Introducció

Es parlarà de màquines. De les noves màquines i de les màquines de sempre. Es farà una reflexió sobre dos tipus de màquines que estan començant a sortir i que d'alguna manera o altra ens canviaran la vida a nosaltres i als nostres fills i nets segur. Per una banda les màquines autosuficients i per l'altra banda les que s'equivoquen. Es faran algunes reflexions finals sobre la relació entre nosaltres i les màquines.

Què és una màquina?

Una màquina és un dispositiu creat per a realitzar una tasca o un treball específic amb una certa eficiència i precisió. Les màquines poden ser mecàniques, elèctriques, electròniques o digitals, i són utilitzades en una àmplia gamma de àrees com la indústria, el transport, la medicina i la informàtica, entre d'altres.

La paraula "màquina" prové del llatí "machina", que a la vegada té les seves arrels en el grec antic "makhana" ^[1].

El terme llatí "machina" va ser emprat per referir-se a dispositius mecànics, enginys o estructures complexes i es relaciona amb la idea de construir, fabricar o fer alguna cosa mitjançant l'ús d'eines o instruments.

El concepte de màquina ha evolucionat al llarg de la història i ha adquirit diferents significats en funció del context. Avui en dia, el terme "màquina" es fa servir per descriure tant els dispositius mecànics tradicionals com les tecnologies més avançades que funcionen amb base a principis físics o digitals.

La definició de màquina, segons diccionari.cat ^[2], és : “Conjunt més o menys complex de peces sòlides que serveix per a transformar un tipus d’energia en treball o en un altre tipus d’energia, o bé per a aprofitar l’acció d’una força per tal de produir certs efectes”.

L’energia consumida pot ser de qualsevol tipus.

Cal distingir també entre màquina i eina. L'eina s'entén com un objecte més senzill, utilitzat i operat directament per una persona per a realitzar tasques específiques. La màquina és un dispositiu que treballa automàticament o semiautomàticament per a realitzar tasques mitjançant l'ús d'una font d'energia.

La tecnologia

En conjunt, eines i màquines, serien dins l’àmbit de la tecnologia, l'art de saber aprofitar les lleis de la natura per viure millor i satisfer les necessitats de les persones.

Les eines de fusta, pedra, os,..., la roda, el foc, són invents de la tecnologia al llarg de la història de la humanitat.

Un exemple clar és la mesura del pas del temps, en particular durant la nit. Tecnologia en la que la humanitat ha estat interessada des de temps immemorials.

Fa ja 6000 anys que, de manera independent, els egipcis, els babilonis, els habitants de la Índia, la Xina... es varen interessar per la mesura del pas del temps utilitzant rellotges d’aigua (clepsidres) ^[3]. L’aigua, que escapava per un petit forat, marcava el pas del temps de manera força regular.

Els egipcis dividien el dia i la nit en 12 hores, tant si era hivern com si era estiu. Per compensar els canvis estacionals, es dividia la part interior en dotze franges verticals, una per a cada mes de l’any. Cada franja vertical es marcava amb dotze incisions que assenyalaven els canvis d’hora. Les alçades de les franges verticals anaven augmentant del solstici d’estiu al solstici d’hivern, 14/12 més grans que les de l’estiu. Per ser més precís, la secció del recipient hauria d’haver estat parabòlica en lloc de cònica per tal de que les marques equidistants marquessin correctament les hores. Aquest fet feia que el rellotge enrederís durant les primeres hores de la nit. Tampoc era exacta la variació proporcional de l’alçada de les franges mensuals. ^[4]

El primer rellotge d’aigua que no era ja una eina, pel fet de funcionar de manera autònoma, va ser la clepsidra de Ctesibi, cap a l’any 200 aC.

Les mesures ja són més exactes i l’entrada i la sortida de l’aigua és contínua i regulada automàticament, de manera que el ritme era constant. S'ha de dir que aquesta màquina va ser utilitzada fins al segle XVII, quan que Christiaan Huygens inventa el rellotge de pèndol el 1656.

Eines i màquines simples. Arquímedes de Siracusa.

Màquines, o eines, clàssiques són la palanca, el pla inclinat, la cunya, la politja simple, el torn o el cargol. Un dels savis de l’antiguitat que millor les va saber combinar va ser Arquímedes de Siracusa.

Arquímedes de Siracusa va ser un matemàtic, físic i enginyer grec que va viure al segle III aC. La seva vida i obra han deixat una empremta significativa en el camp de la ciència i són considerades un pilar fonamental en la història de les matemàtiques i la física.

Arquímedes va néixer al voltant de l'any 287 aC a Siracusa, una colònia grega a Sicília, que en aquell moment era part de l'Imperi Hel·lenístic. El seu pare, Fídies, és astrònom. Va estudiar a Alexandria, una important ciutat del coneixement en aquella època, on va rebre una educació excepcional en matemàtiques, física i altres disciplines científiques. Viatja a Alexandria, però no resta lligat a l’ambient del Museu. Viu quasi sempre a Siracusa, unit a la reialesa per llaços de parentesc i amistat.

Va morir a Siracusa cap al 212 aC, durant la Segona Guerra púnica. Quan, després d’un setge de dos anys per part del general Marc Claudi Marcel, l’exercit romà va conquerir la ciutat i un soldat romà el va assassinar, durant el saqueig de la ciutat, mentre, segons Plutarc, a Vides paral·leles, era resolent un problema matemàtic.

Sobre la seva tomba va fer gravar una esfera circumscrita a un cilindre i la famosa frase: Noli obsecro circulum istum disturbare. Quan Ciceró va ser nomenat questor de Sicília, en el 75 a. de C., va fer restaurar la tomba, amb mostres de gran veneració.

