La presidente del Rensselaer Polytechnic Institute, Shirley Ann Jackson, indica alcune linee guida che i governi dovrebbero adottare per favorire l’innovazione in previsione delle situazioni di crisi incombenti
di Shirley Ann Jackson
Per tutta la mia vita lavorativa, sono stata coinvolta nella ricerca di base sulle nuove tecnologie. Presso gli AT&T Bell Laboratories, ho contribuito alla comprensione dei materiali elettronici e optoelettronici utilizzati nei laser a semiconduttore che ora fanno parte di molti dispositivi. Come professore di fisica alla Rutgers University, ho avuto la possibilità di condurre studi d’avanguardia e supervisionare il dottorato di ricerca.
Incaricata direttamente dall’ex presidente Bill Clinton, ho contribuito a rivedere le strategie della Nuclear Regulatory Commission. In qualità di membro del Council of Advisors on Science and Technology (PCAST) ho lavorato da consulente alla Casa Bianca, guidata dall’ex presidente Barack Obama, sulle politiche in molte aree della scienza, della tecnologia e dell’innovazione. Dal 2014 al 2017 sono stata copresidente del President’s Intelligence Advisory Board.
Le mie esperienze mi hanno permesso di contribuire a una vasta gamma di comitati aziendali, senza scopo di lucro e consultivi, tra cui FedEx, IBM, Medtronic, Kyndryl, MIT Corporation, Nature Conservancy, Intelligence Advisory Board del presidente americano, International Security Advisory Board al Dipartimento di Stato e US Secretary of Energy Advisory Board. Inoltre, dal 1999, sono presidente del Rensselaer Polytechnic Institute.
Questi ruoli di leadership nel settore tecnologico, accademico e governativo mi hanno fornito una prospettiva e una visione uniche. Quello che ho imparato è che solo attraverso la mobilitazione di tutti e tre queste componenti e un’azione di concerto nell’ecosistema dell’innovazione, si possono affrontare le più grandi sfide di oggi e di domani.
La velocità con cui sono stati sviluppati e implementati i vaccini contro il covid-19 dimostra la potenza dell’ecosistema dell’innovazione statunitense quando viene mobilitato durante una crisi. Vaccini straordinariamente efficaci sono stati finanziati, sviluppati, testati, approvati, prodotti e distribuiti in una frazione del tempo abituale. Eppure non sono venuti dal nulla. I vaccini si basano su decenni di ricerca scientifica e ingegneristica di base condotta al MIT, all’University of Pennsylvania, al National Institutes of Health e altrove.
Ma, come tutti sappiamo, i vaccini da soli non permettono di superare questa pandemia. Il covid-19 ha rivelato debolezze del sistema sanitario, nelle catene di approvvigionamento, nei mercati del lavoro, nella rete di sicurezza sociale, persino nel sistema politico come un modo per fornire risposte coerenti a un problema complesso. Di conseguenza, abbiamo perso finora oltre 889.000 vite americane e abbiamo messo a dura prova gran parte del nostro tessuto sociale ed economico.
La pandemia ha anche svelato una verità più profonda: che alcuni eventi scatenanti ci lasciano tutti soggetti a vulnerabilità con conseguenze a cascata. Chiaramente, la diffusione di SARS-CoV-2 rappresenta un tale evento scatenante. Altri esempi recenti includono il mancato funzionamento delle apparecchiature della Pacific Gas & Electric a causa della scarsa manutenzione, con i conseguenti incendi mortali in California e il blocco per gelo in Texas nel febbraio del 2021, che ha causato un guasto alla rete che ha provocato la chiusura del più grande complesso petrolchimico del mondo e la carenza di composti chimici utilizzati per realizzare una serie di prodotti.
In un mondo profondamente interconnesso con instabilità intrinseche che includono cambiamenti climatici, sicurezza informatica inadeguata e tensioni geopolitiche di ogni tipo, è probabile che tali eventi scatenanti diventino più frequenti se non si lavora attivamente per prevenirli. I rischi non sono solo economici, ma minacciano la sicurezza nazionale e globale. Per fronteggiarli, è necessario che l’ecosistema innovativo diventi più agile e robusto.
Il governo federale gioca un ruolo chiave. Le valutazioni del rischio a questo livello devono diventare più olistiche e integrate. In collaborazione con le università e l’industria, un organismo di coordinamento del governo dovrebbe offrire analisi strategiche e finanziamenti per le innovazioni. Quando emergono situazioni di crisi, il governo federale deve essere in grado di raccogliere risorse e mobilitare rapidamente tutte le energie disponibili per arginare i danni.
