Megatendências e seus Impactos em Ciência, Tecnologia e Inovação

O relatório Science, Technology and Innovation Outlook de 2016 da OCDE tem como ponto de partida a constatação de que o futuro da humanidade é incerto e formatado por múltiplas forças poderosas, complexas e interconectadas. Ainda que o futuro possa ser, eventualmente, alterado por eventos improváveis, imprevistos e altamente disruptivos, é possível identificar em um horizonte temporal de 10-20 anos algumas grandes tendências. Tais megatendências são mudanças sociais, econômicas, políticas, ambientais e tecnológicas, em larga escala, as quais, embora se formem lentamente, operam profunda transformação e influência duradoura em inúmeras atividades humanas, processos e percepções. 

A relativa estabilidade na trajetória dessas principais forças de mudança permite a projeção, com algum grau de confiança, de certos elementos do futuro de médio e longo prazo. Esse exercício de previsão é um instrumento útil para o desenvolvimento e adoção de políticas prospectivas de pesquisa e inovação. Os autores do estudo ressaltam que a interpretação das tendências futuras exige a devida cautela, uma vez que apenas indicam como o futuro pode evoluir sob certas condições em uma dada área. 

Embora o horizonte temporal do relatório seja de 10-15 anos e algumas dessas megatendências tenham potencial para mudanças discerníveis além do horizonte de vinte anos, a necessidade de reorientação imediata das políticas atuais de C,T&I guiou a escolha das megatendências analisadas. Essas foram agrupadas em oito áreas temáticas: demografia; recursos naturais e energia; meio ambiente e mudança climática; globalização; papel dos governos; economia, emprego e produtividade; sociedade; saúde, desigualdade e bem-estar.

1. Demografia. Na área de demografia, o estudo identifica três megatendências com impactos nos sistemas de C,T&I: o crescimento da população mundial, concentrado em países menos desenvolvidos, o envelhecimento populacional e a migração internacional.

1.a) Crescimento populacional. A população mundial deverá saltar dos 7,4 bilhões de habitantes em 2015 para 8,5 bilhões em 2030, alcançando 9,4 bilhões em 2050. Enquanto Japão e inúmeros países europeus deverão registrar declínio populacional, os países menos desenvolvidos, e em particular os da África subsaariana devem concentrar maior parte do aumento esperado. O crescimento da população mundial deverá resultar em pressões sem precedentes sobre os recursos naturais, como alimentos, energia e água, cuja produção e conservação continuarão demandando esforços da área de C,T&I. 

Os pesquisadores da OCDE salientam ainda que as demandas e necessidades dos centros de maior crescimento populacional devem influenciar, de forma crescente, as agendas de inovação, exigindo o desenvolvimento adicional localizado de capacidade de pesquisa e inovação. Será necessária uma maior ênfase na transferência de tecnologias para os centros de maior crescimento populacional de modo a auxiliá-los a enfrentar os múltiplos desafios do desenvolvimento. Igualmente, serão necessárias respostas globais para algumas das crises políticas, social ou humanitárias, que, muito provavelmente, os estados mais frágeis irão enfrentar no futuro, e em particular aquelas que representam ameaças à saúde global. 

1.b) Envelhecimento. A combinação de baixas taxas de fertilidade e ampliação da expectativa de vida deve resultar no envelhecimento populacional nas principais regiões do planeta. Atualmente há no mundo 900 milhões de pessoas com mais de 60 anos, número que deverá se elevar a 1,4 bilhão em 2030 e a 2,1 bilhões em 2050, alcançando paridade com o número de crianças. Cerca de 80% da população idosa viverá em países atualmente menos desenvolvidos, como China, Índia, Brasil e Indonésia.

O envelhecimento populacional deverá se traduzir em alterações nos padrões de vida e consumo, com implicações na demanda por tipos de produtos e serviços. Novos mercados irão surgir e outros mais tradicionais terão que se adaptar ou irão desaparecer, com consequências para a inovação. Novas tecnologias como robótica e neurociências poderão ajudar os idosos a viver mais, de forma autônoma e saudável. O estudo destaca também que a ampliação dos gastos sociais e com saúde e o menor ritmo de crescimento econômico das sociedades em processo de envelhecimento devem resultar na diminuição dos recursos destinados às atividades de C,T&I. As doenças relacionadas ao envelhecimento, como câncer e demência devem continuar, crescentemente, dominando as agendas de pesquisa em saúde.

1.c) Migração internacional. O tamanho da população em idade ativa (entre 15 e 64 anos) está atualmente em seu auge histórico e em breve começará a se reduzir. Tal redução esperada deverá afetar o mercado de trabalho para profissionais com habilidade em C,T&I e acarretar o envelhecimento dos pesquisadores nos países da OCDE. A migração internacional pode ajudar a diminuir a escassez esperada de mão-de-obra qualificada nos países receptores. Na década passada, 15% dos trabalhadores contratados em ciência, tecnologia e engenharia na Europa eram novos imigrantes enquanto nos Estados Unidos o percentual elevava-se a 22%. O fluxo de trabalhadores migrantes altamente qualificados para os países da OCDE deverá se intensificar, contribuindo para suprir a oferta de força de trabalho em C,T&I nas economias desenvolvidas. 

Ao mesmo tempo, ainda que polêmicas, novas tecnologias, como robótica e inteligência artificial podem aliviar a esperada escassez de mão-de-obra e ajudar a equilibrar futuras inadequações de competências (skills mismatch). Tais tecnologias e outras, como as neurotecnologias, poderão contribuir para fortalecer capacidades físicas e cognitivas, permitindo que as pessoas trabalhem por mais tempo ao longo da vida.

