Capítulo 8: EL MUNDO DISE�ADO

LA AGRICULTURA

MATERIALES Y MANUFACTURA

LOS RECURSOS ENERGÉTICOS Y SU USO

LA COMUNICACIÓN

PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN

TECNOLOGÍA DE LA SALUD

Capítulo 8: EL MUNDO DISE�ADO

AGRICULTURA

A trav�s de la historia, la mayor�a de las personas han pasado la mayor parte de su tiempo consiguiendo alimento y combustible. El ser humano comenz� como cazador y recolector n�mada, utilizando como alimento los animales y las plantas que encontraba en el medio. Con el tiempo, aprendi� a obtener y conservar sus v�veres mediante el uso de tecnolog�a de procesamiento, como machacar, salar, cocer y fermentar. Asimismo, aprendi� a utilizar algunas partes no comestibles de los animales y vegetales para hacer herramientas, vestidos y recipientes. Despu�s de muchos miles de a�os de cazar y recolectar, la especie humana desarroll� formas para domesticar animales y cultivar plantas con objeto de mejorar el suministro de comida, y as�, mantener a grandes poblaciones. Los hombres sembraron y fomentaron el crecimiento de sus cosechas cultivando, escardando, regando y fertilizando. Capturaron y amansaron animales para la obtenci�n de alimentos y materiales, los entrenaron para ciertas tareas como el arado y la carga; tiempo despu�s criaron dichos animales en cautiverio.

Con el tiempo, vinieron m�s avances en la agricultura, cuando las personas aprendieron no s�lo a usar las formas de vida, sino tambi�n a modificarlas. Al principio, pod�an controlar la reproducci�n solamente escogiendo cu�l de los animales y plantas se reproducir�an. De esta manera, pod�an intentarse las combinaciones de la variedad natural de caracter�sticas para mejorar la domesticidad, la resistencia y la productividad de especies vegetales y animales. Para preservar la gran variedad de especies de cosechas adaptadas naturalmente disponibles para cruzamiento, se establecieron bancos de semillas alrededor del mundo; su importancia es evidente en las negociaciones internacionales sobre qui�n tiene ciertos derechos a esos recursos gen�ticos.

En el siglo XX, el avance en la gen�tica moderna ha ayudado a aumentar la variabilidad natural en especies vegetales al usar radiaci�n para producir mutaciones, de modo que haya m�s opciones para la reproducci�n selectiva. En la actualidad, los cient�ficos est�n aprendiendo la manera de modificar directamente el material gen�tico de los organismos. A medida que se aprende m�s sobre la forma en que funciona el c�digo gen�tico (que es casi el mismo para todas las formas de vida), es posible que se lleguen a cambiar los genes de un organismo a otro. Al saber qu� secuencias del c�digo gen�tico controlan ciertas funciones, se pueden transferir algunos rasgos de una especie a otra; esta t�cnica puede conducir finalmente al dise�o de nuevas caracter�sticas. Por ejemplo, a las plantas se les puede implantar el programa gen�tico para sintetizar sustancias que les proporcionen resistencia a los insectos depredadores.

Durante los �ltimos decenios, un factor en el mejoramiento de la productividad agr�cola ha sido el control de plagas animales y vegetales. Anteriormente, en los Estados Unidos de Am�rica, y todav�a en algunas otras regiones del mundo, una gran parte de los productos agr�colas se perd�an debido a malas hierbas, roedores, insectos y microorganismos causantes de enfermedades. El uso amplio de insecticidas, herbicidas y fungicidas ha aumentado considerablemente la producci�n agr�cola �til. No obstante, hay problemas. Uno de ellos es que los pesticidas tambi�n pueden actuar perjudicialmente en contra de otros organismos del medio, a veces a gran distancia de donde se utilizaron, y en ocasiones se encuentran demasiado concentrados en los escurrimientos de agua y la cadena alimentaria. Los insecticidas que se empleaban para controlar el gorgojo, por ejemplo, exterminaron a sus depredadores naturales, empeorando el problema. Otra dificultad es que la eficacia de estos productos puede disminuir a medida que los organismos desarrollan resistencia gen�ticamente determinada a ellos, por lo que se requieren mayores cantidades de pesticidas o el desarrollo de otros nuevos.

Por consiguiente, se est� explorando un uso de la tecnolog�a m�s armonioso con el ambiente. Este trabajo implica el dise�o y empleo cuidadoso de sustancias qu�micas, as� como una diversificaci�n m�s inteligente de cultivos, cambiando los ya sembrados en una �rea de tierra en particular y que agotan alg�n componente del suelo por otros que lo repongan. La rotaci�n de cultivos tambi�n puede reducir la probabilidad de que se arraiguen las enfermedades de un cultivo espec�fico. Una alternativa para el control qu�mico de plagas es introducir organismos de otros ecosistemas con objeto de disminuir el n�mero de plagas en el ecosistema agr�cola (como el uso de insectos for�neos que se alimentan de las hierbas locales). Este enfoque tambi�n conlleva cierto riesgo de que el organismo introducido llegue a convertirse en una plaga por si mismo.

La productividad agr�cola se ha incrementado debido al uso de maquinaria y fertilizantes. Las m�quinas y los motores de combustible f�sil que se necesitan para impulsar�as han hecho posible cultivar mayores extensiones y cosechar m�s productos, trabajar diferentes tipos de tierra, alimentarse y utilizar las partes y los productos de muchas clases de animales y vegetales. En el hemisferio occidental se usan ampliamente los fertilizantes qu�micos para complementar los nutrientes inadecuados del suelo, en lugar del esti�rcol utilizado en otras partes del mundo. Un riesgo del empleo intensivo de maquinaria y fertilizantes es el agotamiento del suelo por sobreexplotaci�n. Por tal raz�n, el gobierno de la Uni�n Americana alienta a los productores agr�colas para que dejen descansar la tierra de la producci�n peri�dica y tomen medidas para restablecer la riqueza natural de �sta.

