Rolando Antonio Carrasco El gran reto presente

UN TRÁNSITO HISTÓRICO

Desde la máquina de códigos enigma hasta la codificación de alta complejidad de la computación

1936-1937: Alan Turing fue un científico británico pionero en ciencias de la computación. Durante la Segunda Guerra Mundial, desarrolló una máquina que ayudó a romper el código alemán «enigma». También sentó las bases para la computación moderna y teorizó sobre la inteligencia artificial.

1945: El matemático John von Neumann emprendió un estudio de la computación que demostró que una computadora podría tener una estructura simple y fija, y a la vez ser capaz de ejecutar cualquier tipo de cálculo dado o control adecuadamente programado sin la necesidad de hardware modificación. Von Neumann contribuyó a una nueva comprensión de cómo las computadoras rápidas y prácticas deberían organizarse y construirse.

1946: El ordenador digital ENIAC, con 18.000 tubos de vacío y un peso de 30 toneladas se constituye como la primera computadora electrónica del mundo a gran escala. Computadora de propósito general, construida por Mauchly y Eckert, y activada en la Universidad de Pensilvania en 1946.

Las computadoras de primera generación dependían del lenguaje de la máquina, el lenguaje de programación de nivel más bajo entendido por los ordenadores, para realizar operaciones, y solo podían resolver un problema a la vez. Esto llevaba a los operadores días o incluso semanas para establecer un nuevo problema. La entrada se basó en tarjetas perforadas y cinta de papel, y la salida se mostraba en impresiones.

1948: Apareció «Una teoría matemática de la comunicación» artículo del matemático, ingeniero eléctrico y criptógrafo Claude E. Shannon, publicado en el diario técnico de Bell System en 1948. Su trabajo fue renombrado como la teoría matemática de la comunicación (teoría de la información) en el libro del mismo nombre; un pequeño pero significativo cambio de título después de darse cuenta de la validez general de este trabajo.

1948: El transistor fue inventado en los laboratorios Bell. Este dispositivo electrónico semiconductor cumplía funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. Después, en 1954, Texas Instruments diseña la primera radio de transistores.

1951: Se fabricaron los primeros tubos de vacío UNIVAC I (Universal Automatic Computer) en Estados Unidos. De 1951 a 1958 se entregó un total de 46 UNIVAC I para computadoras, todas las cuales han sido eliminadas gradualmente. En 1947, John Mauchly eligió el nombre «UNIVAC» para el producto de su empresa.

1958: Texas Instruments desarrolló los circuitos integrados por John Bordeen, Walter Houser y William Bradford (premio Nobel de física en 1956).

1961: Los transistores se incorporan a las computadoras de bastidor principal (1956-1963). El mundo vería que los transistores reemplazarían a los tubos de vacío en la segunda generación de computadoras. El transistor era muy superior al tubo de vacío, lo que permitía a las computadoras ser más pequeñas, más rápidas, más baratas, más eficientes energéticamente y más fiables que sus predecesoras de primera generación.

1964: El IBM 7030 Stretch fue considerado el ordenador más rápido del mundo desde 1961 hasta que el primer CDC 6600 entró en funcionamiento en 1964. Originalmente diseñado para cumplir con un requisito formulado por Edward Teller en Lawrence Livermore, el primer ejemplar fue entregado al Laboratorio Nacional de los Álamos en 1961, así como una segunda versión personalizada del IBM 7950 Harvest.

1964: Equipos de circuitos integrados (1964-1971). El desarrollo del circuito integrado fue el sello distintivo de la tercera generación de ordenadores. Los transistores fueron miniaturizados y colocados en chips de silicio, llamados «semiconductores», los cuales aumentaron drásticamente la velocidad y la eficiencia de los ordenadores.

1960: Una calculadora electrónica es típicamente un dispositivo electrónico portátil utilizado para realizar cálculos que van desde aritmética básica a matemáticas complejas. La primera calculadora electrónica de estado sólido fue creada a principios de la década de 1960. Los dispositivos de bolsillo estaban disponibles en la década de 1970, especialmente después de que el Intel 4004, el primer microprocesador fuera desarrollado por Intel para la compañía de calculadora japonesa Busicom. Más tarde, se utilizaron de manera regular dentro de la industria petrolera.

1971: Se inició el desarrollo de los microprocesadores. El microprocesador trajo la cuarta generación de computadoras, ya que miles de circuitos integrados fueron construidos en un solo chip de silicio. Lo que en la primera generación llenó una habitación entera, ahora podría caber en la palma de la mano. El chip Intel 4004, desarrollado en 1971 (después Intel 8008 y 8085), reúne todos los componentes del equipo, desde la unidad de procesamiento central y la memoria hasta los controles de entrada/salida.

