Una tecnología al servicio del hombre
autor: Roberto Cingolani
Universidad de Insubria de Varese - Consejo Científico de la revista Emmeciquadro - Docente de Matemáticas y Ciencias en la Escuela Secundaria de I° grado
Paolo Musso (entrevistador)
Universidad de Insubria de Varese - Consejo Científico de la revista Emmeciquadro
Nadia Correale (entrevistadora)
Docente de Matemática y Ciencias en la Escuela Secundaria de I° grado - Redacción de la revista Emmeciquadro
fecha: 2015-12-30
fuente: Una tecnologia al servizio dell’uomo
Publicado en el n. 59 de Emmeciquadro
traducción: María Eugenia Flores Luna

Roberto Cingolani, director científico del Instituto Italiano de Tecnología (IIT) de Génova desde su fundación en 2005, cuenta la experiencia de estos primeros diez años, ofreciendo un panorama fascinante sobre las actuales fronteras tecnológicas que ponen al hombre en el centro.
Negando también algunos clichés comunes, como aquel según el cual Italia sea tecnológicamente atrasada e incapaz de atraer a investigadores extranjeros
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El Director del IIT habla de una tecnología para ayudar a las personas, en las tres áreas principales de investigación de su Instituto: robótica, neurociencias y nanotecnologías.

Entrevista concedida el 25 de agosto de 2015 en el ámbito del XXXVI Meeting para la amistad entre los pueblos en Rímini.

Ante todo, ¿nos puede explicar qué es el Instituto Italiano de Tecnología (IIT)?

El Instituto Italiano de Tecnología nace hace una decena de años. Ha tenido un trienio de incubación y de startup para la construcción de los laboratorios de diciembre de 2005 a diciembre de 2008: ha sido construido el núcleo central de treinta mil metros cuadrados en la sede central de Génova, luego ha iniciado una red de una decena de laboratorios en toda Italia; hoy somos mil quinientas personas, tenemos una edad media de treinta y tres años y medio, el 48% de los investigadores viene del extranjero, de cincuenta y seis naciones.

Por tanto, el IIT es una institución «multiétnica», que sigue mecanismos de contratación internacionales muy diversos de los que son normalmente seguidos en Italia. La actividad que el Instituto desarrolla está sustancialmente dividida en tres grandes sectores.
Uno es aquel, bastante conocido también por los medios de comunicación, de la robótica humanoide y animaloide. Luego hay una parte de ciencias de la vida que tiene un focus particular en el cerebro, sea para investigaciones de inteligencia artificial, sea para cuidado y diagnóstico de enfermedades neurodegenerativas.

Por último hay una tercera gran área que tiene que ver con las nanotecnologías de materiales, sea para la aplicación a la robótica, sea de tipo diverso (por ejemplo aplicaciones de tipo ambiental: plásticos biodegradables, sistemas para la purificación del agua o para la seguridad alimentaria) que viene desarrollada por grupos muy interdisciplinarios.

El denominador común de todos los que trabajan en el IIT es precisamente el hecho de llevar adelante un proyecto interdisciplinario - un poco fuera del planteamiento tradicional de las universidades italianas - que tiene como bandera el robot humanoide, es decir una máquina concebida para ayudar a los seres humanos, muy sofisticada, dotada de inteligencia artificial muy avanzada y con características biomecánicas muy evolucionadas, con un cuerpo blando capaz de moverse come nos movemos nosotros y de tomar decisiones, al menos a un nivel básico, y pensada para ser una máquina social.

«Máquina social» quiere decir que en un futuro complejo como se proyecta el nuestro, podría convertirse en una especie de celular, si queremos, sin embargo capaz de cumplir movimientos, por tanto capaz de ayudar a los ancianos y discapacitados, pero también a las familias en tantas tareas cotidianas.
Esto debe ser considerado como consecuencia del viejo welfare, que nos ha alargado la vida, por lo cual hay necesidad de garantizar un envejecimiento de alto nivel; pero al mismo tiempo se está yendo hacia una sociedad que tendrá un pensionado por cada trabajador activo, por lo cual el robot humanoide inteligente y amigo, el llamado «compañero del ciudadano», se vuelve un poco una forma del nuevo welfare, es decir una tecnología que sirve para ayudar a las personas que no podrán permitirse una enfermera o pariente que se ocupe de ellos.

