La cuarta revolución industrial y las tecnologías disruptivas
Por Ing. Manuel Cardona
Investigador científico y Maestro en Automática y Robótica
manuelnapoleon.cardona@unab.edu.sv
La cuarta revolución (i4.0) ha comenzado, y con su llegada muchas tecnologías disruptivas que cambiarán nuestro entorno, se estima que más de siete millones de empleos se verán afectados en los próximos cinco años. La i4.0 implica una nueva gama de tecnologías que están fusionando el mundo físico, digital y biológico, y alterarán la forma en que nos relacionamos, trabajamos y vivimos. A lo largo del mundo muchas disciplinas, economías e industrias se están preparando para el impacto que traerá esta transición. En el presente artículo se hace un recorrido sobre las tecnologías que acompañan la industria 4.0, se analizan las implicaciones y se discuten algunas recomendaciones que nos pueden ayudar a prepararnos para esa nueva transición, finalmente se plantean algunos pronósticos.
INTRODUCCIÓN
El ser humano en su afán por buscar una mejora en los procesos de producción, optimización de los ya existentes y búsqueda de mejores condiciones, ha marcado a lo largo de la historia una serie de hitos que han cambiado sustancialmente la vida de las personas. Cada una de las revoluciones industriales que han aparecido han marcado un antes y un después, impactando directamente en los cambios tecnológicos, socioeconómicos y culturales.
Los cambios tecnológicos han implicado el uso de nuevos materiales, nuevas fuentes de energía, la invención de máquinas, nuevas formas de organización de trabajo, nuevas formas de comunicación y transporte, y la creciente aplicación de la ciencia en la industria. Por otra parte, estos cambios han provocado cambios indirectos en otras áreas, tales como los cambios económicos y el comercio internacional, cambios políticos como resultado de los poderes económicos, cambios culturales que han llevado a una sociedad del conocimiento.
Sin embargo, estos cambios tecnológicos han implicado un abuso enorme de los recursos naturales, los cuales están generando un desequilibrio en el planeta, causando repercusiones que pueden ser irreversibles sino se toman cartas en el asunto.
Hoy en día estamos iniciando un nuevo ciclo, en el cual se están integrando los sistemas físicos, digitales y biológicos, en caminados hacia una transformación inminente en los sistemas de producción. Esta transformación está conformada por una serie de tecnologías emergentes que provocan cambios disruptivos en todas las actividades, tecnologías como el internet de las cosas (IoT), inteligencia artificial (AI), robótica, sistemas autónomos, blockchain, comunicación 5G, bioinformática, realidad aumentada, etcétera, las cuales darán vida a la fábrica del futuro y marcarán un cambio en la innovación, ya que se pasará de una innovación lineal, tal como se ha mantenido hasta el momento desde la primera revolución industrial, a una innovación con un crecimiento exponencial. La Fig. 1, muestra algunas de las tecnologías habilitadoras de la i4.0.
Fig. 1. Algunas Tecnologías habilitadoras de la Industria 4.0.
LAS REVOLUCIONES INDUSTRIALES
La primera revolución industrial llegó entre los años de 1760 a 1830, con la introducción de sistemas de producción mecánicos con tracción hidráulica y de vapor. La primera revolución industrial se limitó en gran parte a Gran Bretaña. Conscientes de su ventaja, los británicos prohibieron la exportación de maquinaria, trabajadores calificados y técnicas de fabricación, fue hasta 1807 cuando dos hombres de negocio británicos llevaron la revolución a Bélgica convirtiéndose en el primer país de Europa continental en transformarse económicamente.
La segunda revolución industrial apareció entre los años de 1870 a 1914, y estuvo marcada por cambios en la organización industrial y la invención de la electricidad, estos cambios provocaron automáticamente nuevas invenciones tales como la cinta transportadora, la invención del bombillo, el primer automóvil de combustión interna y la primera transmisión por radio. Al mismo tiempo, se marcó un nuevo hito en la producción ya que se creó la producción en serie, aumentado significativamente la producción en masa.
Casi un siglo después apareció una tercera revolución industrial, la cual tuvo de base las nuevas tecnologías de la información y la comunicación. Se incorporó la microelectrónica y la automatización de toda la producción, esta revolución fue testigo del aumento de la electrónica, con el transistor y el microprocesador, pero también del aumento de las telecomunicaciones y las computadoras. Para la industria, esta revolución dio lugar a la era de la automatización de alto nivel en la producción gracias a dos inventos importantes: los autómatas o los controladores lógicos programables (PLC) y los robots, inventos que permitieron al mismo tiempo crear los sistemas de producción flexible, dando lugar a un cambio de paradigma en los procesos productivos y brindando una gran versatilidad en la fabricación.
LA CUARTA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL
Hoy en día estamos ingresando a la cuarta revolución industrial (i4.0), esta revolución está marcada por la integración del mundo físico, digital y virtual, dando origen a una innovación exponencial y creando cambios disruptivos no solo en la industria sino también en la economía y la sociedad.
