Músculos artificiales: súper fuerza de ingeniería

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Músculos artificiales: súper fuerza de ingeniería

Músculos artificiales: súper fuerza de ingeniería

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Los músculos artificiales abren la puerta a la fuerza sobrehumana, pero los usos prácticos apuntan a las prótesis y la robótica.
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      Previsión Quantumrun
    • 6 de mayo de 2022

    Resumen de información

    Los avances en la tecnología de los músculos artificiales están allanando el camino para una serie de aplicaciones, desde prótesis más naturales hasta robots con mayor destreza. Los investigadores están explorando materiales y fuentes de energía para crear fibras que imiten los movimientos de los músculos humanos. A medida que esta tecnología continúa desarrollándose, promete traer cambios transformadores en diversas industrias, incluidas la atención médica, la moda y el entretenimiento, al tiempo que plantea importantes consideraciones éticas y regulatorias.

    Contexto de los músculos artificiales

    Los científicos han experimentado una larga historia de intentos fallidos de crear músculos artificiales. Estos incluyen metales con memoria de forma, hidráulica, polímeros y servomotores. Sin embargo, estos intentos no son óptimos debido a su peso, destreza y tiempos de respuesta máximos. Los músculos artificiales viables requieren un mecanismo de movimiento elástico junto con una fuente de energía biológica, como la glucosa y el oxígeno. 

    Sin embargo, a fines de la década de 2010, los investigadores publicaron estudios sobre el desarrollo de músculos artificiales de última generación. En 2019, un equipo de investigación del Instituto Tecnológico de Massachusetts replicó el sistema de "enrollar y tirar" de la planta de pepino para producir fibras que pueden contraerse como los músculos humanos. Lo lograron uniendo dos polímeros con elasticidad variable que formaban espirales cuando se tensaban. Las temperaturas más cálidas permitieron un mejor enrollado, generando más resistencia a la tracción. Además, las fibras funcionan bien en condiciones moderadas, lo que las hace viables para la producción comercial. Las fibras también se pueden recubrir con nanocables para proporcionar una fuente interna de energía. 

    Además, los científicos de la Universidad de Linköping crearon músculos artificiales en 2019 que utilizan glucosa y oxígeno como fuente de energía, convirtiendo la energía química en impulsos eléctricos a través de electrodos biológicos. Los impulsos eléctricos provocaron que los músculos artificiales desarrollados se contrajeran. Con el tiempo, es probable que los científicos utilicen músculos artificiales para mejorar robots y prótesis. Si bien se puede hacer que los músculos artificiales sean más de 600 veces más fuertes que los músculos humanos, a diciembre de 2021, los modelos pueden perder hasta el 97 por ciento de su energía al realizar diferentes acciones, lo que los vuelve altamente ineficientes.   

    Impacto disruptivo

    El desarrollo de músculos artificiales podría ofrecer nuevos tratamientos para trastornos musculares degenerativos, como la distrofia muscular de Duchenne. Estos músculos sintéticos podrían utilizarse para crear terapias que ayuden en la regeneración muscular, mejorando la calidad de vida de las personas que padecen tales afecciones. Además, para las personas que dependen de prótesis, los músculos artificiales presentan una oportunidad para encontrar alternativas más ligeras y eficaces, que mejoren la movilidad y la facilidad de uso. A medida que avanza la investigación, el objetivo es disminuir la pérdida de energía que prevalece en los diseños actuales, no sólo haciendo que estos músculos sean más eficientes sino también ampliando su aplicabilidad en diversas industrias.

    Si observamos el panorama industrial, la integración de músculos artificiales en el equipo de los trabajadores podría aliviar notablemente las demandas físicas de los roles que requieren mucha mano de obra. Imagine exotrajes con músculos artificiales que ayuden a los trabajadores de las industrias pesadas a reducir la tensión en sus cuerpos, un desarrollo que potencialmente podría fomentar un ambiente de trabajo más saludable y reducir los tiempos de inactividad relacionados con las lesiones. Paralelamente, el sector de la robótica se beneficiará significativamente, ya que las futuras generaciones de robots posiblemente presenten músculos artificiales, lo que les otorgará mayor flexibilidad y movilidad, lo que puede ser fundamental en tareas que requieran un toque delicado o navegar por terrenos irregulares.