1981: IBM introdujo su primer ordenador para uso doméstico y Apple introdujo el Macintosh en 1984 (Osborne y Commodore e IBM PC Intel 8080). Los microprocesadores también se movieron fuera del ámbito de las computadoras de escritorio y en muchas áreas de la vida a medida que más y más productos cotidianos empezaron a utilizar microprocesadores.

1999: RIM introdujo BlackBerry 850. La compañía vende sus acciones en NASDAQ, generando 250 millones de dólares. RIM presenta BlackBerry 850 Wireless Handheld, combinando correo electrónico, redes de datos inalámbricos y un teclado tradicional llamado «QWERTY». En 2004 presenta los ordenadores portátiles

2007: El iPhone (iPhone 2G) es el primer smartphone diseñado y comercializado por Apple Inc. Contaba con conectividad celular GSM Quad-Band con soporte GPRS y EDGE para la transferencia de datos. El desarrollo del iPhone data de 2005, cuando el ex CEO de Apple, Steve Jobs, concibió la idea de un dispositivo con el que los usuarios pudieran interactuar directamente con la interfaz de pantalla.

2017: Las próximas CPU de Intel. Intel afirma haber alcanzado un hito con 100 millones de transistores por milímetro cuadrado. En general, esto lleva a un aumento de la densidad del transistor en 2.7x más de 14 nm comparado con otras tecnologías de fundición.

2018: Se presenta el Gram Computer 35000 CPU, un computador muy complejo, de 50 millones de gigabytes.

Presente-futuro: La computación cuántica es el uso de fenómenos mecánicos cuánticos, como la superposición y el entrelazamiento, para realizar cálculos. Un ordenador cuántico se utiliza para realizar este tipo de computación, que se puede implementar teórica o físicamente. Los científicos ya han construido computadoras cuánticas básicas que pueden realizar ciertos cálculos; pero un ordenador cuántico práctico todavía está a años de distancia, aún tenemos que aprender lo que es un ordenador cuántico y lo que se utilizará en la próxima era de la computación.

Presente y más allá. Inteligencia artificial. Los dispositivos informáticos de quinta generación, basados en la inteligencia artificial, todavía están en desarrollo, aunque hay algunas aplicaciones, como el reconocimiento de voz, que ya se están utilizando hoy en día. El uso del procesamiento paralelo y de los superconductores ayuda a hacer realidad la inteligencia artificial. Computación cuántica y molecular y nanotecnología cambiarán radicalmente la cara de los ordenadores en los años venideros. El objetivo de la computación de quinta generación es desarrollar dispositivos que respondan a la entrada del lenguaje natural y sean capaces de aprender y autoorganizarlo.

La singularidad tecnológica o, simplemente singularidad, es un hipotético momento futuro en el que el crecimiento tecnológico se vuelve incontrolable e irreversible, provocando cambios insondables en la civilización humana.

CAPÍTULO I

El conocimiento tecnológico en países en desarrollo y sus debilidades inherentes

Introducción: en este capítulo se presentan algunos conceptos sobre cómo desarrollar una sociedad cuyo desarrollo se base en el conocimiento tecnológico, en la importancia de los recursos naturales a este respecto y en el rol que tienen la ciencia, la ingeniería y el sistema educacional en el logro de ese objetivo. La pregunta fundamental es: «¿Para qué tipo de sociedad del conocimiento necesitamos educar?» Desde luego, no es fácil explicar la totalidad de los factores y rasgos que dan forma a la sociedad de la información o del conocimiento. Pero es necesario, al menos, caracterizar la actual evolución de la ciencia, la tecnología de la información, la nanotecnología, la computación y la educación, con su acelerado ritmo de transformación.

Asimismo, es también importante considerar el rápido cambio que ocurre en los sistemas de comunicación (sociedad de la información) que tiene grandes implicaciones para facilitar los negocios y brindar mejores servicios públicos y privados con la mayor disponibilidad de información y de sistemas. Todos los avances en relación con la sociedad del conocimiento han sido posibles gracias al desarrollo de la red óptica, la cual demoró cerca de cincuenta años para poder inyectar y hacer viajar la luz a través de la fibra óptica. También ha sido muy importante el gran desarrollo de la infraestructura (hardware y software) de redes de comunicación móvil (2G, 3G, 4G y 5G) y de la computación que ha permitido alta velocidad de procesos y la transmisión de datos.

