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REPORTE ESPECIAL TOP 10 TECNOLOGÍAS EMERGENTES DEL 2015
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TOP 10 TECNOLOGÍAS EMERGENTES DEL 2015 WORLD ECONOMIC FORUM
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TOP 10 TECNOLOGÍAS EMERGENTES DEL 2015 INTRODUCCIÓN Se considera que la tecnología es el mayor agente de cambio en el mundo actual. Aunque la tecnología no está exenta de riesgos, los avances tecnológicos prometen soluciones innovadoras a los desafíos globales más apremiantes del mundo moderno. Desde los coches de cero emisiones alimentados por hidrógeno hasta los chips de computadora siguiendo el modelo del cerebro humano, la tecnología abre innumerables caminos para la investigación y desarrollo de novedosos productos. El Foro Económico Mundial (WEF por sus siglas en inglés) ha identificado las 10 tecnologías emergentes de este año que ofrecen una visión viva del poder de la innovación para mejorar la vida, transformar las industrias y proteger el medio ambiente. Para elaborar esta lista, el Consejo del Foro Económico Mundial sobre Tecnologías Emergentes, constituido por un panel de 18 expertos, se basó en la experiencia de las comunidades del Foro para identificar las tendencias más importantes y recientes dentro del sector tecnológico. Con este trabajo, el Consejo superior pretende dar a conocer su potencial y contribuir a cerrar la brecha de la inversión, regulación y comprensión del público tan heterogéneo que a menudo desconoce sobre los avances y el progreso tecnológico. El siguiente reporte presenta las tecnologías emergentes que el WEF ha identificados como potenciales a seguirse desarrollando en el 2015 y que a principios de marzo publicó en la página web del organismo internacional1.
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Para mayores detalles ver el link: https://agenda.weforum.org/2015/03/top-10-emerging-technologies-of-2015-2/
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1. Vehículos a base de células de combustible Carros de cero emisiones que funcionen en base a hidrógeno Los vehículos a base de células de combustible2 han prometido mucho, ya que potencialmente ofrecen varias ventajas importantes sobre los vehículos impulsados por electricidad e hidrocarburos. Los precios iniciales podrán ubicarse en el rango de US$70,000, pero seguramente bajarán significativamente a medida que aumente el volumen de producción en un par de años. A diferencia de las baterías, que deben ser cargadas desde una fuente externa, las células de combustible generan electricidad directamente, mediante el uso de combustibles como el hidrógeno o el gas natural. En la práctica, las pilas de combustible y las baterías son combinadas, mientras que la pila de combustible genera electricidad, las baterías almacenan esta energía para los motores que impulsan el vehículo. Los vehículos de célula de combustible son por lo tanto híbridos, y es probable que también integren el frenado regenerativo una capacidad clave para maximizar la eficiencia y el alcance del vehículo. A diferencia de los vehículos eléctricos que funcionan con baterías, los vehículos de células de combustible se comportan como cualquier vehículo de combustible convencional. Con un rango de autonomía y alcance – superior a los 650 kilómetros por tanque (el combustible generalmente es gas de hidrógeno comprimido) - una recarga de combustible de hidrógeno sólo tarda unos tres minutos. El hidrógeno es de combustión limpia, produciendo sólo vapor de agua como residuo, por lo que los vehículos de células de combustible queman hidrógeno con cero emisiones, lo cual es un factor importante dada la necesidad de reducir la contaminación del aire.
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Pila o Célula de combustible (Fuel Cell) se trata de un dispositivo electroquímico que transforma de forma continua la energía química de un combustible (hidrógeno) y oxidante (oxígeno) directamente en energía eléctrica y calor, sin combustión. El proceso eléctrico hace que los átomos de hidrógeno cedan sus electrones. Como no existe combustión, las pilas de combustible emiten pocas emisiones; como no tiene componentes móviles, las células de combustible son silenciosas.