Durante muchos siglos, la mayor parte de los alimentos se consum�an o comercializaban a corta distancia de donde se produc�an. La tecnolog�a ha revolucionado los mercados agr�colas por medio del transporte y la comunicaci�n. Los progresos en la productividad de la tierra han conducido a la disponibilidad de muchos m�s alimentos en algunas �reas de los que requiere la poblaci�n local. El desarrollo del transporte r�pido y barato reduce desperdicios de comida, como lo hacen tambi�n el tratamiento, los aditivos, la refrigeraci�n y el empaque. Pero la r�pida distribuci�n de productos agr�colas a gran distancia, necesita igualmente comunicaci�n r�pida y de larga distancia para venderlos y enviarlos. Tanto los sistemas de transporte como los de comunicaci�n permiten que los alimentos se comercialicen y consuman a grandes distancias de donde se producen.

Cuando la mayor parte de los mercados eran locales, el mal tiempo pod�a causar altas y bajas bruscas en el bienestar de los granjeros y consumidores. Ahora, puesto que la comida se distribuye a trav�s de un mercado mundial, los consumidores de las naciones ricas se preocupan mucho menos por un abastecimiento inadecuado de alimentos. Por otro lado, el mal tiempo en cualquier otra parte del mundo puede afectar los mercados de otro lugar. La preocupaci�n del gobierno por mantener el suministro nacional de alimentos para los consumidores y proteger a los agricultores de desastrosas alzas y bajas en los ingresos ha llevado a muchas formas de control en la agricultura, las cuales incluyen vigilar la manera en que se utiliza la tierra, qu� productos se venden y a qu� precios.

Hace s�lo un siglo, la mayor�a de trabajadores en los Estados Unidos se dedicaba a la agricultura. Ahora, debido a que la tecnolog�a ha incrementado considerablemente la eficiencia en dicho campo, s�lo una peque�a proporci�n (cerca del 2%) de los habitantes interviene directamente en la producci�n. Sin embargo, existen muchas m�s personas trabajando en la producci�n de equipo y sustancias qu�micas agr�colas, y en el procesamiento, almacenamiento, transporte y distribuci�n de alimentos y fibras. La r�pida reducci�n en el n�mero de agricultores que se necesitaban para producir los alimentos de la naci�n n�mero uno ha causado grandes cambios en la poblaci�n de las comunidades rurales, teniendo como consecuencia la casi desaparici�n de lo que era hasta hace poco la manera predominante de vida.

La tecnolog�a se basa en el uso y aplicaci�n de una gran variedad de materiales, algunos de los cuales se producen de forma natural, otros son producto de mezcla o tratamiento, y algunos m�s se sintetizan a partir de sustancias b�sicas. Todos los materiales tienen ciertas propiedades f�sicas, como resistencia, densidad, dureza, flexibilidad, durabilidad, impermeabilidad al agua y fuego, y facilidad para conducir un flujo de calor o una corriente el�ctrica. Estas propiedades determinan el uso al cual destinan los materiales los fabricantes, ingenieros y otras personas involucradas en la tecnolog�a.

Durante un periodo considerable de la historia humana, la tecnolog�a de materiales se bas� principalmente en el uso de elementos naturales, como plantas, productos animales y minerales. Con el tiempo, el ser humano aprendi� que las caracter�sticas de �stos pod�an cambiar por medio de un procesamiento, como el curtido de la piel y la cocci�n del barro; m�s tarde, descubri� que los materiales pod�an combinarse f�sicamente mezclados, sobrepuestos o enlazados para obtener un producto con las caracter�sticas de otros diferentes, por ejemplo, diversas clases de madera laminada en arco, barras de acero rodeadas por concreto, cinc plateado sobre acero, y fibras entretejidas en la ropa. De igual manera, aprendi� que el control cuidadoso de los procesos, como el templado del acero o el recocido del vidrio, pod�an mejorar de manera considerable algunas propiedades.

Desde los a�os sesenta, la tecnolog�a de materiales se ha enfocado de manera importante en la s�ntesis de materiales con propiedades totalmente nuevas. Este proceso, por lo general, entra�a la mezcla de sustancias, como se ha hecho durante miles de a�os con las aleaciones de metales. Sin embargo, es com�n que implique cambios qu�micos y las propiedades de la nueva sustancia pueden ser del todo distintas de las de sus componentes. Algunos materiales nuevos, como los pl�sticos, se sintetizan en reacciones qu�micas que enlazan largas cadenas de �tomos. Los pl�sticos se pueden dise�ar para tener una amplia variedad de propiedades para diferentes usos, desde las partes de un autom�vil y un veh�culo espacial, pasando por los tejidos y empaques de alimentos, hasta articulaciones artificiales de la cadera y puntos de sutura que se disuelven. Asimismo, la cer�mica se puede dise�ar para que tenga una variedad de propiedades, de tal modo que �stas se diferencien mucho de un tipo de cer�mica a otro (por ejemplo, la conductividad el�ctrica extremadamente baja de los aislantes cer�micos, la conductividad controlable de los semiconductores cer�micos y la casi infinita conductividad de los superconductores cer�micos). Algunos materiales incluso se pueden dise�ar para adaptarse a varios medios, como el aceite para motor para todo clima y las gafas para sol de densidad variable.

El avance de la tecnolog�a ha llevado a utilizar algunos materiales del ambiente mucho m�s r�pido de lo que �stos se renuevan por procesos naturales. Los bosques se han reducido considerablemente durante los �ltimos siglos en muchos pa�ses, y los yacimientos de minerales se est�n agotando. Hay una b�squeda continua para sustituir materiales y en muchos casos se han encontrado o inventado.

La eliminaci�n de los materiales de desecho se ha convertido cada vez m�s en un problema. Algunos se pueden devolver al ambiente sin riesgo, como los residuos org�nicos, aunque a medida que aumenta la poblaci�n, la labor se vuelve m�s dif�cil y cara. Pero algunos materiales, como los pl�sticos, no son tan f�ciles de reciclar, ni se degradan r�pido cuando se regresan al medio. Incluso algunos otros el desperdicio radiactivo es el ejemplo m�s notorio, aunque no el �nico son tan peligrosos por tanto tiempo que a�n no se conoce la mejor manera de eliminarlos, y son tema de una amplia controversia. Resolver estos problemas de eliminaci�n requerir� de esfuerzos sistem�ticos que incluyan tanto innovaciones tecnol�gicas como sociales.

