Construyendo vocaciones

Hace ocho mil años, grupos de cazadores-recolectores que habitaban en la región de los Grandes Lagos, entre los Estados Unidos y Canadá, descubrieron al cobre y lo emplearon para fabricar puntas de flecha y otros objetos utilitarios. No muy lejos de ahí, pero ocho mil años después, Walter Brattain y John Bardeen idearon cómo fabricar un transistor a partir de una oblea de germanio. En su momento, ambos, el cobre y el germanio fueron materiales que cambiaron al mundo.

En efecto, si bien el cobre no es un material de una gran dureza, su combinación con el estaño produjo el bronce, un material de una importancia tan grande, que incluso dio origen a la edad que lleva su nombre. El germanio, por su lado, dio sustento al transistor, cuya primera versión fue demostrada en diciembre de 1947 en los laboratorios Bell de la compañía American Telegraph and Telephone, en Murray Hill, Nueva Jersey. Como es bien conocido, el transistor es un dispositivo que originó una revolución en la electrónica que llevó, entre otras cosas, al desarrollo de las computadoras y la Internet, que han cambiado al mundo de manera radical y prometen hacerlo de manera todavía más profunda en el futuro.

Tanto en la aparición del cobre como en la del germanio, el azar desempeñó un papel importante. Así, el cobre es un metal que puede existir de forma nativa en la naturaleza y esta circunstancia posibilitó su descubrimiento y utilización en la fabricación de objetos utilitarios en una época temprana. El germanio, por otro lado, se empleó para fabricar el primer transistor por una situación en la que se mezclan el azar y el empleo de conocimientos científicos altamente sofisticados.

Por lo demás, así como el bronce superó al cobre para fabricar artefactos utilitarios, el germanio no resultó ser el mejor material para construir transistores y fue superado ampliamente por el silicio en la medida que transcurrieron los años cincuenta del siglo XX. Hoy en día, si bien el germanio está lejos de desaparecer de la escena de la electrónica -como no lo ha hecho el cobre frente al bronce en muchas aplicaciones-, el silicio ha ido mucho más lejos de lo que podría haber ido el germanio. Así, entre otros dispositivos, el silicio ha dado origen al chip semiconductor, el objeto más complejo jamás construido, algo que difícilmente podría haber hecho el germanio.

De todo lo anterior, podríamos concluir que los materiales tienen vocaciones para algunas cosas y no para otras. Así, el cobre tiene vocación como un material para fabricar tuberías de agua, pero no tanto para fabricar flechas. De igual manera, el silicio tiene una vocación para fabricar chips semiconductores y en este sentido supera ampliamente al germanio; que es, no obstante, útil en la electrónica en aplicaciones más restringidas.

Podemos concluir que a lo largo de la historia y la prehistoria las aplicaciones de los materiales han dependido del descubrimiento fortuito de materiales con vocaciones determinadas, y que dichas aplicaciones han sido, en realidad, definidas por los materiales mismos. La inteligencia artificial, sin embargo, cambió este estado de cosas al invertir el proceso. Es decir, en lugar de que el descubrimiento fortuito de un material dé origen a una aplicación, en primer término se define una determinada aplicación y con ayuda de la inteligencia artificial se encontraría un material adecuado para la misma.

Por supuesto, la inteligencia artificial no encontraría una solución de la nada, sino sobre la base de la información que se ha acumulado sobre las propiedades físicas y químicas de los materiales. Sin embargo, dada la enorme cantidad de información acumulada, la absorción y síntesis de la misma resulta difícil de llevar a cabo por un investigador o grupo de investigadores interesados en una determinada aplicación, y es en ese sentido que las computadoras y la inteligencia artificial, que pueden acceder y procesar a gran velocidad cantidades masivas de información, están cambiando las reglas del juego.

De este modo, el silicio, descubierto siguiendo las reglas del juego anteriores, en la que las vocaciones de los materiales determinaban las aplicaciones, ha llevado, a través los chips semiconductores, a la posibilidad de que se defina una aplicación en primera instancia y después, por medio de la inteligencia artificial, se defina el material adecuado para llevarla a cabo. Es decir, posibilitaría la síntesis de materiales con vocaciones determinadas, y con esto introduciría un cambio de paradigma en el desarrollo de materiales para nuevas aplicaciones.