Molts consideren Arquímedes com el més genial dels científics grecs. Les aportacions més brillants són les relacionades amb la quadratura del cercle i la rectificació de la circumferència [on hauria arribat fins al polígon de 384 costats]. El material exposat a Sobre l’esfera i sobre el cilindre i Sobre els conoids i els esferoids, i el seu tractat Sobre les Espirals, contenen importants aprofitaments dels Elements d’Euclides bàsics en els tractats de geometria.

Al tractat dels Cossos flotants configura les bases de la hidrostàtica [el famós Principi d’Arquímedes].

A L’Equilibri dels plànols estableix les bases teòriques de l’estàtica [en particular les lleis de la palanca]. La frase al respecte [segons el neoplatònic Simplici] amb la que ha passat a la historia, i que es sol citar en llatí és : Da mihi ubi consistam et terram movebo [«Doneu-me un punt de recolzament i aixecaré la Terra»].

A L’Arenari revoluciona l’aritmètica [en particular l’expressió de grans nombres].

Com a enginyer és molt admirat a l’època: màquines balístiques, aparells per a transportar pesos, la invenció d’una bomba d’irrigació basada en el principi de la «rosca d’Arquímedes» i descobriments en l’estàtica i la hidrostàtica. Va dissenyar i construir un planetari [que més tard va ser transportat a Roma amb gran admiració per Ciceró]. Descobreix la relació entre la massa i el volum [la densitat, pes específic -amb el famós eureka- ].

Les seves contribucions van tenir un impacte durador en el desenvolupament de la ciència i han influït en molts científics posteriors.

Entre els seus importants descobriments i innovacions en diversos àmbits, incloent les matemàtiques, la física i l'enginyeria, es poden destacar:

• Principi d'Arquímedes. Principi estableix que quan un cos està totalment o parcialment submergit en un fluid, rep una empenta vertical cap amunt igual al pes del fluid desplaçat pel cos. Aquest principi és fonamental per comprendre el comportament dels objectes submergits en líquids i és conegut popularment pel suposat episodi de l'anomenada "banyera d'Arquímedes" i l’Eureka exclamat al verificar la composició de la famosa corona del rei de Siracusa, Hieró II.
• Càlcul integral i aproximació de π. Va ser pioner en el desenvolupament del càlcul integral, i va utilitzar mètodes geomètrics per calcular valors aproximats de π (pi), demostrant que π és un nombre entre 3 10/71 (aproximadament 3,1408) i 3 1/7 (aproximadament 3,1429) i, establint uns límits inferior i superior correctes per al valor de π, amb un error inferior a una mil·lèsima.
• El nombre π es nomena també com la constant d'Arquímedes, la relació entre el diàmetre de la circumferència i la seva longitud. Arquímedes va calcular els límits de π a base de circumscriure i inscriure polígons regulars de n costats^[5] en circumferències, calculant-ne posteriorment el perímetre dels polígons.
• La palanca i altres invents. Va estudiar els principis de l'equilibri i va formular les lleis de la palanca. Va utilitzar aquests principis per dissenyar diverses màquines i invents, com ara el cargol d'Arquímedes, una màquina per elevar aigua, i els miralls ardents, que es diu que va utilitzar per defensar la seva ciutat contra els atacs enemics incendiant els seus vaixells.
• Descobriments. Va realitzar nombrosos descobriments en àrees com la geometria, l'àlgebra, l'òptica i la hidrostàtica. Va desenvolupar mètodes per calcular àrees i volums de figures geomètriques irregulars, així com en la resolució d'equacions matemàtiques complexes i va realitzar també estudis en l'àmbit de la reflexió i la refracció de la llum.

Malauradament, gran part del treball d'Arquímedes s'ha perdut amb el temps.

La geometria

Pel propi Arquímedes, calcular el volum de l’esfera va ser el seu descobriment més apreciat. Tant, que va fer que es gravés en la seva tomba ^[6].

Va demostrar, utilitzant únicament el teorema de Pitàgores, que el volum de l’esfera és igual a dos terços del volum del cilindre circular circumscrit a ella. En efecte:

Arquímedes ho va demostrar ^[7], de manera molt enginyosa, a partir d’una semiesfera, un con i un cilindre, tots tres amb la base de radi R. Va demostrar que, a qualsevol secció horitzontal, s’acompleix sempre que les àrees de la secció de l’esfera i de la secció del con sumades eren iguals a l’àrea de la secció del cilindre.

El principi d’Arquímedes

La història del principi d'Arquímedes es deriva d'un esdeveniment que es diu la "corona d'Arquímedes" o "problema de la corona". Es diu que el rei Hieró II de Siracusa va encarregar a Arquímedes que determinés si una corona que havia comprat era realment d'or pur o si l’orfebre hi havia afegit plata per fer-la més pesada.

Segons la llegenda, mentre Arquímedes prenia un bany, va observar com l'aigua es desbordava de la banyera i va adonar-se que el volum de l'aigua desplaçada era proporcional al seu propi cos. Aquesta observació va inspirar-lo a desenvolupar una manera de determinar la densitat d'un objecte i, per tant, distingir entre materials d'or i d'argent.

Es diu que Arquímedes va experimentar amb la immersió d'objectes en aigua i va utilitzar el principi que porta el seu nom per resoldre el problema de la corona. Segons la història, quan va descobrir la solució, va exclamar "Eureka!" (que significa "Ho he trobat!" en grec) i va córrer despullat pels carrers per celebrar el seu descobriment.

