Es un momento emocionante para estar en ingeniería. La Cuarta Revolución Industrial (4RI o Industria 4.0 – como prefieras) está en pleno apogeo. El ritmo del cambio tecnológico, especialmente en el ámbito digital, ha creado nuevas oportunidades y ha roto fronteras.
2020 promete ser una década de grandes cambios en la ingeniería. Hemos seleccionado los 5 temas más candentes y las industrias emergentes que probablemente se destacarán en 2020 y más allá.
Tabla de contenido
1. Robótica/Automatización/IA/Aprendizaje automático
En 2020, el aumento de la automatización y el trabajo asistido por IA tendrán el mayor impacto en todas las áreas de la ingeniería.
El diseño de ingeniería cambiará fundamentalmente mediante el uso de la IA y el aprendizaje automático. Diseño GenerativoAutodesk está lanzando herramientas de diseño generativo en su suite de software Fusion 360. El diseño generativo utiliza algoritmos de IA para optimizar iterativamente el diseño dentro de los parámetros establecidos. Esto significa que el diseño ya no está limitado por los límites de la imaginación y el cálculo humanos. También tiene el potencial de reducir el error humano. Por ejemplo, si los servicios estructurales, mecánicos, eléctricos y de plomería están diseñados generativamente al mismo tiempo, no debería haber superposición y todo debería integrarse de manera óptima.
La industria manufacturera también está mostrando signos de automatización y revolución de la IA. Federación Internacional de Robótica (IFR) Recientemente, anunció que había logrado un récord mundial de 16.500 millones de dólares invertidos en la fabricación de robots en 2018.
Sin embargo, por el momento, los robots son más adecuados para tareas repetitivas, serviles o peligrosas para los humanos. En 2020, podemos esperar ver más robótica inteligente y máquinas controladas por IA. En combinación con los sensores y la integración del Internet de las cosas (IoT), los robots son capaces de realizar tareas y tomar decisiones más complejas. La destreza robótica y la flexibilidad son dos áreas clave que se espera que mejoren durante el próximo año. El diseño mejorado y la visión artificial más sofisticada mediante el aprendizaje profundo le permitirán ver con mayor nitidez y estimar con mayor precisión el tamaño y la profundidad de los objetos.
2. Vehículos autónomos/Vehículos autónomos
Los coches autónomos no están ocurriendo tan rápido como sugieren algunas predicciones, pero la revolución de la conducción autónoma está en marcha y se acelerará en 2020. La Sociedad Internacional de Ingenieros Automotrices (SAE, por sus siglas en inglés) ha identificado una taxonomía de cinco pasos para la conducción autónoma.
- Nivel 0 – Sin automatización del controlador
- Nivel 1 – Asistencia al conductor
- Nivel 2 – Automatización parcial
- Nivel 3 – Automatización condicional
- Nivel 4 – Alto grado de automatización
- Nivel 5 – Totalmente automatizado
La mayoría de los vehículos modernos son de nivel 1 y tienen funciones de asistencia al conductor, como asistencia de estacionamiento, frenado automático, etc. De hecho, todavía estamos lejos del nivel 5. Por ejemplo, Ford ha revisado su cronograma con 2021 como su objetivo inicial para la automatización de Nivel 5. En cambio, la compañía planea lanzar vehículos autónomos de nivel 4 hacia fines de 2021.
Sin embargo, en 2020, existe la posibilidad de que se lancen vehículos de Nivel 2 (parcialmente autónomos), así como vehículos de Nivel 3 que se controlan bajo ciertas condiciones, como la conducción en autopista de un solo carril. Honda, Toyota, Hyundai, Volvo y otros planean lanzar vehículos de nivel 3 a finales de 2020.
3. Energía limpia e ingeniería ambiental
Con el cambio climático en lo más alto de la agenda política, la energía limpia y la ingeniería ambiental seguirán siendo áreas clave de inversión. Deloitte anunció recientemente que Perspectivas de energía renovable para 2020 Los parques eólicos marinos y las plantas de energía solar se destacaron como áreas de crecimiento. A medida que la tecnología se vuelve más asequible, predecimos que la competencia aumentará y habrá un nuevo aumento en la producción de energía renovable.
