Convergencia de Tecnologías: nuevas oportunidades para el avance de la Informática y de las Ciencias Biomédicas
Fernando Martín Sánchez
Jefe del Área de Bioinformática y Salud Pública del Instituto de Salud Carlos III. España.Resumen
En las últimas décadas, es cada vez más frecuente que los científicos de un área se acerquen a otras, tradicionalmente independientes, para encontrar nuevos modos de resolver sus problemas técnicos y para abrir nuevos caminos a sus investigaciones. Cabe preguntarse entonces: ¿de dónde viene, pues, este inusitado interés por las Tecnologías Convergentes, que ha sido ya introducido en previas ediciones de la revista e-Salud ?. Existen diversos factores que explican el nuevo auge de estos enfoques científico-tecnológicos. En este contexto parece adecuado adoptar una doble vía: -por un lado se puede ir avanzando en la convergencia parcial de las tecnologías más maduras (BIO+INFO, NANO+INFO) y –al mismo tiempo, incorporar los nuevos conocimientos que se produzcan en las ramas restantes a medida que se vayan produciendo, sin olvidar el debate filosófico necesario para superar las barreras existentes para que tenga lugar la interdisciplinariedad, teniendo en cuenta las similitudes y diferencias entre las cuatro disciplinas. Siguiendo la primera de estas recomendaciones (convergencia parcial), se describen dos proyectos europeos actualmente en ejecución, que exploran con detalle las posibles sinergias entre las TIC y las Ciencias Biomédicas.
1. Introducción
En las últimas décadas, es cada vez más frecuente que los científicos de un área se acerquen a otras, tradicionalmente independientes, para encontrar nuevos modos de resolver sus problemas técnicos y para abrir nuevos caminos a sus investigaciones. Como ejemplo se podría citar el hecho de que los biólogos se han acercado a la informática, desarrollando experimentos “in silico” (en el seno de un ordenador) y comienzan a aplicar la teoría de sistemas a sus datos, dando lugar a la llamada “Biología de Sistemas”. También desde una perspectiva tecnológica, el enorme desarrollo de nuevas técnicas y métodos en las últimas décadas hace vislumbrar un cierto riesgo de estancamiento, a medida que nos acercamos a los límites físicos y químicos de la materia. Como ilustración sirva referirnos a la Ley de Moore, la cual ha guiado el ritmo de desarrollo de procesadores en los últimos tiempos. Los investigadores comienzan a buscar nuevos paradigmas de computación (cuántica, molecular), que permitan superar los problemas de integración, disipación de energía, etcétera, que previsiblemente aparecerán en el corto o medio plazo.
A pesar de esto, no podemos decir que el fenómeno de la convergencia de ciencias y de tecnologías sea nuevo. La biofísica, la informática médica, la bioquímica, por citar sólo algunas, son ejemplos representativos de este acercamiento entre disciplinas tradicionalmente inconexas y que surgieron tras la visión de investigadores ilustres que se asomaron al mundo a través de otras ventanas o aprendieron otros lenguajes científicos en busca de soluciones nuevas para sus problemas de siempre.
Cabe preguntarse entonces: ¿de dónde viene, pues, este inusitado interés por las Tecnologías Convergentes, que ha sido ya introducido en previas ediciones de la revista e-Salud1? ¿Se trata solamente de una nueva etiqueta creada por el “marketing científico”, con el objetivo de atraer fondos para la investigación o realmente supone una nueva oportunidad para científicos y grupos de investigación que sean capaces de establecer líneas de trabajo interdisciplinares en pos de la solución de algún problema de gran impacto social? A lo largo de este artículo trataremos de defender la hipótesis de que la segunda parte de la cuestión anterior es la que realmente tiene importancia y se contesta afirmativamente, aun a sabiendas de que las etiquetas “NBIC” (Nano-Bio-Info-Cogno) o “Tecnologías Convergentes” serán empleadas en algunos casos con escasa propiedad y quizás con el mero objeto de atraer financiación hacia proyectos que difícilmente podrán ser considerados como verdaderamente “convergentes”.
Existen diversos factores que explican el nuevo auge de estos enfoques científico-tecnológicos. Entre ellos podrían destacarse los que se relacionan en la Tabla 1:
Tabla 1. Factores impulsores de la convergencia de tecnologías NBIC
Es la presencia en estos momentos de todos estos factores la que, a nuestro juicio, ocasiona el especial interés en las tecnologías convergentes que ha sido recogido por las instancias políticas en EEUU, Europa y Canadá y que está comenzando a verse reflejado en la actividad científica de muchos grupos y centros de investigación.