El principi va ser registrat per escrit per Arquímedes en la seva obra "Sobre els cossos flotants" (De corporibus fluidis), en què va formular les seves lleis sobre el comportament dels cossos submergits en un fluid. Des d'aleshores, el principi d'Arquímedes ha estat un concepte fonamental en la física i s'ha utilitzat en àrees com la hidrostàtica, la flotació de vaixells, l'arquitectura naval i moltes altres aplicacions pràctiques. La contribució d'Arquímedes en aquest camp ha estat reconeguda i admirada al llarg de la història de la ciència. Un cos submergit en un fluid experimentarà una força cap amunt igual al pes del fluid que desplaça. Això explica per què els objectes floten o s'enfonsen en un líquid i per què els objectes semblen més lleugers quan són submergits en aigua.

La força d’empenta es pot calcular utilitzant la següent fórmula:

On:

• E és l'empenta d'Arquímedes (la força vertical cap amunt que actua sobre el cos submergit)
• ρ és la densitat del fluid
• V és el volum del fluid desplaçat pel cos
• g és l'acceleració de la gravetat

Concretament, amb la falsa corona d’or pur del rei Hieró II, Arquímedes la va submergir en aigua comparant-la amb el mateix pes d’or pur i va comprovar que surava més en l’aigua. És a dir, que tenia una densitat inferior a la de l’or pur i, per tant, estava adulterada amb un material més lleuger que l’hi havia augmentat el volum.

El cargol d’Arquímedes

És una de les màquines més elegants dissenyades per Arquímedes és el seu famós cargol d’Arquímedes. Es pot utilitzar per elevar tota mena d’objectes a mesura que el cargol va girant sobre el seu eix, com una mena d’escala de cargol inclinada.

El polispast

El polispast permet elevar càrregues (representades amb la lletra R de resistència) reduint la força necessària (la P de potència) amb cada politja afegida al polispast. Cada politja mòbil redueix a la meitat la força requerida (P) per aixecar la càrrega (R).

Plutarc ens relata com Arquímedes va fer construir una màquina amb una palanca i un polispast.

La màquina disposava d’un ganxo amb el que agafava per la proa els vaixells ancorats a la costa de Siracusa durant el setge romà i els elevava per la muralla, tal com es veu representat en la següent imatge.

El Renaixement. Leonardo da Vinci.

Tenim aquí quatre màquines del Renaixement: la cambra fosca de dibuix i l’ornitòpter, invents de Leonardo da Vinci, la impremta de Gutemberg i un rellotge mecànic (el de la Catedral de Lleó).

Un dels personatges més representatius del Renaixement és Leonardo da Vinci (Vinci, Itàlia 15 d'abril de 1452 – Amboise, França 2 de maig de 1519). Conegut per la seva excel·lència en diverses àrees com l'art, la ciència, l'enginyeria, l'anatomia i la música.

Leonardo va ser fill il·legítim i es va educar en l'atelier de l'artista Verrocchio, on va adquirir habilitats en l'art de la pintura i l'escultura. Va començar a destacar per la seva capacitat per representar la perspectiva i l'anatomia humana amb gran precisió.

Quadres famosos pintats per Leonardo són "L’últim sopar" o el famós "Retrat de Mona Lisa". És conegut també pels seus estudis detallats de l'anatomia humana, dibuixant disseccions i fent-ne observacions precises.

Entre els seus invents es poden destacar

• L’aeroplà. Va dissenyar un dels primers models de màquines voladores, inspirat per l'estudi del vol dels ocells. Encara que no va construir un aeroplà funcional, els seus dissenys van ser una font d'inspiració per als futurs enginyers aeronàutics.
• El submergible. Va idear un concepte de vaixell submergible que permetia als navegants realitzar operacions subaquàtiques sense sortir a la superfície.
• El pont giratori. Va dissenyar ponts giratoris que permetien als vaixells passar sense interrupcions, evitant la necessitat de construir ponts alts o deixar obertes les vies navegables.
• L’helicòpter. Va concebre un dispositiu semblant a un helicòpter que utilitzava la rotació d'unes pal·les per a aconseguir el vol vertical.
• L’ornitòpter. Va crear un disseny d'una màquina voladora que imitava el moviment de les ales dels ocells.
• El canó mòbil. Va idear un canó mòbil que podia girar en qualsevol direcció, augmentant la seva precisió i mobilitat en el camp de batalla.

Les invencions de Leonardo da Vinci, tot i que no van ser construïdes en el seu temps, van mostrar la seva genialitat i la seva visió avançada per a l'època. Els seus quaderns de dibuixos i esbossos contenen nombrosos invents i observacions que van ser redescoberts i estudiats posteriorment, donant testimoni de la seva extraordinària ment.

El Renaixement va suposar un canvi de paradigma que va propiciar una nova mentalitat investigadora i experimental, també en l'àmbit de la tecnologia.

Una de les principals contribucions del Renaixement a la revolució tecnològica va ser el foment de l'observació científica i l'experimentació. Científics com Leonardo da Vinci i Galileu Galilei van impulsar l'estudi de la natura mitjançant observacions precises i experimentació sistemàtica. Aquest enfocament científic va establir les bases per al mètode científic modern, que és fonamental per al desenvolupament tecnològic.

A més, durant el Renaixement es van realitzar importants descobriments i invents tecnològics. La invenció de la impremta per part de Johannes Gutemberg al segle XV va permetre una ràpida difusió de la informació i el coneixement, fomentant l'intercanvi d'idees i la propagació dels avenços científics i tecnològics.

Altres avenços tecnològics notables van incloure l'ús de lents òptiques per a l'observació astronòmica i l'aparició d'instruments com el telescopi, que van revolucionar el camp de l'astronomia. A més, l'aplicació de principis matemàtics avançats va ser fonamental per al desenvolupament de l'enginyeria i l'arquitectura, permetent la construcció de grans estructures com catedrals i ponts.