2. Recursos naturais e energia. Os recursos naturais são a base principal da atividade econômica. Porém, sua extração e consumo afetam a qualidade de vida e o bem-estar das gerações atuais e futuras. As tendências de crescimento futuro da população, as mudanças no estilo de vida e o desenvolvimento econômico deverão acarretar em maiores pressões sobre recursos naturais, devido ao aumento da demanda global por água, alimentos e energia. O relatório destaca que os avanços em C,T&I estão a ponto de trazer novos conhecimentos, soluções inovadoras e melhores infraestruturas para fortalecer o monitoramento, gestão e produtividade dos recursos naturais e desvinculando, assim, o crescimento econômico de seu esgotamento. O nexo existente entre água, alimentos e energia é estreito e complexo e exige políticas coerentes e coordenadas. 

2.a) Água. Em várias partes do planeta, a demanda por água tem crescido acima do aumento populacional, ocasionando estresses severos. Se as atuais tendências socioeconômicas se mantiverem e se não forem adotadas novas políticas de gestão dos recursos hídricos, a demanda por água deverá crescer 55% entre 2000 e 2050. Os aquíferos subterrâneos, que representam 90% da água fresca do planeta, estão sendo explorados em um ritmo superior à possibilidade de recomposição, não só em países em desenvolvimento, como em países da OCDE, a exemplo de Grécia, Itália, Estados Unidos e México. Melhoria nas tecnologias de irrigação e a introdução de novas práticas agrícolas e robotização podem auxiliar no monitoramento do uso da água e na redução do ritmo de esgotamento da água subterrânea. 

O estudo ressalta ainda que tanto as águas de superfície como as subterrâneas estão se tornando crescentemente poluídas em razão dos fluxos de nutrientes da atividade agrícola e das deficiências do tratamento dos rejeitos domésticos. As consequências da degradação da qualidade da água incluem crescente eutrofização (multiplicação desenfreada de microalgas e bactérias), perda de biodiversidade e doenças. Atualmente, alguns dos países da OCDE já incorrem em custos econômicos significativos para tratamento da água potável, enquanto nos Estados Unidos e na Coreia do Sul a indústria pesqueira enfrenta custos elevados em razão da eutrofização da água do mar. 

Avanços em biologia sintética para culturas genéticas e melhoria na eficiência em saneamento hídrico irão requerer mais P&D e a construção de estações de tratamento de água e esgoto de nova geração, que combinem a utilização de sensores e nanotecnologias. Práticas inovadoras também estão sendo aplicadas na exploração de fontes hídricas alternativas, como água de chuva, reutilização de água usada e dessalinização da água do mar, de modo a aliviar a escassez.

2.b) Alimentos. Os sistemas globais de agricultura e alimentação enfrentam múltiplos desafios. Será necessário produzir uma maior quantidade de alimentos para a população crescente que demanda dietas mais variadas. Ao mesmo tempo, como há uma competição cada vez maior por usos alternativos de recursos naturais, as tecnologias e práticas agrícolas precisam se adaptar à mudança climática e às condições climáticas mais extremas. 

As estimativas da OCDE indicam que a produção de alimentos aumentará 60% em termos globais para atender as necessidades da população mundial em 2050. Todavia, a insegurança alimentar e nutricional deverá persistir em muitas regiões, em geral pobres, onde a degradação do solo e a escassez de água continuarão a danificar as terras agrícolas. As projeções sugerem que os preços das commodities agrícolas irão aumentar significativamente nas próximas décadas. 

Na agricultura, como em outros setores, a inovação é o motor do crescimento sustentado da produtividade. Inovações podem igualmente aumentar o desempenho ambiental das propriedades agrícolas e a qualidade dos produtos. Sensores, por exemplo, podem ajudar os fazendeiros a gerenciar suas frotas de tratores, reduzindo o tempo de inatividade e economizando energia. Outras inovações, como sementes modificadas, medicamentos veterinários, pesticidas, ferramentas de gestão de risco, têm potencial para auxiliar os produtores a enfrentar a incerteza associada à produção e à renda e a ampliar os rendimentos. Inovações terão igualmente um papel-chave para ajudar o setor agroalimentar a produzir alimentos mais abundantes, nutritivos e diversos em resposta às mudanças nas dietas alimentares. Ao mesmo tempo, espera-se que as inovações atenuem o esgotamento dos recursos naturais e permitam a adaptação às mudanças climáticas esperadas. 

2.c) Energia. De acordo com a OCDE, o consumo de energia vai crescer consideravelmente nas próximas décadas, impulsionado pelo crescimento econômico e populacional. As estimativas da Agência Internacional de Energia indicam a demanda global de energia deve aumentar 37% entre 2012 e 2040. O setor industrial deverá se manter como o maior consumidor de energia, seguido por transportes e edifícios comerciais e residenciais.

A composição da matriz energética mundial deverá se transformar, com a ampliação do uso de energias de fontes renováveis. Em 2040, as fontes de baixo carbono e as energias fósseis (petróleo, gás e carvão) irão responder por partes praticamente iguais da oferta global de energia. Em termos mundiais, os maiores crescimentos serão verificados na oferta de energia eólica, seguida por hidroelétrica e tecnologias solares. 

Segundo o relatório, as tecnologias de energia eólica e fotovoltaicas estão prontas para se tornarem tecnologias convencionais. Porém, um alto nível de adoção dessas tecnologias exigirá significativo investimento em P&D e maior inovação adicional em tecnologias de armazenamento de energia e na infraestrutura de redes inteligentes de modo a aumentar sua adaptabilidade às condições meteorológicas. A internet das coisas e as tecnologias de estocagem de energia oferecem oportunidades para melhor monitorar e gerencias os sistemas de energia. As cidades poderão desempenhar um papel essencial na utilização dessas novas abordagens inteligentes e inovadoras, mediante novas parcerias público-privadas estratégicas.

