El informe “Top 10 Emerging Technologies of 2023”, publicado por World Economic Forum and Frontiers Media S.A., destaca las tecnologías que tendrán un impacto positivo en la sociedad dentro de los próximos tres a cinco años; y busca orientar a los profesionales de todos los sectores e industrias a anticipar las tecnologías exponenciales, interpretar sus implicaciones y promover aplicaciones que moldeen la industria y sirvan a la sociedad.
Las perspectivas de más de 90 expertos en 20 países de todo el mundo son reunidos en el informe, que va más allá de enumerar las 10 tecnologías principales y sus riesgos y oportunidades asociados. El documento proporciona una evaluación cualitativa del impacto potencial de cada tecnología en las personas, el planeta, la prosperidad, la industria y la equidad.
El informe presenta tecnologías innovadoras como la prestación de atención médica habilitada por Inteligencia Artificial (IA), baterías flexibles que alimentan dispositivos médicos portátiles, circuitos flexibles de interfaz neuronal y espacios virtuales compartidos para el apoyo a la salud mental. Explora la ómica espacial para la comprensión a nivel molecular, virus diseñados para mejorar la salud e IA generativa capaz de crear contenido original.
“Consistente con la Cuarta Revolución Industrial, varias de las tecnologías citadas usan datos y computación para mejorar la salud pública. La lista explora cómo la IA está permitiendo mejoras en la prestación de atención médica, especialmente para aquellos que viven en áreas con menos recursos; cómo las baterías flexibles están alimentando tecnologías portátiles y pantallas flexibles que permiten dispositivos médicos portátiles y sensores biomédicos; y electrónica neuronal de próxima generación que puede interactuar con millones de células a la vez de manera más segura”, destacan los editores del informe.
A continuación te presentamos un resumen de cada uno de las 10 tecnologías identificadas, que tienen el potencial de cambiar nuestras vidas y las industrias:
Baterías flexibles
Desde pantallas de computadora enrollables hasta ropa «inteligente», el futuro de la electrónica parece ser cada vez más flexible. El rápido aumento del desarrollo de dispositivos portátiles, dispositivos electrónicos flexibles y pantallas flexibles exige fuentes de energía que coincidan con la agilidad de estos sistemas.
Las baterías rígidas estándar pronto pueden ser cosa del pasado, ya que las baterías delgadas y flexibles, hechas de materiales livianos que se pueden torcer, doblar o estirar fácilmente, llegan al mercado. Actualmente se encuentran disponibles varios tipos de baterías flexibles.
Estas baterías son recargables e incluyen sistemas de iones de litio o zinc-carbono colocados en colectores de corriente de polímero conductor. En algunos casos, los aditivos mejoran la conductividad y la flexibilidad.
Los electrodos de las baterías flexibles se pueden recubrir con, o incluso imprimir, sustratos flexibles, incluidos materiales a base de carbono como el grafeno, las fibras de carbono o la tela.
Las baterías flexibles tienen aplicaciones en un número creciente de campos, incluidos dispositivos médicos portátiles y sensores biomédicos, pantallas flexibles y relojes inteligentes.
Se espera que el mercado de baterías flexibles se expanda rápidamente en los próximos años. Un estudio pronostica que el mercado mundial de baterías flexibles crecerá $240,47 millones entre 2022 y 2027, acelerándose a una tasa de crecimiento anual compuesta del 22,79 % durante este período.
Inteligencia artificial generativa
La inteligencia artificial generativa (IA) es un tipo poderoso de IA que puede crear contenido nuevo y original mediante el aprendizaje de patrones en los datos, utilizando algoritmos complejos y métodos de aprendizaje inspirados en el cerebro humano.
Si bien la IA generativa todavía se enfoca actualmente en producir texto, programación de computadoras, imágenes y sonido, esta tecnología podría aplicarse a una variedad de propósitos, incluido el diseño, la arquitectura y la ingeniería de medicamentos.
Los estudiantes de secundaria y universitarios utilizan la IA generativa con mayor frecuencia, y algunas instituciones prohíben su uso, mientras que otras integran modelos generativos en las prácticas docentes o incluso capacitan a los estudiantes para que dominen estas herramientas. Usada correctamente, la IA generativa puede crear planes de estudios personalizados que se ajusten a las habilidades de los estudiantes y al progreso del aprendizaje, al tiempo que fomenta el pensamiento crítico, enciende la creatividad y aprovecha ideas novedosas.
En el lugar de trabajo, el uso de modelos de lenguaje basados en IA, como el recientemente popular ChatGPT o sus sucesores, puede aumentar la productividad y mejorar la calidad de los resultados, reestructurando las tareas humanas hacia la generación y edición de ideas en lugar de la redacción preliminar. Las tecnologías de IA generativa benefician específicamente la capacidad de los trabajadores y puede aumentar la satisfacción laboral y la autoeficacia.