La cuarta revolución industrial se está dando en olas que lo cambian todo, los inicios de la i4.0 se dieron alrededor del 2009 con el aparecimiento tecnologías tales como el internet de las cosas (IoT), computación en la nube, realidad aumentada, robótica e impresión 3D. Estas tecnologías conformaron la primera ola de transformación, entre los años del 2009 al 2016, generando nuevos conceptos tales como las ciudades inteligentes, machine learning, dispositivos wearebles, etcétera, y otras tecnologías avanzadas que permiten capturar y analizar rápidamente grandes cantidades de datos generando a la vez volúmenes de información que antes eran inimaginables.
La segunda ola comenzó en el 2016 y durará aproximadamente hasta el 2025. Esta ola ha traído nuevas tecnologías que estamos viviendo hoy en día, tal como la inteligencia artificial, los sistemas autónomos, blockchain, automatización inteligente y redes de comunicación 5G.
Además, ya se han comenzado a notar los impactos de esta nueva ola, hoy en día se habla de vehículos autónomos, fábrica del futuro, industria conectada y del futuro de la energía.
Por otra parte, como consecuencia de la AI están apareciendo nuevas soluciones tales como el servicio al cliente automatizado a través de asistentes virtuales y chatbots capaces de responder a las diferentes demandas de los clientes, las computadoras y las máquinas están supervisando las carteras financieras, pronosticando el clima e incluso sembrando cultivos.
Un pilar de la i4.0 es la comunicación, por lo que la nueva tecnología 5G será un factor importante, la 5G habilitará un ecosistema enorme de internet de las cosas en el que las redes pueden satisfacer las necesidades de comunicación de miles de millones de dispositivos conectados a la internet, a una velocidad entre 10 a 100 veces mejor que las redes 4G y 4.5G actuales, con tiempos de latencia de apenas un milisegundo, una banda ancha 1000 veces más rápida por unidad de área, y una reducción del 90% en el consumo de energía de la red.
Sin embargo, esta nueva tecnología traerá nuevos retos, no solo se necesitará de la instalación de miles de antenas, ya que la frecuencia de transmisión es mayor lo que reduce la distancia entre el usuario y el enlace, sino también nuevos requisitos en los dominios de almacenamiento, computación y red, y representarán nuevos riesgos a la confidencialidad, integridad y disponibilidad de los datos tanto de la empresa como del usuario.
Actualmente, es China el país que más avanzado está en la transición a 5G, ya se han hecho implementaciones en algunas ciudades tal como en Shenzhen y se están avanzando en varios proyectos en ciudades como Beijing, Hangzhou, Guiyang, Chengdu, Fuzhou, Zhengzhou, y Shenyan, se espera que para el 2020 se tengan cerca de 10,000 estaciones de 5G. Las compañías que más han aportado con contribuciones técnicas al estándar 5G a través de patentes, licencias, innovaciones, y dispositivos para el desarrollo de la tecnología se muestran en la Fig. 2.
Fig. 2. Compañías líderes en 5G. *Las contribuciones se han dado con patentes, licencias, innovaciones, y dispositivos para el desarrollo de la tecnología. (GmbH, 2019).
Como se mencionó al principio, uno de los componentes de las revoluciones industriales es el poder económico, el cual queda al descubierto con los últimos acontecimientos entre USA y China. El bloque de Estados Unidos al gigante asiático está motivado por el temor de perder la hegemonía tecnológica, tal como se muestra en la Fig. 2, es Huawei Technologies la empresa líder con más contribuciones tecnológicas a la tecnología móvil de quinta generación, lo cual pude representar para China una ventaja económica y geopolítica.
Finalmente, la tercera ola de la i4.0 podría llegar para el 2025, y estará acompañada de tecnologías como la computación cuántica, neurotecnología, nanotecnología, bioinformática, materiales avanzados, y redes de sexta generación (6G).
RETOS Y DESAFÍOS DE LA I4.0
La llegada de la i4.0 traerá consigo una serie de retos y desafíos, por una parte, dado la cantidad enorme de datos sensibles que se manejarán, serán necesarios nuevos algoritmos y capas de seguridad con lo cual la ciberseguridad tomará un papel importante en toda la etapa de transformación.
La implementación de las redes de quinta generación (5G) traen consigo grandes implicaciones en los aspectos de seguridad, actualmente las redes 4G utilizan una autenticación robusta mutua entre el usuario (dispositivo conectado) y las redes, por tanto, la seguridad es una mezcla de seguridad en la periferia (dispositivo) y la red de telefonía (seguridad en el núcleo de red). Hasta hoy, no se tiene finalizado el estándar de autenticación, pero deberá de garantizar la seguridad, privacidad y confianza, asegurando el acceso a la red y gestionando las redes virtuales generadas por el IoT.