3. Meio ambiente e mudança climática. As temperaturas terrestres e da superfície dos oceanos se elevaram 0,85ºC entre 1870 e 2012 em decorrência da ação humana. Aquecimento adicional nas próximas décadas, em decorrência dos efeitos cumulativos da emissão de gases de efeito-estufa, é considerado inevitável. Para conter esse processo, cujas consequências para o clima, ecossistema e saúde serão dramáticas, o Acordo do Clima em Paris estabeleceu como meta um aquecimento máximo de 2º C até 2050, o que exigirá a redução da emissão global de gases de efeito-estufa em 40-70%.

Os desafios da mudança climática e da degradação ambiental, incluindo perdas de biodiversidades, poderá se tornar um tema mais dominante nas futuras agendas nacionais de pesquisa. Dada a natureza global da mudança climática e da degradação ambiental, será necessária uma maior cooperação internacional para a solução dos problemas, incluindo pesquisa e inovação. A adaptação e a mitigação às mudanças climáticas irão depender, igualmente, da transferência de tecnologia para os países menos desenvolvidos, os quais deverão responder pelo maior aumento das emissões de gases de efeito-estufa nas próximas décadas devido ao rápido crescimento. 

A inovação em tecnologia de energia deverá ser chave para atingir o cenário de aquecimento global de 2ºC em 2050. Um extenso portfólio de tecnologias de baixo carbono, incluindo soluções de descarbonização será necessário para cumprir as metas da política climática e ambiental. Segundo os pesquisadores da OCDE, as tecnologias de captura e armazenagem de carbono (CCS, na sigla em inglês) deverão desempenhar um importante papel, embora ainda sejam necessários desenvolvimentos técnicos e mercadológicos adicionais para viabilizar sua disseminação. Espera-se que a nanotecnologia aporte soluções inovadoras para as tecnologias de CCS. Igualmente, a biotecnologia oferece soluções para a dependência de petróleo e de petroquímica. Bio-baterias, fotossíntese artificial e micro-organismos que produzem biocombustíveis são alguns dos recentes avanços tecnológicos que podem viabilizar uma revolução, baseada em biologia, na produção de energia.

Embora seja esperado que os governos liderem a transição para as sociedades de baixo carbono, de acordo com a OCDE, o setor privado deverá liderar os esforços de inovação nesse sentido. A internet das coisas, os aplicativos inteligentes e os sensores permitirão um monitoramento mais próximo da mudança climática, dos ecossistemas e da biodiversidade. 

O conceito de economia circular baseada em uso eficiente de recursos e em drástica redução de resíduos deverá provavelmente prevalecer, modelando as futuras agendas de inovação. Diversos países da OCDE já iniciaram a transição para uma economia mais eficiente no uso dos recursos, que envolve mudanças significativas nos métodos de produção e consumo. A manufatura aditiva, que utiliza a tecnologia de impressão em 3D, pode viabilizar a produção com menor uso de materiais e energia. 

4. Globalização. Na forma de fluxos internacionais de capitais, bens e pessoas, a globalização facilita o espraiamento de conhecimento, tecnologias e práticas de negócio e se beneficia dessa difusão. Essas dinâmicas afetam positivamente as inovações e a produtividade de longo prazo. O relatório considera que a megatendência de globalização deverá se reforçar nos próximos 10 a 15 anos, embora ações na contracorrente, tal como o crescente protecionismo, possam ter efeito disruptivo ou ocasionar descontinuidade. 

A integração global do comércio iniciada em 1995 deve se aprofundar ainda mais no futuro, ainda que a taxas de crescimento menores do que o das últimas décadas. Estima-se que o comércio internacional em serviços continuará se expandindo mais rápido que o comércio de bens, em razão da contínua liberalização do setor, do aumento do peso setor serviço no PIB e das mudanças no padrão de consumo decorrentes do envelhecimento populacional. 

Ao longo das últimas décadas, o rápido crescimento das cadeias globais de valor (GVCs, na sigla em inglês) foi importante motor da globalização econômica, interconectando um número crescente de países, desenvolvidos e emergentes, em cadeias cada vez mais longas e complexas. Com o aumento da fragmentação internacional da produção, apoiada em logística, telecomunicações e serviços para empresas ativados digitalmente, atividades intensivas em trabalho foram transferidas para países menos desenvolvidos, com menores custos de mão-de-obra. 

De acordo com a OCDE, é incerto se essa tendência se manterá no futuro, uma vez que a automação introduzida nas economias desenvolvidas está erodindo a vantagem de menor custo do trabalho das economias emergentes. Ao mesmo tempo, países emergentes, como a China, estão se reorientando para atividades de maior valor agregado, migrando para posições no topo das GVC. A maior intensidade dos gastos em P&D nas economias emergentes sugere uma maior competição por ativos de P&D. Dependendo da estrutura de governança das GVC, esse processo pode encorajar a especialização adicional das indústrias nacionais e aumentar a concentração da capacidade inovadora. 

Como importantes agentes da globalização, as multinacionais estão internacionalizando seus centros de P&D a um ritmo mais rápido e em escala maior que no passado. Em vários países da OCDE, filiais estrangeiras já desempenham um papel importante nas atividades domésticas de P&D, respondendo por um quinto do P&D total. Invenções patenteadas como resultado de colaboração entre inventores de diferentes países também vêm registrando expressivo crescimento: 27% entre 2003 e 2013. 

A globalização econômica foi impulsionada igualmente pela forte expansão dos fluxos digitais. As bandas largas transfronteiriças tornaram-se 45 vezes mais largas desde 2005 e devem se ampliar mais nove vezes nos próximos cinco anos. As plataformas digitais globais ajudaram a reduzir substancialmente o custo das transações e comunicações internacionais, diminuindo a escala mínima dos negócios que podem operar globalmente e tornando possível que os indivíduos formem suas próprias conexões transfronteiriças.