¿Sabe decirnos cuándo todo esto se volverá factible también económicamente?

Al final de este año estará el primer delivery de un robot completo en material plástico, que reduce los costos a los de un scooter. Esperamos una producción de algunos miles de modelos. Gran parte del mercado de la robótica va visto en función del tipo de aplicación que se quiere hacer. Por ejemplo un robotito casero puede ser concebido para mover peso de un kilo, como una botella de agua, porque éste es típicamente el trabajo que se le pide, por lo cual puede tener una mecánica no muy desarrollada; por otra parte, a diferencia de los robots industriales, puede ser controlado en fuerza y no en posición. Hoy un robot industrial va de A a B y sustancialmente no se da cuenta de lo que hay entre A y B: si un hombre se interpone, el robot se vuelve peligroso, porque, ya que no es controlado en fuerza, prosigue del mismo modo y lo mata. En cambio un robot social debe ser controlado en fuerza: si va de A a B, pero en medio hay una persona o un obstáculo, el robot inmediatamente se da cuenta que en aquel determinado punto de la trayectoria debe aplicar más fuerza porque hay un obstáculo y entonces en vez de proseguir se detiene, que es el mismo modo en que funciona nuestra biomecánica: esta tecnología es llamada del robot compliant o robot dúctil.
Después es sólo cuestión de específicas técnicas de la máquina, que debe ser calibrada sobre el peso deseado.

El otro gran sector de trabajo es aquel de la inteligencia. Es claro que un robotito de este tipo no podrá tener una gran capacidad de cálculo, de lo contrario costaría un ojo de la cara; por eso estos robots serán similares a los celulares, con una tarjeta wireless muy veloz (5 o 6 Giga) a través de la cual serán conectadas a una cloud, donde se encontrará toda la inteligencia, es decir los llamados app que consentirán al robotito de planchar, cortar el pasto, cocinar, conducir el auto, etc. Cierto hay también un problema de infraestructuras, porque todo eso requiere una red muy eficiente y veloz.

No es absurdo pensar que en una decena de años estos robotitos puedan llegar a costar sólo pocos miles de euros. Hemos hecho una selección open source, por lo que nuestra tecnología está a disposición de todos, porque, como se ha visto también en otros campos, esto permite a todos progresar mucho más rápidamente.
Existen subproductos más inmediatos, que pronto serán puestos en los negocios; se trata de algunos componentes del robot que han sido pensados para convertirse en prótesis. En este momento estamos ya experimentando en un gran número de pacientes amputados, manos, piernas y exoesqueletos producidos para esta robótica, en plástico, muy baratos, adaptables a personas diversas, muy ligeros, con una biomecánica innovadora; y los pacientes, después de dos meses que lleven estas prótesis, son capaces de reanudar la escritura, hacer bricolaje, usar un taladro…

Estas prótesis parecen muy prometedoras, como los exoesqueletos que sirven para ayudar a las personas que han perdido movilidad, pero también a los obreros que deben levantar cargas pesadas, como por ejemplo en un puerto. Hay también videos en Internet.
Ahora, todo eso requiere nanotecnología, electrónica, sensores, materiales ultraligeros, complejos a bajo costo, etc., por eso que hay un fuerte componente de tecnología de materiales muy innovador. Y luego está el estudio del cerebro, porque estas máquinas deben ser inspiradas lo más posible en el cerebro y en la acción humana. Esto explica la estructura inicial del Instituto.

Mientras tanto, sin embargo, el IIT ha evolucionado, ha crecido mucho y por tanto ahora se están lanzando, siempre en estos sectores que ven al ser humano en el centro de la ciencia y de la tecnología, una serie de nuevas iniciativas relacionadas al estudio de técnicas para el diagnóstico precoz de las enfermedades genéticas degenerativas y de tumores, que ayudarían también a reducir los costos de la sanidad pública. Otro campo nacido de la robótica, y que en los últimos tres años realmente ha estallado en el Instituto, es el desarrollo de plásticos biodegradables derivados de plantas, materiales capaces de separar el agua de las grasas, en resumen toda una serie de materiales «verdes».