Uno de los factores que también jugará un papel muy importante en la i4.0 serán los estándares, ya que son una forma vital de abordar e integrar las herramientas en evolución de la i4.0 , en este sentido es el Instituto de Ingenieros en Electricidad y Electrónica (IEEE) el que está a la vanguardia, desde los estándares para los recursos de energía distribuidos tal como la serie IEEE 1547, estándares para redes inteligentes tal como el IEEE 2030, la creación de un estándar de ontología para robots, IEEE 1872, así mismo, se tienen los estándares IEEE 2048 e IEEE 3141 para realidad aumentada y realidad virtual (IEEE, 2019).
Otro aspecto importante será las regulaciones éticas para el uso de la inteligencia artificial y los sistemas autónomos, estos estándares deberán de regular los ámbitos de aplicación de la AI y sus limitaciones, así como también el impacto en nuestras vidas, tecnologías y datos. Además, la aparición de los sistemas autónomos puede traer sistemas de transporte más eficientes y seguros para muchos tipos de vehículos, sin embargo, será necesario dotarlos de sistemas de seguridad físicos (sensores, actuadores) redundantes y un control avanzado de gestión de la seguridad de la información.
ALGUNAS PREDICCIONES
Con la llegada e implementación de la i4.0, se espera que para el 2020, los fabricantes (G2000) habrán creado nuevos modelos de negocios y flujos de ingresos mediante el uso de la inteligencia artificial (AI) y el aprendizaje automático (ML), generando así un 15% adicional en valor entre los socios del ecosistema. Además, para el 2021, el 10% de los fabricantes (G2000) utilizarán blockchain para garantizar una sincronización perfecta en varios niveles de la cadena de valor de fabricación, lo que reducirá los costos de validación del proceso en un 50% (IDC, 2019).
Por otra parte, se espera que para el 2022, el 35% de las organizaciones de manufactura habrán creado nuevos ecosistemas al implementar plataformas centradas en la inteligencia artificial y blockchain, automatizando así el 50% de los procesos. También, se espera que para el 2022, impulsado por las crecientes expectativas de los clientes y la competencia de la plataforma económica, el 25% de los fabricantes participará en la colaboración entre industrias, lo que resultará en un aumento de los ingresos en un 10% (IDC, 2019).
Además, para el 2020, más del 30% de los proyectos smart city altamente innovadores se probarán en ciudades pequeñas de menos de 200,000 habitantes, la inversión en casos de uso de smart city alcanzará los $158 mil millones para 2022, con el crecimiento general más rápido en las Américas y el mayor gasto en vigilancia visual fija y transporte público (IDC, 2019).
Finalmente, para el 2021, el 40% de los gobiernos desarrollará e implementará políticas para evitar el sesgo algorítmico y el uso poco ético de datos para evitar la privacidad relacionada con la inteligencia artificial y las crisis éticas, mientras que para el 2024, el 25% de los gobiernos estatales y locales utilizarán tecnologías de blockchain para la distribución de beneficios, la gestión de identidades y la gestión de permisos y contratos.
CONCLUSIONES
En el presente artículo se ha abordado las implicaciones de la implementación de la industria 4.0, así como también las tecnologías que la acompañan y los cambios que se esperan.
Es de suma importancia que todos los gobiernos definan estrategias para sumarse de manera efectiva a la i4.0, haciendo énfasis en los países con menos desarrollo, ya que al no sumarse a esta nueva era pueden quedar en un enorme rezago de desarrollo lo cual puede implicar muchísimos más años de salir adelante.
La educación es la clave fundamental para todos los cambios que traerá la i4.0, la distribución del empleo sufrirá un cambio masivo lo cual significará una tecnificación de los puestos de trabajo, haciendo cada vez más importante las habilidades y conocimientos avanzados de parte de los trabajadores.
Los gobiernos deben de anticiparse con la modernización de los planes de estudio y del sistema educativo. Tal como lo menciona el Foro Económico Mundial, debido a la i4.0, el 65% de niños que ahora inicia la educación primaria, trabajará eventualmente en empleos que aún no existen.
Finalmente, podemos concluir que estamos en el principio de una gran transformación que incluye una gama de nuevas tecnologías que están fusionando los mundos físico, digital y biológico, esta revolución seguramente alterará la forma en que la raza humana vive, trabaja y se relaciona entre sí. Muchos campos a lo largo del mundo verán avances significativos afectando a todas las disciplinas, economías e industrias, por lo que los gobiernos deben de generar políticas para afrontar efectivamente esta nueva era, además es necesario que los gobiernos creen un ecosistema que permita la puesta en funcionamiento del modelo de triple-hélice con el objetivo de unir gobierno, industria y academia para crear sinergias que faciliten la transición hacia la industria 4.0 y la transformación digital.
REFERENCIAS