El desafío y responsabilidad final de todos estos desarrollos concierne a la transformación de nuestros recursos naturales, base material del desarrollo de la sociedad. La pregunta de fondo es si acaso los países latinoamericanos están preparando acciones e instrumentos que permitan efectivamente adaptar este progreso en los aspectos prioritarios para la sociedad. Es indudable que falta más investigación y desarrollo para enfrentar el tránsito social que viene y que ello depende, en gran medida, de la inversión que los países puedan dedicar a ello.

En este libro discutimos varios aspectos relevantes referidos a progreso tecnológico, innovaciones, inteligencia artificial y a toda la gama existente de impactos y aplicaciones de esos procesos y avances. Como sabemos, esto está cambiando el mundo y es fundamental que los países se preparen para un nuevo escenario marcado por la tecnología y la digitalización, precisamente promoviendo mayor investigación para así desarrollar conocimiento y aplicaciones que permitan maximizar el beneficio que traen estos progresos, así como también disminuir sus inevitables efectos negativos1.

En este contexto nos referimos al gasto en investigación y desarrollo (I+D) que realizan los países con el propósito de desarrollar conocimiento nuevo. Aquí el concepto de «gasto» utilizado es fundamentalmente uno de tipo contable, ya que se representa como una manera determinada de emplear o «gastar» el producto. Sin embargo, el término más apropiado del punto de vista económico debe ser el de «invertir» esos recursos, puesto que los mismos crean nuevas capacidades en los países para producir más a futuro, dando así mayor valor al impacto de los recursos envueltos e implicando un retorno «social» a la inversión. Por eso, llamarle inversión es lo más apropiado para referirse a los recursos que se emplean en la actividad de I+D, consistente en crear y aplicar nuevas ideas o procesos que significarán un impacto productivo de importancia para la sociedad, marcado también por significativas externalidades de tipo social.

Tomemos a Chile como ejemplo, puesto que es el país latinoamericano con el más elevado ingreso per cápita en el año 2019. Expresando el monto empleado en I+D como porcentaje de su PIB, Chile es el país miembro de la OECD2 que menos invierte en I+D en términos absolutos y, asimismo, en términos relativos3. Esto tiene serias implicancias en torno al progreso técnico que se está creando y cuya adaptación a la realidad nacional es un tema crucial en vistas a los retos productivos y sociales que están implícitos en ello. También se observa como un serio impedimento para que el país pueda saltar hacia una etapa superior de desarrollo económico, más allá de aquel favorecido por la sola explotación y venta de los recursos naturales.

Se dice que la investigación en ciencia y tecnología crea muchas externalidades positivas en diversos ámbitos de la actividad social; uno de ellos es la educación, especialmente a nivel superior, porque permite desarrollar conocimiento actualizado sobre temas cruciales en la materia y adelantar nuevos conocimientos útiles al desarrollo económico y social. Además, esta actividad de I+D se proyecta a impactar directamente en distintos ámbitos de la realidad de un país, más allá del estrictamente académico. En efecto, el progreso técnico es beneficioso en campos tan diversos como la salud, la integración territorial, la protección del ambiente, la producción de bienes públicos, el desarrollo de los negocios, y la mejor gestión de bienes tan cruciales como el agua, la producción de bienes y servicios en general.

Más adelante presentamos también ejemplos de las aplicaciones diversas de I+D en ámbitos como los procesos digitales, así como el desarrollo de IA en distintos ámbitos productivos y sociales. Esto, para indicar que no se trata solamente de investigación «teórica» alejada de los problemas de la sociedad, ni tampoco inversión en un tipo de investigación que lleva a aplicaciones encaminadas a una mayor producción de bienes y servicios. También se trata de aquella que se enfoca en la elaboración de mayor y mejor conocimiento sobre la sociedad y la cultura. En este concepto amplio, la inversión en investigación y desarrollo abarca también a las ciencias sociales y las humanidades.

En promedio, los países de la OECD invierten un 2.3 % de su producto en investigación en ciencia y tecnología, destacando los casos de Israel y Corea del Sur que emplean más de 4 % de su PIB en esta actividad. Sin embargo, en el 2018 Chile empleó solo un 0.34 % de su producto en I+D, lo cual lo coloca a la zaga de los países de la OECD, como también de muchos otros países latinoamericanos. Se trata de una proporción de recursos que se ha mantenido alrededor de ese mismo reducido nivel durante la última década, a pesar de los compromisos políticos formulados y de las diversas demandas sobre el tema provenientes principalmente del mundo académico.

