El potencial de lo más pequeño como elemento habilitador transversal

La nanotecnología tiene el potencial de ser tan disruptiva y transformadora como el mensaje que porta el viajero del tiempo en la historia de Bradbury. Está llamada a ser el pilar fundamental sobre el que se sustenten el resto de tecnologías destinadas a transformar la sociedad: desde la medicina personalizada y la generación de energía sostenible hasta la producción inteligente de alimentos o la computación neuromórfica. Las innovaciones tecnológicas disruptivas como la nanotecnología son potentes agentes del cambio, capaces de reconfigurar la sociedad y el mundo en que habitamos, y si bien prometen avances revolucionarios en numerosos campos, también plantea desafíos y cuestiones éticas que deben ser considerados.

¿De qué hablamos cuando hablamos de nanotecnología?
La nanociencia y la nanotecnología constituyen una de las revoluciones culturales y tecnológicas más importantes de los últimos cien años. Hacemos referencia a la nanociencia cuando nos referimos al estudio de objetos donde al menos una de sus dimensiones está en el rango de los nanómetros, esto es, una mil millonésima de metro, de ahí el prefijo ‘nano’ o 10-9. Conforme reducimos la escala de los objetos hasta alcanzar las dimensiones nanométricas, es posible modificar sus propiedades físicas, químicas o biológicas y, en algunos casos, observar con fascinación cómo aparecen nuevos fenómenos emergentes que solo existen a esa escala, y no en objetos de un tamaño mayor. La nanotecnología, por un lado, consiste en desarrollar instrumentación y métodos experimentales que nos permitan acceder y manipular objetos en la nano-escala para poder estudiar o controlar a voluntad los fenómenos que allí acontecen. Por otro, permite sacar partido de los nuevos fenómenos que emergen a la nano-escala para desarrollar tecnologías que nos resulten útiles. En última instancia, podríamos referirnos como nanotecnología a la miniaturización extrema de dispositivos con el fin último de reducir su volumen o conseguir su integración monolítica.

La nanociencia y la nanotecnología constituyen una de las revoluciones culturales y tecnológicas más importantes de los últimos cien años

El físico y premio Nobel Richard P. Feynman fue un visionario de la nanotecnología, además de en otras múltiples disciplinas. En su ya archiconocida conferencia ‘There’s Plenty of Room at the Bottom’ (1959) sentó las bases de la revolución nanotecnológica al hablar por primera vez de las inmensas posibilidades que surgirían al poder manipular y controlar la materia a escala atómica o molecular de forma individual.

A pesar de la clarividencia de Feynman, no fue hasta 1974 que el ingeniero de materiales Norio Taniguchi acuñó la palabra ‘nano-tecnología’ en su trabajo ‘On the Basic Concept of ‘Nano-Technology’. En él describía la posibilidad de fabricar semiconductores con una precisión extrema y mencionaba cómo la capacidad para manipular semiconductores con precisión nanométrica abriría un sinfín de posibilidades en la industria de la electrónica. El tiempo le ha dado la razón. Taniguchi fue también el primero en mencionar la necesaria interdisciplinaridad de la nanotecnología, donde las fronteras del conocimiento se desdibujan y los físicos, químicos, biólogos, ingenieros, matemáticos o médicos deben trabajar juntos y revueltos en aras de un objetivo común.

El verdadero pistoletazo de salida lo dieron en 1981 los físicos Gerd Binning y Heinrich Rohrer, al inventar en IBM el microscopio de efecto Túnel o STM (de Scanning Tunneling Microscope), por el que recibieron el premio Nobel de Física en 1986. Gracias al STM fue posible observar y manipular los átomos de manera individual y a escala nanométrica. Su invención supuso un hito tecnológico sin precedentes.

El verdadero impacto disruptivo de la nanotecnología sobre la industria de los semiconductores no será hacerlos más rápidos o de menor consumo eléctrico, sino desarrollarlos de una manera más sostenible

Nanotecnología y olas de la innovación
Desde Kondratieff hasta Schumpeter han sido muchos los autores que han vinculado los ciclos económicos largos de bonanza y recesión con la aparición, crecimiento y saturación de tecnologías disruptivas. Desde la creación de la máquina de vapor y el ferrocarril hasta la invención del transistor. El ejemplo del impacto de la nanotecnología en la historia del transistor es paradigmático.

La quinta ola de la innovación que abarca la última mitad del siglo XX y el principio del siglo XXI está asociada a las tecnologías de la información, la evolución de las redes de comunicaciones, el aumento exponencial de la potencia de cálculo, la telefonía móvil, el almacenamiento de información o la evolución de internet. Todas ellas se sustentan sobre avances tecnológicos que se hicieron disruptivos gracias a que la nanotecnología actuó como una herramienta habilitadora y aceleradora.

En el caso del transistor, en tan solo 75 años pasamos de un cristal de germanio de varios milímetros a miles de millones de transistores integrados en un solo procesador, cada uno de ellos con un tamaño de puerta de 2 nm, como es el nodo actual de tecnología desarrollado por IBM y licenciado para su explotación comercial a la compañía japonesa Rapidus. La nanotecnología no es necesariamente disruptiva per se, la verdadera potencia de la nanotecnología como herramienta de disrupción tecnológica se da cuando actúa como instrumento habilitador de ideas o tecnologías que se beneficien exponencialmente de los fenómenos que acontecen en la nanoescala, de la miniaturización y del poder que emerge de manipular la materia con precisión a escala atómica o molecular.

