Ciencia profunda: qué es y cómo dará forma a nuestro futuro

Scientists cycle along the Large Hadron Collider tunnel.
Unexpected applications … scientists cycle along the Large Hadron Collider tunnel.Image: REUTERS/Denis Balibouse
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Es bien sabido que la World Wide Web se desarrolló en el CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, el gran experimento científico con sede en Francia y Suiza. Menos conocida es la extensa lista de otras innovaciones importantes surgidas de una organización cuyo objetivo es comprender la física fundamental del Big Bang.

La misión del CERN es descubrir los orígenes del universo. Por el camino, ha desarrollado tecnologías que mejoran la salud de las personas en todo el mundo. Fue fundamental en el desarrollo de los escáneres PET. La tomografía por emisión de positrones produce imágenes que permiten a los médicos detectar enfermedades en el cuerpo. Ha desempeñado un papel central en el desarrollo de haces de hadrones que se utilizan para dirigir con precisión y eficacia el tratamiento de los tumores. Y sus algoritmos de aprendizaje automático se emplean para mejorar la producción de vacunas.

Sus experimentos han sido cruciales para el desarrollo de la informática, y el alcance de sus contribuciones incluye también la mejora de la ingeniería civil, al aumentar la precisión de las máquinas tuneladoras. El anillo de 27 kilómetros de imanes superconductores que forma su Gran Colisionador de Hadrones requirió una construcción extraordinariamente precisa. Las máquinas perforadoras de tierra que hoy construyen túneles para carreteras y trenes se han beneficiado de la ciencia del CERN.

¿Qué es la ciencia profunda?

La ciencia profunda puede estar orientada al descubrimiento, explorando preguntas fundamentales como de qué está hecho el universo o qué es la vida. También puede estar orientada a una misión, abordando la amenaza existencial que el mundo afronta por el cambio climático y respondiendo a otros desafíos complejos de nuestra época; por ejemplo, la producción de energía, la mejora de la salud y la lucha contra la resistencia a los antimicrobianos, o la eliminación del plástico de nuestros océanos. La ciencia profunda implica enormes inversiones financieras en infraestructuras físicas y tecnológicas. También requiere una colaboración a largo plazo, entre organizaciones y dentro de ellas, que emplean a algunas de las personas más brillantes del planeta.

El CERN cumple 60 años. ITER, el Programa Internacional de Desarrollo de la Energía de Fusión en Francia, costará alrededor de 20 000 millones de euros construirlo. Los primeros diseños de ITER se remontan a finales de los años ochenta, y su construcción está prevista para completarse en 2024. La planificación del Proyecto Genoma Humano comenzó en 1984, y su investigación concluyó en 2003. La ciencia profunda no es barata ni rápida.

Las grandes tecnologías surgen de la gran ciencia

Muchas de las tecnologías útiles que han surgido de estos experimentos científicos son resultado de los esfuerzos necesarios para llevarlos a cabo. La computadora, el láser, el aprendizaje automático y la inteligencia artificial, así como la herramienta de edición genética CRISPR/Cas9, pueden considerarse, junto con la World Wide Web, herramientas desarrolladas en el curso de la ayuda a los científicos en su investigación.

La Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA), cuya misión es desarrollar una máquina de energía de fusión, ha desarrollado por el camino capacidades líderes a nivel mundial en robótica y nuevos materiales, necesarias para ayudarla a llevar a cabo sus experimentos. Reaction Engines, líder mundial en la producción de motores para vuelos comerciales hipersónicos, se benefició enormemente de la investigación sobre el desarrollo de sistemas de evacuación de calor para la energía de fusión, y tiene su sede en el Culham Campus de la UKAEA.

Algunas de las conexiones entre la ciencia profunda y sus aplicaciones son completamente inesperadas y fruto de la casualidad. El wifi fue desarrollado por astrofísicos australianos que trabajaban para la organización gubernamental de investigación CSIRO (Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth), cuando se les encomendó la tarea de desarrollar una red inalámbrica de alta velocidad.

La investigación sobre la radiación tenue procedente de las profundidades del espacio, financiada por el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología del Reino Unido, ha dado lugar a una tecnología de detectores que la empresa de tecnología de seguridad Thruvision Ltd utiliza para el cribado de personas. Los detectores de ondas terahercios, que todos producimos de forma natural, se utilizan en escáneres corporales para detectar de forma segura, a distancia, objetos ocultos como armas y explosivos.

Una de las innovaciones más importantes de todos los tiempos tuvo un comienzo poco prometedor. En 1989, Tim Berners-Lee escribió un documento interno en el CERN con un título poco emocionante: Gestión de la información: una propuesta. Su jefe escribió «vago pero interesante» en la parte superior del documento. Ninguno de los dos podría haber imaginado el impacto que tendría la World Wide Web.

La ciencia profunda necesita un apoyo profundo

¿Qué se necesita para apoyar la ciencia profunda y mejorar su capacidad de beneficiar a la humanidad? La escala es esencial, y la inversión y las competencias necesarias a menudo superan la capacidad de los países por separado para proporcionarlas. La ciencia profunda es una actividad colaborativa internacional. ITER involucra a 35 países, incluidos algunos que en este momento no son precisamente amigos en el plano político. Implica inversiones financieras prolongadas y sostenidas para llevar a cabo la ciencia y, más recientemente, una financiación continua para respaldar sus aplicaciones (enlace a nuestro blog).

Las competencias necesarias son profundas y de amplio alcance. Van mucho más allá de las extraordinarias capacidades de los científicos implicados, e incluyen las de las cadenas de suministro que contribuyen a la construcción y ejecución de la ciencia. Requieren excepcionales competencias operativas, de planificación y de gestión de proyectos. Dado que estos enormes proyectos científicos son tan exigentes, las competencias que requieren elevan el nivel de sectores y profesiones enteras cuando posteriormente se aplican en distintos ámbitos y circunstancias.

Las competencias directivas también son de importancia central, incluida la capacidad de recorrer y conectar la creación y la aplicación del conocimiento. Los buenos directivos ayudan a fomentar entre los científicos una cultura orientada al exterior y consciente de la necesidad de demostrar el valor de su trabajo a los ciudadanos cuyos impuestos financian su investigación.

La ciencia profunda aporta enormes beneficios sociales y económicos y, dadas las amenazas existenciales a las que nos enfrentamos, dependeremos de ella para garantizar nada menos que el futuro de la humanidad. Por eso estas empresas, extraordinariamente costosas y de muy largo plazo, son cruciales e insustituibles. Sin embargo, existe otro elemento en su contribución. Reflejan la curiosidad infinita de la humanidad por mejorar nuestra comprensión del universo, de nuestro mundo y de los seres que existen en él. El CERN pretende comprender las partículas fundamentales, los componentes básicos de la materia, explorando los milisegundos del Big Bang y la creación del universo. Ambiciones como estas reflejan gran parte de lo que hay de noble en la humanidad.

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