O relatório destaca que as mesmas tecnologias e inovações que viabilizaram a ampliação do comércio e das cadeias transcontinentais de suprimento de baixo custo permitiram a expansão do comércio ilícito, o qual se tornou igualmente globalizado. A internet, por exemplo, viabilizou o surgimento de uma economia subterrânea de crimes cibernéticos, na qual operaram grupos transnacionais bem-organizados e com considerável habilidade técnica para inovar no desenvolvimento de técnicas crescentemente sofisticadas para roubo financeiro, de informação e de identidade.

A crescente globalização da produção e mercados e a natureza global de diversas questões e problemas têm influenciado a formatação de políticas nacionais de C,T&I. Porém, de acordo com o estudo, o enfrentamento dos grandes desafios globais exige governança transfronteiriça em várias áreas de C,T&I. Tal governança internacional ainda é bastante incipiente e enfrenta inúmeras barreiras. Em particular, tem sido difícil coordenar financiamento coletivo dos investimentos em pesquisa e inovação a partir dos regimes nacionais de financiamento. 

5. Papel dos governos. Com a crise econômica recente, vários países da OCDE, que haviam abandonado as políticas industriais altamente intervencionistas do passado, voltaram a se interessar por políticas industriais focadas. As inquietudes em relação às perdas de capacidade industrial e à crescente concorrência das economias emergentes contribuíram igualmente para esse renovado interesse, bem como a perspectiva de uma “nova revolução na produção” baseada em ciência e tecnologia. 

De acordo com OCDE, o suporte governamental ao desenvolvimento tecnológico é uma atualização “para cima” do enfoque prévio da política industrial de “escolha de vencedores” (picking winners), com os governos apoiando tecnologias gerais de modo a não prejudicar a concorrência e não violar as regras relativas ao suporte estatal dos tratados internacionais. O suporte público ao desenvolvimento tecnológico será cada vez mais orientado aos desafios, uma vez que os governos procuram reorientar as mudanças tecnológicas das suas trajetórias de evolução (path-dependent) em direção às tecnologias mais benéficas social e ambientalmente e estimular o investimento privado nessas linhas.

Na avaliação da OCDE, os governos continuarão a desempenhar papel essencial na garantia da autonomia científica e no apoio financeiro às ciências de base. Provavelmente, os governos se tornarão ainda mais proativos em promover inovações verdes mediante a utilização de diversos instrumentos, como financiamento de P&D, incentivos fiscais, encomendas de inovações, padronização e regulamentação. Também se prevê que se mantenha a tendência das cidades, e em particular, das megacidades (cidades com mais de dez milhões de habitantes) em apoiar atividades de pesquisa e inovação em suas jurisdições, bem como em formular estratégias de inovações. 

De igual modo, as previsões indicam que os governos irão permanecer como os maiores investidores em P&D público. Porém, o peso crescente dos débitos, a retração das receitas fiscais e o aumento das despesas com saúde e previdência poderão comprometer as capacidade dos governos em financiar as atividades de C,T&I nos níveis correntes.

Os governos são eles mesmos inovadores, conduzindo experimentos e se apoiando crescentemente em tecnologias digitais para formulação, execução e avaliação de políticas. Igualmente, os governos coletam e, crescentemente, disponibilizam um grande volume de informações e dados, criando importantes oportunidades para pesquisa e inovação mediante a análise de big data.

As mudanças tecnológicas em curso, e em particular a digitalização, trarão novos desafios para os governos, que precisarão administrar as rendas de inovação, mediante a política de concorrência, e requalificar a mão-de-obra, através da educação. Os formuladores de política deverão utilizar um amplo leque de políticas que, de um lado, viabilize os investimentos das empresas mais inovadoras em inovações de fronteira bem como o acesso a mercados, financiamento e trabalhadores qualificados, e de outro lado, estimule a difusão da inovação para o resto da economia, de modo que todas as empresas possam se beneficiar. 

De acordo com o estudo, a mudança em direção a um mundo mais multipolar associada à emergência de novas potências, como a China, está gerando crescentes incertezas no sistema internacional. O aumento das preocupações com a segurança nacional poderá desencadear uma nova corrida armamentista, o que afetará os gastos governamentais com C,T&I. Em muitos países, uma parcela expressiva do suporte público às atividades privadas de P&D já é atualmente destinada às empresas do complexo industrial militar que desenvolvem equipamentos para defesa e potenciais aplicações civis. Um aumento nas tensões internacionais deverá ocasionar um aumento ainda maior dos recursos públicos destinados a esse setor. 

6. Economia, emprego e produtividade. De acordo com a OCDE, o centro de gravidade da economia mundial está se movendo para o sudeste. As projeções indicam que, por volta de 2030, as economias emergentes serão responsáveis por 2/3 do crescimento global e metade do produto mundial, e se tornarão os principais destinos do comércio mundial. E, as economias asiáticas, como China e Índia, atingirão o topo da escada global de valor agregado. Essas mudanças serão acompanhadas, e em parte impulsionadas, por grandes investimento em C,T&I. 

No futuro, dado o envelhecimento populacional, a elevação da renda deverá ser, crescentemente impulsionada pelas inovações e pelo investimento em habilidade. No entanto, declínio na acumulação de capital baseado em conhecimento poderá atrasar a chegada de inovações radicais e suas difusões. O investimento de longo prazo desempenha papel-chave na promoção do crescimento baseado em inovação e na criação de emprego. Porém, de acordo com a OCDE, nos últimos anos, as empresas reduziram seus investimentos, destinando a maior parte dos seus lucros retidos para a remuneração dos seus acionistas. 

A crescente maturidade e convergência das tecnologias digitais provavelmente terão efeitos de longo alcance sobre: a produtividade, a distribuição de renda, o bem-estar e o meio ambiente. As previsões sugerem que em 2030 as empresas já estejam predominantemente digitalizadas, operando de forma altamente integrada e eficiente os processos de desenho de produtos, produção e entrega. As tecnologias de manufatura aditiva permitirão que certos produtos sejam fabricados sob medida para atender necessidades específicas dos clientes. 