La nanotecnología jugará un papel fundamental en el desarrollo disruptivo y exponencial de soluciones que contribuyan al desarrollo sostenible

La sexta ola de la innovación se está vinculando a la tecnología sostenible y el llamado crecimiento verde. También a la salud de vanguardia y a la medicina personalizada y, cómo no, a la Inteligencia Artificial, que ha resurgido de sus cenizas con el vigor de un joven fénix, de manera inesperada. ¿Qué papel jugará la nanotecnología en todas ellas? Sin duda alguna un rol protagonista y habilitante.

Retos sociales y el futuro nanotecnológico
En un futuro no muy lejano la nanociencia y la nanotecnología nos permitirán curar el cáncer de manera mucho más eficaz y menos invasiva, tener ordenadores cuánticos ultrarrápidos, imitar artificialmente la fotosíntesis, tener capas invisibles como Harry Potter, baterías eléctricas de carga ultrarrápida y altísima capacidad, células solares flexibles, o edificios y métodos de transporte más ligeros y eco-sostenibles; nos permitirán acceder de manera eficiente al comercio espacial, o desarrollarán sensores de nuevo cuño con sensibilidades, tamaños o consumos energéticos sin precedentes. Nos permitirán también fabricar huesos y órganos artificiales personalizados, o manipular los genes para prevenir enfermedades o alargar la vida.

El astuto viajero en el tiempo Craig Bennett Stiles y su convector Toynbee hacen uso del llamado efecto Pigmalión para transformar el mundo. Las expectativas que generamos sobre el futuro modifican la conducta y acciones de los demás y, en una espiral virtuosa, hacen que los hechos que ansiamos ocurran en forma de profecía auto-cumplida, llevándonos así al éxito o al fracaso. Ante la pregunta de ‘¿dónde impactará la nanotecnología de manera disruptiva?’ debemos respondernos con otra pregunta: no se trata de dónde lo hará, sino de dónde queremos que lo haga
antes.

Entre los retos fundamentales a los que nos enfrentamos como especie están la energía, el cambio climático, la huella de carbono o el agua. Todos ellos englobados en el concepto de desarrollo sostenible. La nanotecnología jugará un papel fundamental en el desarrollo disruptivo y exponencial de soluciones que remedien estos retos. Es ahí donde debemos poner el foco. No tiene sentido desarrollar ninguna tecnología, por muy disruptiva que sea, sin una humanidad a la cual poder legarla.

A modo de ejemplo, la cadena de valor de la producción de un chip semiconductor es tremendamente opaca y con una fuerte huella medioambiental. El verdadero impacto disruptivo de la nanotecnología sobre la industria de los semiconductores no será hacerlos más rápidos o de menor consumo eléctrico, sino desarrollarlos de una manera más sostenible. Lo mismo ocurrirá con los desarrollos de Inteligencia Artificial.

En la actualidad, estas tecnologías se están desarrollando sobre arquitecturas CMOS y de Von Neumann que no están optimizadas para las tareas que la llamada computación neuromórfica precisa, como son el aprendizaje de lenguaje natural, tareas generativas o el reconocimiento de patrones. Al mantener el almacenamiento de datos en un lugar y el procesamiento de los mismos en otro, consumen una cantidad obscena de recursos energéticos y generan una huella de carbono que las hace imposibles de escalar de manera sostenible.

Ante la pregunta de ‘¿dónde impactará la nanotecnología de manera disruptiva?’ debemos respondernos con otra pregunta: no se trata de dónde lo hará, sino de dónde queremos que lo haga antes

Para hacer de la IA y la computación neuromórfica algo sostenible y escalable, es necesario crear nuevos materiales y arquitecturas que se comporten como lo hace el cerebro humano, que se comporten tal y como lo hacen las neuronas. La nanotecnología está en la actualidad desarrollando nuevos materiales y arquitecturas que harán esta tarea posible, reduciendo así el impacto global de las tecnologías de IA y acelerando su despliegue y adopción.

Los ejemplos son infinitos, pero creo que el mensaje es claro: la nanotecnología tiene el poder habilitador de conseguir un desarrollo sostenible.

Consideraciones éticas y conclusiones
El poder habilitador y transformador de la nanotecnología no está exento de peligros y consideraciones éticas. El protagonista de la maravillosa película ‘Big Fish’, Edward Bloom, es capaz de llevar una vida plena porque sabe cómo va a morir. La capacidad de edición genética que vendrá nos permitirá eliminar las enfermedades actuando sobre el feto o reparar nuestros organismos y prevenir el envejecimiento e incluso la muerte. ¿Es ético y deseable desde un punto de vista evolutivo una vida sin enfermedades? ¿Tiene sentido la vida sin un final? Aunque la nanotecnología nos habilite como herramienta para desarrollar tecnologías disruptivas y transformadoras, debemos debatir en profundidad estas y otras preguntas antes de lanzarnos a la tarea.

Quiero creer en el poder transformador de la nanotecnología como herramienta habilitadora para lograr un desarrollo sostenible, y que la sexta ola de la innovación sea la más larga y próspera jamás vivida. Y, haciendo uso de las últimas frases del relato de Bradbury, espero que nos eleve “hacia un continente brillante, una tierra futura, un planeta prodigioso y superviviente […]”.