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 Arquitectura
genética y dinámica.
Autor: Jairo E Márquez D. nanogeoelectrosystems@walla.com
En las ejecuciones de un proyecto arquitectónico, empleando materiales y diseños
estándar, se desarrolla una serie de actividades que van desde la toma de
decisiones básicas, determinación de las necesidades del cliente y las fases de
investigación, en las que se incluyen las características del lugar, los
determinantes de diseño y el estudio de factibilidad. Así, con el advenimiento
de la nanotecnología y la acelerada evolución de la computación, en conjunto con
la biotecnología, la arquitectura y la ingeniería, dará un paso importante en la
consecución de proyectos y megaproyectos que se pensaron, jamás saldrían del
papel. Con la implementación de estas disciplinas el concepto de vivienda
inteligente tendrá otro sentido, en el que el usuario no interactuará con la
casa o edificio, sino que estos también lo harán con el usuario. A este cambio
tecnológico lo denomino Nanoarquitectura como extensión al proyecto de
arquitectura genética, en la que se integra la física y la biología que subyacen
en leyes naturales estructurales, que son válidas para la arquitectura.
Palabras clave: Nanotecnología, Biomimética, Nanomáquinas, Biología molecular,
Nanoarquitectura.
Introducción.
La Arquitectura es el resultado de la aplicación de la geometría en su más pura
esencia. Una representación de esta geometría, es la vivienda que ha sido y será
uno de los elementos más representativos de la cultura del hombre, en el que el
diseño, tamaño y condiciones de la misma son indispensables para el desarrollo
del individuo en su medio, que de una u otra manera influye en su comportamiento
y desenvolvimiento en la sociedad. Tal como afirma la Arquitecta Zayari Lozano
H. "la vivienda es un hábitat físico-espacial, que puede desencadenar,
potenciar, atenuar o inhibir las tendencias de comportamiento de las personas y
familia que viven en ella, la ocupación prolongada de la vivienda, tiende a
consolidar estas modalidades, y con el tiempo la familia en su permanente
esfuerzo por adecuarse a ese molde físico-espacial, termina por interiorizar
dicho comportamiento, arraigándose en conductas habituales."
Nanoarquitectura.
La siguiente evolución de la arquitectura es la nanoarquitectura, la compone la
nanotecnología en conjunto con las ciencias de materiales (nanomateriales) y la
ingeniería genética (nanobiotecnología), ofrecen nuevas opciones para el diseño
arquitectónico y obras de ingeniería jamás imaginada. En algunas instituciones
del mundo, biogenetistas, ingenieros, nanotecnológos, arquitectos, físicos,
matemáticos y expertos en computación, están gestando una idea radical llamada
"Arquitectura Genética", basada en la biomímesis o biomimética. Este proyecto
ecológico ambiental, pretende convertir las viviendas en objetos naturales vivos
habitables, operando un cambio de paradigma en la construcción de viviendas sin
precedentes.
Las investigaciones en curso, tienden a crear edificios y/o viviendas, cuyas
paredes y techos sean de materia vegetal, o incluso de piel, aportando calor de
calefacción por medio de venas en las que circula sangre artificial, o savia.
Las paredes se calientan o enfrían según la estación, y aportarán oxígeno para
la ventilación. La estructura será capaz de obtener por sí sola los nutrientes
necesarios para que la vivienda se mantenga estructuralmente estable y viva.
La construcción de la vivienda vendrá predeterminada por un diseño genético ,
construyéndose así misma, autoreparándose, adaptándose al entorno y evolucionar.
La
materia prima está representada por una semilla orgánica, que se plantaría en
un terreno seleccionado, luego, con cuidado y atención, dentro de poco tiempo se
tendrá la casa deseada. Así, este tipo de construcción tendrá características de
una planta y/o animal, mostrando una alta receptividad, comprendiendo el estado
de ánimo del residente, dándole consuelo, cuidados y porque no aliviar su
tristeza. Como afirman algunos científicos: "hablar con las paredes" ya no
tendría el mismo sentido." Mark Goulthorpe afirma: "Queremos hacer realidad el
viejo sueño de una arquitectura dinámica, capaz de responder físicamente a los
estímulos de su entorno, al clima, a los sonidos y movimientos de las personas
que viven ahí". La arquitectura genética conectada con los diseños de los arquitectos e
ingenieros, van a fijar las formas y funciones de la vivienda del futuro ,
basada en criterios biológicos, fusionado los sistemas robustos de computación,
que involucra directamente la nanotecnología, expresa a través de la computación
molecular y porque la nanobiotecnología; luego, se trasladará la información
genética diseñada en los computadores, a una máquina que realice la construcción
siguiendo esa guía, es decir, tomando la información codificada del ADN,
organizará la producción física de la vivienda o edificio sin intervención
humana. Así, como están las cosas, el ADN puede ser considerado como un material
más de la ingeniería, que puede tener un papel de gran relevancia en la
construcción de objetos moleculares a escala.
