CONVERGENZA BIODIGITALE

UN DOCUMENTO ESPLOSIVO RIVELA LA VERA AGENDA

Puro transumanesimo e tecnocrazia che cerca “la piena integrazione fisica di entità biologiche e digitali” per “cambiare gli esseri umani – i nostri corpi, le nostre menti e i nostri comportamenti”. Ci stanno traghettando. Con una velocità impressionante. James Corbett suona la campana. I link contenuti nel suo Alert sono stati aggiunti.

Via Nogeoingegneria

Esplorare la convergenza biodigitale

Cosa succede quando biologia e tecnologia digitale si fondono?

• Prefazione
• Sommario
• Cos’è la convergenza biodigitale?
• Perché esplorare la convergenza biodigitale ora?
• Buongiorno, biodigitale.
• Quali nuove capacità emergono dalla convergenza biodigitale?
• Quali sono le possibili caratteristiche del sistema biodigitale?
• Quali sono alcune domande iniziali sulla politica?
• Conclusione
• Ringraziamenti
• Note di chiusura

Prefazione

Nei prossimi anni, le tecnologie biodigitali potrebbero inserirsi nelle nostre vite nello stesso modo in cui lo sono oggi le tecnologie digitali. I sistemi biologici e digitali stanno convergendo e potrebbero cambiare il modo in cui lavoriamo, viviamo e persino evolviamo come specie. Più che un cambiamento tecnologico, questa convergenza biodigitale può trasformare il modo in cui comprendiamo noi stessi e portarci a ridefinire ciò che consideriamo umano o naturale. La convergenza biodigitale può avere un impatto profondo sulla nostra economia, sui nostri ecosistemi e sulla nostra società. Essere preparati a sostenerlo, gestendo al contempo i suoi rischi con cura e sensibilità, modellerà il modo in cui affrontiamo le considerazioni sociali ed etiche, oltre a guidare le conversazioni su politiche e governance.
Guidato dal suo mandato, Policy Horizons Canada (Policy Horizons) intende avviare un dialogo informato e significativo sui futuri plausibili per la convergenza biodigitale e le questioni politiche che potrebbero sorgere. In questo documento iniziale, definiamo ed esploriamo la convergenza biodigitale: perché è importante esplorare ora, le sue caratteristiche, quali nuove capacità potrebbero derivare da essa e alcune implicazioni politiche iniziali. Vogliamo impegnarci con un ampio spettro di partner e parti interessate su come potrebbe essere il nostro futuro biodigitale, su come questa convergenza potrebbe influenzare settori e industrie e su come potrebbero evolversi le nostre relazioni con la tecnologia, la natura e persino la vita stessa.
Accogliamo con favore i vostri commenti e la vostra partecipazione e non vediamo l’ora di approfondire le questioni sollevate in questo documento.

Kristel Van der Elst

Direttore generale
Policy Horizons Canada

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Sommario

Alla fine degli anni ’70 e all’inizio degli anni ’80, i canadesi e i politici hanno iniziato a capire che l’era digitale era alle porte. I primi promotori hanno colto le opportunità, hanno affrontato le sfide e avviato politiche abili che hanno fornito vantaggi per decenni. Continuiamo a vedere i potenti effetti della digitalizzazione e sicuramente ne arriveranno altri. Ma potremmo essere sull’orlo di un’altra interruzione di portata simile. Le tecnologie digitali e i sistemi biologici stanno iniziando a combinarsi e fondersi in modi che potrebbero essere profondamente dirompenti per le nostre ipotesi sulla società, l’economia e il nostro corpo. La chiamiamo convergenza biodigitale.
Questo documento definisce una cornice iniziale per guidare l’imminente lavoro di previsione di Policy Horizons.
Tre modi in cui sta emergendo la convergenza biodigitale

1. Integrazione fisica completa di entità biologiche e digitali
2. Coevoluzione delle tecnologie biologiche e digitali
3. Convergenza concettuale di sistemi biologici e digitali

La convergenza biodigitale sta aprendo nuove strade per:

Cambia gli esseri umani: i nostri corpi, le nostre menti e i nostri comportamenti
Cambia o crea altri organismi
Alterare gli ecosistemi
Percepire, archiviare, elaborare e trasmettere informazioni
Gestire l’innovazione biologica
Strutturare e gestire le catene di produzione e fornitura

Possibili caratteristiche del sistema biodigitale

• Democratizzazione
• Decentramento
• Diffusione geografica
• Scalabilità
• Personalizzazione
• Affidarsi ai dati

Domande iniziali rilevanti per la politica

Economico

I tradizionali vantaggi competitivi basati sulle risorse potrebbero svanire?
I sistemi di istruzione e formazione dovrebbero essere adattati per affrontare potenziali carenze di competenze?
Come potrebbero essere i quadri di protezione dei dati e di proprietà intellettuale nell’era biodigitale?
In che modo la politica può promuovere un ambiente imprenditoriale competitivo in un mondo biodigitale?

Sociale

Gli atteggiamenti sociali potrebbero spostarsi verso la salute e lo stile di vita?
Quali politiche potrebbero aiutare ad affrontare la disuguaglianza sanitaria?
Quali politiche potrebbero favorire la fiducia tra i partner e le parti interessate?

Ambientale

Quali cambiamenti potrebbero verificarsi nell’uso del suolo e nell’ambiente naturale?

Geopolitico

Quali politiche sono necessarie per competere in un mondo biodigitale globale?
Cosa serve per tutelare la sicurezza dei cittadini nel mondo biodigitale?

Governance

In che modo la regolamentazione e l’elaborazione delle politiche possono tenere conto delle preoccupazioni sociali sui progressi biodigitali?
L’attuale quadro fiscale è adatto al mondo biodigitale?
I sistemi di finanza pubblica devono essere rivalutati per essere sostenibili nel mondo biodigitale?

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La convergenza biodigitale è la combinazione interattiva, a volte fino alla fusione, di tecnologie e sistemi digitali e biologici. Policy Horizons sta esaminando tre modi in cui questa convergenza sta avvenendo.

1 – Integrazione fisica completa di entità biologiche e digitali

La tecnologia digitale può essere incorporata negli organismi e i componenti biologici possono esistere come parti delle tecnologie digitali. L’intreccio fisico, la manipolazione e la fusione del biologico e del digitale stanno creando nuove forme ibride di vita e tecnologia, ognuna funzionante nel mondo tangibile, spesso con capacità accresciute.
Esistono già robot con cervelli biologici⁰¹ e corpi biologici con cervelli digitali⁰², così come le interfacce uomo-computer e cervello-macchina.⁰³ L’uso medico di dispositivi digitali negli esseri umani⁰⁴, così come insetti manipolati digitalmente come le libellule drone⁰⁵ e le locuste di sorveglianza⁰⁶, sono esempi della tecnologia digitale combinata con entità biologiche. Attingendo al sistema nervoso e manipolando i neuroni, la tecnologia può essere aggiunta a un organismo per alterarne la funzione e lo scopo. Man mano che la convergenza continua, potrebbero sorgere nuovi corpi umani e nuovi sensi di identità⁰⁷.

2 – Coevoluzione delle tecnologie biologiche e digitali

Questo tipo di convergenza biodigitale emerge quando i progressi in un dominio generano importanti progressi nell’altro. La coevoluzione delle scienze e delle tecnologie biologiche e digitali consente progressi in ogni dominio che altrimenti sarebbero impossibili. Ciò potrebbe portare a tecnologie biologiche e digitali sviluppate come sistemi integrati o complementari.
I sistemi viventi complessi – batteri, funghi, piante e animali compresi gli esseri umani – sono sempre più soggetti a esame e comprensione da parte di strumenti e applicazioni digitali come l’apprendimento automatico. Questa comprensione più profonda, resa possibile dalle tecnologie digitali, significa che la biologia è soggetta a influenze e manipolazioni che non erano possibili fino a pochi anni fa.
Ad esempio, il sequenziamento genico combinato con l’intelligenza artificiale (AI) porta alla comprensione dell’espressione genetica, che viene quindi utilizzata per alterare gli organismi esistenti per creare composti organici in nuovi modi⁰⁸ o addirittura organismi interamente sintetici.⁰⁹ L’approccio CRISPR/Cas9 e altri nuovi editing genetici tecniche sarebbero state impossibili senza l’evoluzione della tecnologia digitale e della bioinformatica. I progressi nelle tecnologie digitali hanno aiutato il progresso del biodigital.¹⁰
Vediamo anche una maggiore comprensione della biologia, che sta alimentando il progresso nel campo dell’informatica biologica. Le reti neurali – sistemi informatici progettati sulla base di cervelli biologici – sono un esempio di come la comprensione biologica stia plasmando la tecnologia digitale.
C’è anche una confusione tra ciò che è considerato naturale o organico e ciò che è digitale, ingegnerizzato o sintetico. Ad esempio, la vaniglia biosintetica viene creata utilizzando acido ferulico, eugenolo e glucosio come substrati e batteri, funghi e lieviti come ospiti di produzione microbica. Sebbene non provenga da una pianta di vaniglia, ai sensi della legislazione alimentare sia degli Stati Uniti che dell’UE, la sua produzione da “trasformazioni microbiche di precursori naturali” consente di etichettarlo come “aroma naturale”.¹¹

3 – Convergenza concettuale di sistemi biologici e digitali

Una terza forma di convergenza biodigitale comporta un cambiamento di prospettiva che potrebbe rimodellare il nostro inquadramento e approccio ai regni biologico e digitale, facilitando la fusione dei due.
Man mano che continuiamo a comprendere e controllare meglio i meccanismi che stanno alla base della biologia, potremmo vedere un allontanamento dal vitalismo – l’idea che gli organismi viventi e non viventi siano fondamentalmente diversi perché si pensa che siano governati da principi diversi.¹² Invece, l’idea di La biologia in quanto avente caratteristiche prevedibili e gestibili digitalmente può diventare sempre più comune a causa del vivere in un’era biodigitale. Qualsiasi studente di biologia oggi sarà cresciuto in un mondo digitale e potrebbe applicare consapevolmente o inconsciamente quel quadro di riferimento alla bioinformatica e alla biologia in generale.
Da una prospettiva digitale, vediamo un potenziale cambiamento nella direzione opposta. L’informatica è nata come mezzo per produrre risultati prevedibili, replicabili e relativamente semplici. Man mano che la tecnologia digitale diventava più complessa e connessa, il sistema iniziò a imitare le caratteristiche del mondo biologico, portando alla nozione di ecosistemi tecnologici. I modelli biologici vengono utilizzati anche per sviluppare strumenti digitali, come l’intelligenza artificiale basata su reti neurali.