En particular, hoy uno de los problemas más graves es la eliminación del plástico, el cual resiste por centenares de años y produce también sustancias tóxicas, por lo que es bueno que en la tecnología del futuro se usen materiales que, teniendo las mismas características de resistencia y flexibilidad, sean biodegradables en un periodo de dos o tres años.

¿Estos plásticos biodegradables de qué derivan?

La nueva clase de patentes que hemos depositado se basa sustancialmente en el utilizo del desecho de la industria vegetal, como la del café, del arroz, del cacao, etc., que viene tratado con un proceso «verde» para extraer toda la celulosa.
La celulosa es una fibra natural que se parece a los polímeros del petróleo, pero es biodegradable, y luego se vuelve a ensamblar en forma de plástico exactamente come se hace con los polímeros del petróleo.

El resultado interesante es que, combinando diversos vegetales o agregando por ejemplo grafeno u otras sustancias innovadoras, se obtienen plásticos que tienen características de tipo mecánico tales de cubrir todos los intervalos de las plásticos actualmente en uso, del guante de cocina a la botella; además hay una ventaja que en general para librarse del desecho vegetal se debe pagar, mientras así la industria puede usar su mismo desecho para hacerse el plástico que le sirve.

¿Y de las nanotecnologías qué se puede decir?

En realidad todo lo que hemos dicho hasta ahora de la producción de estos nuevos materiales es «nanotecnología», porque se hace todo trabajando en una sola molécula o una sola fibra. Luego hay otra parte mucho más cerca a la percepción que actualmente la gente tiene de la nanotecnología.
Hoy la nanotecnología se hace de muchos modos. La ciencia de los materiales es sobre todo transformación, es decir se extrae una fibra, se transforma, se readapta: todos los procesos en la escala del nanómetro.
Luego hay una nanotecnología de inspiración electrónica, en que no se utilizan pequeños objetos naturales, sino se construyen: por tanto es un poco como un escultor que parte de una roca y luego la vuelve pequeñísima, como se hace con los circuitos integrados.

Tenemos una actividad muy fuerte en la construcción de dispositivos muy pequeños, de la dimensión de pocas proteínas, construidos con tecnologías muy sofisticadas y muy costosas (a diferencia por ejemplo de aquellas del plástico biodegradable) y son típicamente destinados a sistemas de diagnósticos, capaces de ver un solo evento biológico.

El sueño de la diagnosis hoy es lograr ver una sola célula enferma o una sola mutación, por lo que si tengo un litro de solución y dentro hay una sola célula tumoral, la tengo que «atrapar».
Actualmente no es así: si haciendo el análisis de sangre, encontramos marcadores, significa que ya están circulando tantas células enfermas, por tanto la diagnosis logra descubrir una enfermedad sólo cuando está ya al menos en parte desarrollada.
El sueño de la llamada early diagnostic es poder ver la primera célula que se enferma y por tanto poder intervenir con gran anticipación; sin embargo para tener este tipo de sensibilidad hacen falta tecnologías muy avanzadas, hay que construir objetos extremamente pequeños, de unos miles de millonésima parte de metro, con propiedades electrodinámicas y magnéticas particulares.
Obviamente esto es un campo de investigación que requiere notables inversiones.

Las fronteras que estamos afrontando en este momento son representadas por pequeñísimos transportadores de diez o veinte mil millonésima parte de metro súper paramagnéticos que por ejemplo pueden transportar quimioterapias y que son capaces, una vez que circulan en el flujo sanguíneo, de reconocer bioquímicamente las células enfermas, como si fueran anticuerpos, y luego de atacarlas dejar una molécula quimioterápica.

Además, por las propiedades intrínsecas de estos transportadores, si están inmersas en un campo de radiofrecuencias, se pueden calentar hasta 45-50°C, provocando la llamada hipertermia: por tanto no sólo debilitan bioquímicamente la célula enferma, sino luego la «secan» llevándola a una temperatura superior a los 42°C, en la que la célula muere.
Por tanto son killer selectivos, que llamamos «anticuerpos robóticos», porque son objetos artificiales que desarrollan dentro del cuerpo humano la misma función de los anticuerpos. Además, siendo súper paramagnéticos, dan resonancia magnética, por eso, cuando se atacan a la célula enferma, se logra ver su posición. Logran por eso de un solo golpe hacer la diagnosis por imaging, expedir medicina e hipertermia. Actualmente están ya en fase de experimentación muy avanzada en animales.

