Me entreno para correr la Maratón de Barcelona. Para mejorar la manera de entrenar, me he comprado una pulsera para monitorizar las pulsaciones de mi corazón en cada momento.

El otro día, dando la vuelta a la pulsera, me he dado cuenta de que había una lucecita verde en la parte que toca la muñeca: como no podía ser decoración, he investigado un poco en internet y he descubierto que el dispositivo wearable obtiene la información de mi pulso midiendo los fotones verdes que interaccionan con mi piel.

Trabajo en el departamento de control de calidad de una empresa alimentaria y la fotónica es una herramienta ideal para nuestro trabajo, porque nos permite hacer nuestros análisis de manera no invasiva, sin dañar los productos.

Utilizamos sistemas fotónicos para procesos muy diferentes, desde controlar la forma y el color de la fruta y la verdura, hasta medir la cantidad de oxígeno dentro de los paquetes para asegurarnos de que los alimentos que hay dentro no se estropeen demasiado rápido. Algunos de nuestros proveedores utilizan los fotones también para controlar los cultivos y optimizar las cosechas.

En la pequeña ciudad donde vivo, el Ayuntamiento ha hecho instalar sensores fotónicos para recoger datos y poder tomar decisiones informadas. Por ejemplo, instalaron una red de sensores para monitorizar la contaminación del aire y del agua con un sistema de datos abiertos, para que los ciudadanos puedan estar informados sobre la salud medioambiental.

También están trabajando para conectar toda la población a la red de internet, instalando la red de fibra óptica en todos los barrios de la ciudad. Todavía faltan muchos pasos, pero ¡poco a poco nos estamos transformando en una smart city!

Hay cosas que nuestros ojos no pueden ver. Por ejemplo, la radiación infrarroja y ultravioleta (que nuestros ojos y las cámaras convencionales no pueden captar) llevan información que nos puede ayudar a controlar la calidad de los alimentos, monitorizar la salud de nuestro cuerpo o a ver en condiciones adversas (oscuridad, niebla).

Con los sensores basados en grafeno que se están desarrollando en ICFO en colaboración con Qurv (una spin-off de ICFO nacida en 2020), sería posible hacer todas estas cosas y más con detectores pequeños, de bajo coste y fácilmente integrables en sistemas electrónicos actuales y en tecnologías wearables.

 (Foto: Prototipo de dispositivo wearable basado en grafeno para detectar constantes vitales)

El grafeno es el primer material 2D que se fabricó en el mundo. A pesar de tener el grosor de tan sólo un átomo, el grafeno es estable y sorprendentemente resistente. Sus propiedades físicas lo hacen un excelente conductor de calor y electricidad, además de ser flexible, extensible y transparente. Todas estas características hacen del grafeno un material muy interesante para el desarrollo de nuevas tecnologías.

Las instituciones son conscientes del potencial de este material y han creado la Graphene Flagship (a nivel europeo) y la GraphCAT (a nivel local) para acelerar la investigación sobre este material y hacer llegar los beneficios a la sociedad. En ICFO trabajan algunos de los expertos mundiales del campo del grafeno, participando en muchos de los proyectos de estas dos redes.

(Foto: Cámara de amplia banda basada en grafeno y diseñada por un equipo del ICFO)

Durante la primera gran ola de la pandemia de COVID-19, un equipo de ICFO trabajó intensamente con un equipo médico del Hospital Parc Tauli para probar una nueva idea: evaluar con dispositivos fotónicos las disfunciones microvasculares en pacientes de COVID-19.

Ésta podría ser una opción de bajo coste, no invasiva para los pacientes y sencilla de uso para los profesionales de la salud para ayudar a establecer el mejor tratamiento durante las diferentes fases de la COVID-19 y ayudar a personalizar los tratamientos. El proyecto se extendió a diferentes países del mundo e incluso fue seleccionado para ser uno de los 23 proyectos científicos que la Unión Europea financió a finales del verano de 2020 para hacer frente a la pandemia.

 (Foto: Científicos de ICFO probando el equipo antes de enviarlo a los hospitales.)