Combustible de aviación sostenible
Introducir una solución que no requiera cambios a gran escala en la infraestructura y los equipos de aviación actuales: combustible de aviación sostenible (SAF), producido a partir de recursos biológicos (p. ej., biomasa) y no biológicos (p. ej., CO2). En combinación con otras estrategias de descarbonización, incluidas las eficiencias operativas en todo el sistema, las nuevas tecnologías y las compensaciones de carbono, SAF debería hacer que la industria de las aerolíneas alcance las emisiones netas de carbono cero en las próximas décadas.
Hoy en día, SAF representa menos del 1 % de la demanda mundial de combustible para aviones, pero debe aumentar entre un 13 % y un 15 % para 2040 a fin de poner a la industria de la aviación en el camino hacia el cero neto para 2050. Tal aumento requerirá la creación de 300-400 nuevas plantas SAF; y las aerolíneas, los fabricantes y las compañías de combustible están trabajando las 24 horas para permitir este nivel de escala.
Fagos de diseño: ingeniería de virus
Los avances recientes permiten que la ingeniería del microbioma beneficie el bienestar humano y la productividad agrícola. La clave de esta ingeniería son los fagos, virus que infectan selectivamente tipos específicos de bacterias.
Tras la infección, un fago inyecta su información genética en la bacteria. Usando herramientas de biología sintética, la información genética de los fagos se puede reprogramar para que las bacterias infectadas ejecuten un conjunto de instrucciones genéticas creadas mediante bioingeniería.
Con fagos creados mediante bioingeniería, los científicos pueden cambiar las funciones de una bacteria, haciendo que produzca una molécula terapéutica o que se vuelva sensible a un fármaco determinado, por ejemplo. Como los fagos generalmente solo infectan un tipo de bacteria, se pueden atacar especies bacterianas individuales dentro del microbioma complejo.
Los fagos de diseño están mostrando potencial para el tratamiento de enfermedades asociadas al microbioma, como el síndrome urémico hemolítico (SUH), una afección rara pero grave que afecta los riñones y las funciones de coagulación de la sangre, causada por una determinada especie de E. coli. Los científicos diseñaron el material genético de un fago que infecta a E. coli para codificar «tijeras» genéticas que pueden cortar los genes de E. coli que conducen al SHU.
Metaverso para la salud mental
Los espacios virtuales compartidos son entornos digitales donde las personas pueden interactuar profesional y socialmente. El futuro de estos espacios se conoce comúnmente como el metaverso, que puede incluir espacios virtuales compartidos mejorados con realidad aumentada o virtual (AR/VR). Así como actualmente existen múltiples plataformas virtuales compartidas, es probable que haya múltiples metaversos, que difieran en propósito y nivel de inmersión.
Las plataformas de juego ya se están aprovechando para el tratamiento de la salud mental. Estas plataformas no solo aumentan la participación de los pacientes, sino que también ayudan a desestigmatizar los problemas de salud mental. Por ejemplo, DeepWell Therapeutics ha creado videojuegos para tratar la depresión y la ansiedad; El estudio de Xbox con sede en el Reino Unido, Ninja Theory, ha incorporado la concienciación sobre la salud mental en los juegos de mercado masivo y planea expandirse al tratamiento con su Insight Project; y TRIPP ha creado Mindful Metaverse, que mejora el bienestar a través de la atención plena y la meditación guiadas por realidad virtual.
Sensores portátiles para plantas
Tradicionalmente, los cultivos se han monitoreado a través de pruebas de suelo e inspecciones visuales, las cuales son costosas y requieren mucho tiempo. Los avances tecnológicos recientes han mejorado la facilidad de monitoreo de cultivos, lo que permite a los agricultores monitorear las condiciones de los cultivos a mayor escala. Durante varios años, la salud de las tierras de cultivo se ha monitoreado utilizando datos satelitales de baja resolución.
Ahora, los drones y tractores equipados con sensores brindan información de mayor resolución sobre las condiciones de los cultivos. La información resultante de todas las formas de monitoreo se puede procesar usando IA. La siguiente frontera en el monitoreo de cultivos es una resolución aún mayor: el monitoreo de plantas individuales.
Los sensores de plantas portátiles prometen mejorar la salud de las plantas y aumentar la productividad agrícola. Estos sensores son pequeños dispositivos no invasivos que se pueden conectar a las plantas de cultivo para monitorear continuamente la temperatura, la humedad y los niveles de nutrientes. Los datos de los sensores de plantas pueden optimizar los rendimientos, reducir el uso de agua, fertilizantes y pesticidas, y detectar signos tempranos de enfermedades.
Ómica espacial: Mapeo de nivel molecular de procesos biológicos
Al combinar técnicas de imagen avanzadas con la especificidad y resolución de la secuenciación del ADN, el método emergente de la ómica espacial permite mapear el qué, dónde y cuándo de los procesos biológicos a nivel molecular.
Comenzando con un órgano de interés (como el cerebro de un ratón), los científicos cortan el tejido en secciones de solo una célula de espesor. Luego se utilizan técnicas innovadoras para visualizar las ubicaciones de biomoléculas específicas en cada corte. La ómica espacial permite que la arquitectura celular y los eventos biológicos previamente no observables se vean con un detalle sin precedentes.