Os custos dos equipamentos e computação deverão continuar caindo ao mesmo tempo em que a ampliação do uso de fontes abertas deverá contribuir para o surgimento de novas comunidades de desenvolvedores tanto de softwares como de hardwares. Uma economia de plataformas digital está em plena emergência, criando oportunidades de sucesso para os entrantes – incluindo indivíduos, empresários e firmas – em novos mercados. Esses desenvolvimentos poderão proporcionar oportunidade para as economias emergentes aceleraram o catch-up tecnológico, permitindo saltos para níveis de produtividade próximos ao observado nos países da OCDE.

Os avanços no aprendizado automático e na inteligência artificial deverão ampliar as capacidades de automatização das tarefas e acarretar em uma maior redução de empregos e salários. Estudos recentes sugerem que um entre cada dez postos de trabalho na OCDE correm risco elevado com o aumento da automação. Ao mesmo tempo, essas novas tecnologias irão elevar consideravelmente a produtividade e, provavelmente, também criar novos empregos, que, até o presente, sequer foram imaginados. 

Salários e empregos também serão ameaçados pela tendência de expansão das plataformas digitais mediadoras de trabalho, como o Turco Mecânica da Amazon e a UpWork. Essas plataformas conectam um grande número de trabalhadores temporários e sem vínculo empregatício, localizados em qualquer parte do mundo, às empresas contratantes que propõem uma ampla variedade de tarefas. O avanço dessa tendência de expansão da chamada “gig economia” deverá acarretar em aumento de empregos fragmentados, fora do padrão, e redução de salários, contribuindo para o aumento da desigualdade. 

O estudo destaca ainda que as tecnologias digitais irão criar perturbações em todos os setores econômicos. Por exemplo, as Fintech prometem abalar o setor de serviços financeiros, ao viabilizar plataformas digitais de empréstimos entre indivíduos (peer to peer), levantamento de capital (equity crowdfunding), pagamentos online (PayPal, por exemplo), criptomoedas (como o Bitcoin) e blockchain. 

7. Sociedade. Nas recentes décadas, as sociedades na área da OCDE vêm registrando significativas transformações, com a redução do tamanho das famílias, a ampliação do número de casais sem filhos, a maior participação das mulheres no mercado de trabalho aumento da diversidade de valores e culturas em decorrência da crescente migração, e o aumento no número de estudantes no ensino superior. De igual modo, as tecnologias digitais estão transformando a maneira como as pessoas vivem, trabalham e se comunicam. 

Ao longo da próxima década, com a internet das coisas (IoT), as residências, locais de trabalho e ambientes mais amplos da infraestrutura urbana deverão se tornar crescentemente conectados. Tanto nos países da OCDE, como nas economias emergentes, as áreas urbanas deverão se tornar cada vez mais “inteligentes”, influenciando a direção das inovações em setores como habitacional e de transporte. Com o avanço das tecnologias digitais, a conectividade se tornará praticamente onipresente, favorecendo a emergência de arranjos laborais mais flexíveis, os quais, todavia, terão consequências incertas para o equilíbrio vida-trabalho. 

Da perspectiva da C, T&I, essas tendências na sociedade deverão impactar o consumo e a demanda por inovação, ao mesmo tempo em que a provável lacuna na provisão de cuidados aos idosos deverá acarretar um aumento na demanda por tecnologias de vida assistida, incluindo robótica e tele-assistência. Novas tecnologias de baixo custo, tais como biologia sintética, manufatura aditiva, nano e microssatélites e armazenagem avançada de energia, irão habilitar indivíduos e coletivos sociais (por exemplo, organizações não governamentais - ONGs) a conduzir suas próprias atividades de pesquisa e inovação.

O aumento da urbanização e ampliação da classe média nas economias emergentes deverá aumentar a demanda mundial por bens de consumo inovadores. Em contraste, a estimada concentração de uma crescente população de baixa renda em megacidades poderá igualmente trazer novos desafios na área de saúde, como um maior risco de pandemias. Essa situação poderá influenciar significativamente futuros programas de C, T&I. 

8. Saúde, desigualdade e bem-estar. Se não ocorrer nenhuma grande catástrofe global, o mundo será, muito provavelmente, muito mais rico em 2050, não obstante as menores taxas de crescimento global. As estimativas da OCDE indicam rápida elevação da renda per capita e da acumulação de riqueza mundiais. Contudo, se essas tendências irão se traduzir em um mundo melhor dependerá de como a renda e a riqueza estarão distribuídas no mundo e nos países. 

As projeções indicam que em meados do século, as disparidades econômicas entre os países desenvolvidos e em desenvolvimento devem se reduzir. Essa convergência econômica irá, em grande medida, coincidir com o aprofundamento das capacidades de C,T&I nas economias emergentes e em desenvolvimento. Contudo, as previsões sugerem que, nas próximas décadas, as desigualdades e a concentração de renda e de riqueza continuarão aumentando tanto nos países da OCDE como nos países emergentes e em desenvolvimento, com repercussões adversas na educação, na saúde e no bem-estar. 

O estudo destaca que as inovações deverão contribuir para o aumento as desigualdades, uma vez que beneficiarão predominantemente os inovadores e possivelmente seus clientes. Para que toda a sociedade se beneficie, será necessário difundir as inovações. Além disso, a maior parte das novas tecnologias requer novas habilidade e maiores competências, o que poderá resultar em desemprego e em desigualdade. 

Ao mesmo tempo, as novas tecnologias têm enorme potencial para promover diretamente a inclusão social e o crescimento econômico. Esse é o caso, por exemplo, das tecnologias digitais têm aberto acesso à educação, serviços financeiros e outros serviços baseados no conhecimento para populações de baixa renda e/ou localizadas em áreas remotas. 

