Nanotecnología y Big Data: la próxima revolución digital

En octubre de 2013, la Lloyd’s Register Foundation encargó a un panel de expertos formado por algunos de los mejores académicos de las principales instituciones a nivel mundial la elaboración de un informe sobre diversos aspectos relacionados con la nanotecnología. En este artículo, se analizan algunos de los resultados del informe.

 

Nanotecnología y Big Data: la próxima revolución digital

 

Entre otras cosas, los expertos analizaron las posibles implicaciones de la nanotecnología en la seguridad y el rendimiento de los activos de ingeniería, así como en la infraestructura en la que se basa la sociedad moderna.

El informe, presentado en 2014 y que se puede descargar aquí, indica que la nanotecnología tendrá un gran impacto en casi todos los sectores, incluyendo la energía, el transporte, la fabricación, la medicina, la informática y las telecomunicaciones.

En este sentido, identifica cinco áreas fundamentales de impacto:

    1. Nanopartículas: el informe pone de relieve la necesidad de investigar el desarrollo de nuevos métodos que permitan evaluar la seguridad y garantizar la calidad y la trazabilidad de las nanopartículas en la cadena de suministro.
    2. Materiales artificiales inteligentes: el informe prevé el desarrollo de nuevos materiales artificiales y técnicas de fabricación. El uso de materiales más ligeros y resistentes con propiedades diseñadas específicamente podrían dar lugar, por ejemplo, a embarcaciones pegadas entre sí con compuestos ligeros. Paralelamente, los avances en el campo de la impresión 3D permitirán la impresión de metales.
    3. Almacenamiento de energía: el desarrollo de pequeñas baterías compactas con capacidad de almacenamiento masivo junto con la capacidad de captar energía del entorno podría dar lugar a nuevos sistemas de transporte o electrodomésticos que dispongan de energía para toda su vida útil en el momento de la compra.
    4. Miniaturización de sensores: la incorporación de nanosensores en materiales estructurales como el hormigón proporcionará información continua en tiempo real sobre factores de desempeño estructural, como la corrosión o las tensiones. Esta tecnología mejorará también la robótica y los vehículos no tripulados en el sector del transporte.
    5. Grandes repositorios de datos (Big Data): se producirá un aumento masivo de los datos recopilados como consecuencia de la colocación de sensores en todas partes. Esto tendrá importantes implicaciones a la hora de garantizar la calidad, seguridad y trazabilidad.

Según el informe, los grandes repositorios de datos (Big Data), tan en boga últimamente en numerosos campos, combinados con las aplicaciones técnicas de la nanotecnología, impulsarán un nuevo futuro digital con mejoras en la seguridad, el rendimiento y la fiabilidad.

El resultado de la combinación de los Big Data y la nanotecnología puede ser increíble. Imaginemos un futuro en el que los nanosensores sean ya una realidad. En lugar de obtener los datos de un sensor, podremos obtener datos de un millón de sensores por el mismo precio.

La precisión de la toma de decisiones basada en datos aumentaría de forma exponencial. Entonces sí que estaríamos hablando de volúmenes realmente enormes de datos.  

 

Grandes volúmenes de datos o big data

 

En vista del éxito del panel de expertos en nanotecnología y de los resultados del informe, la Lloyd’s Register Foundation ha reunido ahora a otro grupo de expertos para analizar, precisamente, las aplicaciones técnicas de estos grandes volúmenes de datos.  

 

¿Pero impulsará realmente la combinación de la nanotecnología con el Big Data una nueva revolución digital?

En los último años se le ha dado mucho bombo a la nanotecnología en los medios de comunicación y, más recientemente, han salido a la palestra conceptos como el Internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés) o los ya mencionados Big Data. Sin embargo, hace más de 30 años que se investiga en nanotecnología, se han invertido (y se siguen invirtiendo todavía) miles de millones de euros en investigación en este campo y la gran revolución prometida sigue sin llegar a hacerse realidad.