Tre modi in cui sta emergendo la convergenza biodigitale

1. Integrazione fisica completa di entità biologiche e digitali
   La tecnologia digitale può essere incorporata negli organismi e i componenti biologici possono esistere come parti delle tecnologie digitali.
2. Coevoluzione delle tecnologie biologiche e digitali
   La coevoluzione emerge quando i progressi in un dominio generano importanti progressi nell’altro.
3. Convergenza concettuale di sistemi biologici e digitali
   La convergenza concettuale implica un cambiamento di prospettiva che potrebbe rimodellare il nostro inquadramento e approccio ai regni biologico e digitale, facilitando la fusione dei due.

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Ci sono abbastanza segnali per dare forma a potenziali futuri biodigitali. Questi segnali suggeriscono che le bioscienze e la biotecnologia potrebbero essere al culmine di un periodo di rapida espansione, forse analogo all’informatica digitale intorno al 1985.
Quell’anno, Microsoft ha introdotto Windows 1.0, Atari ha rilasciato l’home computer Atari ST e il primo nome di dominio, simbolico.com, è stato registrato. L’informatica stava entrando nel mercato di massa, creando valore in molti più tipi di organizzazioni e contesti di quanto non avesse fatto durante i decenni di giganteschi mainframe.
La convergenza biodigitale sta mostrando segni di una traiettoria simile, allontanandosi dai modelli centralizzati delle biotecnologie farmaceutiche e industriali verso un uso commerciale e di consumo diffuso. Questi vanno dalle biostampanti che creano tessuti organici, alle macchine per la biologia sintetica che possono essere programmate per creare organismi completamente nuovi. Ad esempio, Printeria è un dispositivo di bioingegneria all-in-one che automatizza il processo di stampa dei circuiti genetici nei batteri. È pensato per essere facile da usare come una stampante desktop domestica e si prevede che costerà $ 1.500,¹³
I rapidi progressi nelle tecnologie biologiche hanno beneficiato del basso costo, dell’ampia disponibilità e delle crescenti capacità di elaborazione, archiviazione e comunicazione digitali.
Tuttavia, gli attributi unici e speciali del regno biologico stanno influenzando contemporaneamente i sistemi digitali. Nuove forme di capacità biologiche vengono integrate nelle reti digitali e nelle applicazioni e nel calcolo dell’intelligenza artificiale, rendendole più efficienti e creando nuove opportunità.
La convergenza biodigitale implica un ripensamento della biologia in quanto fornisce sia le materie prime che un meccanismo per lo sviluppo di processi innovativi per creare nuovi prodotti, servizi e modi di essere.
Il rapido tasso di cambiamento e innovazione di oggi ci costringe a rivalutare la nostra comprensione e le nostre aspettative sui sistemi biologici e digitali. La convergenza di questi domini potrebbe causare un cambiamento sistemico tra i settori e avere implicazioni politiche. I governi possono aspettarsi di essere chiamati ad aiutare a gestire i rischi e a cogliere le opportunità che potrebbero sorgere.

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Molti fattori potrebbero influenzare il modo in cui le tecnologie di convergenza biodigitale potrebbero avere un impatto su diverse società, paesi, culture, ambienti e persone in tutto il mondo. Quella che segue è una delle tante possibili narrazioni che descrivono alcune delle innovazioni in un futuro mondo biodigitale.

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Mi sveglio alla luce del sole e all’aria salata costiera del mare Adriatico. Non vivo da nessuna parte vicino al Mediterraneo, ma la mia intelligenza artificiale, che è anche il mio consulente per la salute, ha prescritto una qualità dell’aria, un profumo e un’intensità solare specifici per gestire i miei livelli di energia al mattino e ha programmato la mia camera da letto per imitare questo clima.
Le lenzuola fresche cresciute nel mio edificio da funghi rigeneranti sono migliori di quanto immaginassi; Mi sento riposato e pronto per la giornata. Devo controllare alcune cose prima di alzarmi. Mando un messaggio cerebrale per aprire l’app che controlla i miei livelli di insulina e assicurarmi che il mio pancreas sia supportato in modo ottimale. Non riesco a immaginare di dovermi iniettare degli aghi come faceva mia madre quando era bambina. Ora è un trapianto di microbi che si regola automaticamente e segnala i miei livelli.
Sembra tutto a posto, quindi controllo l’interfaccia digitale del mio cervello per leggere i dati dei sogni che sono stati registrati ed elaborati in tempo reale la scorsa notte. La mia app di terapia analizza le risposte emotive che ho espresso mentre dormivo. Mi suggerisce di prendermi del tempo per stare nella natura questa settimana per riflettere sul mio sogno ricorrente intrappolato in una scatola e migliorare l’utile attività neurale del subconscio. La mia intelligenza artificiale consiglia una “giornata della foresta”. Penso “ok”, e la mia intelligenza artificiale e l’impianto neurale fanno il resto.
Il riassunto del mio filmato di sorveglianza dei bugbot mostra che il mio appartamento era al sicuro dagli intrusi (compresi altri bugbot) la scorsa notte, ma mi informa che il mio branco di piccole cyber-libellule ha fame. Hanno lavorato duramente per raccogliere dati e monitorare l’ambiente esterno per tutta la notte, ma il numero di zanzare e zecche portatrici di lime che normalmente cacciano per ricostituire la loro energia era inferiore al previsto. Con un pensiero, ordino un supporto nutritivo per loro.
I miei piedi toccano il tappeto rigenerante e afferro un accappatoio, anche se non mi serve per scaldarmi. Il mio appartamento si sta gradualmente riscaldando fino a raggiungere una temperatura confortevole di 22 gradi, poiché attraversa una routine quotidiana in costante cambiamento che mi tiene in equilibrio con l’ora del giorno e la stagione. I regolamenti edilizi e le infrastrutture energetiche domestiche sono sincronizzati e richiedono che tutte le case siano autoregolate per l’efficienza. Poiché le case e gli edifici sono biomimetici e incorporano sistemi viventi per il controllo del clima ove possibile, filtrano continuamente l’aria e catturano il carbonio. Controllo la mia misura di compensazione del carbonio per vedere quanto credito riceverò per il contributo della mia casa al programma di mitigazione del cambiamento climatico del governo.
Mentre vado in bagno, mi fermo alla finestra per controllare la crescita accelerata dell’edificio vicino. L’architettura biologica ha raggiunto nuove vette e i composti arborei sintetici crescono ogni giorno di più. Per garantire che l’edificio possa resistere anche ai venti più forti e per ridurre le oscillazioni delle residenze ai piani superiori, una stampante 3D robotica si sta arrampicando attorno alla struttura emergente e aggiunge biopolimero rinforzato con carbonio, rafforzando i punti critici di stress identificati dal suo supporto AI matrice di sensori. Sono contento che abbiano deciso di alberare il tetto di questo edificio con cedro rosso geneticamente modificato resistente al fuoco, poiché gli incendi boschivi urbani sono diventati una preoccupazione.
Mentre mi lavo i denti, Jamie, la mia intelligenza artificiale personale, mi chiede se vorrei che un drone delle consegne venisse a prendere il dente da latte di mia figlia, caduto due giorni fa. I marcatori epigenetici nei denti dei bambini devono essere analizzati e catalogati sulla nostra blockchain genetica familiare per poter beneficiare dello sconto aperto sulla salute, quindi ho bisogno di farlo oggi.
Sostituisco l’adesivo intelligente che monitora la chimica del sangue, il sistema linfatico e la funzione degli organi in tempo reale. È difficile immaginare i costi e le sofferenze che le persone devono aver sopportato prima che la medicina preventiva personalizzata diventasse comune.
Inoltre, ammetto che suona disgustoso, ma è una buona cosa che il comune campigli la nostra materia fecale dai tubi delle fognature. Fa parte della piattaforma per analizzare i dati sulla diversità nutrizionale, i batteri intestinali e l’uso di antibiotici, per aiutare con lo screening della salute pubblica e combattere i ceppi di infezioni batteriche resistenti agli antibiotici.
Presumibilmente, il prossimo download per il mio lavandino intelligente mi permetterà di scegliere una miscela biotica personalizzata per la mia acqua potabile declorata.
La ripartizione del microbioma di oggi viene visualizzata sulla parte anteriore del mio frigorifero quando entro in cucina. Sta registrando un cambiamento costante mentre mi avvicino alla mezza età: oggi suggerisce la zuppa di miso come parte della mia colazione, perché il mio bioma ha bisogno di più diversità a causa dello stress recente e del non mangiare bene la scorsa notte.
Gli edifici del mio quartiere condividono una fattoria verticale, quindi ottengo crediti di carbonio mangiando miso fatto con i semi di soia prodotti sul mio tetto e fermentati dal mio frigorifero.
Il mio frigorifero programma la produzione di altro miso e un po’ di kimchi in preparazione per la prossima settimana. Aggiunge anche ingredienti immunostimolanti al mio ordine della spesa perché ci stiamo avvicinando alla stagione dell’influenza e un ceppo a cui sono probabile che sia sensibile è stato rilevato a pochi isolati di distanza.
Prendo il mio integratore intelligente, che è appena uscito dalla mia biostampante. Il supplemento regola i nutrienti e i microbi aggiuntivi di cui ho bisogno e invia i dati sul mio corpo alla mia biostampante per regolare il supplemento di domani. Il ciclo di feedback tra me e la mia biostampante memorizza anche i dati giornalieri nel cloud per le future metriche di salute preventiva. Il monitoraggio in tempo reale dei miei trigliceridi è importante, dati i miei marcatori genetici.
Mentre mi versa il caffè, controllo l’ultimo progetto scolastico di mia figlia, che è cresciuto sul bancone nell’ultima settimana. Sta coltivando un fegato per un cucciolo locale bisognoso come parte della sua iniziativa di empatia a scuola. Altre cellule staminali stanno per iniziare anche un rene, perché vuole aiutare più animali. Prendo il mio caffè, preparato con una nuova varietà di fagioli certificata a emissioni zero, e mi siedo sul divano per un minuto.
Sembra che il trattamento nutritivo che avevo dipinto sulla superficie del divano e delle sedie abbia permesso loro di ringiovanire. Dovrò provare il trattamento sulle mie scarpe da corsa biostampate, poiché stanno iniziando a consumarsi.
Oh wow – è quella l’ora? Ho solo 10 minuti prima del mio primo incontro virtuale. Stringo la cintura della mia sedia per la forza scheletrica, mi appoggio allo schienale e accedo al mio spazio di lavoro. Per prima cosa ricevo il debriefing dai colleghi che stanno finendo la loro giornata di lavoro dall’altra parte del mondo. Rabbrividisco momentaneamente mentre penso a quanto intimamente siamo tutti connessi in questa biosfera digitale, poi passa. Che la giornata abbia inizio.