De acordo com relatório, novos conceitos como inovação social, inovação frugal, inovação inclusiva e o empreendedorismo social conduzem a novos modelos de negócio inovadores e podem contribuir para uma abordagem mais abrangente da inovação. Estes conceitos combinam abordagens tradicionais baseadas no mercado com soluções que respondem às necessidades de longo prazo das sociedades e do meio ambiente, bem como os desafios políticos-chaves, como o desemprego, a pobreza e a mudança climática.

No que se refere à saúde, o relatório destaca que os desafios para as próximas décadas são imensos. Algumas das tendências em curso são preocupantes. Além da crescente resistência antimicrobiana, a contenção de doenças infeciosas será dificultada pela rápida urbanização, em condições precárias, dos países em desenvolvimento, pelas mudanças climáticas, pelo crescente turismo internacional e pelos altos níveis de migração global. Ao mesmo tempo, a disseminação global de estilos de vida não saudáveis, a urbanização caótica e o envelhecimento populacional deverão resultar em forte aumento no número de mortes por doenças crônicas não transmissíveis (NCD, na sigla em inglês) e no crescimento vertiginoso de pessoas com demência senil, com forte concentração nos países de renda média e baixa. 

Todavia, a própria escala desses desafios em todo o mundo em desenvolvimento e nas economias avançadas oferece vastas oportunidades para procedimentos médicos, estabelecidos e inovadores, tratamento especializado, novos medicamentos e soluções tecnológicas, bem como para o desenvolvimento e introdução de sistemas inovadores de provisão, coordenação e gestão da assistência à saúde. 

Grande parte do aumento da expectativa de vida e das melhorias na qualidade de vida durante o último século pode ser atribuído ao sucesso da pesquisa e da inovação biomédica. Segundo o estudo, a pesquisa farmacêutica está entrando em uma nova era de ciência aberta e de utilização de tecnologias convergentes para descobrir as bases genéticas e bioquímicas de doenças. Desenvolvimentos tecnológicos no sequenciamento de DNA, biologia sintética e edição de genes cada vez mais fornecerão aos pesquisadores novos instrumentos para decifrar e tratar doenças crônicas. Tecnologias digitais irão aumentar massivamente o volume de dados médicos disponíveis, e poderão fortalecer o poder da análise de dados na tomada de decisão em matéria de saúde. 

Potenciais, Desafios e Riscos das Tecnologias Emergentes

Em um conjunto de quarenta tecnologias emergentes em quatro grandes áreas de tecnologias-chave – digital, biotecnologia, energia e ambiental, materiais avançados –, o relatório mapeou as tendências de desenvolvimento de dez tecnologias emergentes: internet das coisas (IoT, na sigla em inglês); análise de big data; inteligência artificial; neurotecnologias; nano e microssatélites; nanotecnologias; manufatura aditiva (impressão 3D); tecnologias avançadas de estocagem de energia; biologia sintética; blockchain. Essas dez tecnologias foram identificadas como as mais promissoras e, igualmente, como as de maior potencial disruptivo de mudança tecnológica. 

As tecnologias emergentes não são isentas de riscos e de incertezas e suscitam, todavia, inúmeras questões éticas, como ressaltam os pesquisadores da OCDE. Sem uma ampla difusão de inovação e aquisição de conhecimento e habilidades, os avanços tecnológicos podem exacerbar desigualdades. Os desenvolvimentos em robótica e em inteligência artificial geram, por exemplo, preocupação sobre os empregos futuros, enquanto a internet das coisas e análise de big data, a impressão em 3D, a biologia sintética e a neurociência suscitam dúvidas, respectivamente, quanto à privacidade, à pirataria da propriedade intelectual, à biossegurança e à dignidade humana. Esses riscos e incertezas requerem uma governança antecipatória da mudança tecnológica, que inclui avaliação dos benefícios e custos e uma ativa formatação dos caminhos futuros desenvolvimento e exploração. 

1. Internet das Coisas ou Internet de Tudo. Na definição da OCDE, a internet das coisas compreende aparelhos e objetos que podem ter seu estado alterado por meio da internet, com ou sem o envolvimento ativo dos indivíduos. Isso inclui todo tipo de objetos e sensores que permeiam os espaços públicos, as residências e os locais de trabalho e capturam e trocam dados entre si e com os indivíduos. Além de conectar coisas, a tecnologia da internet das coisas permite, igualmente, a conexão digital de outros elementos do mundo físico, como seres humanos, animais, água e ar. 

De acordo com o relatório, o número de aparelhos conectados nos lares na área da OCDE deverá subir de um bilhão em 2016 para 14 bilhões em 2022. Para 2030, estima-se que oito bilhões de pessoas e provavelmente 25 bilhões de aparelhos inteligentes ativos estarão interconectados e entrelaçados em uma gigantesca rede de informações. O resultado será a emergência de um gigantesco, poderoso superorganismo, no qual a internet representa o “sistema nervoso global digital”. 

Na avaliação dos pesquisadores da OCDE, os avanços na tecnologia da internet das coisas, que embutem a promessa de uma sociedade hiper-conectada e digitalmente receptiva, terão um profundo impacto em todos os setores da economia e da sociedade. Os impactos econômicos da IoT são estimados entre US$ 2,7 trilhões e US$ 6,2 trilhões anuais por volta de 2025. Embora deva afetar profundamente todos os aspectos e setores da atividade econômica, as previsões sugerem que os maiores impactos ocorrerão no setor de saúde, na indústria de transformação, nas indústrias em rede, nos sistemas de energia e de transporte, e nos governos locais. 