La manufactura

Producir cosas requiere una gran variedad de herramientas. El crecimiento de la tecnolog�a en general ha sido impulsado considerablemente por el mejoramiento en la finura y agudeza de los utensilios de corte, la fuerza que se puede aplicar, la temperatura a la que puede concentrarse el calor, la rapidez con la que las operaciones pueden ocurrir y la consistencia con la cual las acciones se repiten. Tales herramientas son un factor esencial de la manufactura moderna, la cual se basa sobre todo en la necesidad de producir grandes cantidades de art�culos de calidad uniforme (como autom�viles y relojes de pulsera) y un n�mero mucho m�s peque�o de productos de suprema calidad (como los veh�culos espaciales y los relojes at�micos).

Los procesos de manufactura moderna generalmente incluyen tres pasos principales: 1. obtenci�n y preparaci�n de materias primas; 2. proceso mec�nico como moldes, uni�n y ensamble, y 3. recubrimiento, prueba, inspecci�n y empaque. En los tres pasos hay opciones para priorizar las tareas y llevarlas a cabo, de tal modo que la organizaci�n de labores para optimizar la productividad es otro componente importante de la manufactura.

Las f�bricas modernas tienden a especializarse en la producci�n de art�culos espec�ficos. Cuando 0una gran cantidad de cosas casi id�nticas se fabrican de manera continua en el mismo lugar, es posible hacerlas mucho m�s baratas que si se hicieran por separado. Esa eficacia de costo se logra reuniendo a trabajadores con m�quinas, recursos energ�ticos, materias primas o partes componentes. Es probable que el mantenimiento y la reparaci�n de los productos tambi�n se facilite cuando se centraliza la producci�n, pues las partes pueden hacerse de modo que sean intercambiables entre unidades y aun entre modelos distintos.

La producci�n se automatiza cada vez m�s. En algunas instalaciones, se utilizan robots para realizar labores repetitivas de la producci�n masiva. Las instrucciones para el procesamiento se utilizan para controlar los procesos de manera electr�nica, en lugar de que lo interpreten y lleven a cabo personas. La flexibilidad en el control hace posible dise�ar y utilizar m�quinas con usos m�ltiples que pueden fabricar una l�nea de productos. Esas m�quinas tambi�n pueden permitir a los manufactureros la introducci�n de nuevos art�culos sin necesidad de construir primero un conjunto especial de nuevas m�quinas.

El dise�o de sistemas de manufactura, automatizados o no, puede resultar altamente complejo. Primero, la secuencia de operaciones admite muchas posibilidades, de las cuales se deber�n seleccionar aqu�llas altamente eficientes y eficaces en el costo. Despu�s, en cualquier secuencia que se elija, deber�n controlarse, supervisarse y coordinarse un gran n�mero de flujos de materiales y tiempos de las operaciones. Muchas sutilezas de la habilidad y juicio humanos, pueden ser dif�ciles de especificarse con precisi�n; a menudo, los expertos no son capaces de explicar exactamente qu� es lo que hacen y c�mo lo hacen. El control por medio de computadoras hace posible la eficiencia en la operaci�n de sistemas de manufactura muy complejos, pero todav�a se requiere la supervisi�n humana para ocuparse de lo imprevisto o imprevisible.

El desarrollo de la producci�n ha cambiado la naturaleza del trabajo. Anteriormente, un artesano pod�a trabajar en las mismas labores durante toda su vida con poco cambio en la t�cnica o el producto. La producci�n a gran escala en un lugar llev� a un extremo la especializaci�n: cada trabajador hace �nicamente una tarea simple una y otra vez, en lugar de ensamblar todo el producto. El incremento de la automatizaci�n requiere menos trabajo directo y a�n menos habilidades manuales, pero s� m�s ingenier�a, programaci�n de computadoras, control de calidad, supervisi�n y mantenimiento. Aunque la automatizaci�n puede reducir los sentimientos de aburrimiento y banalidad que resulta de la repetici�n sin fin de las mismas peque�as tareas, tambi�n reduce el control de los trabajadores y puede eliminar algunos de sus trabajos aun cuando tambi�n genere otros. La flexibilidad y habilidad para aprender una sucesi�n de nuevas funciones laborales han llegado a ser cada vez m�s importantes a medida que se acelera el ritmo del cambio tecnol�gico.

La industria, el transporte, el desarrollo urbano, la agricultura y la mayor parte de las dem�s actividades humanas se vinculan estrechamente con la cantidad y tipo de energ�a disponible. Esta se requiere para los procesos tecnol�gicos: desmontar, ensamblar, mover alrededor, comunicar y obtener materias primas y, por consiguiente, operar y reciclar.

Las distintas fuentes de energ�a y las maneras de usarlas tienen diferentes costos, implicaciones y riesgos. Algunos de los recursos, luz solar directa, viento y agua, continuar�n disponibles indefinidamente. Los combustibles vegetales, madera y pastos, se autorrenuevan, pero en un �ndice limitado y s�lo si se plantan tantos como se cosechan. Los combustibles ya acumulados en la Tierra, carb�n, petr�leo, gas natural y uranio, ser�n m�s dif�ciles de obtener a medida que se agoten los recursos disponibles de m�s f�cil acceso. Cuando amenace la escasez, la nueva tecnolog�a puede hacer posible utilizar de mejor manera los recursos que queden, cavando m�s profundo, procesando minerales de concentraciones inferiores o empleando la miner�a del lecho oce�nico. Sin embargo, es dif�cil predecir lo que suceder� cuando se agoten por completo. El l�mite final podr�a ser un costo prohibitivo m�s que una completa desaparici�n cuando la energ�a que se requiera para extraer los recursos supere a la que se obtendr� de ellos.