Dado el valor del producto chileno medido en dólares, entonces la inversión en I+D alcanza más o menos a unos 10.000 millones de dólares al año (o sea, unos 600 dólares por habitante), poniendo así de manifiesto lo exiguo que es comparado con sus contrapartes de la OECD. A pesar de no existir iniciativas concretas para enmendar esta situación prevaleciente en Chile, está claro que con esta proporción de recursos es imposible esperar resultados significativos de la investigación que se realiza en universidades, instituciones de investigación y empresas, entidades todas que comparten los recursos empleados en I+D4.

El ejemplo de Chile

Las actividades que se comprenden en el concepto de I+D abarcan Investigación básica, investigación aplicada y desarrollos experimentales5. La investigación básica se refiere a trabajos experimentales y/o teóricos destinados a obtener nuevos conocimientos sobre los fundamentos de los fenómenos o hechos observables, sin necesariamente pensar en darles ninguna aplicación o utilización determinada. Por su parte, la investigación aplicada se refiere a trabajos originales para adquirir nuevos conocimientos dirigidos hacia un objetivo práctico específico, es decir aplicación a un problema o campo específico. Del mismo modo, el desarrollo experimental trata con trabajos sistemáticos que aprovechan conocimientos existentes obtenidos de la investigación y/o la experiencia práctica, dirigido a la producción de nuevos materiales, productos o dispositivos; a la puesta en marcha de nuevos procesos, sistemas y servicios; o a la mejora sustancial de los ya existentes (Ministerio de Economía de Chile, 2019). En la práctica, sin embargo, es muy difícil establecer claras líneas divisorias entre estos tres conceptos, a pesar del esfuerzo que se realiza por medio de diversos instrumentos de financiamiento para impulsar uno u otro tipo de investigación6.

La ejecución de estos recursos en proyectos de investigación tiene lugar en las universidades, en otros centros de investigación y en las empresas que utilizan recursos propios pero que a menudo también recurren a subsidios del Estado, diseñados para apoyar el desarrollo de la investigación. El gasto en I+D de las empresas ha exhibido en Chile más o menos el mismo comportamiento que el gasto realizado por universidades, a pesar de que en el último año, para el cual se han elaborado estadísticas basadas en una encuesta aplicada por el Ministerio de Economía de Chile (2017), se observa una caída de 11 % de los recursos totales aportados por las empresas, a la vez que un aumento de 5 % del gasto ejecutado por universidades, el cual depende fuertemente del subsidio directo que provee el Estado como una asignación a las instituciones universitarias más tradicionales.

Esto último también comprende los fondos concursables de financiamiento estatal provistos a través de CONICYT7 y otros organismos. El Ministerio de Economía (2019) atribuye la reducción de los recursos empleados en I+D durante los últimos años al retroceso del gasto efectuado por las empresas. De acuerdo con las cifras oficiales, a través de sus iniciativas y recursos directos, especialmente fondos concursables, el Estado provee el 47 % de los recursos dedicados a I+D. Sin embargo, el Estado contribuye al gasto realizado por las universidades en materia de investigación, que representa un total de 31.4 %, lo cual también incorpora recursos de instituciones privadas de educación superior, que financian sus programas de investigación con el apoyo además de instituciones extranjeras. Asimismo, un 1.7 % de los recursos dedicados a I+D provienen de instituciones privadas sin fines de lucro, mientras que las empresas alcanzan una representación de 31 % en el desembolso total en I+D8.

Esta situación refleja una escasa participación de la empresa en el financiamiento de I+D, lo cual contrasta con las economías de la OECD donde, por lo general, el gasto mayoritario lo llevan a cabo las empresas. Para tal propósito, sin embargo, cuentan con un conjunto de políticas que las incentivan a ello y que les aseguran poder mantener los resultados de la investigación para sus propios propósitos, a la vez que existen incentivos para una asociación entre empresas y universidades y otros centros de investigación para desarrollar proyectos conjuntos9. Tal relación es aún débil en Chile y pone de relieve la necesidad de mejorar el marco regulatorio para incentivar el mayor gasto de las empresas en I+D, tanto directo como indirecto, a través de instituciones de investigación.

Las patentes registradas anualmente en Chile (2018) alcanzan solo a 350 (World Bank) lejos de los miles que registran los países desarrollados año a año. También la productividad del trabajo en Chile es reducida, por la baja calificación de los recursos humanos, pero también por la ausencia de adecuado apoyo basado en I+D, elemento que la OECD ha destacado reiteradamente en sus informes sobre el caso chileno10. Esta combinación de baja productividad en materia de nuevo conocimiento y baja productividad laboral, en gran parte debido al desajuste de la educación respecto de los retos actuales, es una de las fuentes principales que han estancado el desarrollo económico de Chile y afectado negativamente la tasa de crecimiento económico.