Desenvolvimentos inter-relacionados nas áreas de big data, nuvens, comunicação entre máquinas e sensores sustentam o crescimento da IoT. O impacto da IoT depende, em particular, de novos desenvolvimento de ponta em análise de big data e em inteligência artificial. Igualmente, sensores, computadores e outros tipos de aparelhos que sejam capazes de comunicar uns com outros serão necessários para o desenvolvimento da IoT. Porém, o contexto favorável para a internet das coisas tem estimulado o surgimento de padrões concorrentes em soluções sem fio e de conectividades, plataformas de softwares e de aplicações, que lançam dúvida sobre a interoperacionalidade. 

O ritmo de evolução da IoT nos próximos quinze anos dependerá, em grande medida, da utilização das bandas largas fixas e móveis e da redução dos custos dos aparelhos. Adicionalmente, para uma utilização plena do potencial da internet das coisas, o governo e setor empresarial deverão construir capacidade para processar o amplo volume e grande variedade dos dados que são produzidos. Habilidades, técnicas e instrumentos para analisar dados serão ativos-chave no futuro.

Ainda que essa tecnologia tenha grande potencial para apoiar os desenvolvimentos humanos, sociais e ambientais, diversas salvaguardas precisam ser adotadas para garantir a proteção e segurança dos dados. Esses são os maiores riscos associados ao avanço da internet das coisas. De um lado, piratas da internet podem conseguir operar a distância sistemas de eletricidades, veículos sem condutores ou manipular dados e informações gerados pela IoT. De outro lado, os fluxos quase contínuos de dados sensíveis que bilhões de sensores onipresentes irão gerar representam um desafio à própria noção de privacidade. 

2. Análise de Big Data. Segundo o estudo, a análise de big data pode ser definida como um conjunto de técnicas e instrumentos utilizados para processar e interpretar o grande volume de dados e informações que são gerados pela crescente digitalização de conteúdo, pelo maior monitoramento da atividade humana e pela espraiamento da internet das coisas. Entre essas técnicas incluem-se: mineração de dados, perfil e classificação, inteligência corporativa, aprendizagem automática (algoritmo de auto-aperfeiçoamento) e análise visual.  

As implicações econômicas da análise de big dada são significativas. Além de oferecer enormes oportunidades para as empresas e consumidores, a exploração dessas informações deverá se tornar no futuro um determinante-chave das inovações e um fator de competitividade para empresas individuais. De um lado, permitirá a empresa monitorar em tempo real suas próprias operações e ajustar o processo de produção e entrega, e acompanhar os seus clientes. Por outro lado, permitirá aos consumidores ter acesso a produtos e serviços mais personalizados que serão especificamente produzidos para suas necessidades.

O potencial de mercado para as aplicações da análise de big data se reflete no crescente investimento nessas tecnologias e nas tecnologias relacionadas, como telecomunicações, computação quântica e IoT. Como mostra a figura abaixo, o número de patentes registradas nessas tecnologias de ponta cresceu a taxas de dois dígitos nos anos recentes. 

A análise de big data abre igualmente significativas oportunidades para a melhoria na eficiência da gestão pública. A coleta e a análise de grandes volumes de dados do setor público poderão resultar em melhores políticas e serviços públicos, fortalecendo a transparência, prestação de contas e capacidade de resposta dos governos. Em particular, serão beneficiados com esses avanços, os sistemas de pesquisa, que se tornarão mais produtivo e efetivo com a redução de duplicação e dos custos de criação, transferência e reutilização dos dados, e o setor de saúde, em suas várias dimensões. 

À semelhança da IoT, os avanços da análise de big data trazem inúmeros desafios e riscos significativos. Em primeiro lugar, há diversas lacunas que precisam ser preenchidas em políticas de emprego e de qualificação de mão-de-obra, em tecnologias de informação e na infraestrutura jurídica. Em segundo lugar, a exclusão digital poderá resultar em crescente exclusão social e na concentração de poder nas empresas baseadas em dados. Em terceiro lugar, a análise de big data pode incentivar a coleta em larga escala de dados pessoais que poderão se tornar acessíveis a terceiros, violando direitos individuais á privacidade. Em quarto lugar, a possibilidade de combinar dados pessoais com programas de reconhecimento de padrões de comportamento pode viabilizar a manipulação, distorção de percepção e influenciar decisões dos indivíduos. 

3. Inteligência Artificial. Definida como a capacidade de máquinas e sistemas adquirirem e aplicarem conhecimento e de desempenhar um comportamento inteligente, a inteligência artificial (AI, na sigla em inglês) utiliza a combinação de análise de big data, computação nas nuvens, comunicação entre máquinas e a IoT para desempenhar uma ampla variedade de tarefas cognitivas. De forma crescente, a AI está viabilizando novos tipos de softwares e de robôs que atuam como agentes autônomos, operando cada vez mais independentes das decisões dos seus criadores e operadores humanos que no passado. Com os avanços na capacidade de computação de dados e nas técnicas de aprendizado automático, o poder cognitivo das máquinas superará o dos seres humanos.

Segundo a OCDE, a AI provavelmente trará consideráveis ganhos de produtividade e resultará em mudanças irreversíveis na sociedade. Com os avanços nas tecnologias de AI, os robôs irão se tornar peças-chave na indústria de transformação e nas atividades de logística em substituição ao trabalho humano. 

A combinação da indigência artificial com os avanços na engenharia mecânica e elétrica irá gerar considerável economia de custo de trabalho e aumento de produtividade, com robôs que aprendem e se adaptam de forma automática às mudanças no ambiente laboral. Ademais de viabilizar melhorias na gestão de recursos e estoques, a AI promete aumentar a segurança do trabalho, reduzindo acidentes e a tomada de decisões em situações perigosas e de risco. O avanço na automação deverá eliminar a diferenciação entre tarefas manuais e intelectuais, resultando na crescente substituição de inúmeros postos de trabalho administrativo, analítico e cognitivo, que atualmente são ocupados pela classe média, por aplicações de inteligência artificial. 

