LinkTech, il futuro tecnologico da qui al 2025 (da Linkiesta – 21.03.2014)

BIO, ENERGIA, INFORMATICA & AUTOMAZIONE

Il meglio della ricerca attuale e gli scenari verso cui ci proiettiamo nei prossimi 10 anni

Gli articoli usciti sulla edizione americana di MIT Technology Review alla fine dell’anno, con la rassegna dei migliori interventi del 2013 in materia di Informatica, Web, Energia, Scienze della vita, hanno un doppio valore. Non solo offrono uno spaccato di quanto di più importante e attuale è emerso negli ultimi dodici mesi, ma rappresentano anche una base solida per un salto in avanti di 10 anni, per costruire uno scenario tecnologico al 2025.

Sottoponendo gli elenchi delle nuove tecnologie descritte nel 2013 a esperti della nostra redazione e del nostro Comitato scientifico, sono emerse valutazioni interessanti e non sempre univoche.

Un caso tipico è quello della diversa valutazione della energia nucleare, sotto forma sia di fissione, sia di fusione, come strumento per risolvere il problema energetico del pianeta.

Il quadro definitivo o, meglio, i quadri definitivi sono qui riportati come tavole che indicano le tecnologie emergenti e ne propongono una classifica (ranking) in funzione della loro possibilità di venire tradotte in innovazione entro una decina di anni. Il termine “tradotte”, che sta diventando molto di moda, deriva dal termine americano translational research, che indica proprio la capacità di passare dal laboratorio dello scienziato, al mercato e all’adozione diffusa.

Il passo successivo della nostra costruzione dello scenario 2025 è stato un colloquio con Roberto Cingolani, direttore scientifico dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova, in cui si è discussa la difficoltà di fare previsioni, in un mondo in così rapido cambiamento e con una così rilevante interdipendenza di settori in apparenza molto diversi.

«Prendiamo solo tre esempi», dice Cingolani, «seguendo lo schema della vostra rivista: le biotecnologie, le fonti di energia portatili, la pervasività di Internet».

Nelle biotecnologie la caratteristica comune a tutte le ricerche più avanzate e quella di avere a che fare con interventi a livello molecolare su cellule singole. Ciò comporta una profonda interdisciplinarità tra la biologia molecolare, la fisica nano, le tecnologie di imaging, che permettono di osservare all’interno della dimensione molecolare, e infine la medicina.

Quando mi illustra la possibilità di avere nello stesso vettore, per esempio un virus, sia la capacità diagnostica per identificare il segmento di DNA male codificato, sia quella di sostituirlo con uno corretto, direttamente in situ, mi viene da chiedergli sorridendo: «Al 2025?». Cingolani mi risponde: «L’anno è difficile dirlo, ma vedrai che non tarderà. Il tempo dal laboratorio al mercato diventa sempre più breve».

«Nell’energia», continua Cingolani, «non darei per conclusa la vicenda del nucleare.

C’è ancora molta strada da fare per la fusione, ma lo sforzo è ancora intenso e, anche se al 2025 non si registreranno certo specifici impatti in termini di innovazione, il settore è ancora aperto a possibili risultati. Non certo la fusione fredda, ma le macchine di contenimento del plasma potrebbero arrivare a portarci il Sole sulla Terra. Per la fissione vedo solo reattori più o meno convenzionali di dimensioni più piccole.

Il problema più grave, quello delle scorie a vita lunga non verrebbe risolto. Ora, se partisse una nuova filiera con produzione di elementi di fissione diversi dagli attuali (il torio, per esempio) si potrebbe cambiare il profilo di rischio. Ma gli investimenti necessari a una nuova filiera sono tali da farmi ritenere che ci sia nessuno disposto a farli nel prossimo decennio.

Nelle energie alternative il solare ha ancora buoni margini di miglioramento nelle celle e, con le crescenti prestazioni delle batterie per lo stoccaggio della energia prodotta in eccesso, dovrebbe continuare ad accrescere il suo contributo alla produzione di energia pulita.

Ma la vera rivoluzione potrebbe venire, e credo che verrà, dal settore affascinante dei cosiddetti Portable Energy Harvesters. Difficile tradurre Energy Harvest, una espressione che vuole dire mietere, raccogliere. Ognuno di noi produce e disperde una energia di non pochi watt/ora, mentre camminiamo, facciamo ginnastica o stiamo esposti al vento. Il metabolismo degli zuccheri produce continuamente energia, in un modo che dovremmo imparare ad imitare. Se tutti questi watt di potenza prodotta individualmente venissero moltiplicati per centinaia di milioni, se non per miliardi di individui, si potrebbe raccogliere abbastanza energia da fare a meno di parecchi megawatt installati.

