En el corazón de la ingeniería se encuentra la resolución de problemas, y el mundo no carecerá de ellos en el futuro previsible. A lo largo de esta serie, hemos abordado muchos {desafíos del siglo xxi} y cómo los ingenieros están dejando su huella. Sin embargo, solo hemos rascado la superficie. Aunque no podemos abordar todos los desafíos, es cierto que el panorama de la ingeniería en el futuro será muy diferente a lo que vemos hoy en día.
Hemos presenciado la ingeniería en acción, desde la más pequeña a la más grande, entregando medicamentos, construyendo puentes y fortaleciendo rascacielos. En general, los problemas que los ingenieros resuelven dependen de lo que queramos y necesitemos. Granjas, fábricas, ciudades y hogares dependen de la producción de energía, la infraestructura civil y las redes de comunicación para sus funciones básicas. La sociedad seguirá necesitando esto en algún formato en el futuro. Es por eso que se enfoca mucho en estos campos de ingeniería.
Pero también están surgiendo constantemente nuevas especialidades de ingeniería. En la última década, la demanda de teléfonos inteligentes ha impulsado enormes avances en ingeniería eléctrica y computacional. La industria está trabajando en mejorar el diseño de componentes y encontrar formas más económicas de producirlos. En otras palabras, los factores económicos pueden desempeñar un papel importante en los campos en los que los ingenieros terminan trabajando y en los tipos de trabajos disponibles para ellos.
Sin embargo, en el siglo XXI existen {desafíos de la ingeniería} que van más allá de lo económico y tienen implicaciones para nuestra propia existencia. El medio ambiente está cambiando de manera más radical que nunca y hay amenazas completamente nuevas para nuestra infraestructura. La atención médica y la sanidad tienen el potencial de salvar millones de vidas. Aunque la ingeniería ha mejorado la calidad de vida promedio hasta el mejor momento, los desafíos importantes como estos deben abordarse si la humanidad quiere seguir prosperando.
Para poner en relieve algunos de estos problemas, la Academia Nacional de Ingeniería de los Estados Unidos ha consultado a ingenieros, científicos y tecnólogos para crear un conjunto de {desafíos globales para los ingenieros del siglo xxi}. Estos objetivos abordan algunos de los problemas globales más esenciales, en formas grandes y pequeñas. En términos generales, se centran en la sostenibilidad, la seguridad, la salud y la calidad de vida en general.
Sostenibilidad
Todo comienza con la sostenibilidad, o asegurarse de que nuestro planeta sea un lugar donde podamos vivir. Para curar el medio ambiente y mantener la seguridad de la humanidad, necesitamos ingeniar un futuro que sea muy diferente a nuestro pasado. Para prevenir un mayor daño debido a la quema de combustibles fósiles, necesitamos desarrollar métodos más limpios para la producción de energía.
Los ingenieros ya están trabajando para hacer que los paneles solares sean más eficientes e investigar la posibilidad de plantas de energía que utilicen fusión nuclear. Sin embargo, la producción de energía no es la única forma en la que estamos calentando el planeta.
La agricultura moderna utiliza muchos fertilizantes artificiales para aumentar la producción de alimentos. Desafortunadamente, solo una parte se absorbe en los seres vivos, como los cultivos. Gran parte escapa a la atmósfera como óxido de nitrógeno, que actúa como un gas de efecto invernadero, atrapando el calor y profundizando los efectos del cambio climático.
Peor aún, parte de ese óxido de nitrógeno vuelve a la Tierra en forma de lluvia ácida. Los ingenieros necesitan encontrar formas de detener la fuga de nitrógeno del proceso de producción de alimentos. Detener la liberación de óxido de nitrógeno es esencial para controlar el ciclo del nitrógeno que sustenta el ecosistema terrestre. Esto puede implicar diseñar nuevos métodos de aplicar fertilizante o procesar desechos orgánicos en alternativas más respetuosas con el medio ambiente.
Pero ya es tarde para simplemente cambiar lo que hacemos en el futuro. Para solucionar el calentamiento del planeta, debemos revertir los efectos de los gases de efecto invernadero. Ese es el objetivo detrás de la captura y almacenamiento de carbono, que tiene como objetivo eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera y almacenarlo de manera segura. La buena noticia es que la captura es posible actualmente.
Hay reacciones químicas para capturar el CO2, como las que se usan para agregar efervescencia a las bebidas gaseosas. Un gran desafío es escalar esa tecnología para eliminar miles de millones de toneladas de CO2 de la atmósfera de manera económicamente viable. Un buen comienzo sería capturar el dióxido de carbono a medida que se libera de las plantas de energía basadas en combustibles fósiles.
Se podrían modificar las chimeneas de humo en las plantas alimentadas por carbón para absorber los gases de efecto invernadero en la fuente. Y una vez que podamos evitar su liberación o sacarlo de la atmósfera, necesitaremos una forma de almacenar ese CO2. Los ingenieros están trabajando para encontrar lugares como formaciones rocosas porosas en las profundidades de la Tierra donde se pueda depositar todo ese carbono, evitando el deterioro ambiental.
Seguridad
Lograr la sostenibilidad es una tarea enorme, pero existen otros riesgos para los que los ingenieros necesitan planificar. Aunque la ingeniería civil ha proporcionado gran parte de la infraestructura necesaria para respaldar nuestras vidas diarias, no se ha trabajado lo suficiente en su mantenimiento. Las estructuras antiguas y los sistemas de transporte obsoletos necesitan ser modernizados para hacerlos más seguros y confiables.