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Questa storia può sembrare inverosimile, tuttavia tutte le tecnologie menzionate esistono in qualche forma oggi. Sebbene non siano ancora disponibili in commercio nella forma qui presentata, sta già iniziando a emergere un mondo in cui diamo per scontata l’interazione tra tecnologie biologiche e digitali.

Sebbene questa sia una rappresentazione di tecnologie che potrebbero far parte di un mondo biodigitale, non rappresenta l’unico futuro plausibile. Piuttosto, è una vignetta fantasiosa che delinea i cambiamenti radicali che potrebbero aver luogo all’interno di un ottimista futuro biodigitale. Potrebbero esistere diversi livelli di accesso, adozione e realtà alternative.

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Stiamo già sperimentando la combinazione di sistemi digitali e biologici attraverso nuovi prodotti, piattaforme, servizi e industrie.
La convergenza biodigitale sta aprendo strade sorprendentemente nuove per:

• cambiare gli esseri umani: i nostri corpi, le nostre menti e i nostri comportamenti
• cambiare o creare altri organismi
• alterare gli ecosistemi
• percepire, memorizzare, elaborare e trasmettere informazioni
• gestire l’innovazione biologica
• strutturare e gestire le catene di produzione e fornitura

La tabella 1 delinea le nuove capacità prodotte dalla convergenza dei domini digitale e biologico.

Tabella 1: Nuove capacità prodotte dalla convergenza di sistemi digitali e biologici

Quali nuove capacità si stanno aprendo?

Quali combinazioni di tecnologie biologiche e digitali lo consentono?

Cosa è possibile oggi?

Nuovi modi per cambiare gli esseri umani: i nostri corpi, le nostre menti e i nostri comportamenti

Alterare il genoma umano: i nostri principali attributi e caratteristiche biologiche	– Progressi nel sequenziamento e nell’editing dei geni, come CRISPR/Cas9 – L’apprendimento automatico aiuta gli scienziati a prevedere quali geni prendere di mira per l’editing	– I primi bambini al mondo a cui è stato modificato il genoma sono nati in Cina14 – Biologia molecolare potenziata dagli strumenti dell’informatica15
Monitorare, alterare e manipolare pensieri e comportamenti umani	– Le neurotecnologie leggono i segnali cerebrali per monitorare l’attenzione e gestire la fatica – Le app digitali possono aiutare a migliorare la salute del cervello	– SAP ed EMOTIV collaborano per aiutare i dipendenti SAP a gestire lo stress16 – Gli americani hanno speso 1,9 miliardi di dollari l’anno scorso in app per mantenere il cervello in forma17
Nuovi modi per monitorare, gestire e influenzare le funzioni corporee, oltre a prevedere, diagnosticare e curare le malattie	– Il sequenziamento genico di interi campioni ci aiuta a comprendere ambienti complessi come il microbioma umano – I dispositivi digitali possono essere indossati o incorporati nel corpo per trattare e monitorare la funzionalità – I sistemi di apprendimento automatico possono prevedere la mortalità e gli esiti del trattamento	– La biopsia liquida di Guardant si dimostra più accurata e più veloce della biopsia tissutale in pazienti con cancro del polmone18 – I ricercatori dell’Università di Waterloo sviluppano un sensore autoalimentato per il monitoraggio medico19 – Il brevetto di Amazon consentirà ad Alexa di rilevare la tosse o il raffreddore20 – L’intelligenza artificiale fornisce una previsione affidabile dell’esito del coma21
Creazione di nuovi organi e miglioramento della funzionalità umana	– I tessuti stampati in 3D basati su progetti digitali e strumenti di produzione possono creare organi personalizzati – Biohacking con dispositivi digitali impiantati per migliorare le funzioni corporee	– I bioingegneri hanno stampato con successo strutture stampate in 3D che imitano il tessuto polmonare e i vasi sanguigni22 – I reni coltivati in laboratorio hanno dimostrato di essere completamente funzionali negli animali riceventi23 – Chip impiantati per una versione altamente personale dell’autenticazione a due fattori24
Nuovi modi di vivere e interagire con il mondo	– Interfacce cervello-macchina che consentono di controllare le macchine attraverso segnali cerebrali – Protesi che utilizzano algoritmi di apprendimento automatico per espandere funzionalità e sensibilità	– Neuralink ha annunciato una piattaforma di interfaccia cervello-macchina integrata con migliaia di canali25 – Infinite Biomedical ha il suo sistema di controllo protesico basato sull’apprendimento profondo approvato dalla FDA26 – La FDA rilascia una guida normativa sulle protesi controllate dal cervello27
Creazione di nuovi organi e miglioramento della funzionalità umana	– Tecniche di apprendimento automatico per simulare il ripiegamento delle proteine e contribuire alla progettazione di farmaci – Tessuto per la stampa 3D per testare le terapie – Nanobot e nanomateriali possono operare e fornire con precisione farmaci all’interno di creature viventi – L’apprendimento automatico può prevedere l’esito degli studi clinici	– Gli algoritmi di ripiegamento delle proteine AI risolvono le strutture più velocemente che mai28 – Gli scienziati neozelandesi Shalini bio-stampano le cellule tumorali, sperando di far crescere i tumori per vedere quali trattamenti funzionano meglio29 – Piccoli robot strisciano nello stomaco del topo per curare le ulcere30 – I ricercatori del MIT applicano tecniche di intelligenza artificiale per prevedere i risultati degli studi clinici31

Nuovi modi per cambiare o creare altri organismi

Modificare il tipo o la quantità di input di cui gli organismi hanno bisogno per crescere	– Progressi nel sequenziamento e nell’editing dei geni, come CRISPR/Cas9	– La fotosintesi migliorata nelle piante di tabacco transgeniche le rende il 40% più produttive32
Creare organismi completamente nuovi con caratteristiche su misura	– La biologia sintetica trae ispirazione dalla biologia, dall’ingegneria, dall’informatica e dalla fisica per la progettazione e la costruzione di nuove entità biologiche – L’intelligenza artificiale può aiutare a progettare microrganismi con caratteristiche specifiche	– Come gli strumenti di progettazione assistita da computer (CAD), molti software open source aiutano i ricercatori ad analizzare e progettare circuiti genetici complessi negli organismi viventi che soddisfano funzioni specifiche33 – Gingko Bioworks progetta organismi personalizzati “per sostituire la tecnologia con la biologia”34 – Gli scienziati utilizzano l’apprendimento automatico per accelerare la produzione di biocarburanti35 – Come i circuiti digitali, un “biomultimetro” chiamato PERSIA consente ai ricercatori di misurare le funzioni biologiche dei circuiti genetici in vitro e in tempo reale36
Cambiare cosa e come gli organismi producono sostanze	– Progressi nel sequenziamento e nell’editing dei geni, come CRISPR/Cas9	– I ricercatori usano i batteri per sintetizzare il butanolo da acqua, C02 e luce solare37