Se espera que haya un mayor enfoque en la búsqueda de soluciones a la escasez de agua, que es uno de los mayores desafíos que enfrenta el mundo moderno. Una de las soluciones innovadoras es la tecnología “Sky Water”. Este es el proceso de eliminar la humedad del aire y hacer agua potable. Dado que hay más de 12 billones de galones de agua dulce en la atmósfera de la Tierra, es fácil ver por qué es una solución atractiva.
En el sitio de construcción, preste atención a los nuevos materiales de construcción respetuosos con el medio ambiente, como: Hormigón ecológico y ladrillo ecológico. La fuerza motriz detrás de estas innovaciones es doble. El cemento ordinario requiere un proceso de descarbonización que emite una gran cantidad de CO2Además, la extracción excesiva de áridos de arena necesarios para el hormigón ha provocado un aumento de la erosión costera en todo el mundo.
En general, los principios y objetivos de la ingeniería ambiental no han cambiado.
- Facilitar el acceso al agua potable en todo el mundo
- Construir un sistema de saneamiento eficaz para prevenir la propagación de enfermedades y promover la salud.
- Monitorear y evaluar la contaminación del aire e idear formas de mitigar sus efectos negativos.
- Encontrar soluciones que mejoren la salud humana y protejan el medio ambiente
Las nuevas tecnologías e innovaciones están facilitando el logro de estos objetivos, y dado que se espera que el calentamiento global mate a más de 100 millones de personas para 2030, existe una necesidad más urgente que nunca.
4. Nuevos Materiales y Nanotecnología
Informes recientes del NIMS predice que la nanotecnología se convertirá en algo importante en la ciencia e ingeniería de materiales en 2020 debido al desarrollo de nuevos materiales nanofuncionales. Por ejemplo, la nanoelectrónica utilizada en la computación cuántica requiere nuevos materiales con estructuras moleculares diferentes a las de la computación convencional.
Centrándose en materiales transparentes conductores no basados en indio, Nanotubos de carbono, Materiales LED blancos, materiales láser ultravioleta de estado sólido, materiales de cristal fotónico, etc., materiales utilizados en pantallas electrónicas y dispositivos LED, como teléfonos inteligentes.
El grafeno, uno de los nanomateriales más prometedores, tiene muchas posibilidades interesantes, desde baterías de ultra larga duración y nanomicrochips hasta pantallas táctiles flexibles y células solares ultrapotentes.
El grafeno ya se utiliza en equipos deportivos como raquetas de tenis, tecnología de enfriamiento para dispositivos portátiles y varios dispositivos de sensores nanomédicos. Sin embargo, 2020 puede ser el año en el que el grafeno dé un verdadero salto adelante. Los fabricantes de automóviles ya están planeando instalarlo en sus vehículos. La razón es simple: el grafeno es 200 veces más fuerte que el hierro, pero mucho más ligero y flexible. Esto lo convierte en el material de elección para aplicaciones pesadas en vehículos e ingeniería aeroespacial.
Los ingenieros aeroespaciales creen que el grafeno se puede combinar con los materiales de los aviones existentes para reducir significativamente el consumo de combustible y dar como resultado aviones mucho más ligeros. Actualmente se están llevando a cabo investigaciones para que esto suceda, y podría tener un impacto positivo significativo en las emisiones de carbono producidas por la industria de la aviación.
5. Bioingeniería
La bioingeniería o ingeniería biomédica es un campo relativamente nuevo que integra la medicina, la ingeniería y la biología. Los bioingenieros desarrollan prótesis y tecnologías de administración terapéutica, y son esenciales para la investigación de células madre y tejidos, el análisis biomédico y otros avances tecnológicos diseñados para mejorar la salud y el bienestar.
Un desarrollo clave de la bioingeniería a tener en cuenta en 2020 es el auge de la impresión 3D biomédica. Aunque todavía se encuentra en la etapa de investigación y desarrollo, pronto será posible imprimir órganos humanos para trasplantes. Ya existen impresoras 3D que pueden producir músculos, cartílagos y huesos, Sistema Integrado de Impresión de Tejidos y Órganos (ITOP). Otros desarrollos incluyen el tratamiento de la obesidad mediante parches transdérmicos de administración de fármacos, ropa de bioingeniería y el uso de nanorobots microscópicos para administrar medicamentos a áreas del cuerpo de alto nivel para combatir enfermedades.