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Existen numerosas formas de producir hidrógeno sin generar emisiones de carbono. Las fuentes de electricidad procedente de fuentes renovables, tales como la eólica y la solar, se pueden utilizar para la electrólisis del agua - aunque la eficiencia energética global de este proceso es probablemente más baja. El hidrógeno también se puede dividir a partir de agua en los reactores nucleares de alta temperatura o se genera a partir de combustibles fósiles tales como carbón o gas natural, con el CO2 resultante capturado en lugar de liberarse a la atmósfera. Además de la producción de hidrógeno barato a gran escala, un reto importante es la falta de infraestructura de distribución de hidrógeno que se necesitaría en paralelo, sin mencionar las implicaciones de reemplazar las estaciones de gasolina y diésel de llenado. El transporte desde largas distancias de hidrógeno, incluso en un estado comprimido, no se considera económicamente viable hoy en día. Sin embargo, las innovadoras técnicas de almacenamiento de hidrógeno, tales como vehículos líquidos orgánicos que no requieren almacenamiento a alta presión, pronto bajarán el costo de transporte y disminuirá con ello los riesgos asociados con el almacenamiento de gas.
2. La siguiente generación de robots Rodando desde la línea de producción La imaginación popular ha previsto durante mucho tiempo un mundo donde los robots se apoderan de todo tipo de tareas cotidianas. Este futuro robótico se ha negado obstinadamente a materializarse, sin embargo, la presencia de robots aún limita a las líneas de montaje de fábricas y otras tareas controladas. Aunque muy utilizados (en la industria automotriz, por ejemplo) estos robots son grandes y peligrosos para los compañeros humanos, por lo que tienen que estar separados por jaulas de seguridad.
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Los avances en la tecnología robótica están haciendo de la colaboración hombre-máquina una realidad cotidiana. Mejores y más baratos sensores permiten que los robots cuenten con una mayor capacidad de entender y responder a su entorno. El cuerpo de los robots es cada vez más adaptable y flexible, gracias a los diseñadores que se inspiran en la extraordinaria flexibilidad y destreza de las estructuras biológicas complejas, tal es el caso de la mano humana. Adicionalmente, los robots se encuentran cada vez más conectados, gracias a los beneficios que brinda la nube, ya que son capaces de recibir instrucciones e información de forma remota, en lugar de tener que programar cada una unidad por separado. Gracias a la tecnología GPS, al igual que los teléfonos inteligentes, los robots están empezando a ser utilizados en la agricultura de precisión para el control de la maleza y en los cultivos en general. En Japón, los robots se están probando para realizar funciones de enfermería: ayudando a los pacientes en cama y como apoyo a víctimas de accidentes cerebrovasculares para recuperar el control de sus extremidades. Otros robots más pequeños y más diestros, como Dexter Bot, Baxter y iiwa LBR, están diseñados para ser fácilmente programables y realizar tareas de fabricación que son difíciles o incómodas para los trabajadores humanos. De hecho, los robots son ideales para realizar tareas demasiado repetitivas o peligrosas para los seres humanos, además de que pueden trabajar las 24 horas del día a un costo más bajo que los trabajadores humanos. En realidad, las máquinas robóticas de nueva generación son más probables a colaborar con los seres humanos en lugar de reemplazarlos. Incluso teniendo en cuenta los avances en el diseño y la inteligencia artificial, la intervención humana y la supervisión seguirán siendo esenciales. A pesar de que las anteriores generaciones de automatización han dado lugar a una mayor productividad e importantes beneficios para la economía, sigue existiendo el temor de los trabajadores humanos a que los robots puedan desplazarlos de sus puestos de trabajo. Sin embargo en la medida en que los robots de uso doméstico empiecen a utilizarse para realizar tareas del hogar, estos temores seguramente irán disminuyendo.