Como parte de estos esfuerzos, los ingenieros en el Reino Unido están enviando ondas electromagnéticas a través del suelo para localizar objetos enterrados, como tuberías y cables, que forman parte de las redes actuales de comunicación y plomería. Esto permitirá a los ingenieros mapearlos y mejorar las instalaciones de tratamiento de desechos y las redes telefónicas, lo que hará que esos sistemas sean más resilientes ante posibles catástrofes.
Desafortunadamente, los riesgos para la infraestructura no se limitan solo a la negligencia. A medida que el mundo se vuelve más conectado, los sistemas, como las redes eléctricas, se coordinan cada vez más utilizando redes de computadoras. Lamentablemente, esto los hace más vulnerables a los ataques de hackers.
En 2015, los hackers lograron interrumpir temporalmente la red eléctrica de Ucrania, lo que dejó sin suministro eléctrico a 230,000 residentes durante varias horas. Si los ataques de este tipo continúan aumentando en escala, podrían amenazar servicios importantes como hospitales y bomberos.
Para evitar que los hackers ataquen infraestructuras críticas, los ingenieros informáticos están desarrollando soluciones para garantizar que solo operadores confiables puedan acceder a los sistemas que los controlan. Esto implica desarrollar software más seguro e incluso implementar nuevos dispositivos de hardware, como lectores de huellas digitales, para asegurarse de que solo unas pocas personas designadas puedan realizar cambios.
También pueden organizar sistemas informáticos vulnerables para que operen en redes totalmente desconectadas de Internet, de modo que a los hackers les resulte más difícil acceder a ellos en primer lugar.
Los grandes riesgos para la infraestructura no se limitan solo al ciberespacio. Aunque las armas nucleares no se han utilizado en combate desde la Segunda Guerra Mundial, siempre existe la posibilidad de que un grupo malicioso convierta material nuclear robado en una bomba improvisada. Para evitar esto, los ingenieros están desarrollando formas de monitorear y rastrear los elementos radiactivos utilizados en lugares como plantas de energía, hospitales y centros de investigación.
Por ejemplo, se podrían diseñar dispositivos que midan la radiactividad cerca de los reactores nucleares, lo que daría una indicación de la cantidad de material en su interior. Si ese nivel disminuye repentinamente sin explicación, podría alertar a los investigadores de que se ha producido un robo.
Salud
Todo esto suena como si el futuro de la ingeniería se tratara simplemente de evitar cosas terribles. Pero la buena noticia es que la ingeniería también es una fuerza activa y positiva para mejorar vidas. Debido al increíble avance de la tecnología, la ingeniería puede dar grandes pasos en los campos de la salud y la sanidad.
Hemos visto cómo brindar mejor acceso a agua limpia es vital para la sanidad y la prevención de brotes de enfermedades. Pero los ingenieros podrían ayudar también en el tratamiento de enfermedades. Por ejemplo, las herramientas de ingeniería genética nos brindan nuevas formas de crear medicamentos, como enzimas especialmente diseñadas que producen fármacos contra el cáncer de manera más eficiente. Algunos avances recientes, como CRISPR, incluso podrían permitir a los médicos tratar a los pacientes en función de su ADN y eliminar ciertas enfermedades por completo.
Además, como vimos con los dispositivos biológicos, se están desarrollando nuevos componentes para trabajar dentro del cuerpo para el diagnóstico y monitoreo médico. Los datos que recopilan estos dispositivos, como la presión arterial y la frecuencia cardíaca, podrían usarse para alertar a los médicos de inmediato cuando algo sale mal.
Agrupando los datos de muchos pacientes, también se podrían investigar y predecir tendencias en la atención médica en el campo de la informática de la salud. Los ingenieros jugarán un papel fundamental en el diseño de los sistemas que recopilan, transmiten e incluso analizan esos datos, además de personalizar la atención médica.
El Futuro
La tecnología también puede aplicarse a todos los aspectos de nuestras vidas para permitir que nuestros pensamientos y personalidades influyan en nuestro entorno. Pero para lograr eso, necesitamos comprender el cerebro mucho mejor de lo que lo hacemos en la actualidad.
Entender el cerebro humano es uno de los mayores desafíos científicos que existen. Hacerlo nos permitiría desarrollar nuevos tratamientos médicos y psiquiátricos. Modelar los sistemas informáticos según el diseño del cerebro humano incluso nos podría dar formas completamente nuevas de resolver problemas.
Hasta ahora, solo hemos logrado imitar de manera rudimentaria cómo están conectadas las células cerebrales. Comprender mejor cómo funciona el cerebro podría ayudarnos a replicar algunas de sus facultades notables. Por ejemplo, probablemente hayas escuchado sobre los avances en campos como la inteligencia artificial.
El objetivo es construir sistemas con capacidades para resolver problemas similares a las que tienen los humanos, como conducir automóviles o reconocer tumores en imágenes de rayos X. Hasta el momento, solo hemos logrado imitar de manera rudimentaria cómo están conectadas las células cerebrales. Comprender mejor cómo funciona el cerebro podría ayudarnos a replicar algunas de sus facultades notables.
En resumen, los ingenieros tienen muchas formas de impactar el futuro, a pesar de los {desafíos del siglo xxi} planteados por la NAE. La verdad es que la ingeniería rara vez sigue el curso que predecimos. Pocas personas habrían pensado que menos de 70 años separarían el vuelo del primer avión de nuestros primeros pasos en la luna. El desarrollo de la tecnología y los desafíos que conlleva son grandes incógnitas en el horizonte.
Pero lo que podemos decir es que sin importar lo que depare el futuro, las habilidades para resolver problemas y las ideas fundamentales proporcionadas por la ingeniería te permitirán abordar esos desafíos por ti mismo. Eso es realmente de lo que se trata la ingeniería: usar ideas brillantes para enfrentar grandes desafíos. Y esperamos que esta serie te haya puesto en el camino para hacer justamente eso.