La luz solar es la fuente �ltima de la mayor parte de la energ�a que se utiliza. Es factible disponer de ella de muchas maneras: la energ�a solar la captan de manera directa las plantas, y calienta el aire, la tierra y el agua para provocar el viento y la lluvia. Pero el flujo de energ�a es bastante d�bil y es necesario un gran conjunto de sistemas para concentrar energ�a para casi todos los usos tecnol�gicos: la tecnolog�a de la energ�a hidroel�ctrica utiliza el agua de lluvia concentrada en r�os por el escurrimiento proveniente de grandes �reas de tierra; los molinos de viento usan la corriente de aire producida por el calentamiento de grandes superficies de la Tierra y el oc�ano, y la electricidad generada por la acci�n del viento y directamente por la luz solar que cae sobre superficies sensibles a la luz, requiere de grandes sistemas de colecci�n. La producci�n de energ�a en peque�a escala para el uso dom�stico puede lograrse en parte mediante molinos de viento y el calentamiento solar directo, pero todav�a no se desarrolla la tecnolog�a eficiente en costo para el uso a gran escala de molinos de viento y calentadores solares.

Durante siglos, quemar le�a fue la fuente m�s com�n de energ�a para cocinar, calentar viviendas y accionar m�quinas. La mayor parte de la energ�a utilizada hoy en d�a se deriva de la combusti�n de carburantes f�siles, los cuales han almacenado la energ�a solar que las plantas captaron por millones de a�os. El carb�n fue el combustible f�sil m�s utilizado hasta hace poco. Pero en el siglo pasado, el petr�leo y su gas natural asociado llegaron a preferirse por la facilidad para recolectarlos, por sus m�ltiples usos en la industria y la capacidad para concentrarlos dentro de una fuente de energ�a port�til para veh�culos como autom�viles, camiones, trenes y aviones. Por desgracia, toda combusti�n de carburantes f�siles vierte en la atm�sfera productos de desecho que pueden amenazar la salud y la vida; la miner�a del carb�n subterr�neo es sumamente peligrosa para la seguridad y salud de los mineros, adem�s de que puede dejar a la tierra agotada; los derrames de petr�leo pueden poner en peligro la vida marina. El regreso a la combusti�n de la madera no es una alternativa satisfactoria, pues ello tambi�n agrega a la atm�sfera los denominados gases de invernadero, y la tala excesiva de �rboles para obtener combustible acaba con los bosques necesarios para mantener los ecosistemas sanos en los �mbitos local y mundial.

Pero hay otras fuentes de energ�a. Una es la fisi�n de n�cleos de elementos pesados, la cual comparada con la combusti�n de carburantes f�siles libera una inmensa cantidad de energ�a en relaci�n con la masa del material utilizado. En los reactores nucleares, la energ�a generada se emplea sobre todo para hervir el agua y convertirla en vapor, el cual acciona los generadores el�ctricos. El uranio que se requiere se encuentra en gran cantidad, aunque recientemente se ha limitado su abasto. No obstante, los productos de desecho de la fisi�n son muy radiactivos y permanecen as� por miles de a�os. El problema t�cnico de la eliminaci�n razonablemente segura de estos productos de la fisi�n se complica por el miedo del p�blico a la radiactividad, la preocupaci�n por el sabotaje de plantas el�ctricas nucleares y el robo de materiales nucleares para la elaboraci�n de armas. Las reacciones controladas de fusi�n nuclear son una posible fuente de energ�a mucho m�s grande, pero la tecnolog�a todav�a no ha sido probada como factible. Las reacciones de fusi�n usar�an materiales combustibles que son m�s seguros en s� mismos, aunque todav�a subsistir�a el problema de eliminar los materiales de construcci�n desgastados que se tornaran radiactivos durante el proceso. Y como siempre ocurre con la nueva tecnolog�a, podr�a haber algunos riesgos no previstos.

El uso de la energ�a

La energ�a debe distribuirse de su fuente al lugar donde se ocupar�. Durante la mayor parte de la historia humana, la energ�a tuvo que usarse in situ en el molino de viento o de agua, o cerca de los bosques. Con el tiempo, el mejoramiento en el transporte hizo posible que los combustibles f�siles se quemaran lejos de donde se obten�an, y la manufactura intensiva los difundi� mucho m�s. En este siglo, ha sido com�n usar fuentes energ�ticas para generar electricidad, lo cual puede proporcionar energ�a casi instant�neamente a trav�s de cables lejos de la fuente. Adem�s, la electricidad puede transformarse de manera conveniente en otros tipos de energ�a.

Tan importante como la cantidad de energ�a disponible es su calidad: el punto hasta donde pueda concentrarse y la conveniencia con la que se pueda utilizar. Un factor central en el cambio tecnol�gico fue la intensidad calor�fica del fuego. El descubrimiento de nuevos combustibles, el dise�o de mejores hornos y estufas y la liberaci�n forzada de aire u oxigeno puro han incrementado progresivamente la temperatura obtenible para la cocci�n del barro y el vidrio, la fundici�n de minerales met�licos, y la purificaci�n y tratamiento de los metales. El rayo l�ser es un nuevo instrumento para enfocar la energ�a de radiaci�n con gran intensidad y control, el cual adquiere cada d�a m�s aplicaciones desde producir chips de computadora y llevar a cabo una cirug�a ocular hasta comunicarse por sat�lite.

Durante cualquier etapa de transformaci�n de la energ�a, de una forma u otra hay inevitablemente cierta disipaci�n hacia el medio. A excepci�n de la energ�a contenida en la estructura de los materiales manufacturados, la mayor parte de los usos de la energ�a terminan disip�ndola, calentando ligeramente el ambiente y radi�ndola por �ltimo al espacio. En este sentido pr�ctico, la energ�a se "agota" aun cuando se halle en alg�n lugar circundante.

El hombre ha inventado formas ingeniosas para lograr transformaciones de energ�a �tiles para �l. Estas formas van desde los actos sencillos de lanzar piedras (lo cual transforma la energ�a bioqu�mica en movimiento) y encender fogatas (la energ�a qu�mica en calor y luz), hasta usar complejos aparatos como m�quinas de vapor (energ�a calor�fica en movimiento), generadores el�ctricos (movimiento en energ�a el�ctrica), reactores de fisi�n nuclear (energ�a nuclear en calor) y convertidores solares (energ�a radiante en energ�a el�ctrica). En la operaci�n de estos aparatos, como en todos los fen�menos, el gasto de energ�a �til, es decir, la que est� disponible para otra transformaci�n, es siempre menor que la energ�a que entra, en tanto que la diferencia aparece por lo general como calor. Una meta en el dise�o de tales dispositivos es hacerlos lo m�s eficientes posible, es decir, maximizar el gasto �til para una entrada espec�fica.