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3. Plásticos termoestables reciclables Un nuevo tipo de plástico para eliminar la generación de residuos Los plásticos se dividen en termoplásticos y plásticos termoestables. El primero puede ser calentado y conformado muchas veces, y están omnipresentes en el mundo moderno, desde juguetes para niños hasta asientos de inodoros. Debido a que pueden ser fundidos y reconstruidos, los termoplásticos son generalmente reciclables. Los plásticos termoestables, sin embargo, sólo pueden ser calentados y conformados una vez, después de lo cual conservan su forma y fuerza, incluso cuando se someten a un intenso calor y presión. Debido a esta durabilidad, los plásticos termoestables forman parte vital del mundo moderno, y se utilizan en todo, desde teléfonos móviles hasta tarjetas de circuitos en la industria aeroespacial. Pero las mismas características que los han hecho esenciales en la manufactura moderna también los hacen imposibles de reciclar. Como resultado, la mayoría de los polímeros termoestables terminan en la basura. En la búsqueda de la sustentabilidad, durante mucho tiempo ha sido una necesidad apremiante poder reciclar los plásticos termoestables. En 2014 se hicieron avances importantes en esta área, con la publicación de un documento de referencia en la revista Science, el cual anunciaba el descubrimiento de nuevas clases de polímeros termoestables que son reciclables. Llamado poli-hexahidrotriazinas, o PHTS, éstos se pueden disolver en ácido, rompiéndose las cadenas de polímero en monómeros, componentes que a continuación puedan montarse para formar nuevos productos. Como los termoestables no reciclables tradicionales, estas nuevas estructuras son rígidas, resistentes al calor y duros, con las mismas aplicaciones potenciales como sus precursores no reciclables. Aunque ningún reciclaje es 100% eficiente, esta innovación debe acelerar la transición hacia una economía circular con una gran reducción en el desecho de residuos plásticos. Se espera que los polímeros termoestables reciclables puedan sustituir a los materiales termoestables no reciclables dentro de cinco años, y ser omnipresente en artículos de nueva fabricación para el año 2025.
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4. Técnicas de ingeniería genética de alta precisión Un adelanto que ofrece mejores cosechas menos controversiales La ingeniería genética convencional ha causado una larga controversia. Sin embargo, las nuevas técnicas que están surgiendo permiten directamente "editar" el código genético de las plantas para hacerlas, por ejemplo, más nutritivas o más capaces de hacer frente a un clima cambiante. Actualmente, la ingeniería genética de los cultivos depende de la bacteria Agrobacterium tumefaciens para transferir el ADN deseado en el genoma objetivo. La técnica está probada y fiable, a pesar de los temores públicos generalizados, hay un consenso en la comunidad científica de que los organismos genéticamente modificados bajo esta técnica no son más riesgosos que los modificados mediante el mejoramiento convencional. Sin embargo, mientras que la Agrobacterium es útil, técnicas de edición de genoma más precisas y variadas se han desarrollado en los últimos años. Otro aspecto de la ingeniería genética que parece listo para un avance importante, es el uso de la interferencia de ARN (RNAi) en los cultivos3. El RNAi es efectivo contra virus y hongos patógenos, y también puede proteger a las plantas contra plagas de insectos, reduciendo la necesidad de pesticidas químicos. El RNAi también puede beneficiar a los principales cultivos de alimentos básicos, la protección contra la roya del tallo del trigo, el arroz contra explosión, la papa contra el tizón y el plátano contra el marchitamiento por fusarium. Muchas de estas innovaciones serán especialmente benéficas para los pequeños agricultores en los países en desarrollo. Como tal, la ingeniería genética puede ser menos polémica, ya que las personas reconocen su 3
La ribointerferencia o RNAi (acrónimo del inglés RNA interference) es un sistema que utiliza células de organismos vivos para controlar los genes que están activos en otro tipo celular, así como controlar su grado de activación.
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eficacia a impulsar los ingresos y mejorar la dieta de millones de personas. Además, la edición más precisa del genoma puede disipar los temores de la población, sobre todo si la planta o animal resultante no se considera transgénico porque no se introduce material genético extraño. En conjunto, estas técnicas prometen avanzar en la sostenibilidad agrícola, reduciendo el uso de insumos como agua y fertilizantes para enriquecer la tierra, mientras que también ayuda a los cultivos a adaptarse al cambio climático. 5. Manufactura aditiva El futuro de hacer las cosas, desde organismos imprimibles hasta ropa inteligente Como su nombre lo indica, la fabricación aditiva es lo contrario de la fabricación sustractiva. Esta última es la forma de fabricación que se ha hecho tradicionalmente: a partir de una pieza mayor de material (madera, metal, piedra, etc.), se eliminan las capas para dejar la forma deseada. La fabricación aditiva, por el contrario, comienza con el material suelto, ya sea líquido o en polvo, y luego se construye en una forma tridimensional utilizando una plantilla digital. Productos 3D pueden ser altamente personalizados para el usuario final, a diferencia de los productos manufacturados producidos en masa. Un ejemplo es la empresa Invisalign, que utiliza imágenes por computadora de los dientes de los clientes para hacer aparatos casi invisibles a la medida de sus bocas. Otras aplicaciones médicas están tomando la impresión en 3D en una dirección más biológica: imprimiendo directamente las células humanas, ahora es posible crear tejidos vivos que pueden encontrar aplicación potencial en el cribado de seguridad de medicamentos y, en última instancia, la reparación y regeneración de tejidos. Un ejemplo temprano de este bio-impresión son las capas de células del hígado impresas de Organovo, que están destinados a las pruebas de drogas, y, finalmente, se puede utilizar para crear órganos para trasplante. La bio-impresión ya se ha utilizado para regenerar piel y hueso, así como el corazón y tejido vascular, lo que ofrece un gran potencial en el futuro de la medicina personalizada.