En resum, el Renaixement va ser un període de gran importància per al desenvolupament de la tecnologia. El seu enfocament científic i experimental, així com els avenços realitzats en diversos camps com l'impremta, l'astronomia i l'enginyeria, van establir les bases per a la posterior revolució tecnològica que s'iniciaria en els segles posteriors. Aquest moviment va contribuir a canviar la forma en què les persones entenien el món i va obrir les portes a grans avenços científics i tecnològics que continuarien al llarg dels segles venidors.

Les revolucions industrials

El vapor: 1774 a 1830

La màquina de vapor va ser un invent clau en el desenvolupament de la primera revolució industrial. El seu invent va transformar radicalment la manera en què es realitzaven les tasques industrials i va tenir un impacte enorme en la societat i l'economia.

La seva invenció es pot atribuir principalment a James Watt, un enginyer escocès, que va patentar una versió millorada de la màquina de vapor el 1769. La seva innovació clau va ser l'addició d'un condensador extern, que n’augmentava significativament l'eficiència de la màquina. Aquesta nova màquina de vapor era capaç de produir un moviment rotatori continu, utilitzant vapor d'aigua com a força motriu en molins, fàbriques tèxtils i mines. Abans de la màquina de vapor, les tasques industrials es basaven en gran part en la força humana o animal, però amb la màquina de vapor es va poder utilitzar una font d'energia més eficient i poderosa.

Els avantatges de la màquina de vapor van ser considerables. Va permetre l'automatització de moltes tasques industrials, augmentant la producció i reduint els costos de producció. Això va impulsar el creixement econòmic i va fomentar la industrialització en moltes regions.

La primera revolució industrial, que es va desenvolupar sobretot entre finals del segle XVIII i principis del segle XIX, va estar estretament lligada a l'adopció generalitzada de la màquina de vapor. Va provocar canvis significatius en sectors com la tèxtil, la mineria, la siderúrgia i el transport. Va canviar la manera en què les persones vivien i treballaven. Les fàbriques van sorgir com a centres de producció massiva, atraient treballadors de les zones rurals a les ciutats. L'ús de la màquina de vapor també va tenir un impacte en el transport, amb el desenvolupament de locomotores de vapor i vaixells de vapor, que van permetre un transport més ràpid i eficient de mercaderies i persones.

La producció en sèrie, electricitat, petroli i gas: 1850 a 1950

Durant el període comprès entre 1850 i 1950, es van produir diversos avenços tecnològics i canvis significatius en la producció industrial i l'ús de recursos com l'electricitat, el petroli i el gas.

Hi va haver un avenç important en la producció en sèrie, especialment amb el desenvolupament del sistema de producció en cadena. El fabricant de cotxes nord-americà Henry Ford va ser un dels pioners en aquesta àrea, introduint l'ús d'una línia de muntatge per a la producció eficient i ràpida dels vehicles. Aquesta innovació va permetre una producció en massa de cotxes a baix cost, impulsant l'expansió de la indústria automobilística i transformant la manera en què es produïen altres béns de consum.

La descoberta i l'ús pràctic de l'electricitat van tenir un impacte enorme. Thomas Edison i Nikola Tesla van ser dos dels principals científics i inventors que van contribuir al desenvolupament i la comercialització de la tecnologia elèctrica. La creació de sistemes de generació, transmissió i distribució de l'electricitat va canviar la forma en què la gent il·luminava les seves cases i treballava a les fàbriques. Va permetre la creació d'aparells elèctrics, com ara llums, electrodomèstics i motors elèctrics, que van millorar la productivitat i la qualitat de vida.

La utilització del petroli i el gas natural com a fonts d'energia va experimentar un creixement significatiu. L'ús generalitzat del petroli com a combustible per a vehicles, sobretot després del desenvolupament del motor de combustió interna, va canviar el panorama del transport i va contribuir a l'expansió de la indústria petroliera. A més, l'ús del gas natural va créixer com a font d'energia per a la il·luminació i calefacció domèstica.

Aquests recursos també van ser importants en el desenvolupament de la indústria química i la fabricació de plàstics i altres materials sintètics, que van tenir un impacte en diverses indústries. El petroli i el gas van ser clau per al desenvolupament de la indústria petroquímica, que va proporcionar una àmplia gamma de productes, incloent-hi combustibles, productes farmacèutics i materials de construcció.

L’electrònica i l’automatització: 1960 a 2000

Durant aquest període hi ha un gran avenç en l'àmbit de l'electrònica i l'automatització, amb l'ús cada vegada més generalitzat dels components electrònics i la introducció de sistemes automatitzats en diferents àmbits de la vida quotidiana i la indústria.

El desenvolupament dels circuits integrats és un dels avenços més importants en l'electrònica durant aquesta època. Els circuits integrats, també coneguts com a xips o microxips, permeten la integració de múltiples components electrònics en un sol xip de silici. Aquesta tecnologia ha fet possible la miniaturització dels dispositius electrònics, com ara els ordinadors, els telèfons mòbils i els aparells electrodomèstics, i ha obert la porta a un gran nombre d'aplicacions en diverses indústries.

L'aparició dels primers ordinadors personals (PC) durant els anys 1970 i 1980 és un punt d'inflexió en la història de la tecnologia. A mesura que els components electrònics es fan més petits i econòmics, els PC esdevenen més accessibles per al consumidor mitjà. Això ha revolucionat la manera en què les persones treballen, estudien i entretenen, marcant el naixement de l'era digital.

Durant aquest període, es produeix també un augment significatiu de la utilització de sistemes automatitzats a la indústria. Els robots i els controladors programables són implementats per a realitzar tasques repetitives i perilloses en entorns industrials. Aquesta automatització en millora l'eficiència, la precisió i la seguretat en les línies de producció, permetent una major producció i reduint-hi els costos laborals.

