M’entreno per córrer la Marató de Barcelona. Per millorar la manera d’entrenar, m’he comprat una polsera per monitoritzar les pulsacions del meu cor en cada moment.  L’altre dia, donant la volta a la polsera, m’he adonat que hi havia una llumeta verda a la part que toca el canell: com no podia ser decoració, he investigat una mica a internet i he descobert que el dispositiu wearable obté la informació del meu pols mesurant els fotons verds que interaccionen amb la meva pell.

Treballo al departament de control de qualitat d’una empresa alimentària i la fotònica és una eina ideal pel nostre treball perquè ens permet fer les nostres anàlisis de manera no invasiva, sense danyar els productes.  Fem servir sistemes fotònics per processos molt diferents, des de controlar la forma i el color de la fruita i la verdura, fins a mesurar la quantitat d’oxigen a dins dels paquets per assegurar-nos que els aliments que hi ha a dins no es facin malbé massa ràpid. Alguns  dels nostres proveïdors fan servir els fotons també per controlar els cultius i optimitzar les collites.

A la petita ciutat on visc, l’Ajuntament ha fet instal·lar sensors fotònics per poder prendre decisions informades basades en les dades recollides. Per exemple, van instal·lar una xarxa de sensors per fer el seguiment de la contaminació de l’aire i de l’aigua amb un sistema de dades obertes, per tal que els ciutadans puguin estar informats sobre la salut mediambiental. També estan treballant per connectar tota la població a la xarxa de internet, instal·lant la xarxa de fibra òptica a tots els barris de la ciutat. Encara falten moltes passes, però poc a poc ens estem transformant en una smart city!

Hi ha coses que els nostres ulls no poden veure. Per exemple, la radiació infraroja i ultraviolada (que els nostres ulls i les càmeres convencionals no poden captar) porten informació que ens pot ajudar a controlar la qualitat dels aliments, a monitoritzar la salut del nostre cos o a veure en condicions adverses (foscor, boira).

Amb els sensors basats en grafè que s’estan desenvolupant a l’ICFO en col·laboració amb Qurv (una spin-off de l’ICFO nascuda el 2020), seria possible fer totes aquestes coses i més amb detectors petits, de baix cost i fàcilment integrables en sistemes electrònics actuals i en tecnologies wearables.

Foto: Prototip de dispositiu wearable basat en grafè per detectar constants vitals

El grafè és el primer material 2D que es va fabricar al món. Malgrat tenir el gruix de tan sols un àtom, el grafè és estable i sorprenentment resistent. Les seves propietats físiques en fan un excel·lent conductor de calor i electricitat, a més de ser flexible, extensible i transparent. Totes aquestes característiques fan del grafè un material molt interessant pel desenvolupament de noves tecnologies.

Les institucions són conscients del potencial d’aquest material i han creat la Graphene Flagship (a nivell europeu) i la GraphCAT (a nivell local) per accelerar la recerca sobre aquest material  i fer-ne arribar els beneficis a la societat. A ICFO treballen alguns dels experts mundials del camp del grafè, participant en molts dels projectes d’aquestes dues xarxes.

Foto: Càmera de amplia banda basada en grafè dissenyada per un equip de l’ICFO

Durant la primera gran onada de la pandèmia de la COVID-19, un equip de l’ICFO va treballar intensament amb un equip mèdic de l’Hospital Parc Tauli per provar una nova idea: avaluar amb dispositius fotònics les disfuncions microvasculars en pacients de COVID-19.

Aquesta podria ser una opció de baix cost,  no invasiva pels pacients i senzilla d’ús pels professionals de la salut per ajudar a establir el millor tractament durant les diferents fases de la COVID-19 i ajudar a personalitzar els tractaments. El projecte es va estendre a diferents països del món i fins i tot va ser seleccionat per ser un dels 23 projectes científics que la Unió Europea va finançar a finals de l’estiu del 2020 per fer front a la pandèmia.

