Le tecnologie che potranno cambiare il mondo

Dalla ruota al motore a combustione interna, le nuove tecnologie hanno sempre trasformato radicalmente l’economia e la società. Oggi le 10 tecnologie emergenti elencate nel grafico di testata sono considerate quelle maggiormente dotate del potenziale di trasformare a fondo il nostro mondo, ma come e quando ciò davvero avverrà dipende molto dalla competizione geopolitica per il loro sviluppo. Vediamo quali paesi investono maggiormente nel loro sviluppo ai fini economici, oltre che nella ricerca pura.

Le innovazioni dell'intelligenza artificiale consentiranno agli scienziati scoperte prima impensabili. L'accesso a enormi quantità di dati accelererà la ricerca, la scoperta e l'innovazione in ogni campo. I principali investitori in questo settore sono gli Stati Uniti, il Regno Unito, la Germania, l'India e la Cina, come si evince dal grafico in testata. Forse a limitare il potenziale dell'intelligenza artificiale saranno le preoccupazioni sulla privacy, la sicurezza e la sovranità dei dati. Nella produzione di software e sistemi per la sicurezza dei dati investono soprattutto Stati Uniti, le Isole Cayman, il Regno Unito, l’Olanda, la Cina. Nella ricerca accademica investono anche Svizzera, Finlandia e Repubblica ceca. Tutte le nuove tecnologie dipenderanno da elevate velocità dei dati, bassa latenza e connessioni a basso consumo energetico. Il lancio previsto del 6G entro il 2030 lo conferma.

Sarà essenziale poter utilizzare superfici intelligenti riconfigurabili (RIS, vedi grafico 1), che utilizzeranno metamateriali creati artificialmente con proprietà elettromagnetiche peculiari, algoritmi sofisticati e capacità di elaborazione dei segnali per trasformare pareti e altre superfici in componenti intelligenti per la comunicazione wireless. Finora le aziende di telecomunicazioni sono state le beneficiarie e utilizzatrici di RIS per le reti wireless di prossima generazione, ma presto il loro uso si estenderà a un'ampia varietà di settori. Si cimentano nello sviluppo della tecnologia RIS gli Stati Uniti, Regno Unito, Svezia, Cina, Australia.

I progressi nell'efficienza dei pannelli solari, nella densità energetica delle batterie, nei materiali compositi leggeri, nell'avionica autonoma e nelle antenne hanno reso realizzabili stazioni ad alta quota su piattaforme (HAPS, High Altitude Platform Stations, vedi grafico 2), velivoli stratosferici super resistenti che svolgono funzioni simili ai satelliti. Gli HAPS offrono capacità di connessione e di copertura superiore rispetto ai satelliti e alle torri terrestri, soprattutto in montagna, nelle giungle e nei deserti. Gli HAPS potranno servire in modo eccellente comunità svantaggiate e remote.

L'espansione delle tecnologie di rilevamento e comunicazione ha portato a un eccesso di dispositivi con funzionalità sovrapposte, causando congestione, inefficienze e perdite finanziarie. La tecnologia di rilevamento e comunicazione integrata (ISAC, Integrated Sensing and Communication, grafico 3) mitigherà questi problemi e permetterà di effettuare contemporaneamente la raccolta e il trasferimento dei dati. ISAC migliora l'efficienza hardware ed energetica, taglia i costi, consente alle reti wireless di essere consapevoli dell'ambiente circostante, consentendone la geolocalizzazione, la mappatura e il monitoraggio. Paesi Bassi, Israele e Repubblica Ceca hanno le migliori posizioni geografiche e l'infrastruttura più rilevante per sfruttare ISAC. Altri grandi investitori sono gli USA, il Canada, la Cina.

Alcune tecnologie emergenti uniscono mondo digitale e mondo fisico. L’edilizia è destinata a subire cambiamenti significativi. Le soluzioni di realtà immersiva basate sull'intelligenza artificiale aiuteranno i progettisti e i professionisti dell'edilizia a garantire l'accuratezza, la sicurezza e la sostenibilità dei progetti. Le esperienze di progettazione immersiva permettono di condurre esperimenti, trovare difetti e fornire soluzioni prima che inizino i lavori. La prototipazione e la sperimentazione virtuali migliorano l'accuratezza. I ‘gemelli digitali’, già ampiamente utilizzati nell'industria, possono modellare complicati progetti di sviluppo urbano, migliorare le infrastrutture, aumentarne l'efficienza al servizio dei cittadini. Oltre ai soliti Stati Uniti, Canada, Regno Unito e Cina il Kenya è sorprendentemente attivo in questo settore (si veda il grafico 4) .

Con l'aumento delle temperature globali la necessità di tecnologie di raffreddamento aumenterà in modo significativo. L'Agenzia Internazionale per l'Energia prevede che la domanda di raffreddamento degli spazi quadruplicherà nei prossimi 30 anni. Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ritiene che le pompe di calore elastocaloriche siano il modo migliore e più innovativo per contenere il consumo energetico futuro. Queste pompe impiegano materiali elastocalorici che si riscaldano sotto stress meccanico e si raffreddano quando vengono rilassati. Impiegano metalli come nichel e titanio al posto dei gas refrigeranti, senza inquinare l’aria. In questo settore è attiva anche l’Italia, insieme ai soliti grandi investitori (vedasi il grafico 5).

Poi ci sono tecnologie che si intersecano con le realtà biologica. Una delle soluzioni alla crisi ambientale e climatica sono i microrganismi che assorbono i gas serra dall'aria e li convertono in qualcosa di utile dal punto di vista commerciale, come carburanti, fertilizzanti e mangimi per animali. Questo processo è pieno di difficoltà che è costoso risolvere, il che spiega perché soltanto i paesi più ricchi hanno iniziato a sperimentare microbi che catturano il carbonio (vedasi grafico 6)

Si stanno sviluppando tecnologie per creare mangimi alternativi per il bestiame utilizzando insetti, proteine ??monocellulari, alghe, rifiuti alimentari. In teoria si soddisferebbe così la crescente domanda di proteine ??riducendo al minimo il danno ambientale, ma animali diversi hanno esigenze alimentari diverse e la fattibilità di tali mangimi dipenderà dalla disponibilità, dai costi di produzione e da fattori sociali locali, comprese considerazioni etiche e legali. I paesi più interessati a sviluppare queste tecnologie sono Stati Uniti, Canada, Cile, Francia, Israele (si veda il grafico 7).

 Il miglioramento nella conoscenza e della capacità di alterazione dei genomi ha permesso lo sviluppo dei trapianti d’organo. Il primo trapianto riuscito di un rene non umano (di maiale) in un essere umano vivo a marzo 2024 è stato una pietra miliare. Lo xenotrapianto, come viene chiamato il processo di trapianto da una specie all’altra, potrebbe essere la soluzione d’elezione per il futuro. In questo settore investono moltissimo gli Stati Uniti, seguiti a molta distanza da Belgio, Svizzera, Francia, Cina (vedasi il grafico 8).