Els avanços en l'electrònica i les telecomunicacions obren noves possibilitats per a la transmissió de dades i la comunicació a distància. L'aparició d'Internet i la popularització dels telèfons mòbils han canviat la forma en què les persones interactuen i accedeixen a la informació. Les comunicacions de dades mòbils i les xarxes sense fils permeten una connexió constant i globalitzada, transformant la manera en què ens comuniquem i treballem.

Durant l’època, hi ha un auge en l'electrònica de consum. Aparells com ara les televisions en color, els reproductors de música portàtils (com ara el Walkman), els reproductors de vídeo (com ara el VHS) i les càmeres digitals van esdevenir cada vegada més populars i accessibles per al públic general.

El segle XXI

El segle XXI ens ha presentat nous reptes energètics a mesura que ens endinsem en una era de canvi climàtic, creixement demogràfic i avanços tecnològics. Reptes que és necessari abordar de manera sostenible, buscant alternatives energètiques més netes i renovables.

La reducció de les emissions de gasos d'efecte hivernacle per tal de mitigar el canvi climàtic és un dels objectius prioritaris. La major part de les emissions provenen de la utilització de combustibles fòssils com el carbó, el petroli i el gas natural per a la producció d'energia. Per tant, és fonamental avançar cap a fonts d'energia més netes, com les energies renovables (solar, eòlica, hidràulica, biomassa, geotèrmica) i, segons alguns països, l’energia nuclear, per tal reduir-ne la dependència dels combustibles fòssils.

Altre repte important és l'augment de la demanda d'energia a mesura que la població mundial creix i s'industrialitza. Demanda ha de ser satisfer de manera sostenible, tenint en compte la conservació dels recursos naturals i la reducció dels impactes ambientals negatius. Cal fomentar l'eficiència energètica, millorar els sistemes de distribució i emprar tecnologies avançades per a la gestió intel·ligent de l'energia i, si no és suficient, refredar l’economia el que calgui.

A més, és important considerar la seguretat i la resiliència energètica. Les fonts d'energia renovable són variables i depenen de factors com el sol i el vent, cosa que pot generar inestabilitat en el subministrament. Cal desenvolupar sistemes d'emmagatzematge d'energia eficients per compensar aquesta variabilitat i assegurar una oferta energètica fiable.

El desenvolupament de xarxes elèctriques intel·ligents (les smart grids) és un altre aspecte clau en la transició energètica. Aquests sistemes permeten una millor integració de les fonts d'energia renovable distribuïda i faciliten la gestió i l'optimització de la demanda energètica.

En resum, anem cap a un futur en què l'ús de fonts d'energia renovables, l'eficiència energètica i la gestió intel·ligent de l'energia seran fonamentals per abordar els reptes energètics del segle XXI. Aquesta transició requerirà inversions en tecnologies netes i sostenibles, polítiques públiques adequades, cooperació internacional i una consciència creixent sobre la importància de la sostenibilitat energètica per al nostre futur i la pròpia supervivència de l’espècie humana.

L’agenda 2030 per al Desenvolupament Sostenible

Els Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS) són una sèrie de 17 objectius establerts per les Nacions Unides en l'Agenda 2030 per al Desenvolupament Sostenible. Aquests objectius van ser adoptats per tots els Estats membres de les Nacions Unides el setembre de 2015 i busquen abordar diversos reptes globals per aconseguir un futur més sostenible per a tothom. L’Agenda 2030 presenta 17 ODS prioritaris:

1. Fi de la pobresa. Posar fi a la pobresa en totes les seves formes i en tots els llocs.
2. Fi de la fam. Posar fi a la fam, aconseguir la seguretat alimentària i millorar la nutrició.
3. Salut i benestar. Assegurar una vida saludable i promoure el benestar per a tothom.
4. Educació de qualitat. Garantir una educació inclusiva, equitativa i de qualitat.
5. Igualtat de gènere. Aconseguir la igualtat de gènere i empoderar les dones i les nenes.
6. Aigua neta i sanejament. Assegurar la disponibilitat i gestió sostenible de l'aigua i el sanejament per a tots.
7. Energia neta i assequible. Assegurar l'accés a una energia assequible, fiable, sostenible i moderna per a tothom.
8. Treball digne i creixement econòmic. Promoure el creixement econòmic sostenible, inclusiu i sostenir l'ocupació plena i productiva.
9. Indústria, innovació i infraestructures. Construir infraestructures resilients, promoure la industrialització sostenible i fomentar la innovació.
10. Reducció de les desigualtats. Reduir les desigualtats dins i entre els països.
11. Ciutats i comunitats sostenibles. Fer les ciutats i els assentaments humans inclusius, segurs, resistents i sostenibles.
12. Consum i producció responsables. Assegurar patrons de consum i producció sostenibles.
13. Acció pel clima. Adoptar mesures urgents per combatre el canvi climàtic i els seus efectes.
14. Vida submarina. Conservar i utilitzar, de manera sostenible, els oceans, els mars i els recursos marins.
15. Vida de terra. Protegir, restaurar i promoure l'ús sostenible dels ecosistemes terrestres, gestionar els boscos de forma sostenible, lluitar contra la desertificació, aturar la pèrdua de biodiversitat.
16. Pau, justícia i institucions fortes. Promoure societats pacífiques, justes i inclusives, i institucions efectives i responsables.
17. Aliances per a l'acció. Reforçar els mitjans d'implementació i revitalitzar la Aliança Mundial per al Desenvolupament Sostenible.

Aquests objectius són interconnectats i es complementen mútuament, i es busca assolir-los abans del 2030 amb la col·laboració de governs, sector privat, societat civil i altres actors rellevants.

Reptes i solucions

En aquesta mateixa línia Jeremy Rifkin, economista i assessor de diferents governs i autor de El Green New Deal Global, opina que la civilització del combustible fòssil (en particular petroli i gas) s'està acabant i que ho farà abans del 2030 i, segons ell, amb un crack econòmic espectacular i moltíssima gent arruïnada econòmicament.