Se está desarrollando una nueva generación de “atlas celulares” a nivel molecular gracias a la ómica espacial, que detalla la miríada de procesos biológicos que ocurren en humanos y otras especies. Por ejemplo, usando ómica espacial, los científicos construyeron un atlas celular tridimensional de larvas de mosca de la fruta y abrió la caja negra del desarrollo de órganos en embriones de ratón.
Otro estudio reveló que el cerebro lesionado del ajolote anfibio se cura a sí mismo utilizando mecanismos que reflejan los activados durante el desarrollo del cerebro.
La ómica espacial también se muestra prometedora en el descubrimiento terapéutico. Usando esta técnica, los científicos identificaron una población de neuronas en la médula espinal que parece ser responsable de la recuperación después de una lesión de la médula espinal. Estimular estas neuronas en ratones paralizados aceleró su recuperación para caminar.
Otras aplicaciones relacionadas con la salud incluyen la caracterización de varios tipos de células en un tumor para personalizar el tratamiento y desentrañar los mecanismos de enfermedades complejas como la enfermedad de Alzheimer y la artritis reumatoide.
Electrónica neuronal flexible
En los últimos años, las interfaces cerebro-máquina (BMI, por sus siglas en inglés) han ganado visibilidad, encendiendo la imaginación colectiva sobre el poder y el potencial de algún día controlar máquinas con pensamientos. Los BMI permiten que las señales eléctricas que produce el cerebro sean capturadas por el hardware del sensor. Luego, los algoritmos decodifican estas señales eléctricas en instrucciones que una computadora puede entender y ejecutar.
Los sistemas similares a BMI ya se usan para tratar a pacientes con epilepsia, y en neuroprótesis: las prótesis usan electrodos para interactuar con el sistema nervioso.
Los investigadores han desarrollado recientemente circuitos de interfaz cerebral en materiales biocompatibles que son suaves y flexibles. Los circuitos flexibles se pueden adaptar al cerebro, lo que reduce las cicatrices y la desviación del sensor, y se pueden empaquetar con suficientes sensores para estimular millones de células cerebrales a la vez, superando ampliamente la escala y el tiempo de las pruebas duras.
Informática sostenible
Si bien la Tierra se enfrenta indiscutiblemente a una crisis ambiental cada vez peor, es posible que la creciente dependencia de los datos no desempeñe un papel importante. Sin embargo, los centros de datos, que facilitan las búsquedas de Google, el correo electrónico, el metaverso, la IA y una miríada de otros aspectos de una sociedad cada vez más basada en datos, consumen aproximadamente el 1 % de la electricidad producida a nivel mundial, y esta cantidad solo aumentará con la creciente demanda de servicios de datos.
Para abordar los problemas de gestión del calor en los centros de datos, se están desarrollando sistemas de refrigeración líquida que utilizan agua o refrigerante dieléctrico para disipar el calor, y el exceso de calor se está reutilizando para aplicaciones que incluyen calefacción de espacios, calentamiento de agua y procesos industriales.
Por otro lado, la IA se utiliza para analizar y optimizar el uso de energía en tiempo real, maximizando la eficiencia sin comprometer el rendimiento. DeepMind ha demostrado con éxito el potencial de la gestión de energía impulsada por IA, logrando una reducción de hasta un 40 % en el consumo de energía en los centros de datos de Google.
Finalmente, la infraestructura tecnológica que respalda los centros de datos de energía neta cero se está volviendo más modular y basada en la demanda.
Cuidados a la salud facilitado por la IA
Las tecnologías basadas en IA podrían ayudar a abordar un desafío relacionado: las largas demoras que experimentan muchos pacientes cuando intentan obtener atención médica a través del sistema de atención médica.
El impacto de la atención médica basada en IA podría ser aún más profundo en los países en desarrollo, que a menudo carecen de la infraestructura y el personal para brindar servicios de salud a gran parte de sus poblaciones. Las herramientas inteligentes para ayudar en la identificación, monitoreo y tratamiento de condiciones médicas nuevas o en curso, como un sistema basado en IA para facilitar la lectura de datos radiológicos, son un primer paso para aprovechar la IA y el ML para mejorar las capacidades de atención médica en lugares donde la atención actualmente es insuficiente.
Conclusión
“El bienestar humano también requiere en última instancia un planeta saludable. Para abordar esta necesidad, el ‘top 10’ incluye sensores de plantas portátiles, que permiten una mayor producción de alimentos al mejorar la salud de las plantas. Con el impacto del cambio climático cada vez más grave, dos innovaciones citadas ofrecen progreso: combustible de aviación sostenible, hecho de fuentes biológicas o no biológicas, y computación sostenible, que está allanando el camino hacia centros de datos de carbono cero neto. Sin embargo, se requiere mucha más innovación para mitigar esta amenaza existencial para la humanidad”, destacaron los editores del informe.
“El informe Top 10 Emerging Technologies of 2023 es una poderosa herramienta para que los líderes empresariales y los responsables políticos aprovechen de manera responsable el potencial transformador de las tecnologías emergentes”, concluyen los autores.
Referencia (acceso libre)
World Economic Forum. Top 10 Emerging Technologies of 2023. Centre for the Fourth Industrial Revolution. 35 p.