De acuerdo con las diferencias generales en la distribuci�n global de riqueza y desarrollo, la energ�a se utiliza en �ndices muy distintos en las diversas regiones del mundo. Las naciones industrializadas emplean enormes cantidades de energ�a para los procesos qu�micos y mec�nicos en las f�bricas, en la creaci�n de materiales sint�ticos, en la producci�n de fertilizantes para la agricultura, en el impulso del transporte industrial y de personal, calefacci�n y ventilaci�n de edificios, alumbrado y comunicaciones. Es probable que la demanda de energía aumente a una tasa mucho mayor a medida que crece la población mundial y se industrialicen más países. Junto con el uso a gran escala hay un desperdicio similar (por ejemplo, vehículos con mayor potencia de la que requiere su función, y edificios insuficientemente aislados contra la transferencia de calor. Pero otros factores, sobre todo el aumento en la eficiencia de uso, puede ayudar a reducir la demanda de más energía.

El agotamiento de los recursos energéticos puede disminuirse por medios sociales y técnicos. Estos Ultimos incluyen maximizar la utilidad de una entrada de energía especifica mediante el diseño adecuado de los aparatos de transformación, por el aislamiento donde se desee restringir el flujo de calor (por ejemplo, aislando los depósitos de agua caliente) o realizando algo con el calor que se dispersa. Los medios sociales incluyen al gobierno, el cual puede restringir los usos menos prioritarios de energía o puede establecer requisitos de eficiencia, como en los motores de automóvil, o de aislamiento, como en la construcción de una casa. Los individuos también pueden hacer una consideración de la eficacia de los energéticos en su propia elección y uso de la tecnología, por ejemplo, apagar luces y manejar automóviles de alta eficiencia, ya sea para conservar energía como cuestión de principio o reducir los gastos personales de largo plazo. Como siempre, hay trueques; por ejemplo, las casas aisladas permanecen más cálidas en invierno y más frescas en verano, pero la ventilación limitada puede aumentar la acumulación de contaminantes en el interior.

LA COMUNICACI�N

Las personas se comunican con frecuencia, aunque no siempre con precisión. Cientos de idiomas diferentes han evolucionado para satisfacer las necesidades de la gente que los utiliza. Debido a que las lenguas varían considerablemente en sonido, estructura, vocabulario, y puesto que tienen tanta vinculación cultural, no siempre es fácil traducir de una a otra con precisión. La comunicación escrita, desde cartas personales a libros y correo publicitario, cruza los continentes en todas direcciones y alcanza los rincones más lejanos. El teléfono, la radio, la televisión, los satélites, las grabaciones visuales y auditivas, y otras formas de comunicación electrónica han aumentado las opciones y se han sumado al flujo de la información.

La comunicaci�n implica un medio de representar la informaci�n, medios para transmitirla y recibirla, adem�s de cierta garant�a de fidelidad entre lo que se manda y lo que se recibe. La representaci�n requiere codificar la informaci�n en alg�n medio de transmisi�n. En la historia humana, los medios naturales han sido contacto mec�nico (el tacto), sustancias qu�micas (el olfato), ondas sonoras (la voz y el o�do) y luz visible (la visi�n). Pero la confiabilidad y la permanencia necesitan un medio para registrar la informaci�n; las marcas en materiales s�lidos fue el primer medio confiable que se desarroll�: madera, arcilla, piedra y, con el tiempo, papel. Actualmente, tambi�n se hacen marcas microsc�picas en cintas magn�ticas y discos de pl�stico. Estos materiales modificados pueden durar muchos a�os, adem�s de que pueden recorrer grandes distancias con la informaci�n codificada intacta.

Con la invenci�n de aparatos para generar y controlar la corriente el�ctrica, la informaci�n se pudo codificar mediante cambios en la corriente, as� como transmitirse a grandes distancias por cable casi instant�neamente. Con el descubrimiento de las ondas de radio, la misma informaci�n se pudo codificar como cambios en el patr�n ondulatorio y distribuirse en todas direcciones a trav�s de la atm�sfera sin tener la necesidad de instalar cables. Particularmente importante fue la invenci�n de los amplificadores electr�nicos, en los cuales una se�al el�ctrica d�bil controla el flujo de una corriente el�ctrica mucho m�s intensa, imprimi�ndole la misma pauta de informaci�n. En fechas recientes, el eficiente control de las ondas de luz en los rayos l�ser ha hecho posible la codificaci�n y transmisi�n de informaci�n como pulsos en la intensidad de la luz a trav�s de fibras �pticas.

La informaci�n se puede codificar en forma digital o an�loga. Por ejemplo, originalmente la comunicaci�n el�ctrica tanto al�mbrica como inal�mbrica fue s�lo en la forma digital de encendido y apagado, que requer�a un c�digo artificial para representar letras y n�meros. Se logr� una gran ventaja con el advenimiento de la electr�nica aparatos para transformar las se�ales luminosas y sonoras en se�ales el�ctricas y viceversa. La electr�nica hizo posible la transmisi�n de se�ales an�logas que representan variaciones sutiles en el sonido o la luz y la transcripci�n de dichas se�ales como variaciones continuas en alg�n medio. La capacidad de transcribir informaci�n en forma microsc�pica y transmitirla a muy altas velocidades, hace ahora posible la reducci�n de la distorsi�n y el ruido al procesar se�ales an�logas, regresando con ello a la confiabilidad de las se�ales digitales de encendido y apagado. Las se�ales an�logas de toda clase se pueden ahora mostrar y representar con n�meros, almacenados y transmitidos en esa forma y procesados adecuadamente en computadoras y quiz� vueltos a la forma an�loga para mostrarlos en forma gr�fica o como sonido.