Nuovi modi per alterare gli ecosistemi

Cambiare ed estirpare intere specie	– Modifica della linea germinale utilizzando approcci come CRISPR e gene drive che creano nuovi modi per alterare gli ecosistemi o la fauna selvatica	– Target Malaria rilascia zanzare geneticamente modificate in Burkina Faso nella sperimentazione di gene drive38
Alterare l’ambiente naturale su larga scala	– Approcci di geoingegneria che modellano accuratamente la cattura del carbonio o la riflettanza solare	– Ingegnerizzazione di microrganismi nelle torbiere per immagazzinare e catturare carbonio e compensare il cambiamento climatico39
Predire e gestire la diffusione degli organismi	– L’epidemiologia digitale si basa su tecnologie di comunicazione digitale e analisi per monitorare le malattie	– Flutracking40 e InfluenzaNet utilizzano reti di volontari connesse digitalmente per monitorare le epidemie di influenza

Nuovi modi per rilevare, archiviare, elaborare e trasmettere le informazioni

Nuovi modi per memorizzare le informazioni utilizzando i sistemi biologici	– Memorizzazione di grandi quantità di informazioni digitali in sistemi biologici per periodi più lunghi rispetto alla tecnologia attuale	– Microsoft e l’Università di Washington dimostrano il primo sistema di archiviazione dei dati del DNA completamente automatizzato41
Trasformare gli organismi in biocomputer	– Utilizzo di organismi e attributi biologici per eseguire calcoli	– CRISPR utilizzato per costruire computer dual-core all’interno di cellule umane42
Creazione di materiali biomimetici	– Trarre ispirazione dai sistemi biologici per progettare sistemi elettronici e digitali più efficienti	– I ricercatori creano pelle artificiale e sistemi nervosi con maggiore sensibilità rispetto alla pelle umana43

Nuovi modi per gestire l’innovazione biologica, la produzione e le filiere

Approcci di ricerca e produzione più efficienti e scalabili	– Utilizzo di sistemi digitali per aumentare la produzione biologica – Utilizzo di sistemi digitali per automatizzare la ricerca	– Fraunhofer automatizza la coltivazione di microalghe nei fotobioreattori44 – L’automazione del laboratorio sta accelerando la ricerca45 – Gli agricoltori robot hanno piantato e raccolto con successo l’orzo da soli46 – Verso la scoperta di antibiotici autonomi47
Gestione della supply chain sempre più aperta ed efficiente	– L’apprendimento automatico e i registri distribuiti possono tenere traccia dei materiali e aiutare nell’auditing	– La blockchain diventa una “fonte di verità” per biopharma48
Collaborazione aperta su linee cellulari e genomi per supportare la ricerca	– Reti digitali per favorire lo scambio efficiente di materiali e codici biologici	– The Frozen Farmyard: creare un repository di linee cellulari di carne pulita49

Sulla base dei segnali iniziali, le caratteristiche del sistema biodigitale potrebbero includere:

• democratizzazione
• decentramento
• diffusione geografica
• scalabilità
• personalizzazione
• dipendenza dai dati

Di seguito vengono delineate tutte le potenziali caratteristiche del biodigitale e il loro potenziale impatto.

Democratizzazione

Fino a poco tempo fa, la biologia cellulare e la biotecnologia venivano generalmente sviluppate e prodotte in laboratori sterili e fabbriche specializzate, utilizzando attrezzature e competenze costose.
Ora, i progressi nel software e nell’hardware stanno rimuovendo queste restrizioni alle bioscienze e alla produzione biotecnologica. La capacità di controllare i sistemi in remoto e trasmettere i set di istruzioni in forma digitale, così come i livelli più elevati di automazione, stanno avvicinando la produzione basata sulla biologia ai consumatori.
Ad esempio, la bioingegneria per corrispondenza o i kit CRISPR consentono ai biohacker di acquistare e praticare l’alterazione genetica a casa. Una gamma di opzioni per i consumatori online relativamente convenienti include un “Genetic Design Starter Kit” da 30 USD che consente a un principiante di inserire un gene in una medusa per farla brillare comodamente dal tavolo della cucina.⁵⁰ Un altro kit CRISPR consente agli acquirenti di apportare modifiche al genoma in batteri in grado di riprodursi per 159 USD.⁵¹ Un terzo starter kit “biologia molecolare e ingegneria genetica” costa meno di 170 USD.⁵²
Il costo decrescente del sequenziamento del genoma è un altro esempio della maggiore disponibilità delle biotecnologie. Il primo sequenziamento dell’intero genoma (leggendo tutti i 3 miliardi di paia di basi) nel 2003 ha richiesto 13 anni ed è costato più di 3 miliardi di dollari. Nel 2016, il prezzo era sceso a circa 1000 USD. A luglio 2019, è costato 599 USD e la società di genetica personale Veritas Genetics prevede che scenderà al di sotto dei 200 USD entro il 2022.⁵³ Di conseguenza, è emerso un mercato di consumo per la genotipizzazione (che sequenzia meno dell’1% del genoma) per supportare persone interessate al proprio patrimonio o alla scoperta di informazioni sanitarie mirate, caratterizzate da servizi come 23andme.com.

Decentramento

Potremmo vedere una produzione più decentralizzata con l’aumento delle capacità della biologia sintetica. I prodotti che dovevano essere creati o estratti in una specifica posizione geografica potrebbero essere prodotti più ampiamente man mano che gli esseri umani migliorano nell’assemblare – o coltivare – composti organici e non organici attraverso processi chimici e biologici più veloci, economici e personalizzati.
Ciò include la capacità di creare cibo e ingegnerizzare la carne senza la necessità di terreni coltivabili.⁵⁴ La carne coltivata in laboratorio, cellule che si sviluppano per produrre cellule muscolari e carne coltivata in un ambiente monitorato, potrebbe essere un punto di svolta nel decentralizzare più industrie dall’agricoltura a spedizione.
L’azienda biotecnologica giapponese Spiber ha sviluppato una proteina geneticamente modificata chiamata Brewed Protein⁵⁵ che può essere utilizzata come tessuto nell’industria della moda o come materiale robusto nell’industria edile e automobilistica. E la biomassa prodotta localmente da bioreattori a base di alghe⁵⁶ che catturano l’anidride carbonica potrebbe essere trasformata in prodotti come combustibili, plastica e cosmetici.

Diffusione geografica

Il decentramento potrebbe consentire alle economie prive di risorse naturali di competere con nazioni ricche di risorse per la produzione di beni, utilizzando tecnologie biodigitali per produrre materiali che in precedenza dovevano essere importati.
Il crescente interesse per la ricerca open source e pubblicamente disponibile potrebbe consentire una rapida diffusione geografica. Più in generale, la diffusione della conoscenza biodigitale potrebbe procedere rapidamente se esiste la volontà di condividere le informazioni. Alcuni ricercatori stanno consentendo l’accesso a tutti i loro dati. Ad esempio, i bioingegneri pionieristici dell’Università di Washington stanno commercializzando recenti scoperte negli organi 3D. Attraverso la loro azienda, Volumetric, hanno reso disponibili gratuitamente tutti i dati di origine dei loro esperimenti sulle reti vascolari stampate in 3D.⁵⁷

Scalabilità

Il ridimensionamento rapido può essere possibile sia nel mondo digitale che in quello biologico. I dati possono essere copiati rapidamente e gli organismi biologici semplici possono generalmente replicarsi facilmente. Ciò significa che è possibile creare rapidamente e facilmente un’unità di produzione aggiuntiva in entrambi i domini.
In altre parole, l’economia biodigitale potrebbe essere caratterizzata da costi marginali di produzione molto bassi. A condizione che ci sia concorrenza tra i fornitori, questa caratteristica potrebbe ridurre significativamente il costo di molti beni o servizi biodigitali per i consumatori.
I bassi costi marginali di produzione e la facilità di replica significano anche che le innovazioni nell’economia della convergenza biodigitale potrebbero essere altamente scalabili.

Personalizzazione

I sistemi biologici sono allo stesso tempo semplici e complessi. In quanto sistemi dinamici, possono rispondere in modi imprevisti o causare impatti multipli che non possono essere facilmente districati. Questa complessità è una caratteristica dei sistemi biologici piuttosto che un bug, poiché significa che i sistemi possono essere altamente adattabili e vari. Ciò suggerisce che potrebbero esserci molti percorsi per ottenere i risultati desiderati e, di conseguenza, il potenziale per alti gradi di personalizzazione.
Gli approcci e i dispositivi di produzione potrebbero sfruttare questa complessità per produrre più output biologici personalizzati da singoli sistemi. Ad esempio, le economie di scopo consentono alle aziende che sviluppano la biologia sintetica di produrre centinaia di organismi e prodotti diversi con processi simili
In un contesto sanitario, un esempio di complessità biologica si riflette nella nostra crescente comprensione del microbioma umano: i trilioni di batteri non umani che vivono dentro e sui nostri corpi, stimati pari o superiori alle nostre cellule umane. Il nostro microbioma influenza molti aspetti diversi della nostra vita, dalla digestione all’umore all’odore del corpo. Potrebbero emergere per prime le terapie biodigitali mirate ai microbiomi, personalizzate per la massima efficienza.