Segons Rifkin, cal apostar per infraestructures distribuïdes i sistemes petits. No apostar per grans extensions, com per exemple el desert del Sàhara, a vesar de plaques solars, sinó instal·lar petites explotacions distribuïdes per arreu. Amb petites cooperatives locals que les gestionin de manera interconnectada (en xarxa), dins el nou concepte de glocalització. Rifkin profetitza que s'anirà del subministrament de l'energia al de sistemes d'autoproducció d'energia.

És a dir, la gent deixarà de comprar energia a les grans elèctriques i s’anirà cap a l’autogestió. De manera semblant a com a passat amb la informació i Internet. El que es pagarà serà el sistema de produir l'energia com a propietaris amb accés i ús compartit i autogestionat.

Segons Rifkin, es produiran també canvis semblants en el sector del transport, amb un increment del transport públic i de l’ús compartit dels automòbils.

Les màquines autosuficients

Tornat a la definició inicial de màquina: Conjunt més o menys complex de peces sòlides que serveix per a transformar un tipus d’energia en treball o en un altre tipus d’energia, o bé per a aprofitar l’acció d’una força per tal de produir certs efectes. La qüestió principal que es planteja és: És possible que la màquina utilitzi únicament energia neta i sostenible de manera autosuficient?

Les propostes a aquest repte són bàsicament dues: utilitzar energia solar ^[8], a curt termini, i energia de fusió distribuïda, a llarg termini.

Exemples de màquines autosuficients poden ser els següents:

1. El MIT (Massachusetts Institute of Technology) ha dissenyat una dessaladora que utilitza únicament energia solar. Es tracta d’un sistema totalment autònom i autosuficient. (Dessaladora solar)
2. Bertrand Picard ha dissenyat un avió solar dins el projecte Solar Impulse. Un avió autosuficient, que funciona únicament amb energia solar, i que ha estat capaç de fer la volta al món. (Solar Impulse)
3. Stefano Mancuso ens proposa una granja solar dins una mena d'hivernacle flotant. Dissenyat especialment per a regions empobrides i costaneres. L’energia solar s’aprofita per fabricar electricitat que escalfa, dessalinitza i genera l'aigua dolça que rega les plantes. (Hivernacle solar)
4. Altre sistema autosuficient dissenyat pel MIT esterilitza material mèdic utilitzant únicament energia solar de manera autosuficient. Molt adequat per ONGs en zones de conflicte o molt aïllades. (Autoclave solar)

Altres exemples força autosuficients, però no del tot, són:

1. El cotxe Chang Li és un cotxe xinés molt econòmic que funciona amb un sostre de plaques solars que carrega les seves bateries. (Chang Li)
2. El City One és un cotxe que funciona amb bateries intercanviables en les benzineres. Deixes la bateria descarregada i t’endús una bateria carregada. (City One)
3. L’Alcyone és un vaixell que funciona amb veles cilíndriques que aprofiten l’efecte Magnus. Quan el cilindre gira, el vent genera una força lateral que mou el vaixell. (Alcyone)

També podem incloure en aquest apartat de màquines autosuficients els sistemes que extreuen aigua líquida del vapor d’aigua atmosfèric o que refreden de manera passiva.

1. Els atrapa-boires del desert d’Atacama a Xile, que condensen la boira en aigua líquida. (Atrapa-boires).
2. El sistema del KAUST a Aràbia Saudita, que funciona amb energia solar. (KAUST)
3. Els sistemes de refredament passiu d’aliments o edificis, que envien la calor a l’espai sense utilitzar cap mena d’energia. (MIT, Columbia)

Sistemes automàtics, sistemes autònoms i sistemes d’intel·ligència artificial.

Aquest apartat podria ser un tema apart, donada la seva gran complexitat. Breument, els podem descriure com:

• Els sistemes automàtics es refereixen a màquines o sistemes que realitzen tasques o funcions de manera automàtica, sense la necessitat d'intervenció humana directa en cada pas. Aquests sistemes poden ser tan senzills com un sensor que activa una alarma quan detecta moviment, o tan complexos com un sistema de control de trànsit que ajusta els semàfors en temps real segons les condicions del trànsit. El seu comportament és, en principi, perfectament previsible i controlable.
• Els sistemes autònoms tenen la capacitat d'operar o prendre decisions sense una supervisió humana constant. Poden adaptar-se a canvis en l'entorn i realitzar tasques de manera autònoma. Un exemple podria ser un vehicle autònom que pot conduir per si mateix, prenent decisions basades en els sensors i les dades disponibles. El seu comportament segueix sent previsible però no totalment controlable.
• Els sistemes d'intel·ligència artificial (IA) utilitzen algoritmes i models d'aprenentatge automàtic per simular o imitar la intel·ligència humana. Mitjançant l'anàlisi de dades i la identificació de patrons, els sistemes d'intel·ligència artificial poden prendre decisions i realitzar tasques de manera autònoma. Exemples d'aquests sistemes són els assistents de veu com Siri o Alexa, que poden respondre a preguntes i realitzar tasques bàsiques amb instruccions de veu. Podrien no ser previsibles ni controlables al cent per cent.
• Cal destacar que els sistemes d'IA poden formar part de sistemes autònoms, ja que utilitzen algoritmes d'aprenentatge automàtic per adquirir coneixement i prendre decisions. No obstant això, no tots els sistemes autònoms necessàriament utilitzen la IA.

