los móviles tienden a tener menos autonomía ahora en relación o en proporción a modelos antiguos al evolucionar éstos más rápidamente que la tecnología de almacenamiento de energía. Aún es necesario desarrollar baterías más ligeras y capaces. Y también baterías más baratas. Es cierto que ha habido ciertas mejoras en los últimos años pero la mayoría de los avances están confinados en el laboratorio. Aplicando la nanotecnología en el desarrollo de nuevo electrodos los investigadores han logrado multiplicar por varios enteros la capacidad de una batería convencional de iones de litio. Aunque en este caso sí que aún se trata de desarrollos de laboratorio los nanotubos de carbono se han mostrado muy eficientes en el almacenamiento de la carga eléctrica. Su menor tamaño, de una milmillonésima parte de un metro, permite baterías de menor volumen y mayor densidad, con más capacidad de almacenamiento.

Madurez esperada de la tecnología: 2020

Impresión en 3D

Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar "impresiones" de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador. Resultan muy útiles en sectores como la arquitectura o el diseño industrial. En un futuro, se persigue que la tecnología avance lo suficiente como para estar en condiciones de ser utilizada también en procesos de producción industrial. Muchas compañías llevan más de una década utilizando este tipo de impresoras. Las usan para construir prototipos de productos y ver cómo funcionan antes de comenzar la producción a gran escala. Es algo habitual en las industrias aeronáutica y del automóvil.



El Massachusetts Institute of Technology (MIT) investiga desde hace años la creación de máquinas que hacen fabricación digital o, como ellos las llaman, “ensambladoras moleculares programables capaces de construir prácticamente todo”. Una persona diseña un objeto con un programa de modelado. Pongamos, una taza. Conecta el ordenador a su impresora 3D y la máquina empieza a construir ese objeto. En esas impresoras no se introduce papel. En su lugar se utilizan ciertos tipos de resinas, metales o plásticos. La máquina imprime una capa del objeto diseñado por ordenador. A continuación, imprime una nueva capa encima que queda adherida a la anterior mediante láser o algún material que funcione como pegamento. Otra más. Otra más… Y así hasta que el objeto está construido. Siempre hay un material base. Puede ser polvo, líquido o fusionado. Los distintos niveles de capas se van uniendo mediante un sintetizado láser o un aglutinante.

Madurez esperada de la tecnología: 2020

Innovación en materiales

Un móvil que se dobla y se convierte en reloj o una tableta tan elástica como la goma. Así serán los aparatos del futuro gracias a los nuevos materiales que se cuecen en laboratorios. Según los investigadores, el grafeno y el siliceno revolucionarán la electrónica de consumo, al permitir construir baterías flexibles, procesadores más rápidos y pantallas transparentes más finas que el papel. Estos materiales, el grafeno y el siliceno, provienen del grafito y el silicio respectivamente y permiten, entre otras cosas, crear aparatos que puedan doblarse y plegarse para adaptarse a las necesidades de cada momento.

El grafeno entre otras razones, por su condicion bidimensional, tiene unas propiedades excepcionales. Es flexible: puede doblarse y enrollarse; prácticamente transparente, dada su densidad, ni siquiera el átomo de hélio es capaz de atravesarlo. Resulta un excelente conductor de la electricidad, más eficiente que cualquier otro material conocido. Es uno de los más resistentes, superior al acero. Es tan ligero como la fibra de carbono pero mucho más resistente y no genera residuos dañinos para el medio ambiente.Las aplicaciones del grafeno (algunas aún potenciales y otras llevadas ya a la realidad y la práctica) incluyen desde sus usos electrónicos, dadas sus extraordinarias propiedades conductoras y semiconductoras, hasta la futura construcción de ascensores espaciales, pasando por la fabricación de corazas humanas en el ámbito de la seguridad, por ejemplo un chaleco antibalas de una flexibilidad sólo comparable a su extrema resistencia, y tan fino como el papel.


El grafeno, en teoría, es el sustituto perfecto del silicio: permite crear microprocesadores de un átomo de espesor, 500 veces más pequeños que los de silicio y 10 veces más rápidos, de gran resistencia. Es el único material que se puede estirar hasta un 10% de forma reversible. Se cree que en los dos próximos años llegarán las primeras pantallas comerciales fabricadas de grafeno.

El problema, tanto en pantallas como en procesadores, es fabricar grafeno a escala industrial y a bajo coste. La suerte de los gadgets de grafeno dependerá también de otro nuevo material rival: el siliceno. Se ha logrado recientemente desarrollar láminas de silicio de un átomo sobre un soporte de cerámica. Es decir, el mismo grosor que el grafeno. Se están dando los primeros pasos en el desarrollo del siliceno. Pero los experimentos realizados hasta ahora demuestran que puede reunir en un mismo material las características del grafeno con la compatibilidad de los componentes semiconductores actuales.

Madurez esperada de la tecnología: 2020


Materia programable

Claytronics , es un nuevo campo de la ingeniería dedicado al estudio de nano robots programables para conseguir que un objeto cambie su forma, es decir para crear materia programable. Esto que suena a ciencia ficción, es ya una realidad aunque aún se encuentre en fase de desarrollo. Se han conseguido avances muy importantes en este campo, sobretodo en los últimos 3 años. Varias empresas se están dedicando al desarrolo de este tipo de "material" entre ellas: Intel y DARPA (Agencia de Investigación de Proyectos Avanzados de Defensa). La idea principal de este proyecto es conseguir que cada átomo del material sea un ordenador microcópico que pueda interactuar con los átomos que tiene alrededor. Esta materia programable estaría compuesta por millones de pequeñas esferas fotovoltaicas y con poder de procesamiento dentro de ellas. A través de la electrostática, estas esferas se moverían de forma relativa entre ellas, cambiando de posición y obteniendo la forma que el usuario necesite. Esto se aplicaría rápidamente a todos los campos, ya que las utilidades de este "material" son infinitas. Intel lo está enfocando más en el desarrollo de ordenadores que cambiarían su forma para mayor comodidad, por ejemplo serían muy pequeños cuando no los estamos utilizando, de esta forma sería más cómodo transportarlos, una vez puestos en marcha adoptarían la nueva forma para que su uso fuera el adecuado, incluso podrían generar auriculares o cualquier otro dispositivo que el usuario necesitase en cada instante.




Por otro lado DARPA se dedica a crear objetos destinados a ayudar a los soldados en combate, en estos momentos están trabajando en una "masa" que se podría programar para adoptar varios objetos útiles para los soldados, por ejemplo la misma "masa" sería una camilla, un martillo, un escudo, o cualquier otra cosa que le queramos programar, una vez terminada su función se volvería a quedar hecha un "masa" sin forma que se guardaría y se transportaría sin esfuerzo. Las aplicaciones previstas para el futuro incluyen muchos otros campos, por ejemplo se habla de muebles hechos de Claytronics. Los científicos anuncian que podremos llevar un puñado de este material en nuestros bolsillos, una “masilla” tecnológica que será capaz de tomar la forma de cualquier objeto.

Madurez esperada de la tecnología: 2035