Estamos acostumbrados a que las plataformas de películas o música nos sugieran propuestas interesantes sobre qué ver o escuchar. Esto es posible porque los algoritmos pueden aprender, si les damos una serie de ejemplos iniciales: es una rama de la inteligencia artificial que se llama machine learning.

A parte de mejorar los servicios tecnológicos, el machine learning es muy útil también para las personas que buscan soluciones a problemas científicos complejos. En ICFO utilizamos inteligencia artificial para encontrar nuevas estrategias para resolver problemas complejos de física cuántica, prever el movimiento de partículas individuales (muy importante para la biología) o aumentar la rapidez de cálculo (optimización) para algunos algoritmos complejos que aplican a problemas significativos para el día a día.

Tener un conocimiento básico sobre diferentes campos científicos y entender cómo se crea el conocimiento científico es importante para toda la ciudadanía. La pandemia de COVID-19 es un ejemplo: es más fácil comprender y aplicar correctamente las recomendaciones de salud pública (y contribuir a frenar la difusión del virus) si entendemos las razones científicas que hay detrás y cómo se ha llegado a estas conclusiones.

Aunque se enseñe ciencia durante la educación obligatoria, es evidente que no es suficiente para que la sociedad valore la ciencia y sus resultados: ¿cómo podríamos cambiar eso?

La ciencia y la tecnología han mejorado y mejoran la calidad de nuestra vida. Sin embargo, quedan muchos problemas urgentes e importantes que necesitan soluciones inmediatas que la investigación no nos puede ofrecer de forma directa e inmediata. Quizás deberíamos concentrar nuestros esfuerzos en reducir las desigualdades sociales, el desempleo, el hambre y la pobreza. ¿O pueden la ciencia y la tecnología ayudar también en estos aspectos?

La pandemia que surgió en 2020 nos enseñó que la salud pública es un sector muy importante que afecta a muchos más aspectos de la sociedad. Un minúsculo virus puede afectar la vida de millones de personas en todos sus aspectos, no sólo la salud, pero también la economía, estructura industrial, mercado laboral ...

Por eso es importante concentrar la mayoría de nuestros esfuerzos en proyectos de investigación que puedan mejorar y cuidar la salud de las personas.

Vivimos en la era de la información. Cada día más empresas e instituciones recogen y analizan grandes cantidades de datos para mejorar procesos industriales y servicios para la población. Además, las tecnologías digitales son fundamentales para comunicarnos entre nosotros, sea para trabajar o divertirnos. Si fallan los sistemas de información, fallan también las estructuras estratégicas como son las redes energéticas, control del tráfico, hospitales, gobiernos, ... Así, velar por la seguridad de los datos y para que las podamos transmitir masiva y rápidamente es de fundamental importancia para una sociedad digitalizada como la nuestra.

Por eso es importante concentrar la mayoría de nuestros esfuerzos en proyectos de investigación que puedan mejorar la recogida, análisis, transmisión y seguridad de datos.

Estamos en el medio de una emergencia climática: para poderla resolver se necesitan nuevas políticas ambientales y el compromiso de la sociedad entera. La ciencia y la tecnología pueden contribuir a acelerar el cambio de paradigma que se necesita para salvar el planeta con descubrimientos y tecnologías innovadoras. Si no hacemos nada ahora, la Tierra será inhabitable e insostenible, pero todavía estamos a tiempo.

Por eso es importante concentrar la mayoría de nuestros esfuerzos en proyectos de investigación que puedan ayudarnos a cuidar de nuestro planeta.

La fotónica está en todas partes y tiene un impacto positivo en muchos aspectos diferentes de nuestra vida. A veces, una misma tecnología (como por ejemplo el láser) puede mejorar la salud, la información y el cuidado del medio ambiente a la vez. Hay muchos problemas globales y es complicado establecer una prioridad, sobre todo porque están interconectados.

Por eso es importante no concentrar nuestros esfuerzos en un único campo de aplicación: es mejor diversificar nuestros esfuerzos para tener más posibilidades de éxito.