Guardare indietro, guardare avanti

Massachusetts Institute of Technology: una specie di santuario per la scienza e la tecnologia del XX secolo. Un laboratorio che ha “prodotto” diversi premi Nobel e dove hanno lavorato, e lavorano, ricercatori che hanno dato contributi decisivi praticamente in ogni campo dello scibile scientifico. Oggi, per celebrare l’anno 2000, i più autorevoli tra loro hanno sottolineato le conquiste più eclatanti raggiunte nel secolo che si sta per chiudere e hanno indicato gli obiettivi da perseguire in quello che si sta per aprire. Galileo ve ne propone alcune.

Michael L. Dertouzos
Direttore del Laboratory for Computer Science e professore di informatica e ingegneria elettrotecnica

Le macchine serviranno la gente, non viceversa
Nel XXI secolo, l’information technology sarà utilizzata per far sì che le macchine servano l’uomo piuttosto che il contrario – che è ciò che succede oggi, quando esseri umani nobili ed istruiti come voi premono, obbedienti, i tasti di un telefono in risposta a una litania di richieste da parte di un computer da cento dollari.

Oggi, sia che navighiate in rete o che rispondiate a una e-mail, passate troppo tempo a “scavare” con gli occhi e con il cervello, invece di avere delle macchine che lavorino al vostro posto. E la complessità dei computer aumenta quotidianamente man mano che alla macchina vengono aggiunte migliaia di nuove capacità che però complicano la nostra vita.

La Rivoluzione Informatica sarà davvero tale solo quando riuscirà, come credo che avverrà, a subentrare in molte delle cose che facciamo, aiutandoci a soddisfare facilmente e rapidamente le vecchie esigenze dell’uomo ma con i moderni strumenti dell’era informatica.

Nel XXI secolo saremo anche sorpresi da un’impennata nelle innovazioni tecnologiche che ora non riusciamo nemmeno a prevedere. E magari una di queste, forse l’unione della biologia molecolare con l’information technology o la costruzione di un prototipo di “cervello” artificiale funzionante capace di apprendere dall’esperienza, avrà un effetto dirompente come è stato il World Wide Web nel XX secolo e porterà un cambiamento nel mondo altrettanto profondo.

R. John Hansman Jr.
Professore di aeronautica e astronautica

Dal volo aereo al volo spaziale
Progressi nel XX secolo – Le tre innovazioni più importanti nel settore aerospaziale sono state l’invenzione e la realizzazione dell’aeroplano da parte dei fratelli Wright nel 1903, lo sviluppo degli aeroplani commerciali jet negli anni Cinquanta e il programma Apollo per portare l’uomo sulla Luna negli anni Sessanta.

Previsioni – L’integrazione dell’information technology e del trasporto aereo spingerà la globalizzazione a un nuovo livello. La sfida sarà di assicurarsi che tutte le zone del mondo ne possano beneficiare e mantenere i livelli di sicurezza e di prestazioni del trasporto aereo anche con queste nuove capacità e con i vincoli della salvaguardia ambientale.

John B. Heywood
Direttore dello Sloan Automotive Laboratory e professore di ingegneria meccanica

Le automobili diventeranno macchine “intelligenti”
Progressi nel XX secolo – Nel mio settore, la tecnologia automobilistica, nell’ultimo secolo c’è stata una serie di progressi ingegneristici che hanno portato a questo importante risultato finale: ogni famiglia nel mondo sviluppato possiede e usa un’automobile. Ciò ha profondamente modificato ogni aspetto della nostra esistenza: il modo in cui le persone vivono, lavorano e si divertono, e più in generale, ha cambiato i nostri schemi di uso del territorio e alcuni aspetti critici della nostra economia. Cosa ha reso questo possibile? Numerose innovazioni, come la catena di montaggio del Modello-T di Henry Ford o l’avviamento elettrico, carburanti sempre più raffinati, e l’introduzione di tecnologie come la marmitta catalitica e il controllo delle emissioni.