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Una siguiente etapa importante en la fabricación aditiva sería la impresión en 3D de componentes electrónicos integrados, tales como placas de circuitos, piezas de la computadora, como procesadores, a nano escala. Impresión 4D ahora promete traer una nueva generación de productos que pueden alterar a sí mismos en respuesta a los cambios ambientales, como el calor y la humedad. Esto podría ser útil en la ropa o el calzado, por ejemplo, así como en productos para la salud, tales como los implantes diseñados para cambiar dentro del cuerpo humano. Al igual que la fabricación distribuida, la fabricación aditiva es potencialmente disruptiva para los procesos convencionales y las cadenas de suministro. Pero sigue siendo una tecnología naciente, con aplicaciones, principalmente en los sectores automotriz, aeroespacial y sectores médicos. Se espera un crecimiento rápido durante la próxima década a medida que más oportunidades surjan y la innovación de esta tecnología se acerque al mercado masivo. 6. Inteligencia artificial emergente ¿Qué sucede cuando una computadora puede aprender sobre el trabajo? La inteligencia artificial (IA) es, en términos simples, la ciencia de hacer por medio de una computadora las cosas que la gente puede hacer. En los últimos años, la AI ha avanzado de manera significativa: la mayoría de las personas pueden utilizar teléfonos inteligentes que reconocen la voz humana, o en las estaciones de inmigración de los aeropuertos las filas pueden avanzar gracias a la utilización de tecnología de reconocimiento de imágenes. Existen coches auto-conducidos y drones de vuelo automatizado esperando se incremente su uso generalizado, mientras que para ciertas tareas de aprendizaje y memoria, las máquinas ahora superan a los humanos. Watson, un sistema informático de inteligencia artificial, venció a los mejores candidatos humanos a Jeopardy, un juego de preguntas.
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La inteligencia artificial, en contraste con el hardware y el software normal, permite a una máquina percibir y responder a su entorno. La AI emergente lleva esto un paso más allá, con el progreso que surge de las máquinas que aprenden automáticamente para asimilar grandes volúmenes de información. Un ejemplo es NELL, un proyecto de aprendizaje de idiomas de la Universidad de Carnegie Mellon, un sistema informático que no sólo lee los hechos mediante el rastreo a través de cientos de millones de páginas web, sino que intenta mejorar la competencia del proceso de lectura y comprensión, con el fin de un mejor su desempeño en el futuro. Al igual que la robótica de última generación, la IA mejorada dará lugar a avances significativos en productividad conforme las máquinas se apoderen de ciertas tareas que los humanos realizan. Hay evidencia sustancial de que los coches auto-conducidos reducirán colisiones, lesiones y muertes, resultantes del transporte por carretera, dado que las máquinas de evitarían, o no padecerían, los errores humanos, fallos de concentración y defectos en la vista, entre otros problemas. Máquinas inteligentes, tener un acceso más rápido a una tienda mucho más grande de información, y capaz de responder sin sesgos emocionales humanas, también podría funcionar mejor que los profesionales médicos en el diagnóstico de enfermedades. El sistema Watson ahora se está desplegando en oncología para ayudar en el diagnóstico y opciones de tratamiento basadas en la evidencia personalizada para pacientes con cáncer. Por otro lado, la IA emergente no podrá tener atributos que son exclusivos del ser humano - creatividad, emociones, relaciones interpersonales – y que son muy valorados. A medida que las máquinas crezcan sobre la inteligencia humana, esta tecnología será un desafío cada vez mayor para la visión de lo que significa el ser humano, así como los riesgos y beneficios que plantea reducir rápidamente la brecha entre el hombre y la máquina.