No hay duda de que la nanotecnología seguirá avanzando y conducirá al desarrollo de nuevos productos sorprendentes; y probablemente dará lugar a la tan anunciada revolución en un futuro, pero no de momento. Por ahora, hay dos factores fundamentales que lo impiden:

    1. Las dificultades para llevar los avances del laboratorio al mercado: este es uno de los grandes problemas de la nanotecnología actualmente, la dificultad a la hora de escalar la producción lograda en el laboratorio para lograr una producción a escala comercial. Un buen ejemplo es el del grafeno, el nanomaterial del que tanto se ha hablado y que se dice que podría revolucionar la electrónica reemplazando al silicio. Sin embargo, por el momento, la producción de grafeno de alta calidad no es posible, incluso en pequeñas cantidades, por lo que todavía no es viable comercialmente.
    2. Las preocupaciones relacionadas con la salud y la seguridad: es necesario abordar estos temas desde el punto de vista ambiental, médico y legislativo y encontrar una solución que garantice realmente que la nanotecnología no entraña ningún perjuicio para los seres vivos y el medioambiente antes de permitir la salida masiva de nanomateriales al mundo.

La nanotecnología está todavía en una etapa conceptual. No obstante, hay que tener en cuenta también que la industria todavía no ha invertido de forma masiva en este campo.

En general, las inversiones proceden principalmente del sector público, dado que los accionistas corporativos demandan resultados más inmediatos. La revolución de los Big Data, en cambio, debería aportar valor a la actividad económica mucho antes que lo nano, debido fundamentalmente a dos cosas:

    1. La tecnología se basa en infraestructuras ya existentes.
    2. A diferencia del campo de la nanotecnología, ya hay una fuerte inversión en Big Data por parte del sector privado.

Resulta evidente que cuanta más información tengamos, mejores decisiones podremos tomar.  

 

Big data

 

La NSA estadounidense invirtió cerca de 56 mil millones de dólares el año pasado en recolección y análisis de datos. Pero también muchos gigantes empresariales como Walmart, General Motors o IBM están realizando grandes inversiones en Big Data. Y cuando muchos de los grandes invierten en algo es porque esperan resultados. No obstante, todavía hay algunos retos por resolver en el camino.

 

Retos para la implantación generalizada de los Big Data

1. La actual crisis del espectro de frecuencias

Uno de los mayores desafíos que deberán resolver los investigadores en relación con los Big Data es la actual crisis del espectro de frecuencias. Es evindente que las redes inalámbricas actuales no serán capaces de soportar el diluvio de datos que se espera para los próximos años. Los estándares de hoy en día, como 4G / LTE, ya soportan 40 bandas de frecuencia diferentes y, aún así, no hay espacio libre en las frecuencias de radio para una futura expansión. Por eso, el gran reto de la próxima generación de redes 5G es aumentar hasta 1.000 veces la capacidad de manejo de datos. En este sentido, la nanotecnología podría ayudar a la implantación de los Big Data.

Recientemente, un equipo de investigadores en Ingeniería de la Universidad de Columbia ha desarrollado una nueva tecnología de circuitos de radio integrados (IC) que se podría implementar en los CMOS a nanoescala para permitir la transmisión y recepción simultánea dentro de la misma frecuencia en una radio inalámbrica; algo que hasta ahora se considerabla imposible.

Los transmisores y receptores actuales trabajan en momentos diferentes o al mismo tiempo, pero en diferentes frecuencias. Esta posibilidad de utilizar un transmisor y receptor al mismo tiempo en la misma frecuencia permitirá duplicar inmediatamente la capacidad de datos de las redes actuales.

 

2. La escasez de personal cualificado

Una de las principales dificultades actualmente en relaxión con los Big Data parece ser la escasez de personal cualificado. Estadísticos, expertos en aprendizaje automático, programadores… todos tienen algo que aportar de inmediato, pero para aprovechar al máximo el potencial de esta tecnología parecen hacer falta personas con habilidades más allá de las tradicionales y un perfil multidisciplinar que les permita conocer y entender bien los diferentes aspectos que entraña.  

 

Programa postdoctoral en big data, llamado Insight Data Science
Web del programa posdoctoral

 

De ahí que se haya creado un exclusivo programa de formación postdoctoral en Silicon Valley llamado “Insight Data Science Fellows dirigido a ingenieros, informáticos, físicos, astrofísicos, matemáticos y estadísticos, pero también a profesionales de campos como la neurociencia o la biología computacional.

El programa está respaldado por muchos de los gigantes de Silicon Valley, como Facebook, Linkedin o Microsoft; y se rumorea que es más difícil entrar en él que en Harvard.

En cualquier caso, para aquellos que lo consigan, una vez completado el programa, la tasa de inserción laboral es del 100%, por lo que parece que merece la pena intentarlo.  

 

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