Cierto el trayecto es larguísimo, porque la ley requiere al menos siete años antes de pasar a la fase clínica; sin embargo existen también otras tecnologías un poco más simples que hemos desarrollado en esta línea y que en cambio en dos o tres años podrían ser ya implantadas.
Una por ejemplo es aquella de la retina artificial, que también ha tenido cierta resonancia en los medios de comunicación: es una retina hecha de seda y polímeros que forman pequeñas celdas fotovoltaicas de plástico biocompatible que tienen una respuesta a la luz idéntica a la del ojo humano.
Los resultados que hemos tenido sobre ratas ciegas han sido muy alentadores y entonces hemos sido autorizados por el Ministerio para hacer la prueba en el cerdo, que es el animal que tiene el ojo más parecido al humano: ha iniciado un experimento y si dará los frutos esperados, en un año y medio estaremos listos para implantar esta retina artificial en el hombre.

Creemos que este tipo de prótesis funcione en caso de degeneraciones de la retina y de maculopatías, que destruyen progresivamente la retina y que tiene una gran incidencia. No sabemos aún si pueden ir bien también para el ciego de nacimiento, porque el concepto de esta tecnología es completamente innovador: no tiene batería, no requiere cables intracraneales, es como hacer una catarata; uno hace una incisión, la mete y funciona sola: es revolucionaria.

Está basada en el hecho de que este estrato de polímero fotosensible es anatómica, es decir sigue la forma de la córnea y una vez que está en contacto con los residuos de la red nerviosa natural del paciente conduce, por tanto es capaz de algún modo de hacer «hablar» a las neuronas con el estrato de plástico. Ahora, no está claro si, cuando esta red nerviosa está completamente apagada (como en el ciego de nacimiento), pueda hacer pasar igualmente la señal; no tenemos aún un experimento suficiente, sin embargo si las pruebas en el cerdo darán buenos resultados, se pasará a los seres humanos y entonces se verá.

La otra solución nanotech que hemos desarrollado (y de la que estamos ya hablando con algunos inversionistas, porque en breve será un producto) consiste en nuevas fibras que vienen de las algas marinas y tienen propiedades interesantísimas, porque pueden ser procesadas, haciendo bolitas muy pequeñas para realizar spray o bien hilos para hacer cordones de sutura o parches de cualquier dimensión que se adhieren a la piel anatómicamente y vienen poco a poco disueltos en la misma piel.
Ya que cada una de estas fibras es capaz de almacenar soluciones, podemos «cargarlas» en tintura de yodo, un antinflamatorio, un quimioterápico, lo que queramos. Por tanto si imaginas el hecho de tener un parche, un hilo de sutura o incluso un spray que, durante una intervención quirúrgica, se puedan poner en una herida y que liberen el principio activo y luego desaparezcan porque son biodegradables.

Aquí no hay necesidad de siete años de experimentación; se trata de un centro médico, por tanto en dos o tres años podría estar en el mercado. Este es el clásico caso de una tecnología que, iniciada de una idea diversa, se ha convertido luego en una óptima solución para otro tipo de problemas.

Hoy la investigación pura viene siempre más penalizada por las decisiones políticas, que tienden a verla como un gasto inútil, mientras es fundamental también para el progreso de la tecnología. ¿Usted qué piensa?

Estoy absolutamente de acuerdo. Hacemos una gran cantidad de investigación pura. Personalmente encuentro muy fastidiosa la distinción entre pura y aplicada.
Existe sólo un tipo de investigación: la buena; el resto son solo divisiones patrioteras que no tienen mucho sentido. Sin embargo la comunidad científica sobre este punto tiene las ideas mucho más claras.