Foto: Científics de l’ICFO provant l’equip abans d’enviar-lo als hospitals.

Estem acostumats a que les plataformes de pel·lícules o  música ens suggereixin propostes interessants sobre què veure o escoltar. Això és possible perquè els  algoritmes poden aprendre, si li donem una sèrie d’exemples inicials: és una branca de la intel·ligència artificial que es diu machine learning.

A part de millorar els serveis tecnològics, el machine learning és molt útil també per les persones que busquen solucions a problemes científics complexes. A l’ICFO fem servir intel·ligència artificial per trobar noves estratègies per resoldre problemes complexes de física quàntica, preveure el moviment de partícules individuals (molt important per a la biologia) o augmentar la rapidesa de càlcul (optimització) per alguns algoritmes complexes que s’apliquen a problemes significatius pel dia a dia.

Tenir un coneixement bàsic sobre diferents camps científics i entendre com es crea el coneixement científic és important per a tota la ciutadania. La pandèmia de COVID-19 n’és un exemple: és més fàcil comprendre i aplicar correctament les recomanacions de salut pública (i contribuir a frenar la difusió del virus) si entenem les raons científiques que hi ha darrere i com s’ha arribat a aquestes conclusions.

Encara que s’ensenyi ciència durant l’educació obligatòria, és evident que no és suficient perquè la societat valori la ciència i els seus resultats: com podríem canviar això?

La ciència i la tecnologia han millorat i milloren la qualitat de la nostra vida. No obstant això, queden molts problemes urgents i importants que necessiten solucions que la recerca no ens pot oferir de forma directa i ràpida. Potser hauríem de concentrar els nostres esforços a reduir les desigualtats socials, l’atur, la fam i la pobresa. O poden la ciència i la tecnologia ajudar també en aquests aspectes?

La pandèmia que va sorgir en 2020 ens va ensenyar que la salut pública és un sector molt important que afecta a molts més aspectes de la societat. Un minúscul virus pot afectar la vida de milions de persones en tots els seus aspectes, no només la salut, però també  l’economia, estructura industrial, mercat laboral... 

Per això és important concentrar la majoria dels nostres esforços en projectes de recerca que puguin millorar i cuidar la salut de les persones.

Vivim a l’era de la informació. Cada dia més empreses i institucions recullen i analitzen grans quantitats de dades per millorar processos industrials i serveis per a la població. A més, les tecnologies digitals són cabdals per comunicar-nos entre nosaltres, sigui per treballar o divertir-nos. Si fallen els sistemes de informació, també fallen estructures estratègiques com són les xarxes energètiques, control del trànsit, hospitals, governs,... Així, vetllar per la seguretat de les dades i perquè les puguem transmetre massiva i ràpidament és de fonamental importància per una societat digitalitzada com la nostra.

Per això és important concentrar la majoria dels nostres esforços en projectes de recerca que puguin millorar la recollida, anàlisis, transmissió  i seguretat de dades.

Estem al mig d’una emergència climàtica: per poder-la resoldre calen noves polítiques ambientals i el compromís de la societat sencera. La ciència i la tecnologia poden contribuir a accelerar el canvi de paradigma que es necessita per salvar el planeta amb descobriments i tecnologies innovadores. Si no fem res ara, la Terra serà inhabitable i insostenible, però encara hi som a temps.

Per això és important concentrar la majoria dels nostres esforços en projectes de recerca que puguin ajudar-nos a cuidar del nostre planeta.

La fotònica és arreu i té un impacte positiu en molts aspectes diferents de la nostra vida. A vegades, una mateixa tecnologia (com per exemple el làser)  pot millorar la salut, la informació i la cura del medi ambient a la vegada. Hi ha molts problemes globals i és complicat establir una prioritat, sobre tot perquè estan interconnectats.

Per això és important no concentrar els nostres esforços en un únic camp d’aplicació: és millor diversificar els nostres esforços per a tenir més possibilitats d’èxit.