Affidarsi ai dati

Le tecnologie e le applicazioni che caratterizzano la convergenza biodigitale non potranno funzionare senza molti dati. Ad esempio, il campo della bioinformatica utilizza strumenti digitali e analisi dei dati per comprendere i sistemi biologici,⁵⁹ compreso l’utilizzo di algoritmi di deep learning per analizzare le immagini delle cellule per rilevare modelli che gli esseri umani troverebbero impossibili da discernere.⁶⁰ Tecniche come il sequenziamento genico di nuova generazione sono dati estremamente intensi, creando nuove sfide con la condivisione, l’archiviazione, l’integrazione e l’analisi di questi dati.⁶¹
Si prevede che il mercato globale della bioinformatica crescerà da 7,73 miliardi di dollari nel 2018 a 13,50 miliardi di dollari nel 2023, con un tasso di crescita annuo composto del 14,5%.⁶² Il tasso di crescita dei dati per alimentare questa espansione potrebbe superarlo.
I dati richiesti sono molto vari. A monte dei processi di produzione, i dati possono anche essere una risorsa importante sotto forma di genomi, fenotipi e contesti ambientali di un insieme diversificato di esseri umani e di un’ampia gamma di organismi unici. La bioprospezione è già un aspetto importante dello sviluppo dei farmaci e potrebbe aumentare di importanza e provocare maggiori controversie nel settore sanitario.⁶³
Il pieno potenziale della convergenza biodigitale può quindi richiedere un flusso costante di dati. L’acquisizione, la gestione, la condivisione e il governo di questi dati potrebbe diventare di per sé un processo ad alta intensità di risorse e un settore più sviluppato.

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Le dinamiche del mondo biodigitale sopra descritte – democratizzazione, decentralizzazione, diffusione geografica, scalabilità, personalizzazione e dipendenza dai dati – possono richiedere a individui, governi, organizzazioni e industria di cambiare il modo in cui operano.

Policy Horizons esplorerà le potenziali implicazioni della convergenza biodigitale in un prossimo studio di previsione approfondito. La sezione seguente evidenzia alcune domande iniziali rilevanti per la politica riguardanti i domini economico, sociale, ecologico, geopolitico e della governance.

Economico

I tradizionali vantaggi competitivi basati sulle risorse potrebbero svanire?

I sistemi di produzione – la loro struttura, chi li controlla e chi trae vantaggio dal loro valore – potrebbero cambiare notevolmente durante la convergenza biodigitale.
La domanda di molti prodotti tradizionali, comprese le materie prime, potrebbe diminuire se sviluppiamo alternative di derivazione biologica. Un passaggio alla produzione bioingegnerizzata distribuita potrebbe ridurre il primato della distribuzione della terra o di altre risorse naturali tra paesi e regioni.
La democratizzazione e il decentramento della produzione potrebbero mettere alla prova paesi, regioni, comunità e imprese che hanno fatto affidamento su risorse naturali scarse o fattori geografici unici per produrre beni e servizi. I produttori che fanno affidamento sulla prossimità o su un accesso speciale a risorse attualmente scarse possono essere costretti a sviluppare o adottare nuove tecnologie e approcci⁶⁴ per rimanere competitivi.

I sistemi di istruzione e formazione dovrebbero essere adattati per affrontare potenziali carenze di competenze?

La produzione e l’uso finale delle tecnologie biodigitali possono diventare più semplici, ma la loro progettazione e sviluppo potrebbero rimanere tecnicamente impegnativi. Le competenze digitali e biologiche potrebbero aumentare nella domanda man mano che la convergenza biodigitale progredisce e coloro che possono agire all’intersezione dei due potrebbero essere molto ricercati. La domanda di talento può superare l’offerta, almeno temporaneamente.

Come potrebbero essere i quadri di protezione dei dati e di proprietà intellettuale nell’era biodigitale?

Il potenziale impatto dei servizi biodigitali può stimolare cambiamenti nei regimi nazionali o globali dei diritti di proprietà intellettuale, in particolare in risposta a terapie sanitarie innovative emergenti, innovazioni in agricoltura che sono particolarmente importanti per la sicurezza alimentare e approcci che potrebbero mitigare il cambiamento climatico.
Le norme sulla proprietà intellettuale e sulla protezione dei dati potrebbero essere strozzature nel mondo biodigitale, sia incentivando che limitando l’innovazione. In alternativa, l’accesso democratizzato agli strumenti biodigitali potrebbe facilitare la riproduzione di molte innovazioni biodigitali proprietarie utilizzando approcci paralleli ma distinti, aumentando la concorrenza e diminuendo la rendita generata dalla proprietà intellettuale.

In che modo la politica può promuovere un ambiente imprenditoriale competitivo in un mondo biodigitale?

Le piattaforme possono svolgere un ruolo importante in un mondo in cui i sistemi biologici e digitali sono strettamente collegati, come hanno fatto con la pubblicità online, i social network e l’e-commerce. La politica dei dati potrebbe influenzare se le grandi organizzazioni hanno un vantaggio in un’economia biodigitale, basata su capacità esclusive di accedere, acquistare, gestire e proteggere grandi quantità di dati.
La natura basata sui dati della convergenza biodigitale significa che la domanda di dati potrebbe aumentare in modo sostanziale, in particolare di dati umani, animali, vegetali e batterici. Le grandi piattaforme potrebbero potenzialmente raccogliere e controllare grandi quantità di informazioni sugli individui, il loro contesto e il mondo naturale. Alcune piattaforme potrebbero tentare di acquisire valore operando in un ecosistema biodigitale chiuso.

Sociale

Gli atteggiamenti sociali potrebbero spostarsi verso la salute e lo stile di vita?

Ciò che significa essere sani può cambiare durante una convergenza biodigitale, influenzando le relazioni sociali. Oggi, la salute è per lo più associata alla capacità di evitare le malattie e di impegnarsi in una gamma completa di attività umane.
In una convergenza biodigitale, una conoscenza mediata dettagliata del corpo umano, del microbioma e delle funzioni biologiche può creare nuove opportunità per comprendere e influenzare la nostra salute. Massimizzare la salute potrebbe coinvolgere un’ampia gamma di interventi comportamentali e nutrizionali più precisi. Man mano che i dati diventano più ampiamente accessibili, la salute potrebbe diventare uno status symbol. L’accesso e il finanziamento per i nootropi (farmaci per migliorare la funzione cerebrale) potrebbero sollevare questioni di politica sociale.
Mentre i progressi potrebbero migliorare significativamente la salute, alcuni potrebbero percepire il miglioramento delle tecnologie biodigitali come un modo per mitigare gli effetti di stili di vita non salutari.

Quali politiche potrebbero aiutare ad affrontare la disuguaglianza sanitaria?

La convergenza biodigitale potrebbe accelerare lo sviluppo di tecnologie che elevino le capacità umane al di sopra della norma, tramite farmaci, integratori alimentari, protesi o neurotecnologie. L’accesso irregolare a tecnologie costose potrebbe aggravare ulteriormente la disuguaglianza economica.
Mentre l’accesso irregolare potrebbe influenzare i gruppi svantaggiati e vulnerabili, la democratizzazione dei prodotti e dei servizi sanitari biodigitali potrebbe compensare parte di questo divario. Ad esempio, se siamo in grado di produrre medicinali salvavita o che migliorano la vita in modo sicuro, affidabile ed economico, la disuguaglianza sanitaria potrebbe diminuire di conseguenza.

Quali politiche potrebbero favorire la fiducia tra i partner e le parti interessate?

La convergenza biodigitale si basa su un’ampia gamma di dati biologici, che possono cambiare il modo in cui i cittadini si relazionano alle imprese che forniscono servizi. La relazione tra aziende e individui può richiedere livelli di fiducia più elevati, poiché le aziende cercano l’accesso a dati molto intimi sulla nostra vita e sul nostro corpo.
Ad esempio, i “gemelli digitali” umani potrebbero diventare risorse preziose oltre l’assistenza sanitaria. I servizi sociali, il sistema giudiziario, i servizi ambientali e i fornitori di istruzione potrebbero aver bisogno di affidarsi, gestire e agire su dati sempre più intimi che riguardano le persone e il mondo che li circonda.
La politica in materia di dati pubblicamente accettabili può talvolta consentire la convergenza biodigitale e talvolta creare ostacoli. La facilità con cui molte parti possono estrarre o utilizzare i dati personali relativi al genoma, al bioma, ai marcatori di salute e al contesto di un individuo potrebbe creare nuove richieste di regolamentazione, oltre le leggi esistenti sulla protezione delle informazioni sulla salute personale. Poiché il sequenziamento genetico diventa più economico e più comune, potrebbero sorgere problemi di privacy che sono stati in gran parte limitati al sistema giudiziario e alle pratiche assicurative in altre aree dell’attività umana.
Il sequenziamento genetico onnipresente potrebbe avere implicazioni sulla privacy e sul consenso per le famiglie e le comunità, dato che il test del DNA di un singolo individuo fornisce informazioni sui loro parenti biologici. Le comunità indigene sono da decenni leader nell’articolazione di un’etica incentrata sulla comunità per la ricerca, in particolare relativa alle informazioni genetiche e sanitarie.⁶⁸ I governi potrebbero dover pensare oltre la privacy individuale e considerare il concetto di privacy collettiva, in particolare quando i dati genetici potrebbero influenzare i diritti o libertà altrui.

Ambientale

Quali cambiamenti potrebbero verificarsi nell’uso del suolo e nell’ambiente naturale?