El reto t�cnico b�sico de la comunicaci�n es mantener la amplitud de la se�al comparada con el ruido, el cual siempre tiende a incrementarse cuando se graba la informaci�n, se transforma o se transmite. La relaci�n de la se�al con el ruido se puede mejorar reforzando la se�al o reduciendo el ruido. La intensidad de las se�ales puede conservarse por amplificaci�n o evitando la p�rdida de energ�a, por ejemplo, enfoc�ndolas a un haz estrecho de ondas. Se puede disminuir el ruido si se a�sla la se�al de las fuentes externas de ruido (protegiendo los cables del micr�fono) o reduciendo las fuentes internas de ruido (ventilando un amplificador). Una manera muy diferente de reducir al m�nimo los errores en la comunicaci�n a causa del ruido es a trav�s de la repetici�n o alguna otra forma de redundancia que permita la comparaci�n y detecci�n de errores. Siempre es deseable algo de redundancia en la comunicaci�n, porque de otro modo un solo error podr�a cambiar por completo el significado de un mensaje.

En ocasiones, la comunicaci�n requiere seguridad. El correo puede interceptarse y copiarse, los cables del tel�fono se pueden intervenir y escuchar las comunicaciones. Sin embargo, se puede proteger la privacidad evitando el acceso a las se�ales, usando candados y claves o impidiendo su interpretaci�n con c�digos secretos (interesante aplicaci�n de la teor�a num�rica de las matem�ticas) cuyas cifras son extremadamente dif�ciles de descifrar. No obstante, a medida que mejoran las t�cnicas de seguridad, tambi�n lo hacen las t�cnicas para accesar.

La tecnolog�a ha desempe�ado durante mucho tiempo un papel importante en la recopilaci�n, almacenamiento y recuperaci�n de la informaci�n, as� como en su transporte. La invenci�n de la escritura, los cuadros de datos, los diagramas, las f�rmulas matem�ticas y los sistemas de archivo han aumentado la cantidad de informaci�n que se puede manejar y la velocidad a la que puede ser procesada. Son imprescindibles grandes cantidades de informaci�n para la operaci�n de las sociedades modernas; en efecto, la generaci�n, el proce samiento y la transferencia de informaci�n se est� convirtiendo en la ocupaci�n m�s com�n de los trabajadores en las naciones industrializadas.

La informaci�n es m�s �til cuando se organiza y representa en conjuntos ordenados de s�mbolos. Las personas utilizan cuadros, �ndices, listas alfab�ticas y redes jer�rquicas para organizar grandes cantidades de datos. La mejor forma de almacenar informaci�n depende del uso que se le asigne. La que es almacenada para un prop�sito especifico puede resultar problem�tico recuperarla para otros fines, por ejemplo, la lista alfab�tica de los n�meros telef�nicos es ideal si uno conoce el nombre de la persona, pero no lo es si �nicamente se sabe la direcci�n. Las bases de datos con diversos prop�sitos permiten localizar la informaci�n de distintas maneras, por ejemplo, los libros ordenados por autor, t�tulo y materia. Una caracter�stica t�pica de esos sistemas de informaci�n es que vinculan a cada entrada de datos un conjunto prescrito de palabras clave que una computadora puede buscar para encontrar entradas afines.

Los dispositivos mec�nicos para realizar operaciones matem�ticas o l�gicas han estado en el medio por siglos, pero fue la creaci�n de la computadora electr�nica la que revolucion� el procesamiento de informaci�n. Un aspecto de la l�gica matem�tica es que cualquier informaci�n incluyendo n�meros, letras y proposiciones l�gicas se puede codificar como una cadena de bits de si o no (por ejemplo, como puntos y rayas, unos y ceros o interruptores de encendido y apagado). Las computadoras electr�nicas son en esencia series muy extensas de interruptores de encendido y apagado conectados de manera que les permiten realizar operaciones l�gicas. Los nuevos materiales y t�cnicas han hecho posible la miniaturizaci�n extrema y la confiabilidad de interruptores con partes inm�viles, lo cual hace posible que grandes cantidades de interruptores conectados quepan en un peque�o espacio. Un tama�o muy peque�o tambi�n implica conexiones muy cortas, que a su vez significa un tiempo de viaje muy breve para las se�ales; por tanto, los circuitos electr�nicos miniaturizados pueden operar muy r�pido. El poco tiempo que se requiere para que ocurra el procesamiento, junto con el gran n�mero de conexiones que se pueden hacer, significa que las computadoras pueden llevar a cabo instrucciones repetitivas o muy complicadas millones de veces m�s r�pido que las personas.

La actividad de las computadoras se controla en parte por la manera en que est�n instaladas, en parte por los conjuntos de instrucciones codificadas. En las computadoras de prop�sito general, las instrucciones para el procesamiento de la informaci�n no est�n integradas, sino que se encuentran almacenadas temporalmente, como cualquier otra informaci�n. Este arreglo da gran flexibilidad en lo que las computadoras pueden realizar. Las personas les dan instrucciones a �stas por medio de un software previamente programado o a trav�s de programas originales escritos en un lenguaje de programaci�n. Este �ltimo le permite a una persona crear instrucciones con algo como el idioma o el �lgebra, o la manipulaci�n geom�trica de diagramas. Otro programa traduce despu�s esas instrucciones a lenguajem�quina para la computadora. Con frecuencia, el programa pide otras entradas en la forma de datos introducidos a trav�s del teclado, de un dispositivo de almacenamiento de informaci�n o de un aparato de percepci�n autom�tica. La informaci�n de salida de una computadora puede ser simb�lica (palabras, n�meros) o gr�fica (tablas, diagramas), o puede ser el control autom�tico de alguna otra m�quina (una se�al de alarma, una acci�n de un robot) o la petici�n de m�s instrucciones a un operador humano.

Una funci�n importante de las computadoras estriba en modelar o simular sistemas por ejemplo, la econom�a o el clima, una red de sem�foros, un juego estrat�gico o interacciones qu�micas. En efecto, la computadora calcula las consecuencias l�gicas de un conjunto de instrucciones complicadas que representa la manera en que trabaja el sistema. Un programa computacional se escribe especificando tales instrucciones y despu�s se corre, comenzando con los datos que describen un estado inicial del sistema. El programa tambi�n muestra los estados subsecuentes de �ste, los cuales pueden compararse con el comportamiento real de los sistemas para ver qu� tan bueno es el conocimiento de las reglas y, tras ello, ayudar a corregirlas. Si se est� seguro de saber todas las reglas, se puede usar el poder de las computadoras para deducir consecuencias a fin de ayudar en el dise�o de sistemas.