Ci sarebbero non trascurabili margini di recupero nell’adottare a nuovi tessuti per abiti che raccolgono l’energia di attrito dell’aria mentre si ci muoviamo, o suole di scarpe che raccolgono energia a ogni passo. Sull’Energy Harvesting c’è molto da fare e in tanti hanno già cominciato a farlo. L’argomento è molto sottodimensionato in termini di comunicazione rispetto al suo potenziale.

Un argomento che invece mi pare sovradimensionato nella comunicazione è quello della gigantesca crescita di connessione che, in modo un po’ fantasioso e accattivante, viene definito Internet delle cose. Anche qui la multidisciplinarietà è regina, dalle tecnologie dei server alla microelettronica, dai sensori ai software semantici. Se qualcosa resta indietro, si ferma tutto.

Oggi siamo al collegamento in rete di circa il 2 per cento di ciò che ci circonda. Pensare, come fanno alcuni, che si possa arrivare al 100 per cento, mi pare sinceramente impossibile e credo anche non consigliabile, Questo collegamento di tutto con tutti renderebbe necessarie tali ridondanze affinché, in caso qualcosa si guastasse, la vita potesse continuare normale, che forse alla fine il rapporto costi/benefici si rivelerebbe non soddisfacente. Accontentiamoci di un altro 10 per cento».

Gli chiedo infine delle automobili senza pilota. Mi risponde: «Non mi ci vedo. Mi piace molto guidare. Certo che gli sciami di autocarri, o anche di aerei presentano dei rilevanti vantaggi economici. Ma se mi comprassi una bella auto, non vorrei proprio farla guidare a un computer». OK, Roberto. Mi terrò la mia Alfa Duetto rosso del 1966, tutta manuale, fino al 2025!


laboratorio

BIO

Immunoterapia

Biologia rigenerativa

Creazione di campioni di organi a fini non tanto sostitutivi, ma per ora soprattutto di sperimentazione farmacologica.

Gene Editing (modificazione genetica): da leggere  Scimmie modificate con l’editing del genoma”

Personalizzazione di terapie cellulari

Miniaturizzazione di apparati per “Imaging”

BRAIN (Brain Research Advanced Neurotech)

Mappatura delle connessioni funzionali del sistema nervoso centrale umano, che si spera potrà essere utile allo sviluppo di terapie per le patologie neurologiche. Mentre le nostre conoscenze dei processi biologici attivi ai livelli cellulari e subcellulari hanno visto rilevanti progressi negli ultimi 20anni, i progressi nel decodificare esattamente come gli effetti specifici delle funzioni motorie, sensoriali e cognitive del sistema nervoso centrale sono ancora molto arretrate. Il miglioramento di queste conoscenze è l’obiettivo del progetto BRAIN. Da leggere: Intervista al cervello dietro il progetto BRAIN, Miyoung Chun 

Di pari impatto, quasi certamente raggiungibile entro il 2025:
– Nuove tecniche di sequenziamento del DNA (Illumina): Durante il tradizionale “sequenziamento”, le basi di un piccolo frammento di DNA vengono identificate in sequenza dai segnali emessi man mano che ogni frammento viene ri-sintetizzato. La ‘Next-generation sequencing (NGS)’ espande questo processo a milioni di operazioni al secondo, una modalità massicciamente “in parallelo”. NGS coinvolge sequenziamenti rapidi di grandi segmenti di DNA arrivando a “scannerizzare” interi genomi. Le ultime tecnologie (Illumina) possono generare da “gigabites” fino a “terabites” di dati in un solo passaggio di sequenziamento.

– Terapie HIV per neonati

– Terapie per la malaria

– Terapia per la talassemia

 

energia

ENERGIA

Cattura di CO2

Malgrado le rinnovabili, anche l’impiego di combustibili fossili continua a crescere. La Cattura della CO2 è l’insieme di tecniche tese a estrarre la CO2 dai fumi risultanti dalla combustione di combustibili fossili per impedire loro di essere immesse in atmosfera, per poi confinarle in depositi sotterranei. Da leggere  Alla ricerca di sistemi economici per catturare l’anidride carbonica”

Nuova generazione di pannelli solari flessibili e a basso costo
Materiali avanzati, nano strutturati, dovranno permettere la produzione di celle solari in grado di convertire l’energia solare in elettricità con efficienza molto superiore a quella delle attuali. Da leggere  Un ingegnoso adesivo solare, realizzato con tecniche derivate dalla nanotecnologia, potrebbe trasformare qualunque superficie in una fonte di energia 

Nuove batterie per l’accumulo di elettricità
Alle batterie sempre più leggere e con maggior capacità e velocità di ricarica dovranno affiancarsi altri tipi con minori requisiti di leggerezza e velocità di carica, ma dotati soprattutto di grande capacità, per essere installate in reti alimentate da quote rilevanti di energie rinnovabili intermittenti.