También en nuestro país se han constituido foros de trabajo y discusión alrededor de las tecnologías convergentes, pudiéndose destacar los organizados por el CSIC [2] y por la EOI [3]. En todos ellos, la relación entre las tecnologías y las áreas de aplicación es abordada desde diferentes perspectivas, aunque la figura 1 muestra un esquema que podría ser común para todos, en el cual la convergencia debe ser enfocada a la resolución de problemas de impacto en las distintas áreas de aplicación (en el esquema se muestran sólo algunas, sin animo de exhaustividad) [4], [5].
Figura 1. Relación entre tecnologías convergentes y aplicaciones (adaptado de Jack Smith, NRC Office of Technology Foresight. “Science and Technology Foresight Pilot Project”)
2. Multidisciplinariedad e Interdisciplinariedad en Relación con las Tecnologías Convergentes
Cuando nos referimos a actividades de investigación o educación que reciben aportaciones de al menos dos disciplinas científicas, solemos emplear los términos pluridisciplinar o multidisciplinar. Estas palabras indican un sentido de “unión” entre las disciplinas que suele ser laxa y “a priori”. Sin embargo, como bien describe Schummer [1], el término interdisciplinar requiere mayor ligazón, cierto grado de solapamiento e integración. Así, aquellos suelen ser un paso anterior a éste que puede evolucionar hasta el nacimiento de una nueva disciplina híbrida. Se habla, por último, de superinterdisciplinariedad para designar una nueva unidad surgida a partir de varias ciencias. Este sería el término más adecuado para indicar lo que se persigue con el concepto NBIC o “Tecnologías Convergentes”.
¿Estamos cerca de ese estado de integración entre las cuatro disciplinas? El aspecto central que sustentaría la unificación sería la convergencia de todos los elementos (bits, genes, átomos, neuronas) a nivel nanométrico. Sin embargo, estamos todavía muy alejados de la comprensión de los fenómenos fundamentales a ese nivel. Por ejemplo, aun no conocemos qué procesos físico-químicos se desencadenan en el desarrollo de un tumor y no podemos todavía predecir su dinámica y evolución. Aun más lejana parece la incorporación de la rama COGNO, habida cuenta de las incógnitas que todavía existen en nuestro estado actual del conocimiento sobre la estructura y función del Sistema Nervioso.
Por todo ello, parece quizás más apropiado adoptar una doble vía: -por un lado se puede ir avanzando en la convergencia parcial de las tecnologías más maduras (BIO+INFO, NANO+INFO) y –al mismo tiempo, incorporar los nuevos conocimientos que se produzcan en las ramas restantes a medida que se vayan produciendo, sin olvidar el debate filosófico necesario para superar las barreras existentes para que tenga lugar la interdisciplinariedad, teniendo en cuenta las similitudes y diferencias entre las cuatro disciplinas.
Siguiendo la primera de estas recomendaciones (convergencia parcial), el autor ha tenido la oportunidad, a través de la participación de su grupo de investigación en dos proyectos europeos actualmente en ejecución, de explorar con detalle las posibles sinergias entre las TIC y las Ciencias Biomédicas, tanto en el sentido ICTBIO (en el proyecto SYMBIOMatics) como en el contrario BIO ICT (en el proyecto Beyond The Horizon), según se muestra en la figura 2. A continuación se describen los principales objetivos de ambas iniciativas. La idea básica que subyace a los dos estudios es la de que una disciplina puede enriquecer a la otra: las TIC aplicadas a problemas biomédicos dan lugar a la Informática Biomédica y los modelos biológicos pueden inspirar nuevos sistemas informáticos, en lo que se conoce como computación bio-inspirada.