Una funci�n potencial importante de los programas computacionales consiste en ayudar al ser humano en la resoluci�n de problemas y la toma de decisiones. Las computadoras ya desempe�an un papel al auxiliar a las personas a pensar corriendo programas que acumulan, analizan, resumen y muestran datos. Los programas que buscan pautas ayudan a extraer el significado de grandes conjuntos de datos. Un �rea importante de investigaci�n en la ciencia computacional es el dise�o de programas basado en los principios de la inteligencia artificial que pretenden imitar el pensamiento humano y quiz�s hasta mejorarlo. Sin embargo. la mayor parte de la capacidad mental todav�a no se comprende del todo. Como sucede con las simulaciones de otros sistemas complejos, como la econom�a o el clima, la comparaci�n del rendimiento de los programas con los fen�menos que representan es una t�cnica para aprender m�s sobre la forma en que funciona el sistema.

En los sistemas mec�nicos que se comprenden bien, las computadoras pueden asumir el control, y lo har�n tan bien como el ser humano o, incluso m�s preciso y r�pido. Por eso, la operaci�n de los motores para autom�viles, el control de vuelo de los aviones y astronaves, y el objetivo y disparo de armas se pueden computarizar para tomar en cuenta m�s informaci�n y responder mucho m�s r�pido de lo que un operador humano podr�a hacerlo. Sin embargo, tambi�n existe el riesgo de que las instrucciones o la informaci�n que se introducen contengan errores, la computadora puede tener alteraciones en el funcionamiento de su hardware o software, y aun las computadoras, programas e informaci�n m�s confiables, pueden proporcionar resultados equ�vocos si algunos factores pertinentes no se incluyen en los programas o si cualesquier valores de los factores incluidos caen fuera de los limites esperados. Aun cuando todo el sistema sea perfecto t�cnicamente, un sistema muy complejo de alta velocidad puede crear problemas porque su rapidez de respuesta puede exceder la capacidad humana para vigilar o juzgar la informaci�n de salida.

La complejidad del control en el mundo actual requiere un inmenso manejo de informaci�n computarizada. Y a medida que aumenta la cantidad de informaci�n, se incrementa la necesidad de rastrearla, controlarla e interpretarla lo cual implica a�n m�s informaci�n y as� sucesivamente a trav�s de m�s capas de �sta. Tal inundaci�n de informaci�n requiere la invenci�n de formas para almacenar�a en menos espacio, categorizarla de modo m�s �til, recuperarla m�s r�pidamente, transmitirla a mayor velocidad, ordenarla y buscarla con m�s eficiencia, adem�s de minimizar errores, esto es, revisarla y corregirla cuando �stos se encuentren. As� como sucede en la comunicaci�n, el almacenamiento de informaci�n implica cuestiones de seguridad y privac�a. Los sistemas de informaci�n manejados por computadora necesitan medios para asegurar que esa informaci�n no se altere o pierda por accidente y que sea ininteligible cuando no se haya autorizado el acceso a ella.

La tecnolog�a de la salud se preocupa por reducir la exposici�n de los seres humanos a situaciones que amenacen su salud, as� como por aumentar la resistencia del cuerpo a ellas y minimizar los efectos perjudiciales que le ocurran.

Desde un punto de vista hist�rico, el efecto m�s importante de la tecnolog�a sobre la salud ha sido la prevenci�n de enfermedades, no s�lo su tratamiento o curaci�n. El reconocimiento de que los microorganismos causantes de enfermedades se diseminan a trav�s de insectos, roedores y los desechos generados por el hombre, ha conducido a grandes mejoras en el saneamiento, las cuales han aumentado la duraci�n y calidad de la vida humana. Las medidas higi�nicas incluyen la contenci�n y eliminaci�n de basura, construcci�n de alcantarillas, plantas de reciclaje de aguas residuales, purificaci�n de los suministros de agua y leche, cuarentena de pacientes infectados, reducci�n qu�mica de las poblaciones de insectos y microorganismos (insecticidas y antis�pticos), y supresi�n de la poblaci�n de ratas, moscas y mosquitos portadores de microorganismos. Un avance en la prevenci�n de enfermedades ha sido el abastecimiento de una alimentaci�n adecuada que contenga la variedad de nutrientes requeridos para satisfacer todas las necesidades del cuerpo, como prote�nas, minerales y oligoelementos.

Se puede utilizar la tecnolog�a de la salud para incrementar las defensas naturales del cuerpo humano contra la enfermedad. En condiciones de alimentaci�n y saneamiento razonablemente buenas, el cuerpo humano se recupera de la mayor parte de las enfermedades infecciosas por s� solo, sin intervenci�n de ninguna clase, y la recuperaci�n brinda a menudo inmunidad. Sin embargo, el sufrimiento y riesgo que entra�an muchas enfermedades graves se pueden prevenir en forma artificial. Por medio de inoculaci�n puede estimularse el sistema inmunol�gico del cuerpo humano para que desarrolle sus propias defensas contra cierto padecimiento especifico, sin el sufrimiento y riesgo de contraer realmente la enfermedad. Los microorganismos pat�genos debilitados o muertos inyectados en la sangre pueden excitar el sistema inmunol�gico del cuerpo para crear anticuerpos que despu�s incapaciten a los microorganismos vivos si tratan de invadir el organismo. Aparte del saneamiento, la inoculaci�n ha sido el medio m�s efectivo para prevenir la muerte prematura debido a enfermedad, especialmente entre los lactantes y ni�os.

La biolog�a molecular est� comenzando a hacer posible la elaboraci�n de sustancias que provoquen respuestas inmunitarias m�s precisas y seguras que las vacunas actuales. La ingenier�a gen�tica est� desarrollando formas de inducir a los microorganismos para que produzcan estas sustancias en cantidades suficientemente grandes para la investigaci�n y aplicaci�n.