Previsioni – I veicoli a motore rimarranno la componente principale del nostro sistema di trasporto globale. Tuttavia, saranno sempre più “gestiti”. Le nostre infrastrutture non saranno in grado di affrontare una crescita delle persone e delle vetture in circolazione senza un sistema che gestisca come e dove circoliamo. Le automobili diverranno più intelligenti: ottimizzeranno automaticamente le loro prestazioni, la loro efficienza e le loro emissioni a seconda delle condizioni di guida per minimizzare il loro impatto. Avranno sistemi per gestire la sicurezza: sensori per controllare la distanza dagli altri veicoli, supporti per la visione notturna, procedure per evitare collisioni, sistemi interni di sicurezza intelligenti. Altri ne miglioreranno la comodità: supporti sofisticati per la navigazione, sistemi di comunicazione all’interno del veicolo, climatizzazione interna automatica. Ma il loro uso sarà controllato: più restrizioni su dove e quando possiamo guidare, quanto paghiamo per utilizzare certe strade e così via.

William M. Kettyle
Direttore associato del Dipartimento di medicina e professore associato alla Harvard-Mit Division of Health Sciences and Technology

La medicina avrà farmaci migliori e meno empirismo
La comprensione del funzionamento delle cellule a livello molecolare è un processo iniziato nel XX secolo che continuerà anche nel XXI. Nel prossimo secolo si esprimeranno in pieno e chiaramente tutti i benefici clinici che ne derivano, sia in condizioni di salute che di malattia. Anche se le basi molecolari di malattie come l’anemia cellulare falciforme o la fibrosi cistica sono note già da alcuni anni, queste conoscenze non si sono ancora tradotte in trattamenti clinici utili ed efficaci.

Nel prossimo secolo, la pratica della medicina proseguirà nella transizione dei suoi fondamenti dalla serendipità alla scienza. L’empirismo verrà gradualmente sostituito da farmaci progettati “su misura” e altre cure. La biologia molecolare, le biotecnologie e le cure ospedaliere si coalizzeranno migliorando la salute e il benessere del mondo.

Ascoltare e prestare attenzione ai pazienti rimarrà lo strumento più importante della pratica medica effettiva, mentre il progresso nella comprensione delle cellule e delle loro funzioni, sia nella salute che nella malattia, potenzierà l’efficacia dei medici del XXI secolo.

J. David Lister
Vice presidente del Mit e professore di fisica

L’invenzione del transistor è la chiave della fisica
Progressi nel XX secolo – Credo che nel mio settore, la fisica della materia condensata, il lavoro che ha avuto il maggior impatto sulla società sia stata l’invenzione del transistor da parte di Bardeen, Brattain e Shockley. Naturalmente, come la maggior parte dei progressi scientifici, essa si basava su lavori svolti in precedenza da altri. La scoperta della meccanica quantistica fu estremamente importante per la fisica e la chimica, e la sua applicazione nella fisica dello stato solido ha precorso l’invenzione del transistor.

Ma vorrei anche uscire dal mio settore e toccare la biologia, dove penso che la spiegazione della struttura a doppia elica del Dna da parte di Watson e Crick sia senza dubbio la scoperta del secolo.

Previsioni – La gente che vi dice cosa porterà il XXI secolo, probabilmente vi mentirà anche su altre cose. Detto questo, considero molto probabile che saremo stupefatti da grandi scoperte in biologia, inclusa una comprensione più profonda di come funziona il cervello umano. Questi complessi problemi sono a uno stadio in cui i fisici dovrebbero essere in grado di dare contributi importanti alla loro soluzione. Secondo me, questa sarà la frontiera più interessante per la fisica della materia condensata nel prossimo secolo.

Steven Pinker
Direttore del McDonnell-Pew Center for Cognitive Neurosciences e professore di psicologia

Le scienze della mente si avvicineranno alle altre discipline
Progressi nel XX secolo – (1) La rivoluzione cognitiva degli anni Cinquanta, quando George Miller, Herb Simon, Allen Newell e i nostri Noam Chomsky e Marvin Minsky demistificarono il pensiero e il linguaggio analizzandoli come forme di computazione e gestione dell’informazione. (2) La rivoluzione nella biologia evoluzionista negli anni Settanta, quando William Hamilton, Robert Trivers e John Maynard Smith applicarono la logica della selezione naturale alla vita sociale degli organismi, inclusi gli esseri umani.

Entrambe le rivoluzioni alimentavano la speranza di far rientrare la psicologia tra le scienze esatte, e entrambe portarono all’esplosione della ricerca su innumerevoli aspetti del pensare, del sentire e dell’agire.