    Sin embargo, este desarrollo también requiere que los organismos deportivos actúen de manera preventiva para defender la equidad en las competiciones, ya que pueden necesitar instituir regulaciones que prohíban a los atletas usar músculos artificiales implantados para obtener una ventaja indebida. Es posible que los gobiernos también necesiten fomentar entornos que fomenten avances éticos y al mismo tiempo prevengan el uso indebido. Además, las instituciones educativas pueden aprovechar este momento para integrar el conocimiento sobre esta tecnología emergente en los planes de estudio, alimentando a una generación que sea experta en aprovechar los beneficios y al mismo tiempo mitigar las posibles desventajas. 

    Implicaciones de los músculos artificiales 

    Las implicaciones más amplias de los músculos artificiales pueden incluir:

    • Los diseños de prótesis están evolucionando para ser más livianos y más receptivos a los estímulos del usuario, lo que resulta en un aumento de opciones estéticamente agradables para las personas con discapacidad, que no solo podrían mejorar la movilidad sino también aumentar la autoestima y facilitar una integración más fluida en diversos roles sociales.
    • Los militares canalizan fondos hacia programas de investigación para desarrollar músculos artificiales especializados, lo que lleva a la creación de súper soldados dotados de mayor fuerza y ​​velocidad, una medida que podría intensificar las carreras armamentistas a nivel mundial y plantear dilemas éticos en torno a la mejora de las capacidades humanas a través de medios artificiales.
    • La aparición de robots humanoides equipados con pieles y músculos orgánicos o sintéticos flexibles, allanando el camino para interacciones más naturales entre humanos y robots, alterando la dinámica del mercado laboral al introducir robots capaces de realizar tareas con una destreza y comprensión emocional similares a las humanas.
    • La industria de la moda podría adoptar músculos artificiales en los diseños de ropa, lo que daría lugar a prendas que pueden cambiar de forma o color según las preferencias o emociones del usuario, ofreciendo una nueva dimensión de moda personalizada pero también planteando interrogantes sobre el impacto ambiental de producir este tipo de ropa de alta tecnología. .
    • La industria del entretenimiento, en particular los sectores del cine y los juegos, aprovecha los músculos artificiales para crear animatrónicos y personajes virtuales más realistas, lo que genera experiencias inmersivas pero posiblemente aumenta los costos de producción.
    • El desarrollo de robots de rescate equipados con músculos artificiales, mejorando su capacidad para navegar en terrenos difíciles y salvar vidas en zonas afectadas por desastres.
    • El potencial de uso de músculos artificiales en exploraciones espaciales, ayudando a los astronautas a realizar tareas con menor esfuerzo físico, ampliando la duración de las misiones espaciales pero también requiriendo inversiones sustanciales en investigación y desarrollo.
    • El sector de la salud potencialmente está viendo un aumento en los programas personalizados de fisioterapia y rehabilitación que aprovechan los músculos artificiales, lo que lleva a procesos de recuperación más efectivos pero también aumenta el costo de los servicios de salud debido a la integración de tecnología de punta.

    Preguntas a considerar

    • ¿Cree que los gobiernos prohibirán o deberían prohibir el uso de músculos artificiales en personas sanas? 
    • ¿Estaría interesado en músculos artificiales, ya sea implantados o un apéndice portátil, para hacerlo más fuerte y más rápido? 

    Referencias de información

    Se hizo referencia a los siguientes enlaces populares e institucionales para esta perspectiva:

    Centro de Estudios Estratégicos e Internacionales Miedo, incertidumbre y dudas sobre los microchips humanos