El problema es que quienes no tienen las ideas claras son aquellos que asignan los financiamientos…

Intentamos explicar. La ciencia tiene una componente de curiosidad que va absolutamente cultivada y respetada.
Siempre ha sucedido en la historia de la humanidad que hubiera descubrimientos que en aquel preciso momento no servían para nada y que luego se han revelado soluciones a grandes problemas. Hago siempre un ejemplo para todos.

En 1950, cuando Shockley, Brattain y Bardeen (Premios Nobel de la Física en 1956) han descubierto el efecto transistor, este descubrimiento no servía realmente para nada: estudiaban la resistencia del germanio, que hoy ya no es utilizado, y podían pensar todo menos que su descubrimiento pudiera hoy convertirse en una revolución digital. Entonces es obvio que hace falta dejar que la ciencia haga su trayecto cultural, libremente.

Es necesario sin embargo tener la mente lista – y he elegido con cuidado las palabras– para entender que ciertos resultados de la ciencia pueden ser aplicados en algo útil. Por tanto después de un cierto número de años que uno estudia siempre la misma cosa, haría falta hacer una verificación para entender si lo que está haciendo lleva a un gran avance del conocimiento global o porta a una aplicación útil, sino tendría que tener el valor de hacer otra cosa.

Por tanto la distinción entre puro y aplicado es una cuestión de sentido común: es decir, tenemos que ser libres para estudiar e inventar, sin embargo tenemos que tener también sentido de responsabilidad, preguntarse alguna vez si lo que hacemos es sensato, porque además lo pagan los ciudadanos.

El problema es que a menudo quien tiene que evaluar lo hace con una perspectiva estrecha, pensando sólo en la utilidad inmediata…

Es verdad, pero este es un problema de cultura de las instituciones.

Hablando de «mente pronta» se abre el tema de la educación, muy a menudo afrontado en términos utilitaristas y estrechos. En cambio nos parece – y lo dicen también tantos científicos – que tener una buena cultura general y la capacidad de pensar ayude también a la investigación científica. ¿Qué puede decir sobre esto y, en general, sobre la educación científica en Italia?

Hay dos niveles: la universidad y la escuela. En cuanto a la universidad, el problema es que Italia tiene un mecanismo de contratación que ya no es creíble.
Estamos totalmente fuera del standard internacional, contratamos de manera inaceptablemente primitiva y por tanto hace falta tener el valor de hacer autocrítica: grupos disciplinarios, concursos, Gazzetta Ufficiale… son cosas ridículas que ya no están en pie.

Es por eso que es poco creíble quien hace los discursos sobre el financiamiento de la investigación si luego no se disocia de este mecanismo de contratación: si yo no acepto la evaluación, si no acepto la contratación competitiva, ya no soy creíble cuando digo que mi investigación debe ser financiada porque la cultura es un patrimonio; porque si la cultura es un patrimonio, entonces tengo que aceptar las reglas internacionales del patrimonio.
Considero este un punto de gran seriedad y gran severidad, que sería necesario afrontar.

De hecho Usted decía que en el IIT siguen un sistema diferente…

El nuestro es un sistema de contratación, internacional. Ante todo tengo que tener un mecanismo de evaluación que me permita reconocer los verdaderos talentos y estos los tengo que hacer «volar» realmente: y sobre esto hay que invertir.
Una vez que hemos creado un vivero de talentos con la escuela, con la divulgación científica, con la información televisiva, con los periódicos, con todo (porque es un ecosistema, aquel de la innovación y la cultura), tenemos que poder dar a las mejores personas, que han sido seleccionadas a nivel internacional, la posibilidad de hacer lo que quieran, porque hemos hecho la selección al origen y porque en aquel punto la ciencia no debe tener la aplicación inmediata.

Si en cambio seleccionamos con la Gazzetta Ufficiale, los concursos universitarios, el sector disciplinario, el asistente del asistente del asistente, y luego se dejan libres a las personas para hacer lo que quieran, no podemos esperar grandes resultados, porque no han crecido en un vivero, sino en una cadena de montaje.