La nostra attuale crisi offre un precedente per il futuro: nel marzo del 2020, quando la pandemia divampava, il Rensselaer Polytechnic Institute, il MIT, l’IBM, il Department of Energy National Laboratories e altri hanno rapidamente unito le forze per creare il Covid-19 High Performance Computing Consortium. Una serie di importanti risultati sono emersi dai progetti del consorzio, inclusa l’identificazione di composti farmaceutici che potrebbero essere riutilizzati per combattere il covid-19.
Con il consorzio come modello, il National Science and Technology Council ha ora pubblicato il progetto per una National Strategic Computing Reserve per fornire supporto informatico permanente per future emergenze.
Le catene di approvvigionamento vanno rinforzate
Se vogliamo imparare dalla pandemia, le vulnerabilità strategiche che devono essere affrontate includono, ovviamente, le catene di approvvigionamento globali. Destinate a essere efficienti e a risparmiare sui costi, alcune di esse si sono rivelate insufficientemente resilienti durante la crisi. Il governo federale deve determinare dove i colli di bottiglia potrebbero innescare conseguenze a cascata e pianificare modi per aggirarli, in parte migliorando i sistemi portuali, espandendo le scorte nazionali, lavorando con gli alleati per stabilire nuove fonti di beni chiave e sostenendo la capacità manifatturiera nazionale per gli approvvigionamenti.
Avendo sperimentato carenze di tutto, dai dispositivi di protezione individuale salvavita ai tamponi e ai reagenti per i test durante la pandemia, i governi devono chiaramente concentrarsi sulle forniture mediche e sui prodotti farmaceutici chiave. Altri settori critici includono quello dei semiconduttori, che sono alla base di tante innovazioni; la loro carenza ha costretto la chiusura di impianti nell’industria automobilistica.
Un problema particolare in questo caso è che il 92 per cento dei chip più avanzati è prodotto a Taiwan. Con la Cina che insiste sul fatto che la riunificazione taiwanese con la terraferma è inevitabile, i rischi qui includono un conflitto tra le grandi potenze e l’interruzione delle forniture industriali in tutto il mondo.
La manifattura moderna
Mentre gli Stati Uniti continuano a essere leader negli aspetti di ricerca e sviluppo dell’industria dei semiconduttori, sono svantaggiati nella produzione, un settore ad alta intensità di capitale e che costa meno in altre nazioni, in parte grazie ai sussidi governativi. E’ necessario che il governo federale intervenga. L’Innovation and Competition Act approvato dal Senato, che include 52 miliardi di dollari per aumentare la produzione nazionale di chip, è un buona base da cui partire.
Si devono anche affrontare potenziali colli di bottiglia nel campo delle materie prime che potrebbero indebolire notevolmente la sicurezza economica e nazionale. La Cina ha una condizione di quasi monopolio in alcuni dei materiali utilizzati nelle tecnologie avanzate. È il principale fornitore mondiale di cosiddetti elementi delle terre rare, minerali che sono fondamentali per i prodotti elettronici di ogni tipo. Anche il cobalto e il litio, utilizzati nelle batterie agli ioni di litio, sono fondamentali, soprattutto mentre ci si muove verso un maggiore utilizzo dei veicoli elettrici.
La Cina raffina circa il 58 per cento del litio mondiale e il 65 per cento del cobalto mondiale, gran parte del quale viene estratto nella Repubblica Democratica del Congo da aziende di proprietà cinese. Esistono fonti nazionali per alcune di queste risorse, come il cobalto in Idaho. Ma l’identificazione di metodi alternativi di lavorazione rappresenta un passaggio critico per affrontare questo problema a breve termine.
A lungo termine, si deve investire in ricerca e sviluppo per bypassare tali punti di strozzatura trovando modi per utilizzare materiali più abbondanti in natura. Ma bisogna anche inventare nuovi materiali. La Federal Materials Genome Initiative (MGI) è stata lanciata nel 2011 durante l’amministrazione Obama, per sfruttare dati e strumenti di calcolo per scoprire nuovi materiali attraverso la sperimentazione e renderli disponibili commercialmente in modo più rapido. Attualmente, l’MGI sta lavorando per unificare un’infrastruttura per l’innovazione dei materiali ampiamente accessibile, in cui gli strumenti e le conoscenze sono condivisi per accelerare la ricerca, lo sviluppo, la certificazione e la distribuzione.