Els cercadors d’Internet són màquines que utilitzen algoritmes d’IA, principalment utilitzant xarxes neuronals, component clau de l'àmbit de la IA. Les xarxes neuronals són un tipus d'algoritme inspirat en el funcionament del cervell humà per a processar informació i aprendre patrons complexos a partir de dades. Està composta per un conjunt de neurones interconnectades, anomenades nodes o unitats, que treballen col·lectivament per resoldre un problema específic. Cada neurona rep una sèrie d'entrades, realitza un càlcul intern i produeix una sortida. Les neurones estan organitzades en capes, que poden ser capes d'entrada, capes ocultes i capes de sortida. La informació flueix a través de la xarxa neuronal de manera iterativa. En cada iteració, les dades d'entrada es propaguen a través de les neurones, es realitzen càlculs en cada neurona i les sortides es propaguen cap a la capa següent. Aquest procés es coneix com a propagació cap endavant (forward propagation). Les connexions entre les neurones tenen pesos associats, que es van ajustant a mesura que la xarxa neuronal aprèn a través d'un procés anomenat entrenament. El seu principal avantatge és la seva capacitat per aprendre a partir de dades. Mitjançant l'ajustament dels pesos de les connexions, una xarxa neuronal pot identificar patrons i característiques complexes en les dades d'entrada. Aquest procés s'anomena aprenentatge automàtic (machine learning).

Hi ha diferents tipus de xarxes neuronals, com ara les xarxes neuronals alimentades endavant (feedforward neural networks), les xarxes neuronals recurrents (recurrent neural networks), les xarxes neuronals convolucionals (convolutional neural networks) i les xarxes neuronals generatives (generative neural networks). Cada tipus té les seves pròpies característiques i s'utilitza per a diferents tipus de tasques en IA, com el reconeixement d'imatges, el processament del llenguatge natural, la traducció automàtica, entre d'altres.

No hi ha dubte de que la IA cada cop és i serà més precisa i fiable, però avui en dia en cara no ho és, i està molt lluny de ser-ho. El seu coneixement és basat en l’estadística. En l’anàlisi de moltes bases de dades, de la informació recollida en el que s’anomena Big Data.

La IA és encara una caixa negra ^[9] que pot prendre decisions imprevisibles i que s’equivoca sovint. Un exemple clar són els sistemes de traducció automàtica que fan sovint traduccions estrambòtiques de determinades paraules o expressions que no saben interpretar en el seu context, encara que en el conjunt són força bons. O els sistemes automàtics de discriminació visual o de reconeixement facial que fallen sovint, simplement pintant-se una mica la cara ^[10].

Problemes ètics i metodològics de l’ús de la IA

L'ús de la intel·ligència artificial (IA) planteja diversos problemes ètics i metodològics importants, entre ells en podem destacar:

• La discriminació i els biaixos. Els sistemes d'IA poden ser susceptibles de discriminar o crear biaixos, ja que són alimentats amb dades històriques que poden reflectir prejudicis i desigualtats existents en la societat.
• Això pot generar decisions injustes o reforçar les desigualtats ja existents.
• La privadesa i la seguretat. L'ús de la IA implica la recopilació i l'anàlisi de grans quantitats de dades personals.
• Això planteja preocupacions sobre la privadesa i la seguretat de les dades, especialment si no es prenen les mesures adequades per protegir-les.
• La responsabilitat i la rendició de comptes. Quan els sistemes d'IA prenen decisions importants, és crucial establir una clara responsabilitat i rendició de comptes.
• És necessari determinar qui és responsable si hi ha problemes o danys causats per les decisions o accions de la IA.
• La transparència i la interpretabilitat. Els algorismes d'IA sovint operen com a "caixes negres", la qual cosa significa que els resultats o decisions que produeixen no són fàcilment comprensibles o explicables per als humans.
• Això pot generar desconfiança i dificultar la verificació o interpretació dels resultats.
• L’impacte en llocs de treball i la desigualtat econòmica. L'automatització impulsada per la IA té el potencial de substituir o canviar substancialment molts llocs de treball, el que pot provocar desocupació i desigualtat econòmica.
• És necessari abordar aquestes qüestions per garantir una transició justa i equitativa.
• La manipulació i la desinformació. La IA pot ser utilitzada per manipular o generar desinformació de manera més sofisticada.
• Això pot tenir un impacte significatiu en l'àmbit polític, social i informatiu, i requereix estratègies per combatre la desinformació i protegir la integritat de la informació.
• La dependència i el control. L'ús generalitzat de la IA pot generar una dependència excessiva de la tecnologia i concentrar el control en unes poques entitats o actors.
• Això planteja interrogants sobre la llibertat, l'autonomia i la diversitat de la societat.

Els usos de la IA. Opinió dels experts.

La IA es pot aplicar segons dos eixos: segons la mitjana estadística o sota supervisió experta. Sempre sota una mirada ètica.

Una aplicació estadística mot clara de la IA és el marketing. Contínuament es rep publicitat “a mida”. Alguns la rebutgen i altres “piquen”. Però el cert és que de mitjana funciona molt bé.

Una aplicació sota supervisió molt clara de la IA és l’ús mèdic, militar,..., en general el que s’anomena usos crítics de la IA. Cal supervisar cas a cas el resultat d'aquests sistemes d'IA, validant-ne els resultats i fent-se’n responsables.