En cambio, como el Instituto es una Fundación financiada por el Estado pero de derecho privado, como el Max Planck y los mejores institutos europeos, podemos operar según las reglas internacionales.
Por eso cuando tengo un programa de investigación, veo lo que necesito y luego pongo en Nature, en Science, en las grandes revistas internacionales y en los grandes motores de búsqueda el aviso que me sirve, por ejemplo, un experto de súper cálculo, y entonces recibo propuestas de todo el mundo; tengo más de doscientos expertos que trabajan todos fuera de Italia para evitar conflictos de intereses, les mando los curriculum que he recibido y ellos me hacen la short list, es decir me indican aquellos que a su parecer son los cinco mejores: a estos cinco los llamamos, los entrevistamos (siempre con expertos externos) y tomamos el mejor, como se hace con una escuadra de fútbol.

Este año hemos puesto en bando internacional diez posiciones: hemos cubierto sólo cinco, porque cinco investigadores que habíamos elegido han tenido una contra-oferta mejor de sus instituciones de pertenencia que los querían tener a toda costa. He aquí porque tenemos la mitad de extranjeros.

Y esta es la prueba de que los que sostienen que la universidad italiana no atrae a los investigadores extranjeros porque es de mala calidad, dicen una colosal mentira: la calidad de la universidad italiana es aún óptima, lo que no funciona es la organización, tanto es así que cuando se siguen reglas sensatas, los extranjeros ¡vienen corriendo!

Ahora, en primer lugar no engañamos: si yo hago la Gazzetta Ufficiale italiana, no puedo pretender atraer a los extranjeros. Pero este es un problema de burocracia, que no concierne a la organización de la universidad en sí. Dicho esto, vamos a las cosas serias.
En primer lugar, si hay fuga de talentos, quiere decir que estos talentos alguien los compra, por tanto quiere decir que son buenos: en efecto Italia tiene aún universidades excelentes. El problema es que tenemos muchas y algunas, que podrían no estar, pesan sobre las otras, que podrían ser mejores.

Luego, el problema no es la fuga de talentos: debemos mandar a nuestros jóvenes al extranjero. El problema es que por el flujo de salida de italianos no tenemos un flujo de entrada de extranjeros. Entonces el punto fuerte de IIT es que así como tantos investigadores entran tantos salen: y esto es característico de un país civilizado; sino los alemanes y los americanos, que gozan de estructuras de investigación óptimas, no irían fuera de su país. Y en cambio se van igual, porque salir no es ir a buscar algo mejor, es sólo ir a ver algo diferente: es un problema cultural.

El hecho de que no seamos «atractivos» es porque tenemos reglas que en el extranjero son inconcebibles. En efecto al IIT, que tiene las mismas reglas que hay en Alemania y en América, la gente nos llega de todo el mundo y si diéramos la misma posibilidad a las grandes universidades italianas, según yo ellas estarían también llenas de investigadores extranjeros. Es sólo una cuestión de burocracia y de mentalidad leguleya, no un problema científico.

¿Y la escuela?

De la escuela no tengo particulares competencias, a parte de las de padre. Creo sin embargo que la escuela necesite de un radical replanteamiento porque el mundo en los últimos quince años ha cambiado mucho.
Un punto crucial es la actualización del cuerpo docente. Es evidente que mientras en ciertas materias se puede aún ir por sí mismo, en otras, sobre todo las técnico-científicas, es necesario una actualización en el campo. Entonces aquí haría falta crear sinergias.

Por ejemplo, una de las iniciativas que quisiera lanzar este año es abrir nuestro Instituto a un centenar de docentes de materias científicas de las escuelas secundarias de la Liguria y darles la posibilidad de hacer unos // stage// de veinte, treinta o cuarenta horas, también el sábado, de modo que podamos venir a poner las manos en el laboratorio; hace falta que estos stage sean reconocidos por el Ministerio como trayectos voluntarios de formación y por tanto también premiados de alguna manera.
Aquí, haría falta tratar de verter un poco de conocimientos de los entes de investigación y de las universidades a los docentes de una manera interactiva.

No es un gran compromiso, se puede hacer también gratuitamente. Y luego los docentes pasarán cuanto han aprendido a sus estudiantes. El otro gran problema es que la carrera de profesor ya no es atractiva, es una carrera como última opción. Esto no está bien. Si creemos que la investigación, la cultura, la ciencia sean la base de una sociedad civilizada, tenemos que empeñar los mejores recursos.

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