La convergenza biodigitale potrebbe cambiare i nostri strumenti e valori relativi alla terra e all’ambiente naturale.
Se la domanda si allontana da alcune materie prime prodotte tradizionalmente, i prezzi delle loro risorse potrebbero diminuire, con conseguenti cambiamenti nell’uso del suolo. I distretti industriali possono aumentare di valore a scapito dei terreni agricoli, mentre le aree di particolare biodiversità possono acquisire nuovo valore e significato se offrono dati, servizi ecologici e materie prime per la bioprospezione.
La portata della sfida climatica potrebbe rendere la geoingegneria e la bioingegneria più attraenti e fattibili. Il rilascio di microrganismi personalizzati potrebbe aiutare a rendere le torbiere più efficienti nell’assorbire l’anidride carbonica
Il biodigitale potrebbe cambiare la traiettoria verso la sostenibilità e l’economia circolare, facendo un uso più efficiente dei materiali e riducendo l’impatto della produzione e dell’estrazione di risorse sull’ambiente. Ad esempio, Fraunhofer IGB ha sviluppato un nuovo approccio per produrre bioplastiche biodegradabili e sicure per l’uso alimentare. I polimeri ibridi inorganici-organici risultanti impediscono che gas e vapori influiscano sugli alimenti e possono essere applicati sia agli imballaggi in bioplastica che a quelli in carta, consentendo ai prodotti rivestiti (come gli imballaggi per alimenti da asporto) di essere completamente biodegradabili.⁷⁰

Geopolitica

Quali politiche sono necessarie per competere in un mondo biodigitale globale?

I vantaggi economici della convergenza biodigitale stanno già stimolando la concorrenza nazionale, nonché gli sforzi per proteggere le industrie e prevenire le acquisizioni straniere dell’innovazione nazionale in alcuni paesi. Ad esempio, un certo numero di accordi che coinvolgono investitori stranieri in aziende biotecnologiche statunitensi sono falliti da quando gli aggiornamenti al Foreign Investment Risk Review Management Act sono stati firmati dal Congresso nel 2018. Amministrati dal Committee on Foreign Investment negli Stati Uniti, gli emendamenti limitano investimenti internazionali nelle aziende biotecnologiche statunitensi.⁷¹
Le nazioni potrebbero anche iniziare a competere in base al rigore e alla velocità delle approvazioni normative. Alcuni paesi possono cercare di attrarre investimenti offrendo ambienti normativi che favoriscono un rapido progresso biodigitale, potenzialmente a spese delle norme e delle pratiche bioetiche prevalenti applicate altrove.

Cosa serve per tutelare la sicurezza dei cittadini nel mondo biodigitale?

La biologia sintetica potrebbe includere molte tecnologie a duplice uso, potenzialmente applicate sia per scopi civili che militari. I microrganismi possono produrre agenti patogeni o tossine. La gestione dell’uso dannoso delle tecnologie, in particolare di quelle distribuite, nel mondo biodigitale è già una preoccupazione.72
La biosicurezza potrebbe essere importante in un mondo che dipende dai sistemi biodigitali. Ad esempio, l’iniziativa Safe Genes della DARPA cerca di sviluppare strumenti per controllare, contrastare e forse invertire gli effetti dell’editing del genoma, inclusi i geni drive, nei sistemi biologici.⁷³
Esiste anche il potenziale per il rilascio dannoso, sconsiderato o accidentale di virus mortali prodotti in laboratorio. Ad esempio, un virologo dell’Università dell’Alberta è stato in grado di utilizzare tecniche di biologia sintetica per ricreare il vaiolo (un virus simile al vaiolo) cucendo insieme il DNA ordinato per posta in modo che corrisponda alla sequenza del genoma del vaiolo pubblicata nel 2006.⁷⁴

Governance

In che modo la regolamentazione e l’elaborazione delle politiche possono tenere conto delle preoccupazioni sociali sui progressi biodigitali?

Esiste un’importante distinzione tra ciò che è tecnologicamente possibile e ciò che è socialmente accettabile. La convergenza biodigitale potrebbe esporre a lacune e ritardi politici e normativi, sia all’interno che tra i governi. Può anche fornire opportunità per nuovi approcci normativi integrati e reattivi ai sistemi biodigitali, proprio come altre tecnologie emergenti che consentono ai sistemi di governance di essere più agili.⁷⁵
La licenza sociale può essere fondamentale per il percorso degli sviluppi tecnologici e normativi, in particolare se collegati alla riproduzione umana e ai sistemi alimentari. Ad esempio, le disparità nella risposta legale e sociale alle colture geneticamente modificate, guidate da approcci filosofici divergenti alla gestione del rischio e da diverse dinamiche di potere tra i settori pubblico e privato, hanno portato a contesti normativi molto diversi tra il Nord America e l’Europa.⁷⁶ Le barriere normative all’ingresso potrebbero interessano gli operatori più piccoli, in particolare nei settori alimentare e sanitario, che sono altamente regolamentati e basati sulla giurisdizione.
Le preoccupazioni sociali hanno spesso un impatto sui sistemi normativi e sui processi di riforma, in particolare per quanto riguarda la sicurezza, la protezione, i prezzi, l’accesso e i diritti dei lavoratori. E la licenza sociale può spesso essere un motore più potente dei rimedi legali o dell’applicazione nel guidare la conformità.⁷⁷ Le prospettive sulle tecnologie biodigitali possono variare tra i gruppi e più tradizioni etiche, tra cui le prospettive e le conoscenze indigene,⁷⁸ potrebbero aiutare a dare forma a risposte ponderate.

L’attuale quadro fiscale è adatto al mondo biodigitale?

Le caratteristiche del dominio digitale potrebbero estendersi al dominio biodigitale, rendendo difficile il tracciamento e la riscossione delle tasse. Questo a sua volta potrebbe creare problemi riguardo a cosa viene tassato e da quale giurisdizione.⁷⁹ Il valore della potenziale licenza di un bene biodigitale deriva dai suoi componenti, piuttosto che dal prodotto finale combinato. Ciò potrebbe limitare le opportunità per le autorità di valutare e addebitare imposte sulla vendita del prodotto finale, riducendo potenzialmente il gettito totale dell’imposta sul valore aggiunto.

I sistemi di finanza pubblica devono essere rivalutati per essere sostenibili nel mondo biodigitale?

Oltre ai vantaggi di una vita più lunga, l’aumento dell’aspettativa di vita potrebbe mettere alla prova i sistemi fiscali, di sicurezza sociale, sanitari e abitativi, qualora i benefici per la salute della convergenza biodigitale fossero significativi. Fondi pensione, spese sanitarie pubbliche e alloggi per anziani potrebbero avere impatti sia positivi che negativi.

Economico

• I tradizionali vantaggi competitivi basati sulle risorse potrebbero svanire?
• I sistemi di istruzione e formazione dovrebbero essere adattati per affrontare potenziali carenze di competenze?
• Come potrebbero essere i quadri di proprietà dei dati e della proprietà intellettuale nell’era biodigitale?
• In che modo la politica può promuovere un ambiente imprenditoriale competitivo in un mondo biodigitale?

Sociale

• Quali politiche potrebbero favorire la fiducia tra le parti interessate?
• Quali politiche potrebbero aiutare a evitare potenziali crescenti disuguaglianze sanitarie?
• Potrebbe esserci un cambiamento negli atteggiamenti sociali nei confronti della salute e dello stile di vita?

Ambientale

• Quali cambiamenti potrebbero verificarsi nell’uso del suolo e nell’ambiente naturale?

Geopolitica

• Quali politiche sono necessarie per competere in un mondo biodigitale globale?
• Cosa serve per tutelare la sicurezza dei cittadini nel mondo biodigitale?

Governance

• In che modo la regolamentazione e la definizione delle politiche possono tenere conto delle preoccupazioni sociali relative ai progressi biodigitali?
• L’attuale quadro fiscale è adatto al mondo biodigitale?
• I sistemi di finanza pubblica devono essere rivalutati per essere sostenibili nel mondo biodigitale?

Conclusione

Potremmo essere all’apice di una trasformazione biodigitale a lungo termine della nostra economia, società, istituzioni e ambiente. Questa convergenza biodigitale potrebbe interrompere il modo in cui produciamo e consumiamo beni e servizi, ci relazioniamo gli uni con gli altri, manteniamo e aumentiamo i nostri corpi, acquisiamo ed elaboriamo dati, prendiamo decisioni e gestiamo il nostro posto negli ecosistemi.
Alla fine degli anni ’70 e all’inizio degli anni ’80, i canadesi e i responsabili politici iniziarono a capire che l’era digitale era alle porte. I primi a muoversi hanno colto le opportunità, hanno percepito le sfide e hanno avviato politiche abili che hanno fornito vantaggi per decenni. Ora potrebbe essere il momento di fare investimenti simili e prendere decisioni ponderate per guidare il Canada attraverso l’inizio di una convergenza biodigitale.
Policy Horizons attende con impazienza di collaborare con i partner e le parti interessate per sviluppare previsioni rilevanti per le politiche in questo settore.

Ringraziamenti

Policy Horizons sta guidando un’area di previsione chiamata convergenza biodigitale. Questo documento esplorativo è il quadro iniziale per un prossimo studio di previsione approfondito. Man mano che questo nuovo dominio emergerà, continueremo a esaminare futuri plausibili per la convergenza biodigitale e le questioni politiche che potrebbero sorgere.