Previsioni – Le scienze della mente si legheranno più strettamente alla biologia, attraverso ricerche in settori come la genetica del comportamento, le neuroscienze cognitive e la psicologia evoluzionista. Questo potrebbe permettere alle scienze della mente di divenire un ponte tra le scienze esatte e le scienze sociali, le discipline umanistiche e l’arte.

Miklos Porkolab
Direttore del Plasma Science and Fusion Center e professore di fisica

Le scienze del plasma realizzeranno i processi per ottenere energia da fusione “pulita”
Progressi nel XX secolo – Il settore della fisica del plasma ad alta temperatura è nato nel XX secolo. Lo sviluppo di questa disciplina era motivato soprattutto dal tentativo di convertire l’energia termonucleare in una fonte a beneficio dell’umanità (“energia da fusione”).

Il maggior risultato nel XX secolo è stato la dimostrazione sperimentale delle condizioni di temperatura e pressione del plasma che serviranno in un futuro reattore a fusione. Tuttavia, il mantenimento di una combustione termonucleare non è stata dimostrata in laboratorio. Gli approcci più promettenti per a una fusione controllata sono di scaldare il plasma a temperature termonucleari (circa 200 milioni di gradi) all’interno di “bottiglie magnetiche”, o di bombardare capsule di plasma con laser ad alta potenza.

Previsioni – Si dimostrerà in laboratorio la possibilità di ottenere una combustione termonucleare che si autosostiene, un processo chiave nella nello sviluppo della fusione come fonte di energia. Verranno sviluppati prototipi di centrali a fusione e gradualmente i reattori commerciali a fusione in grado di produrre energia elettrica “pulita” compatibile con l’ambiente, verranno installati in tutto il mondo.

La fisica del plasma verrà compresa a fondo. Queste conoscenze aiuteranno anche a interpretare una grande varietà di osservazioni astrofisiche, dato che il 99 per cento dell’universo visibile si trova proprio allo stato di plasma. Inoltre il plasma verrà anche usato in numerose applicazioni commerciali, dalla pulizia dell’ambiente alla lavorazione dei materiali.

Ronald G. Prinn
Capo del Department of Earth, Atmospheric and Planetary Scioences e professore di chimica dell’atmosfera

Migliorerà la capacità di prevedere i rischi ambientali
Progressi nel XX secolo – Il XX secolo è stato testimone di grandi scoperte su come la Terra cambia nel tempo. Sono stati scoperti, mappati e studiati i lenti, ma potenti, processi della tettonica a zolle che muove e deforma i continenti e seppellisce continuamente parte del fondo oceanico. Oggi comprendiamo molta della fluidodinamica che determina le condizioni meteorologiche e abbiamo imparato (grazie al notevole lavoro di Ed Lorenz del Mit) che si tratta di meccanismi caotici che pongono il limite fondamentale all’accuratezza delle previsioni meteo a una settimana circa. La fragilità della nostra atmosfera è stata drammaticamente dimostrata dalla scoperta di Mario Molina del Mit, Paul Crutzen e Sherwood Rowland che lo strato di ozono che ci protegge dalle dannose radiazioni ultraviolette può essere danneggiato da quantità anche minime di sostanze chimiche naturali o prodotte dall’uomo.

Previsioni – Di certo l’ambiente del XXI secolo sarà messo sotto sforzo dalle diverse pressioni globali dell’aumento demografico e del fabbisogno energetico e agricolo. Abbiamo bisogno di migliorare la capacità di prevedere i rischi ambientali. Personalmente, sono ottimista sulla possibilità che gli scienziati riescano a “inchiodare” il problema delle previsioni climatiche entro i prossimi decenni se avranno gli strumenti e le risorse adeguate. Per arrivare a questo obiettivo serviranno dati migliori e una migliore comprensione sia del clima attuale che del passato, nonché l’impiego di computer sempre più veloci. Posso immaginare un quadro simile anche per i terremoti e gli uragani. Nel XXI secolo lo studio dei cambiamenti globali conquisterà di diritto il rango di “big science”.

Phillip A. Sharp
Premio Nobel per la medicina, 1993

La biologia sarà il settore più attivo e darà i risultati più profondi
Progressi nel XX secolo – La maggiore scoperta della biologia di questo secolo è stata quella della struttura a doppia elica del Dna da parte di Watson e Crick. Ha segnato l’inizio della biologia molecolare come sottodisciplina della biologia e ha portato allo sviluppo dell’ingegneria genetica, delle biotecnologie e al sequenziamento del genoma umano e di altri organismi.