Figura 2. Sinergias entre las TIC y las Ciencias Biomédicas
3. Nuevas vías de Desarrollo para las TIC
BEYOND-THE-HORIZON (Anticipating Future and Emerging Information Society Technologies) es una acción coordinada financiada por el programa FET (Future Emerging Technologies) de la Comisión Europea, con una duración prevista de 18 meses, desde Enero de 2005 hasta Junio de 2006. Este proyecto está coordinado por el European Research Consortium for Informatics and Mathematics (ERCIM) y FORTH (Creta, Grecia) y en él intervienen varias universidades y centros científicos de Europa, entre ellos el Área de Bioinformática y Salud Pública del Instituto de Salud Carlos III, mediante la coordinación del Área Temática 4: “BIO-ICT Synergies”. El propósito del proyecto BEYOND-THE-HORIZON es proporcionar datos referentes a las tendencias emergentes en el campo de las IST, así como otras áreas de investigación estratégicas, que requieran apoyo, mediante el asesoramiento, bien organizado y sistemático, en toda Europa, implicando en la tarea a los principales actores y expertos en los campos relacionados.
Los principales objetivos del proyecto BEYOND-THE-HORIZON son:
- Identificar áreas estratégicas desarrolladas y ambiciosos retos científicos y tecnológicos relacionados con ICT (Information and Communication Technologies).
- Discutir la importancia científica, comercial y social de estos retos.
- Diseñar las direcciones de investigación en ICT y otras disciplinas relacionadas, para dirigir los retos citados anteriormente.
- Diseñar agendas de investigación en estas áreas, en un período de 15 años.
- Identificar nuevas fronteras de investigación básica en ICT y establecer límites entre la investigación pura en ICT y la investigación en otras disciplinas.
- Identificar el potencial para la investigación cruzada entre las disciplinas implicadas en estas áreas.
- Establecer mecanismos de comunicación y cooperación dentro y fuera de Europa, para facilitar y apoyar la formación y funcionamiento de la comunidad científica vinculada en un campo de actividad de continua y rápida evolución mientras dure el proyecto.
Otro objetivo secundario de BEYOND-THE-HORIZON es contribuir a incrementar el conocimiento en la investigación básica relacionada con las IST en la industria europea y en la sociedad en general.
Dentro del Área Temática 4, “Bio-ICT Synergies”, un grupo de expertos ha explorado las diferentes formas en las que las INFO tecnologías pueden enriquecerse de los modelos y procesos de la naturaleza, observables en los seres vivos. En concreto se han identificado cuales son las limitaciones más importantes (conceptuales, temporales, físicas) y los grandes desafíos que permitirán superarlas mediante programas de investigación en los próximos años. La propuesta de programas de investigación incluye: -el desarrollo de nuevos paradigmas de modelado computacional, el estudio de estrategias bio-inspiradas de crecimiento, desarrollo y evolución y –el desarrollo de artefactos BIO-ICT.
En las próximas semanas se presentarán los distintos informes tanto a la Comisión Europea, como al Parlamento y a la comunidad científica (Ver referencia en Internet).
4. Nuevo Horizonte para las Ciencias Biomédicas Facilitado por las TIC
La Comisión Europea está financiando el desarrollo del proyecto SYMBIOmatics, “Analizando las Sinergias entre la Informática Médica y la Bioinformática”. Coordinado por el EBI (Instituto Europeo de Bioinformática), tiene como objetivo explorar las sinergias entre la Bioinformática (la disciplina que se encarga de almacenar, recuperar y analizar información biológica) y la informática médica (la disciplina que se encarga de almacenar, recuperar y analizar información médica). El proyecto culminará con un Libro Blanco que servirá para informar a la Comisión Europea y facilitar su política de financiación de la investigación en la intersección entre estas dos importantes áreas. El objetivo es acelerar la innovación y la investigación en informática biomédica, para mejorar la eficiencia en el desarrollo de sistemas y herramientas para la prevención, diagnóstico y tratamiento de enfermedades.
Tras décadas de avances en el desciframiento de los componentes moleculares de los seres vivos, los biólogos moleculares y computacionales están ahora comenzando a sintetizar la información que antes han acumulado, y representándola en complejas redes de células, tejidos, organismos y poblaciones.
Al mismo tiempo, la investigación clínica ha permitido conocer mejor las bases moleculares de la enfermedad. Los científicos clínicos están recogiendo información que les permitirá entender cómo las variaciones genéticas individuales pueden afectar a la probabilidad de que un individuo desarrolle una enfermedad compleja, como la diabetes o un problema cardiovascular o presente una reacción adversa a un medicamento. Según Graham Cameron, Director Asociado del EBI y coordinador del proyecto: “La disciplina emergente conocida como Informática Biomédica se sitúa en la interfaz entre los previamente aislados mundos de la bioinformática y la informática médica”. Según Gérard Comyn, Director en funciones de la Dirección General “Information Society and Media” de la Comisión Europea: “Podemos predecir que en un futuro cercano estas disciplinas previamente separadas compartirán grandes cantidades de información ofreciendo enormes oportunidades para la mejora de la calidad de vida de los ciudadanos de Europa”.