Aunque la idea parezca disparatada, en realidad no lo es, los seres vivos
emplean esta maquinaría molecular desde que la vida pobló la tierra hace más de
3500 millones de años. Las células se crean por este mismo principio, siguiendo
las instrucciones de la cadena genética, auto-organizándose para formar
organismos más complejos.
Debemos recordar que uno de los objetivos de la ingeniería genética, es
manipular la información básica del genoma e introducir los cambios deseados en
los organismos vivos. Aplicando este procedimiento a la ingeniería
arquitectónica, se espera lograr que una célula original construya una casa. El
español Alberto T. Estévez, Doctor de la Escuela Superior de Arquitectura de la
Universidad Internacional de Cataluña (ESARQ), en conjunto con su equipo de
investigación, han creado un prototipo de máquina capaz de desarrollar
"construcciones genéticas" a un nivel básico. Ordenando la información a nivel
molecular, que podría conseguir una arquitectura que no sólo creciera en un
entorno, sino que lo creara.
Con esta investigación es posible que antes de la mitad del siglo XXI, estemos
presenciando los primeros modelos habitables vivos, autosuficientes, en el que
la reconstrucción molecular fruto de la nanotecnología esté a nuestro servicio
para recrear alimentos y otros elementos vitales para el ser humano.
Ingeniería genética.
Mirando hacia el futuro, al llevar las técnicas de diseño de ADN de una planta
con características especificas para formar un habitáculo, se procede a la
manipulación genética, en la que se forman nuevas combinaciones de material
hereditario por inserción de moléculas de ADN, generadas fuera de la célula, en
el interior de un virus, plásmido bacteriano u otro vector fuera de la célula.
De esta forma se incorpora a un organismo huésped en el que no aparecen de forma
natural pero en el que dichas moléculas son capaces de reproducirse de forma
continuada. Se habla entonces de aplicar la transgénesis en conjunto con la
nanotecnología, para realizar las transferencias de un gen (que se convierte en
transgén) a un organismo receptor (llamado transgénico), que generalmente puede
transmitirlo a su descendencia, es decir, la semilla que generará la futura
vivienda.
Así, con esta técnica permitirá la asociación de genes que no existe en la
naturaleza, saltándose las barreras entre especies y entre reinos, creando una
planta con un diseño radical (forma de edificio ovoide, casas arbóreas). Aunque
parezca fácil no lo es, porque una cosa es modificar el material genético en
particular, y otra muy distinta es que el organismo modificado haga lo que el al
hombre quiere, ya que aun falta muchas cosas por debelar de la naturaleza del
genoma. Lo que si se puede hacer, es crear una matriz o armazón desnudo de la
construcción, y sobre ella empiece a desarrollarse la planta. De hecho, hace más
de dos siglos muchos arquitectos ya lo venían aplicando. ¿Pero en donde está la
arquitectura genética como tal entonces? Aunque la arquitectura genética sea un
proyecto, posee bases científicas muy bien sustentadas, donde una ciencia
relativamente joven entra en acción, conocida como tecnología molecular, que en
el ámbito científico se conoce mejor con el nombre de Nanotecnología, en la que
presumiblemente la tarea de crear la arquitectura genética la ejerza los
ensambladores moleculares o nanomáquinas.
Nanotecnología y Nanomáquinas.
La Nanotecnología se define como el estudio, diseño, creación, síntesis,
manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a
través del control de la materia a nanoescala. Es decir, la manipulación de
átomos y moléculas para crear dispositivo(s) de alta precisión a nivel
atómico-molecular. - Un nanometro equivale a la mil millonésima parte de un
metro, o millonésima parte de un milímetro (10-9m).
Así, al manipular la materia a escala atómica y molecular, esta presenta
fenómenos y propiedades cuánticas no perceptibles a escalas mesoscópicas. Por lo
tanto, los científicos utilizan la nanotecnología para crear nuevos materiales,
fármacos, equipos electrónicos y de computación de altas prestaciones que
tendrán un gran impacto en la industria, la medicina, la construcción y el
medioambiente.
Para el caso de la construcción, se investiga sobre materiales nanoestructurados
(metales, cerámicas, semiconductores y polímeros) y nanosistemas. El resultado,
una innovación sin precedentes en nuevos materiales que permiten ser
incorporados en la construcción, con un alto grado de seguridad y belleza en sus
formas. Junto a estos nuevos materiales, se plantea la investigación sobre
nanosistemas, cuyo objetivo es el de generar nanomáquinas que permitan realizar
funciones de computación, fabricación, cirugía, exploración y protección, entre
otras tantas metas, que prometen cambiar la calidad de vida del hombre y del
medio ambiente. Donde la materia prima para el desarrollo de las nanomáquinas
son los átomos y moléculas. Por lo tanto, estas investigaciones ofrecen a los
arquitectos e ingenieros, nuevos materiales que van a impulsar la construcción a
una escala inimaginable, permitiendo el desarrollo de proyectos que hasta ahora
eran inconcebibles: por ejemplo, el súper puente en el estrecho de Bering, el
ascensor espacial, súper edificios, viviendas inteligentes y autoadaptables,
viviendas espaciales y submarinas, ciudades sobre el mar, etc. Por lo tanto,
dentro de este mismo contexto, los equipos de construcción e incluso la mano del
hombre, pasarán a un segundo plano, cuando sean reemplazados por máquinas
moleculares -nanosistemas- que realicen estas tareas de manera más eficiente y
segura, empleando moléculas y átomos comunes que nos rodea, estoy hablando de
las Nanomáquinas.