Previsioni – Il XXI secolo vedrà la biologia divenire il settore più attivo e profondo della scienza. Le scienze biologiche si combineranno ancora più strettamente con la chimica, per ottenere nuove sostanze e nuovi processi, e con l’informatica per capire la natura della registrazione, trasmissione e utilizzo dei dati in relazione all’evoluzione e ai sistemi neurali. Man mano che esploriamo l’organismo umano a livello molecolare, le nuove conoscenze indurranno cambiamenti nella società e nella cultura. Lo stesso avverà anche per altri settori, ma probabilmente di più per la biologia visti i recenti e rapidi progressi in questa disciplina.

Mriganka Sur
Direttore del Department of Brain and Cognitive Sciences e professore di neuroscienze

Verrà investigato il lavoro del cervello
Progressi nel XX secolo – I trionfi del XX secolo in questa disciplina comprendono la scoperta dei meccanismi di funzionamento dei neuroni, la localizzazione delle funzioni cerebrali specifiche e delle regole del linguaggio.

Previsioni – Nel XXI secolo si potrebbe risolvere il mistero più profondo delle scienze cognitive e del cervello: cos’è la coscienza e come essa è incorporata nel cervello? Come passo cruciale verso questo obiettivo, dovremo comprendere appieno come viene rappresentata e trasformata l’informazione nel cervello e come mai un grande numero di neuroni collegati tra loro possiedono proprietà che non sono solo una combinazione lineare dei singoli elementi.

Nel prossimo secolo dovremmo riuscire a distinguere i vari passi tra la sensazione, la percezione e le azioni volontarie. Scopriremo i processi per cui le alterazioni nei singoli neuroni e nelle reti neurali portano all’apprendimento e alla memoria, nonché il modo in cui la memoria è “intrecciata” con il tessuto di tutte le funzioni cerebrali.

Avremo una descrizione complessiva dei geni e delle molecole che fanno sì che i neuroni funzionino bene in condizioni normali e male nel caso di molte malattie. Apprenderemo come la natura e il nutrimento, insieme, portano allo sviluppo neurale e cognitivo. Saranno scoperte le basi neurali del linguaggio.

Probabilmente scomparirà la distinzione tra fra mente e cervello, un’eredità del XIX secolo. Avremo una teoria complessiva della cognizione che unirà in un unico sistema le molecole, i neuroni, le reti e la mente.

Jefferson W. Tester
Direttore dell’Energy Laboratory e professore di ingegneria chimica

Combustibili fossili: preoccupazioni e progressi andranno a braccetto
Progressi nel XX secolo – I progressi nelle tecnologie per localizzare, estrarre, raffinare e utilizzare i combustibili fossili, in particolare il petrolio e il metano, hanno dato una spinta impressionante all’aumento dell’efficienza e all’abbassamento dei costi per fornire energia in modo affidabile. Si può sostenere che l’effetto combinato di questi progressi sia stato il maggior propulsore della crescita economica nel XX secolo. I metodi avanzati di prospezione sismica e geofisica, le nuove capacità di perforazione direzionale, i motori a combustione interna e la tecnologia delle turbine a gas si sono evolute fino a un livello molto alto. Lo sviluppo dei reattori di potenza a fissione nucleare, per fornire elettricità senza emissioni di gas, è un’altra delle maggiori conquiste nel settore dell’energia. Gli studenti e i ricercatori del Mit hanno fornito contributi importanti in tutti questi settori.

Previsioni – Non è la scarsità di combustibili fossili che ci forza a considerare un cambiamento della nostra risorsa primaria di energia, quanto la preoccupazione per le emissioni in atmosfera (ossidi di azoto, biossido di zolfo, polveri e anidride carbonica). Riemergerà l’energia nucleare, ma con progetti più solidi, affidabili ed economici. Inoltre verranno prese seriamente in considerazione le tecnologie per rimuovere l’anidride carbonica generata dalla combustione dei combustibili fossili nonché le fonti di energia alternative. Tra queste, l’importanza delle fonti rinnovabili (solare, eolica e biomasse) e di quelle geotermiche aumenterà nel corso del secolo man mano che i costi ambientali e sanitari collegati ai combustibili fossili verranno stabiliti con dati scientifici quantitativi.