Trabajando en colaboración hasta Noviembre de 2006, un Comité Ejecutivo que incluye a representantes de 9 organizaciones de 6 países (UK, Francia, Italia, España, Grecia y Holanda) documentará el estado del arte en Informática Biomédica. El grupo identificará áreas de máxima prioridad, mediante la recolección sistemática de información de expertos y el análisis de la literatura científica. Los resultados se presentarán en un gran evento científico: “ICT for Biomedical Sciences 2006” que tendrá lugar en Bruselas los días 28 a 30 de Junio próximos. El proyecto culminará con un informe que resumirá todos los hallazgos y propondrá una agenda de investigación en esta área de cara al 7º Programa Marco de I+D. Por parte española forman parte del Comité Ejecutivo del proyecto Dª Eva del Hoyo, de la UPM, en representación del Ministerio de Educación y Ciencia y el autor de este artículo, en representación del Fondo de Investigaciones Sanitarias del Instituto de Salud Carlos III.
5. Conclusiones
Los dos proyectos referidos representan ejemplos del trabajo que todavía hay que realizar para que la Convergencia de Tecnologías sea una realidad. Ambos abordan aspectos parciales de la convergencia desde diferentes perspectivas, pero sus resultados contribuirán a clarificar el escenario de tecnologías, aplicaciones y retos de investigación en el que nos vamos a mover durante los próximos años. Se espera que sean tenidos en cuenta por las autoridades para la priorización de líneas de investigación en el 7º Programa Marco, lo que redundará en la consolidación de áreas y grupos de investigación en la intersección entre las INFO y las BIO ciencias y tecnologías.
Pero no solamente se necesita la aportación de fondos para investigación. Existen numerosos aspectos éticos, legales y sociales que han de abordarse antes de que las primeras aplicaciones vean la luz. Existen grupos de expertos trabajando también en estas materias, pero no quisiéramos concluir este artículo sin hacer una llamada a la reflexión sobre el aspecto que consideramos más importante para que las Tecnologías Convergentes lleguen a cumplir las expectativas que se están creando: -la Educación [6]. Si no somos capaces entre todos de cambiar el esquema actual de formación e introducir nuevos modelos que reconozcan y promuevan la interdisciplinariedad, incluso desde los niveles iniciales, será muy improbable que las nuevas generaciones de científicos y tecnólogos estén en condiciones de liderar internacionalmente la nueva ola de Investigación y Desarrollo alrededor del concepto de la Convergencia de Tecnologías N+B+I+C.
6. Bibliografía
- Schummer J. “Interdisciplinary Issues in Nanoscale Research” en D. Baird, A. Nordmann & J. Schummer (eds.), Discovering the Nanoscale, Amsterdam: IOS Press, 2004.
- Aguiló J. et al. (2005), Tecnologías Convergentes NBIC, Situación y Perspectiva. 2005, CBN-IBM, IIBB, IIIA, CSIC Barcelona
- Fontela E. et al. (2006). “Convergencia NBIC 2005. El Desafío de la Convergencia de la Nuevas Tecnologías (Nano-Bio-Info-Cogno)”
- Jain KK. The role of nanobiotechnology in drug discovery. Drug Discov Today. 2005 Nov 1;10(21):1435-42. Review.
- Roco MC. Nanotechnology: convergence with modern biology and medicine. Curr Opin Biotechnol. 2003 Jun;14(3):337-46. Review.
- Roco MC. Converging science and technology at the nanoscale: opportunities for education and training. Nat Biotechnol. 2003 Oct;21(10):1247-9.
- FECyT, Fundación española para la ciencia y la tecnología (2004), SNT3. Spain. NanoTechnology Think Tank., Parque Científico de Madrid, Parc Cientific de Barcelona. http://www.fecyt.es
- NSF, (2002), Converging Technologies for Improving Human Performance, National Science Foundation, http://www.wtec.org/ConvergingTechnologies/
- EOI. Programa Desafíos. http://www.eoi.es/programadesafios/
- Proyecto Europeo SYMBIOmatics. http://www.symbiomatics.org
- Proyecto Europeo Beyond-The-Horizon. http://www.beyond-the-horizon.net