La prevenzione delle crisi incombenti
Altre aree critiche per la sicurezza economica e nazionale sono quelle che possono mitigare il cambiamento climatico, dalla cattura diretta dell’anidride carbonica nell’aria a reattori nucleari avanzati più piccoli e più sicuri fino all’energia di fusione su scala commerciale. Si devono considerare tali sistemi nel contesto ambientale attuale, che genera circa il 40 per cento delle emissioni globali annuali di carbonio attraverso il settore della costruzione. Le nostre città non sono ottimizzate per la sostenibilità, la resilienza climatica o il benessere umano. Si impongono soluzioni tecnologiche avanzate – sistemi di energia rinnovabile, piattaforme di costruzione senzienti, nuovi materiali – per favorire la decarbonizzazione.
Le vulnerabilità nella sicurezza informatica, in particolare nei sistemi fisici che offrono agli hacker la possibilità di causare gravi danni, indicano la necessità di lavorare vigorosamente per creare tecnologie di comunicazione quantistica intrinsecamente sicure e spostarci verso un Internet quantistico. Per ridurre al minimo le conseguenze dei disastri, si devono promuovere sia l’intelligenza artificiale, con la sua capacità di fare previsioni basate su informazioni imperfette, sia il calcolo quantistico, che si presta a risolvere complessi problemi di ottimizzazione.
Anche la prevenzione della pandemia e i sistemi di allerta precoce per le minacce per la salute sono una chiara priorità. La ricerca di base sulle malattie infettive è sottofinanziata. Le cospicue capacità di monitoraggio delle malattie dovrebbero essere dispiegate in modo più strategico e coordinato. Per esempio, i Centers for Disease Control and Prevention stanno creando un database nazionale dei dati di sorveglianza delle acque reflue per favorire una risposta politica in ambito sanitario al covid-19.
Tale database potrebbe far parte di un sistema di allerta precoce. E’ urgente sequenziare molti più campioni da pazienti con infezioni insolite. Abbiamo la capacità di creare biosensori in grado di rilevare nuove minacce e tali sensori potrebbero essere collocati negli aeroporti e nelle stazioni ferroviarie o ovunque ci sia un passaggio sostenuto di persone.
Quando viene rilevata una nuova minaccia, chi lavora nei settori della biologia sintetica e della bioproduzione potrebbe creare test diagnostici e vaccini in breve tempo. Lo sviluppo della piattaforma mRNA consente un approccio “plug and play”. A portata di mano ci sono vaccini che proteggono da un’intera famiglia di agenti patogeni, come un vaccino antinfluenzale universale e un vaccino pan-coronavirus.
Se facessimo investimenti nella prevenzione più proporzionati ai potenziali costi di future pandemie, ci sarebbero progressi significativi in settori diversi: dalla microbiologia all’immunologia e alle tecnologie per la salute pubblica. Inoltre, per attirare investimenti privati nel mondo accademico, è necessario che il governo federale collabori con le università per finanziare ricerche sull’innovazione in ogni ambito.
Lo sviluppo di un pool di talenti
Infine, poiché non c’è innovazione senza innovatori, si deve investire di più nel capitale umano. È un enorme vantaggio per il nostro ecosistema di innovazione che le università statunitensi continuino ad attirare gli studenti migliori e più brillanti in scienze e ingegneria da tutto il mondo. Nel 2020, i titolari di visto temporaneo erano più numerosi dei cittadini americani e dei residenti permanenti tra i beneficiari di dottorati delle università americane in campi cruciali come ingegneria, informatica e matematica.
Sono essenziali politiche ragionevoli in materia di visti e immigrazione che incoraggino gli studenti internazionali a studiare in America e a rimanervi dopo aver completato la laurea. E’ tempo di superare la nostra incapacità di attirare un numero sufficiente di giovani donne e minoranze, sistematicamente sottorappresentate, in campi come l’informatica, l’ingegneria, la fisica e matematica. Insieme, questi gruppi rappresentano una maggioranza sostanziale della nostra popolazione e la loro esclusione rende il nostro sistema di innovazione meno vigoroso di quanto dovrebbe essere.
I motivi di questo fallimento sono una miriade, incluso il nostro sistema altamente ineguale di istruzione pubblica K-12 e la persistenza di pregiudizi inconsci anche nel mondo accademico. E’ un passaggio critico che rappresenta una fondamentale vulnerabilità economica e strategica che dovrebbe essere affrontata con vigore, sia ai più alti livelli di governo che nel settore privato.
In questo senso, una politica nazionale che tenga conto delle profonde interconnessioni del mondo attuale pagherà dividendi molto alti, oltre a far fronte alle crisi che oggi sembrano più minacciose.
(rp)