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7. Fabricación distribuida La fábrica del futuro está en línea - y a la puerta La fabricación distribuida gira en torno a la forma en cómo se hacen y distribuyen los productos. En la fabricación tradicional, las materias primas se juntan, son ensamblados y se obtienen los productos finales dentro de grandes plantas centralizadas, con productos acabados idénticos que luego se distribuye a los clientes. En la fabricación distribuida, las materias primas y los métodos de fabricación están descentralizados, y el producto terminado se fabrica muy cerca del consumidor final. En esencia, la idea de la fabricación distribuida es reemplazar tanto material de la cadena de suministro como sea posible con información digital. Para fabricar una silla, por ejemplo, en lugar de abastecerse de madera y ensamblar la silla en una fábrica central, planos digitales para cortar las partes de la silla pueden ser distribuidos a centros de fabricación locales, utilizando herramientas de corte computarizado conocido como fresadoras CNC. Las piezas pueden luego ser ensambladas por el consumidor final o en los talleres de fabricación locales para convertirse en productos terminados. Una de las empresas que ya utilizan este modelo es los E.U. es la fabricantes de muebles AtFAB. Los usos actuales de la fabricación distribuida dependen en gran medida del "movimiento maker", o hágalo usted mismo, en la que los entusiastas consumidores utilizan sus propias impresoras 3D y hacen sus productos con materiales locales. Hay elementos de código abierto, con lo que los consumidores pueden personalizar los productos a sus propias necesidades y preferencias. En lugar de ser realizados en plantas centrales, el elemento de diseño creativo puede ser más crowdsourced; los productos pueden tener un carácter evolutivo a medida que más personas se involucren en su visualización y producción.
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Se espera que la fabricación distribuida permita un uso más eficiente de los recursos, con mayor capacidad de reducir desperdicios en las fábricas centralizadas. También reduce las barreras de entrada al mercado al reducir la cantidad de capital necesario para construir los primeros prototipos y productos. Es importante destacar que se debe reducir el impacto medioambiental global de la fabricación: la información digital se envía a través de Internet en lugar de medios físicos (por caminos o rieles, o en los buques) y las materias primas son de origen local, lo que reduce aún más la cantidad de energía requerida para el transporte. 8. 'Detectar y evitar', drones Volar robots para verificar líneas de energía o entregar ayuda de emergencia Los vehículos aéreos no tripulados o drones, se han convertido en una parte importante y controvertida de la capacidad militar de los últimos años. También se utilizan en la agricultura, para grabar y en otras varias aplicaciones que requieren vigilancia aérea barata y extensa. Pero hasta ahora todos esos drones han tenido pilotos humanos; la diferencia es que sus pilotos están en tierra y la aeronave vuela de forma remota. El siguiente paso con la tecnología de vehículos no tripulados es desarrollar máquinas que vuelen por si solos, abriendo amplia gama de aplicaciones. Para que esto suceda, los drones deben ser capaces de detectar y responder a los factores de su entorno, alterando su altura y trayectoria de vuelo con el fin de evitar colisionar con otros objetos en su camino. En la naturaleza, las aves, los peces y los insectos pueden estar todos congregados en enjambres (parvadas), cada animal respondiendo a su vecino casi instantáneamente para permitir que el enjambre vuele o nade como una sola unidad. Los drones podrían emular esto. Con autonomía fiable y con prevención de colisiones, los drones pueden empezar a asumir tareas demasiado peligrosas o remotas para ser realizadas por los humanos: la comprobación de líneas de energía eléctrica, por ejemplo, o la entrega de suministros médicos en caso de emergencia. Equipos de dosificación de aviones no
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tripulados serán capaces de encontrar la mejor ruta a su destino, y tener en cuenta otros vehículos voladores y obstáculos. En la agricultura, aviones no tripulados autónomos pueden recoger y procesar grandes cantidades de datos visuales desde el aire, lo que permite el uso preciso y eficiente de los insumos, como los fertilizantes y el riego. En enero de 2014, Intel y Ascending Technologies exhibieron un prototipo de vehículo no tripulado, el multicoptero que puede realizar un vuelo autónomo evitando obstáculos automáticamente que se crucen en su camino. La máquina utiliza un módulo de cámara RealSense de Intel, que pesa sólo 8 gramos y tiene menos de 4 mm de espesor. Este nivel de prevención de colisiones marcará el futuro del espacio aéreo compartido, con muchos drones volando en la proximidad de los humanos y operando en y cerca de un entorno con construcciones para llevar a cabo una multitud de tareas. Los drones son esencialmente robots que operan en tres, en lugar de dos, dimensiones; los avances en la tecnología robótica de última generación acelerarán esta tendencia. 9. Tecnología neuromórfica Chips de computadora que imitan el cerebro humano Hoy en día, incluso las mejores supercomputadoras no pueden competir con la sofisticación del cerebro humano. Las computadoras son lineales, utilizan los datos de ida y vuelta entre los chips de memoria y un procesador central por medio de una red troncal de alta velocidad. El cerebro, por otro lado, está totalmente interconectado, con lógica y memoria íntimamente ligada a miles de millones de veces la densidad y diversidad de lo que se encuentra una computadora moderna. El objetivo de los chips neuromórficos es procesar la información de una manera fundamentalmente diferente del hardware tradicional, imitando la arquitectura del cerebro para entregar un mayor aumento en el pensamiento de una computadora y poder de respuesta.