Esplorare il team del progetto di convergenza biodigitale

Marcus Ballinger, allenatore
Steffen Christensen, Senior Foresight Analyst
Nicholas Davis, SWIFT Partners Sàrl
Kristel Van der Elst, Direttore Generale
Pierre-Olivier Des Marchais, analista di prospettiva
Avalyne Diotte, analista di prospettiva
Eric Ward, direttore senior

Comunicazioni

Maryam Alam, consulente per le comunicazioni
Nelly Leonidis, Manager
Alain Piquette, grafico
Nadia Zwierzchowska, editore

Vorremmo ringraziare i nostri colleghi Imran Arshad, Pascale Louis e Claudia Meneses per il loro sostegno a questo progetto.

Non vediamo l’ora di collaborare con i partner e le parti interessate allo studio della convergenza biodigitale.

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Endnotes

[1] Kevin Warwick. “Implications and consequences of robots with biological brains.” Ethics and Information Technology. (2010): 223-234 https://www.researchgate.net/publication/225865087_Implications_and_consequences_of_robots_with_biological_brains

[2] Josh L. Morgan and Jeff W. Lichtman. “Digital tissue and what it may reveal about the brain.” BMC Biology. (2017). https://bmcbiol.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/s12915-017-0436-9

[3] Elon Musk, Neuralink. “An integrated brain-machine interface platform with thousands of channels.” (2019). https://www.biorxiv.org/content/10.1101/703801v2.full

[4] Toffler Associates. “Bio-Digital Convergence: The Human as Critical Infrastructure?” (2016). https://www.tofflerassociates.com/vanishingpoint/biodigital-convergence-the-human-as-critical-infrastructure

[5] Emily Matchar. “Turning Dragonflies Into drones.” Smithsonian (2017). https://www.smithsonianmag.com/innovation/turning-dragonfliesdrones-180962097/

[6] Travis M. Andrews. “Navy grants $750,000 to develop bomb-sniffing locusts.” Washington Post (2016). https://www.washingtonpost.com/news/morning-mix/wp/2016/07/06/navy-grants-750000-to-develop-cyborg-locusts-to-sniff-out-bombs/

[7] Kate O’Riordan. “Revisiting Digital Technologies: Envisioning Biodigital Bodies.” (2011). https://www.researchgate.net/publication/272554346_Revisiting_Digital_Technologies_Envisioning_Biodigital_Bodies

[8] Victor Tangermann. “Scientists Gene-Edited Tequila Bacteria To Make Cannabinoids.” Neoscope, Futurism.com. March 27, 2019, https://futurism.com/scientists-gene-edited-tequila-bacteria-cannabinoids

[9] Ian Sample. “World’s first living organism with fully redesigned DNA created.” The Guardian, May 15, 2019, https://www.theguardian.com/science/2019/may/15/cambridge-scientists-create-worlds-first-living-organism-with-fully-redesigned-dna

[10] Hyojin Kim, Daniel Bojar, and Martin Fussenegger. “A CRISPR/Cas9-based central processing unit to program complex logic computation in human cells”, PNAS April 9, 2019, https://doi.org/10.1073/pnas.1821740116

[11] Nethaji J.Gallage and Birger Lindberg Møller. “Vanillin–Bioconversion and Bioengineering of the Most Popular Plant Flavor and Its De Novo Biosynthesis in the Vanilla Orchid.” Molecular Plant Volume 8, Issue 1, 5 January 2015: 40-57. https://doi.org/10.1016/j.molp.2014.11.008

[12] The belief that “living organisms are fundamentally different from non-living entities because they contain some non-physical element or are governed by different principles than are inanimate things.” https://en.wikipedia.org/wiki/Vitalism

[13] “Printeria: Team Valencia”. IGEM, accessed August 5, 2019, http://2018.igem.org/Team:Valencia_UPV

[14] “CRISPR babies: more details on the experiment that shocked the world,” New Scientist, accessed August 28, 2019, https://www.newscientist.com/article/2186911-crispr-babies-more-details-on-the-experiment-that-shocked-the-world/

[15] “Molecular biology meets computer science tools in new system for CRISPR,” Phys. org, accessed August 28, 2019, https://phys.org/news/2016-01-molecular-biology-science-tools-crispr.html

[16] “Adaptive Assistance for Improved Well-Being and Productivity at Work,” SAP, accessed August 28, 2019, https://news.sap.com/2018/10/sap-emotiv-adaptive-assistance-well-being-productivity-work/

[17] “People spent $1.9 billion last year on apps to keep their brains sharp as they age—here’s what actually works,” MarketWatch, accessed August 28, 2019, https://www.marketwatch.com/story/older-americans-spent-19-billion-last-year-on-apps-to-keep-their-brains-sharp-heres-what-actually-works-2019-05-24

[18] “Guardant’s liquid biopsy matches tissue testing in lung cancer,” Vantage, accessed August 28, 2019, https://www.evaluate.com/vantage/articles/news/trial-results/guardants-liquid-biopsy-matches-tissue-testing-lung-cancer

[19] “The Self-Powered Sensor That Could Enable Remote Medical Monitoring”, DZone, accessed August 28, 2019, https://dzone.com/articles/the-self-powered-sensor-that-could-enable-remote-m

[20] “Amazon’s new patent will allow Alexa to detect a cough or a cold”, TheNextWeb, accessed August 28, 2019, https://thenextweb.com/artificial-intelligence/2018/10/15/amazons-new-patent-will-allow-alexa-to-detect-your-illness/

[21] “AI gives reliable coma outcome prediction”, MedicalXpress, accessed August 28, 2019, https://medicalxpress.com/news/2019-06-ai-reliable-coma-outcome.html

[22] “New Progress in the Biggest Challenge With 3D Printed Organs”, SingularityHub, accessed August 28, 2019, https://singularityhub.com/2019/05/07/new-progress-in-the-biggest-challenge-with-3d-printed-organs/

[23] “Lab-Grown Kidneys Shown to Be Fully Functional in Animal Recipients”, ScienceAlert, accessed August 28, 2019, https://www.sciencealert.com/lab-grown-kidneys-shown-to-be-fully-functional-in-animal-recipients

[24] “Man Meets Machine: What It Means to Be A Biohacker”, Thrillist, accessed August 28, 2019, https://www.thrillist.com/tech/nation/man-meets-machine-what-it-means-to-be-a-biohacker

[25] Elon Musk, Neuralink. “An integrated brain-machine interface platform with thousands of channels”. BioRxiv. (2019) https://doi.org/10.1101/703801

[26] “Bionic Limbs ‘learn’ To Open A Beer”, Wired, accessed August 28, 2019, https://www.wired.com/story/bionic-limbs-learn-to-open-a-beer/

[27] “Implanted Brain-Computer Interface (BCI) Devices for Patients with Paralysis or Amputation – Non-clinical Testing and Clinical Considerations”. FDA. (2019). https://www.fda.gov/regulatoryinformation/search-fda-guidance-documents/implanted-brain-computer-interface-bci-devices-patients-paralysis-or-amputation-non-clinical-testing

[28] “AI protein-folding algorithms solve structures faster than ever”, Nature, accessed August 28, 2019 https://www.nature.com/articles/d41586-019-01357-6

[29] “Can bio-printing tumour cells, become a treatment against cancer?”, 3DNatives.com, accessed August 28, 2019 https://www.3dnatives.com/en/bio-printing-tumour-treatment-cancer-180920184/

[30] Timothy Revell. “Tiny robots crawl through mouse’s stomach to heal ulcers”. New Scientist. (2017) https://www.newscientist.com/article/2144050-tiny-robots-crawl-through-mouses-stomach-to-heal-ulcers/

[31] “MIT researchers apply AI techniques to predict clinical trial outcomes”, Clinical Trials Arena, accessed August 28, 2019, https://www.clinicaltrialsarena.com/news/mit-researchers-apply-ai-techniques/

[32] Paul F. South et al. “Synthetic glycolate metabolism pathways stimulate crop growth and productivity in the field”. Science. Vol 363, Issue 6422, (January 2019)

[33] Anna Nowogrodzki, “The automatic-design tools that are changing synthetic biology”. Nature, (December 2018) https://www.nature.com/articles/d41586-018-07662-w

[34] “Biology By Design”, Ginkgo Bioworks, accessed August 28, 2019, https://www.ginkgobioworks.com/

[35] “Scientists Use Machine Learning to Speed Up Biofuel Production”, R&D, accessed August 28, 2019, https://www.rdmag.com/article/2018/06/scientists-use-machine-learning-speed-biofuel-production

[36] “A ‘biomultimeter’ lets scientists measure RNA and protein production in real time”, Lincoln Laboratory MIT, accessed October 17, 2019, https://www.ll.mit.edu/news/biomultimeter-lets-scientists-measure-rna-and-protein-production-real-time

[37] Xufeng Liu et al. “Modular engineering for efficient photosynthetic biosynthesis of 1-butanol from CO2 in cyanobacteria”. Energy and Environmental Science, 2019.