Integrazione di diverse soluzioni portatili di raccolta (harvesters) di energia
I piccoli quantitativi di energia prodotti dal corpo umano in movimento possono essere raccolti per caricare utenze elettriche personali. Anche se i contributi sono in apparenza molto piccoli, in quanto derivanti da potenze inferiori al watt, la continuità della loro produzione e la moltiplicazione per milioni di individui possono portare un contributo significativo alla produzione di energia globale. Da leggere  Secondo gli ingegneri per la raccolta energetica, il movimento umano alimenterà l’Internet delle Cose 

Progressi nell’illuminazione a base di LED
Da leggere: “Le luci LED possono tagliare le lampadine da 60 Watt a 5 Watt” “Un nuovo genere di Led potrebbe migliorare display come quello di Google Glass”

Isolamento e recupero domestico dell’energia

Nuove linee di piccoli reattori nucleari
Da leggere: “Possono i piccoli reattori alimentare la rinascita del nucleare?”

Nuovi reattori nucleari a sali fusi con bassissimi livelli di scorie a lunga vita
Da leggere: “E se esistesse un nucleare pulito, economico e sicuro?”

Grafene
ll grafene è un materiale costituito da uno strato monoatomico di atomi dicarbonio (avente cioè uno spessore equivalente alle dimensioni di un solo atomo) e duro quanto il diamante. Il grafene mostra delle ottime caratteristiche come conduttore, ed è oggetto di intensi programmi di studio al fine di utilizzarlo per la realizzazione di sistemi asemiconduttoriDa leggere: “Il grafene potrebbe rendere più efficienti i data center e i supercomputer”

Avanzamenti nella fusione nucleare
Da Ignitor, a ITER, alla concentrazione laser.

 

automazione

INFORMATICA E AUTOMAZIONE

Tecnologie per apparati portatili
Smartwatch (Approfondimenti su Pebble,QualcommSamsung) e Google Glasses. Da leggere: “La tecnologia indossabile come diritto umano”

Internet delle cose, allargato

Possibilità di collegare in rete un numero sempre crescente di oggetti che fanno parte della vita quotidiana per sincronizzarne il funzionamento e poter ricevere aggiornamenti sul loro funzionamento. (da leggere “Cercansi, per “l’Internet delle Cose”, computer delle dimensioni di una formica” http://www.technologyreview.it/index.php?p=article&a=3283 e “Il cofondatore di Nest spiega cos’altro sta per arrivare.”)http://www.technologyreview.it/index.php?p=article&a=3395

Utilizzo di elio all’interno dei drives per ridurre l’attrito
L’industria degli hard drive guardava all’elio dagli anni ’70, ma nessuna azienda era mai riuscita prima a farlo funzionare prima d’oggi per via della sua tendenza a fuoriuscire da qualunque contenitore. Gli effetti su un disco rigido sarebbero alquanto seri – smetterebbe di funzionare. I dischi rigidi riempiti di elio potrebbero interessare anche data center, banche e società di assicurazioni che gestiscono vaste quantità di informazioni. I nuovi dischi dovrebbero potenziare la capacita di memoria contenendo allo stesso tempo i consumi. Da leggere  Hard drive veloci, spaziosi e colmi di elio, pronti al decollo 

Quantum Computing
Grazie alla meccanica quantistica, ogni qubit (un qubit è l’equivalente quantico a un bit) può essere in più stati contemporaneamente, il che dovrebbe permettere calcoli estremamente veloci. I computer quantistici dovrebbero avere la capacità di risolvere rapidamente quei problemi che i computer attuali non sono in grado di affrontare, come la decifrazione di messaggi criptati complessi. Anche se mantenere i qubit stabili si è rivelato difficile, il passaggio al quantum computing può essere estremamente importante perché il continuo progresso nella capacità di calcolo dei computer tradizionali sta arrivando ai limiti fisici per materiali come il silicio. Da leggere  Tre domande al pioniere informatico Caver Mead 

Robotica
Intelligenza artificiale basata su ricerca neuromorfica. Da leggere:“Pensieri al silicio”
Sensori ottici basati su un modello di retina umana. Da leggere  Una fotocamera che vede come l‘occhio umano 

(Foto Getty Images)

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