Muchas enfermedades son causadas por bacterias y virus. Si el sistema inmunol�gico del cuerpo no suprime una infecci�n bacteriana, lo puede hacer un f�rmaco antibacteriano, al menos contra el tipo de bacteria espec�fico para el que fue elaborado. Pero el uso excesivo de este tipo de f�rmacos puede llevar, por medio de la selecci�n natural, a la diseminaci�n de las bacterias que no se afectan. Se sabe mucho menos del tratamiento de infecciones por virus y hay muy pocos medicamentos antivirales en comparaci�n con los utilizados para combatir las infecciones bacterianas.

La detecci�n, el diagn�stico y la vigilancia de la enfermedad se mejoran por diferentes clases de tecnolog�a. El considerable progreso en el aprendizaje sobre la condici�n general del cuerpo humano se debe al desarrollo de simples aparatos mec�nicos para medir la temperatura, la presi�n sangu�nea y para escuchar los latidos del coraz�n; aparatos de im�genes que usan finas sondas para suministrar luz visible o (desde el exterior del cuerpo) campos magn�ticos, radiaci�n infrarroja, ondas sonoras, rayos x o radiaci�n nuclear, han mejorado la visi�n del interior del cuerpo. Usando modelos matem�ticos del comportamiento de las ondas, las computadoras son capaces de procesar la informaci�n proveniente de estas sondas para producir im�genes tridimensionales m�viles. Otras tecnolog�as incluyen t�cnicas qu�micas para detectar componentes relacionados con una enfermedad en los l�quidos corporales y comparar las concentraciones de componentes comunes con las cifras normales.

Las t�cnicas para trazar la localizaci�n de genes en los cromosomas hacen posible que se detecten genes relacionados con enfermedades en ni�os o en los futuros padres; en el segundo caso, se les puede informar y asesorar sobre posibles riesgos. Con la tecnolog�a siempre en crecimiento para la observaci�n y medici�n del cuerpo, la carga de informaci�n puede rebasar la capacidad de los m�dicos para considerarla toda en un momento dado. Los programas computacionales que comparan los datos de un paciente con las normas y patrones t�picos de un padecimiento est�n ayudando cada vez m�s en el diagn�stico.

El tratamiento moderno de muchas enfermedades tambi�n se mejora por las tecnolog�as basadas en la ciencia. El conocimiento de la qu�mica, por ejemplo, ha aumentado la comprensi�n sobre la manera en que funcionan los f�rmacos y otras sustancias qu�micas secretadas naturalmente por el cuerpo, c�mo se sintetizan en grandes cantidades y c�mo abastecen al cuerpo con las cantidades apropiadas. Se han identificado sustancias que son m�s da�inas para ciertos tipos de c�lulas cancerosas. El conocimiento de los efectos biol�gicos de haces de luz finamente controlados, ultrasonido, rayos x y radiaci�n nuclear, todos a intensidades mayores que las que se utilizan en la obtenci�n de im�genes, ha conducido a las alternativas tecnol�gicas de emplearlos como escalpelos y en la cauterizaci�n. A medida que ha aumentado el conocimiento sobre el sistema inmunol�gico y se han desarrollado nuevos materiales, el trasplante de tejido o de �rganos completos .se ha convertido en un hecho com�n. Los nuevos materiales, que son durables y no los rechaza el sistema immunol�gico, hacen ahora posible la sustituci�n de algunas partes del cuerpo e implantaci�n de aparatos para controlar el ritmo del coraz�n por medio de una se�al el�ctrica, percibir las condiciones internas o administrar con lentitud f�rmacos en tiempos �ptimos.

El tratamiento eficaz de los trastornos mentales implica atenci�n no s�lo a los s�ntomas psicol�gicos inmediatos, sino tambi�n a las probables causas y consecuencias fisiol�gicas, y a las posibles ra�ces en la experiencia total del individuo. El tratamiento psicol�gico puede incluir entrevistas personales intensivas o prolongadas, discusiones grupales entre personas que tienen problemas similares, y castigo y premio programados deliberadamente para moldear la conducta. El tratamiento m�dico puede incluir la administraci�n de f�rmacos, electrochoques o hasta cirug�a. La eficacia general de cualquiera de estos tratamientos, a�n m�s que en el caso de la mayor parte de otros tratamientos m�dicos, es incierta; alg�n enfoque puede funcionar en ciertos casos pero no en otros.

El avance en la tecnolog�a m�dica da lugar a cuestiones �ticas y econ�micas. Los resultados combinados de la mejora en la tecnolog�a de la salud p�blica. medicina y agricultura han incrementado la longevidad humana y el tama�o de la poblaci�n. Este crecimiento en cifras, el cual es poco probable que termine antes de la mitad del pr�ximo siglo, aumenta el reto de abastecer a todos los seres humanos de alimentos, refugio, cuidado m�dico y empleo adecuados, e implica todav�a m�s presi�n sobre el ambiente. Los altos costos de algunos tratamientos obligan a la sociedad a hacer elecciones molestas sobre qui�n ser� beneficiado y qui�n deber� pagar. Adem�s, el desarrollo de la tecnolog�a para diagn�stico, vigilancia y tratamiento de enfermedades y disfunciones aumenta la capacidad de la sociedad para mantener vivas a personas que de otra manera ser�an incapaces de hacerlo. Esto hace que surjan interrogantes sobre qui�n deber� decidir por cu�nto tiempo y a qui�n se deber� proporcionar cuidado intensivo. Hay un continuo debate acerca del aborto, el cuidado intensivo de ni�os con incapacidades graves, el mantenimiento de las funciones vitales de personas cuyos cerebros han muerto, la venta de �rganos, la alteraci�n de los genes humanos y muchas otras cuestiones culturales y sociales que emergen de la tecnolog�a biom�dica.

Un recurso auxiliar cada d�a m�s importante en el cuidado m�dico preventivo y correctivo es el uso de la estad�stica con el fin de mantenerse al tanto de la distribuci�n de enfermedades, desnutrici�n y muerte entre los diversos grupos econ�micos, sociales y geogr�ficos. �sta ayuda a determinar el lugar donde se encuentran los problemas de salud p�blica y qu� tanto se expanden. Esa informaci�n se puede interpretar en ocasiones con la ayuda de un modelo matem�tico, para proyectar los efectos de las medidas preventivas y correctivas y, as�, planear con mayor eficiencia.

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