La biología molecular reveló la existencia de máquinas orgánicas muy pequeñas
que se mueven en nuestro cuerpo. Por ejemplo, los ribosomas producen proteínas
que sirven como componentes de las máquinas moleculares. Con los avances en la
nanotecnología, dentro de pocos años surgirá un nuevo ejército de diminutas
máquinas moleculares o Nanomáquinas que en términos orgánicos empleará proteínas
para efectuar tareas específicas a nivel atómico y molecular, esto implica
tratamientos farmacológicos a escala celular, hasta la manipulación genética in
vivo e in situ. Así, con este conocimiento surge la posibilidad que estas
nanomáquinas efectúen cambios puntuales en el ADN en los ácidos nucleicos
(Adenina, Guanina, Citosina y Timina) de una planta, para controlar su
crecimiento al libre albedrío del hombre. El resultado, poder crear una forma de
planta que cumpla las condiciones de vivienda, integrándola con la electrónica
no lineal (sistemas de automatización avanzados- domótica e inmótica) y sistemas
de computación avanzados. En este punto no solo estaríamos hablando de una casa
inteligente - homenetwork- sino de una Casa Inteligente Orgánica - Organic-Homenetwork,
en la que se incorporarán paulatinamente nanomateriales basados en nanotubos,
nanocomposites, nanoestructuras metálicas, cerámicas y polímeros avanzados.
Para finalizar, tal como está evolucionando la nanotecnología y las disciplinas
afines como la nanoelectrónica, la nanobiotecnología y las ciencias de la
computación, es factible la implementación de nanomáquinas para la construcción
de viviendas, edificios y puentes, que van a ser mucho más resistentes y
livianos, con propiedades de autoreparación, que notifiquen donde hay fallas
estructurales, etc. El principio puede ser aplicado a vehículos, que al tener un
accidente se autoreparen, o a la construcción de alimentos molécula a molécula (teleportación
cuántica). Aunque falta mucho para ello, no significa que no se esté
investigando y que se vaya por buen camino, es más se habla que estas
nanomáquinas tengan la propiedad de replicarse para acelerar el proceso de
producción de cualquier fabrica, es decir, crear nanofactorias. - Quién sabe que
nos depara el futuro, tal vez las nanomáquinas planeen y diseñen nuestro
entorno.
Conclusiones.
En todo el mundo la investigación y desarrollo sobre nanotecnología está
demandando inversiones de miles de billones de dólares, para obtener nuevos
materiales para industria en general, donde la construcción de viviendas, se
convierte en una nueva opción tecnológica de vanguardia, que promete cambios
radicales en los diseños y conceptos de forma, comodidad e incluso de costos.
Con estos cambios, los arquitectos e ingenieros, tendrán que relacionarse con la
nanotecnología, la biología molecular, las ciencias de materiales, la
nanoelectrónica y la computación por mencionar algunas ciencias, permitiendo
crear obras arquitectónicas de extrema belleza, rompiendo cualquier esquema
sobre el uso de materiales convencionales. Los nuevos nanomateriales están
arrojando al mercado productos de alta calidad y durabilidad, con aplicaciones
que hasta hace unos pocos años, pertenecía a la ciencia ficción, por ejemplo,
materiales con memoria que cambian su forma según la temperatura, ventanas
cerámicas autolimpiables y autorreguladoras de temperatura, nanotubos que
aumentan la resistencia de las estructuras en 10 e inclusive 100 veces,
materiales ablasivos que pueden soportar altas temperaturas sin sufrir fatiga o
resquebrajaduras, pintura que al ser puesta sobre la edificación, se activa para
limpiar el aire, materiales sintéticos de altas prestaciones tanto para
interiores como para exteriores, nanosensores que indican las condiciones
estructurales de la vivienda, edificio, puente o carretera e informa a tiempo
para que sean reparados.
Tal como evoluciona la nanotecnología, en menos de 50 años, estaremos observando
las primeras máquinas moleculares, que serán de vital importancia en la
construcción de proyectos internacionales, como el del ascensor Tierra-espacio,
los súper edificios de varios kilómetros de alto, las estructuras espaciales
para los futuros colonos de la Luna, Marte y otros planetas, los súper puentes
que unirán continentes y largos túneles al vacío que yacerán a pocos metros por
debajo el mar, por donde circularán los trenes de alta velocidad
superconductores que viajarán entre continente y continente, etc.
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