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La tecnología neuromórfica será el siguiente paso en la computación de gran alcance, permitiendo un rápido procesamiento de grandes cantidades de datos y una mejor capacidad de aprendizaje automático. El chip de millones de neuronas TrueNorth de IBM, un prototipo revelado en agosto de 2014, tiene una eficiencia de energía para ciertas tareas que es cientos de veces superior a un CPU convencional (Unidad Central de Procesamiento), y más comparable por primera vez a la corteza humana. Con mayor poder de cómputo disponible con mucha menor energía y volumen, los chips neuromórficos deben permitir mayor inteligencia a las máquinas en pequeña escala para desarrollar la siguiente etapa en la miniaturización y la inteligencia artificial. Las aplicaciones potenciales incluyen: drones más capaces de procesar y responder a las señales visuales, cámaras mucho más poderosas e inteligentes y teléfonos inteligentes, y acelerar el procesamiento de datos en una escala que pueden ayudar a desbloquear los secretos de los mercados financieros o la predicción del clima. Las computadoras serán capaces de anticipar y aprender, en lugar de simplemente responder de manera preprogramada. 10. Genoma humano digital Salud para una edad cuando el código genético este en una USB Mientras que la primera secuenciación de los 3,2 mil millones de pares de bases de ADN que componen el genoma humano tomó muchos años y costó decenas de millones de dólares descifrar, hoy el genoma puede ser secuenciado y digitalizado en pocos minutos y al costo de unos pocos cientos de dólares. Los resultados pueden ser entregados en computadora portátil, tablets o en una memoria USB, y compartirla fácilmente a través de Internet. Esta capacidad de determinar rápidamente, y de forma económica, el código genética individual promete una revolución en la asistencia médica más personalizada y eficaz.
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Muchos de los problemas de salud más difíciles, por enfermedades del corazón y el cáncer, tienen un componente genético. De hecho, el cáncer se describe mejor como una enfermedad del genoma. Con la digitalización del genoma, los médicos serán capaces de tomar decisiones mejor informados sobre el tratamiento del cáncer de un paciente por constitución genética de un tumor. Este nuevo conocimiento también está haciendo que la medicina de precisión una realidad al permitir el desarrollo de terapias muy específicas que ofrecen la posibilidad de mejorar los resultados del tratamiento, especialmente para los pacientes que luchan contra el cáncer. Al igual que todos los datos personales, el genoma digital de una persona tendrá que ser salvaguardado por razones de privacidad. El perfil genómico personal ya ha planteado desafíos, en cuanto a cómo la gente responde a una comprensión más clara de su exposición al riesgo enfermedades genéticas, y cómo otros - como empleadores o compañías de seguros - pueden estar deseosos de acceder y utilizar la información. Sin embargo, los beneficios son probablemente mayores que los riesgos, ya que los tratamientos individualizados y las terapias dirigidas se pueden desarrollar con el potencial de ser aplicadas a muchas enfermedades que son desarrolladas, o desencadenadas, por cambios en el ADN.
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