Molts experts en el tema de la IA ens adverteixen del mite que representa i de que hem d'anar molt amb compte davant de la IA. Entre ells, podem citar:

Les màquines no tenen sentit comú: No saben resoldre ambigüitats, i el món n'està ple. La intel·ligència no és únicament memòria i capacitat de càlcul. Fins i tot els sistemes de reconeixement d'objectes cometen errors garrafals. (Ramón López de Mántaras ^[11])

La tecnologia i l’ètica han d’anar de la mà. Necessitem una ètica per a l'era digital. I això requereix dues coses: regulació i formació. (Carme Torras i Genís ^[12])

Totes les empreses que s'omplen la boca venent intel·ligència artificial són un frau. Estan venent coses que no serveixen. (Roger Schank ^[13])

Les distòpies sobre la intel·ligència artificial es basen en conceptes psicològics de mascles alfa. Però la IA pot evolucionar també sobre la base de paràmetres femenins: sent eficaç per resoldre problemes però sense necessitat d'aniquilar innocents o de dominar la civilització humana. (Steven Pinker ^[14], 2015)

Hem d'estar atents a les persones, no a les màquines. Tot depèn de nosaltres... perquè les hauríem de saber desendollar. (Michael Shermer ^[15], Apocalypse AI, març 2017)

El futur de la IA

El desenvolupament de la IA dependrà de:

1. La llei de Moore. Formulada per Gordon Moore, cofundador d'Intel, estableix que la capacitat dels microxips i la potència de càlcul s'incrementen aproximadament al doble cada dos anys. El que ha permès l'augment constant de la potència de càlcul dels ordinadors, cosa que ha contribuït a l'avenç de la IA.
2. La llei de rendiments decreixents. Llei que fa referència al fet que a mesura que es desenvolupa la tecnologia de la IA i s'aconsegueixen avenços significatius, els increments de millora o de rendiment poden disminuir gradualment. En altres paraules, a mesura que la tecnologia avança, pot ser més difícil obtenir guanys importants en termes de rendiment o eficàcia.
3. L’aprenentatge accelerat. En referència a la capacitat d'un sistema IA per aprendre i millorar de manera molt ràpida i eficient. Aquest concepte està relacionat amb l'ús de tècniques com l'aprenentatge profund (deep learning) i les xarxes neuronals per permetre que els sistemes IA adquireixin coneixements i millorin el seu rendiment a partir de dades i exemples. L'aprenentatge accelerat permet que els sistemes IA s'adaptin i millorin de manera contínua a mesura que s'enfronten a nous desafiaments i situacions. L'augment de la potència de càlcul, l'accessibilitat a grans quantitats de dades i els avenços en algoritmes i models d'aprenentatge automàtic han contribuït a impulsar l'aprenentatge accelerat en la IA.
4. El canvi accelerat (accelerating change). Concepte que fa referència a l'observació i l'enteniment que els avenços tecnològics i el progrés científic estan experimentant un augment exponencial i accelerat en molts àmbits de la vida. Aquest concepte sorgeix de la idea que la velocitat dels avenços tecnològics s'accelera amb el temps.
5. En relació amb el futur de la intel·ligència artificial (IA), el canvi accelerat té una gran importància. A mesura que la tecnologia de la IA continua evolucionant i s'apliquen nous avenços en algoritmes, models i capacitats de càlcul, es preveu que la velocitat i l'impacte de l'avanç de la IA augmentin de manera significativa. El que implica:
• Els ràpids avenços tecnològics. Es preveu que l'IA i altres tecnologies relacionades experimentin un creixement exponencial, amb avenços que es produeixen a un ritme accelerat. Això pot portar a la creació de sistemes IA més poderosos i sofisticats en un temps relativament curt.
• L’impacte en sectors i indústries. El canvi accelerat pot tenir un impacte significatiu en diversos sectors i indústries. La IA pot transformar la manera com es fan les coses, des de l'automatització de tasques fins a la creació de nous productes i serveis. Sectors com el transport, la salut, la robòtica, l'educació i la indústria manufacturera podrien experimentar canvis disruptius impulsats per l'avanç de la IA.
• Les implicacions ètiques i socials. L'avenç accelerat de la IA planteja qüestions ètiques i socials importants. A mesura que la IA adquireix més autonomia i capacitat de presa de decisions, és necessari considerar aspectes com la responsabilitat, la privadesa, el control i l'equitat en la seva implementació. També es plantegen interrogants sobre l'impacte en llocs de treball, les desigualtats i la interacció entre les persones i els sistemes IA.

El futur de la IA és subjecte doncs a múltiples factors, inclosos els avanços tecnològics, les inversions en recerca i desenvolupament, les polítiques reguladores i les necessitats i demandes socials.

Conclusió

Els sistemes d'intel·ligència artificial no deixen de ser un negoci. Una conseqüència inevitable del capitalisme, els mercats i l’evolució tecnològica. El cantó positiu és que pot contribuir al desenvolupament de màquines autosuficients i respectuoses amb la natura.

Segons molts analistes som potser en un canvi de paradigma de la civilització.

• La civilització del petroli s'acaba (J. Rifkin)
• L'economia basada en el creixement s'ha d'acabar (Jason Hickel ^[16])
• El capitalisme és una rèmora històrica que està morint. (···) Som en una cruïlla de camins, podem avançar per humanitzar-nos. Som uns ignorants de la nostra tecnologia. (···) Per a construir un altre món ens caldrà socialitzar la ciència, la tecnologia, i el seu us, fent-les humanes. (Eudald Carbonell)

Finalment, podem plantejar-nos preguntes com:

• Sabrem usar les noves màquines amb ulleres ètiques?
• Sabrem aprendre a viure en aquest món de noves màquines)
• Voldrem dominar o serem conscients que tots som Natura?
• Sabrem dels límits, de la vulnerabilitat, de les cures que necessitem?
• Serem conscients de que no podem tenir de tot sempre i aquí (usar, si n'hi ha, i, sinó, esperar)?

Hem d'anar cap a un altre món. Ens cal una nova tecnologia humana i respectuosa. Una tecnologia que ens ajudi a pensar, i per això cal dubtar molt del que ens diu a través d'aquests sistemes d'internet. Una tecnologia que sigui ecològica i respectuosa, que ajudi les persones en un marc de decreixement, perquè potser hem crescut massa.

Jordi Coll Vera - 2023