[38] “Target Malaria proceeded with a small-scale release of genetically modified sterile male mosquitoes in Bana, a village in Burkina Faso”, Target Malaria, accessed August 28, 2019, https://targetmalaria.org/target-malaria-proceeded-with-a-small-scale-release-of-genetically-modified-sterile-male-mosquitoes-in-bana-a-village-in-burkina-faso/

[39] Christian Dunn, Nathalie Fenner, Anil Shirsat and Chris Freeman, “Options for Geoengineering the Climate via Microorganisms: A Peatland Case Study”, (2016). https://www.caister.com/hsp/abstracts/climate/12.html
“Climate Change and Microbial Ecology: Current Research and Future Trends”, Caister Academic Press, U.K., (2016) 185-200. https://doi.org/10.21775/9781910190319.12

[40] “What is FluTracking?”, FluTracking, accessed August 28, 2019, https://info.flutracking.net/

[41] “With a “hello,” Microsoft and UW demonstrate first fully automated DNA data storage”, Microsoft Innovation Stories, accessed August 28, 2019, https://news.microsoft.com/innovation-stories/hello-data-dna-storage/

[42] “CRISPR used to build dual-core computers inside human cells”, New Atlas, accessed August 28, 2019, https://newatlas.com/crispr-cell-computer/59336/

[43] Wang Wei Lee et al. “A neuro-inspired artificial peripheral nervous system for scalable electronic skins”. Science Robotics, Vol. 4, Issue 32, July 17, 2019.

[44] “Process development in photobioreactors.” Fraunhofer IGB, accessed August 5, 2019 https://www.igb.fraunhofer.de/en/research/competences/environmental-biotechnology/microalgae/process-development-in-photobioreactors.html

[45] “Taking Biotech to the Next Level with Laboratory Automation”, LabioTech.eu, accessed August 28, 2019, https://labiotech.eu/features/biotech-laboratory-automation/

[46] Dyllan Furness. “Robot farmers have successfully planted and harvested barley by themselves”. Digital Trends, (2017), accessed August 28, 2019, https://www.digitaltrends.com/cool-tech/robot-farmers-harvest-barley/

[47] Cesar de la Fuente-Nunez. “Toward Autonomous Antibiotic Discovery”. Systems; Washington Vol. 4, Iss. 3, (2019).

[48] “Blockchain becomes a ‘source of truth’ for biopharma”, MedCityNews, accessed August 28, 2019, https://medcitynews.com/2018/12/blockchain-becomes-a-source-of-truth-for-biopharma/

[49] “Gets 250.000 US$ to grow ethical meat in the lab”, University of Oslo, accessed August 28, 2019, https://www.med.uio.no/imb/english/about/news-and-events/news/2019/250000-dollars-from-gfi.html

[50] “Genetic Design Starter Kit – Glowing Jellyfish Bacteria”, The Odin, accessed August 5, 2019, http://www.the-odin.com/colorbacteria/

[51] “DIY CRISPR Kit”, The Odin, accessed August 5, 2019 http://www.theodin.com/diy-crispr-kit/

[52] “Genetic Engineering Home Lab Kit”, The Odin, accessed August 5, 2019 http://www.the-odin.com/genetic-engineering-home-lab-kit/

[53] “Next in the Genomics Revolution: The Era of the “Social Genome”, Veritas, accessed August 21, 2019, https://www.veritasgenetics.com/next-genomics-revolution-era-social-genome

[54] “Researchers using tissue engineering to create lab-grown meat. Phys.Org.” University of Bath, March 20, 2019. https://phys.org/news/2019-03-tissue-lab-grown-meat.html

[55] Mai Lide, “Japan bio venture to sell jacket made with synthetic protein textile”, Kyodo New, August 29, 2019, accessed September 18th, 2019, https://english.kyodonews.net/news/2019/08/1a3e6ab4b4c7-japan-bio-venture-to-sell-jacket-made-with-synthetic-protein-textile.html

[56] “Hypergiant Industries Launches Eos Bioreactor: A Prototype Bioreactor for Commercial and Personal Carbon Sequestration”, PR Newswire, September 17, 2019, accessed September 18th, 2019, https://www.prnewswire.com/news-releases/hypergiant-industries-launches-eos-bioreactor-a-prototype-bioreactor-for-commercial-and-personal-carbon-sequestration-300919790.html

[57] “Bioengineers have cleared a major hurdle on the path to 3D printing replacement organs”. Innovation Toronto. May 4, 2019, https://www.innovationtoronto.com/2019/05/bioengineers-have-cleared-a-major-hurdle-on-the-path-to-3d-printing-replacement-organs/

[58] “About”, Gingko Bioworks, accessed August 5, 2019, https://www.ginkgobioworks.com/about/

[59] “Introduction to Bioinformatics. In: Yousef M., Allmer J. (eds miRNomics: MicroRNA Biology and Computational Analysis. Methods in Molecular Biology (Methods and Protocols)”, vol 1107. Humana Press, Tolga Can. (2014)

[60] Sarah Webb. “Deep learning for biology”, Nature, 554, 555-557 (2018). https://www.nature.com/articles/d41586-018-02174-z

[61] Rashmi Tripathi, Pawan Sharma, Pavan Chakraborty & Pritish Kumar Varadwaj. “Next-generation sequencing revolution through big data analytics”, Frontiers in Life Science. Volume 9, Issue 2. (2016) https://doi.org/10.1080/21553769.2016.1178180

[62] “Global Bioinformatics Market 2018-2023”. Research and Markets. September 20, 2018, accessed August 5, 2019, https://www.globenewswire.com/news-release/2018/09/20/1573558/0/en/Global-Bioinformatics-Market-2018-2023-Growing-Demand-for-Nucleic-Acid-and-Protein-Sequencing-Due-to-Reduction-in-Sequencing-Cost-and-Technological-Advancement.html

[63] Bioprospecting – the search for naturally occurring chemical compounds and biological material – is an activity currently applied to non-human organisms. The importance of large datasets related to the biology and behaviour of individuals means that bioprospecting could be extended to humans as well, with researchers and firms actively looking to sample specific racial, ethnic or cultural groups for specific genes or micro-biome characteristics. Padma Nambisan. “Protection of Traditional Knowledge Associated with Genetic Resources. In: An Introduction to Ethical, Safety and Intellectual Property Rights Issues in Biotechnology.” 345-356. (2017) https://doi.org/10.1016/B978-0-12-809231-6.00016-8.

[64] “Process development in photobioreactors”, Fraunhofer IGB, accessed August 5, 2019 https://www.igb.fraunhofer.de/en/research/ competences/environmental-iotechnology/microalgae/processdevelopment-in-photobioreactors.html

[65] “Beyond 100: Whitepaper”, Barclays. November 23, 2018, https://privatebank.barclays.com/news-and-insights/beyond-100/beyond-100-impact-of-longevity-on-family-future-and-investments/

[66] “Food Design to Feed the Human Gut Microbiota”, PMC. March 22, 2018, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5951603/

[67] “Towards new human rights in the age of neuroscience and neurotechnology”, BMC. 26 April 2017, https://lsspjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40504-017-0050-1

[68] The First Nations Principles of OCAP®, First Nations Information Governance Centre, accessed October 9, 2019. https://fnigc.ca/OCAP

[69] Christian Dunn, Nathalie Fenner, Anil Shirsat and Chris Freeman. “Options for Geoengineering the Climate via Microorganisms: A Peatland Case Study. In: Climate Change and Microbial Ecology: Current Research and Future Trends (Edited by: Jürgen Marxsen).” Caister Academic Press, U.K. (2016): 185-200. https://doi.org/10.21775/9781910190319.12

[70] “Whitepaper: Biological Transformation and the Bioeconomy.” Fraunhofer. (2019) https://www.fraunhofer.de/content/dam/zv/en/Publications/Brochures/whitepaper-biological-transformation-and-bioeconomy.pdf.

[71] Steve Dickman. “US Crackdown On Foreign Biotech Investment Makes Us Poorer, Not Safer.” Forbes, May 24, 2019, accessed August 5, 2019, https://www.forbes.com/sites/stevedickman/2019/05/24/us-crackdown-on-foreign-biotech-investment-makes-us-poorer-notsafer/#333027e35581

[72] “A Proposed Framework for Identifying Potential Biodefense Vulnerabilities Posed by Synthetic Biology: Interim Report”, National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. Washington, DC: The National Academies Press. (2017) https://doi.org/10.17226/24832

[73] “Safe Genes”, DARPA, accessed August 5, 2019, https://www.darpa.mil/program/safe-genes

[74] David Kushner. “Synthetic Biology Could Bring a Pox on Us All”, Wired. March 25, 2019, accessed August 5, 2019 https://www.wired.com/story/synthetic-biology-vaccines-viruses-horsepox/

[75] “Agile Governance: Reimagining Policy-making in the Fourth Industrial Revolution”, Whitepaper. World Economic Forum. (2018) http://www3.weforum.org/docs/WEF_Agile_Governance_Reimagining_Policymaking_4IR_report.pdf

[76] Jessica Lau. “Same Science Different Policies. Signal to Noise, Regulating Genetically Modified Foods in the U.S. and Europe.” Harvard University. August 9, 2015. http://sitn.hms.harvard.edu/flash/2015/same-science-different-policies/

[77] Neil Gunningham, Robert A. Kagan and Dorothy Thornton. “Social License and Environmental Protection: Why Businesses Go Beyond Compliance.” Law and Social Inquiry, Volume 29, Issue 2 Spring 2004: 307-341 https://doi.org/10.1111/j.1747-4469.2004.tb00338.x

[78] New Zealand’s requirement to take Maori perspectives into account in regulating gene editing, described in M. Hudson, A. Mead, D. Chagné, N. Roskruge, S. Morrison, P. Wilcox, A. Andrew. “Indigenous Perspectives and Gene Editing in Aotearoa New Zealand.” Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, Volume 7, 2019 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2019.00070/full

[79] “In a world of 3D printing, how will you be taxed?”, EY Global, 26 April 2018, https://www.ey.com/en_gl/trust/in-a-world-of-3d-printing–how-will-you-be-taxed

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