Chile enfrenta serios desafíos en ámbitos que requerirían mayor atención por medio de innovaciones, aplicaciones de nueva tecnología y desarrollo de nuevos procesos. Hay problemas fundamentales en materia medio ambiental, por ejemplo, que el país ha estado intentando enfrentar proactivamente, un esfuerzo cuyo éxito demandaría la realización de más investigación aplicada y desarrollos experimentales. El monitoreo de situaciones de daño al medio ambiente puede muy bien mejorar a través de distintas aplicaciones derivadas de investigación tecnológica e inteligencia artificial, como lo muestra la situación de varios países. Lo mismo en cuanto al daño que causa como efecto colateral, el desarrollo de ciertas actividades productivas que ejercen externalidades negativas, muchas veces de modo descontrolado. En el caso del cultivo del salmón, por ejemplo, se escuchan en Chile muchas quejas sobre el daño que se causaría a otras especies y el daño ambiental general que se asocia a desechos y residuos. Pero se cuenta ya con una experiencia internacional en este tipo de cultivos que amerita el desarrollo de investigación aplicada en el país, la cual ya está teniendo lugar, pero necesita más recursos para acelerar los resultados. Lo mismo en cuestiones relativas a la mejor prestación que las empresas deben proveer a sus usuarios, sea en la producción de servicios propiamente, en lo cual la tecnología puede colaborar en forma decidida. Como ya es obvio, los intentos de «traspasar» directamente aplicaciones o desarrollos aplicados con éxito en otros países, a la realidad local, son a menudo infructuosos o limitados severamente en sus potencialidades, debido a la ausencia de una investigación que promueva una adaptación exitosa.

Existe consenso en la literatura en cuanto a que, en las economías basadas en el conocimiento, donde la investigación y la innovación son conductoras de la expansión económica, el capital humano avanzado es considerado un prerrequisito clave para el crecimiento y el desarrollo económico (Brunner & Elacqua, 2003; Conicyt, 2014; Gokhberg, Shmatko & Auriol, 2016). Por ello, es muy importante observar el desarrollo de la formación de recursos humanos para la I+D, nuevamente en relación con el caso chileno. En ese sentido, es importante considerar que entre 2016 a 2017, el número de doctorados empleados aumentó un 8 %, una tendencia que se ha venido dando a lo largo de la última década. Históricamente, los detentores de un PhD se han concentrado en la academia con labores de docencia e investigación (Santos et al., 2016), aunque crecientemente lo han hecho también a nivel de centros de investigación no universitarios y empresas11. Sin embargo, la mayor importancia que ha ido adquiriendo el empleo de PhDs se refleja en la reducción del empleo de magísteres, técnicos de nivel superior y otros que se redujo en Chile en 219, 178 y 320 JCE, respectivamente entre 2015 y 2017. Es decir, está ocurriendo un proceso conducente a una mayor calificación del personal que se desempeña en I+D en las distintas instituciones públicas y privadas, lo cual es concordante con la maduración del sistema de educación superior, que también ha impulsado el desarrollo de los posgrados, especialmente doctorados en el ámbito científico12. Además, también se reporta (Ministerio de Economía, 2019) que hubo una caída del 15 % en otro personal de apoyo a la I+D, la que se concentró principalmente en empresas, en forma concordante con la evolución observada en el gasto de ellas en I+D.

Es importante destacar que en Chile existe 1 trabajador (investigador) en el ámbito de I+D por cada 1.000 trabajadores, lo que se compara muy pobremente con lo observado en otros países de la OECD.

Investigadores en el ámbito de I+D por cada 1.000 trabajadores

Dinamarca 14

Corea 13.3

Japón 10

Estados Unidos 8.7

OCDE (PROM) 7.7

España 5.5

Letonia 3.2

Chile 1.0

Fuente: Ministerio de Economía, Fomento y Turismo de Chile (٢٠١٨).

La demanda de PhDs deriva de la necesidad de investigación científica predominantemente en las universidades y en desarrollo e innovación, especialmente en las empresas. Como lo constata la agenda para la innovación 2010-2020 (Clic, 2010), la ciencia de base es clave para dar capacidades a la sociedad para generar y aplicar conocimiento, para buscar soluciones a problemas concretos y es, asimismo, factor importante para la formación de profesionales de calidad.