Diversos setores irão passar por uma revolução no processo de produção. Segundo o estudo, os mais prováveis de experimentar radical transformação serão: agricultura, indústria química, petróleo e carvão, plástico e borracha, calçados e têxteis, construção, defesa, segurança e vigilância. No setor de serviços, as indústrias mais afetadas serão entretenimento, medicina, marketing e finanças. Essa última já está sendo revolucionada pela análise de big data e pela AI, como nos Estados Unidos, onde os algoritmos estão conduzindo, de forma autônoma, uma parcela  cada vez maior de transações no mercado financeiros, e em particular, no mercado acionário, como mostram as figuras abaixo. 

De acordo as tendências em AI, apenas os trabalhos que envolvem conhecimento criativo ou tácito, que são menos codificáveis, e habilidades que requerem interação social ou destreza física, e, portanto, são mais difíceis de automatização, provavelmente permanecerão em mãos de humanos nas próximas décadas. Porém, haverá demanda para trabalhadores de conhecimento aptos a desenvolver e/ou desempenhar atividades de inteligência artificial. Desse modo, os sistemas educacionais atuais precisarão assegurar que as crianças e jovens sejam equipados com os conhecimentos e habilidade necessários a um ambiente aprimorado de inteligência artificial. 

4. Neurotecnologias podem ser definidas como qualquer meio artificial de interação com o cérebro com o propósito de investigar, acessar e manipular a estrutura e as funções dos sistemas neurais. Isso inclui a própria pesquisa sobre o cérebro como os aparelhos eletrônicos que podem reparar ou substituir funções cerebrais, os aparelhos de neuromodulação para tratar doença mental, sinapses artificiais e rede neuronal para interface computador-cérebro e desenvolvimento de inteligência artificial.  

Os avanços em neurotecnologias devem permitir um melhor entendimento do funcionamento do cérebro e o tratamento de doenças e lesões neurológicas bem como a ampliação das capacidades cognitivas para melhorar o desempenho humano. De acordo com o relatório, as principais pesquisas e aplicações no campo das neurotecnologias são: optogenética (controle ótico dos neurônios com utilização de luz para manipular a atividade neural em neurônios geneticamente definidos); tecnologias de neuromodulação (estimulação neurológica focada, utilizada no tratamento de doenças do sistema nervoso central); interface computador-cérebro, que permite ativar e comandar como o cérebro aparelhos externos; nanorobôs, que podem ser injetados na corrente sanguínea para diagnóstico e tratamento. 

Dado o amplo e variado potencial de aplicações das neurotecnologias, o estudo destaca que as indústrias de defesa e as indústrias voltadas ao consumo devem aumentar seus investimentos nas ciências do cérebro. As inovações nessa área se multiplicam e patentes estão sendo outorgadas para empresas não só da área médica, mas também para aquelas que trabalham com videogames, propaganda, ergonomia, automóveis e defesa. 

As neurotecnologias como outras tecnologias de ponta não são isentas de riscos. Essas novas tecnologias podem ocasionar, por exemplo, mudanças inesperadas nas funções cerebrais e/ou fisiológicas, no comportamento e humor em decorrência dos eletrodos ou das células-tronco implantados. Essas tecnologias suscitam, igualmente, considerações éticas, legais e sociais que precisam ser avaliada logo no início da pesquisa e desenvolvimento. Com a emergência de produtos complexos que combinam diferentes ciências e embaralham a distinção entre o homem e a máquina, as agências regulatórias estão atualmente enfrentando o desafio de acompanhar as rápidas mudanças nos paradigmas tecnológicos, 

5. Nano e microssatélites. Nos últimos anos, ocorreu uma verdadeira revolução no design, fabricação e utilização de satélites, que se tornaram cada vez menores e com capacidades crescentes. Enquanto os pequenos satélites, meteorológicos ou de comunicações, convencionais pesam 500 kg, os nano e microssatélites, denominados CubSat, pesam entre 1 a 50 kg, oferecendo amplas  oportunidade em termos de uso e de flexibilidade para construção, a um custo abordável. Quanto menor o satélite, mais baixo é o custo de fabricação e lançamento. A principal barreira permanece o acesso ao espaço. 

Desde o primeiro lançamento em 2002, o número de nano e microssatélites vem crescendo a taxas elevadíssimas. Mais de 30 países já desenvolveram CubSat, sendo os Estados Unidos responsáveis pelo lançamento de metade deles, seguido por Europa, Japão, Canadá e diversos países sul-americanos. As projeções indicam que, entre 2014 e 2020, mais de 2000 nano e microssatélites deverão ser lançados em todo mundo.

Os nano e microssatélites, que podem interagir em constelações por meio de sistemas complexos, têm encontrado uso em um vasto campo de atividade, que incluem desde observação e monitoramento do planeta e comunicação à pesquisa científica, demonstração tecnologia e educação, bem como defesa. Um igualmente amplo conjunto de atores, incluindo instituições de pesquisa, indústrias e militares, está crescentemente envolvido na criação de novas funções para propósitos civis e militares. 

Do ponto de vista das políticas de C,T&I, o estudo sugere que o apoio pelos governos do desenvolvimento de nano e microssatélites poderá encorajar seu uso para propósito educacional em universidades e em institutos de pesquisa, criando condições mais favoráveis para startups especializadas e para fortalecer as sinergias entre grupos empresarial relacionados. 

O relatório destaca, contudo, que a expansão futura da indústria de nano e microssatélites dependerá da superação de alguns desafios. Em primeiro lugar, a dilema perene entre tamanho e funcionalidade, ou seja, quanto menor o satélite menos instrumentos pode carregar e menor é sua expectativa de vida em razão do pouco combustível a bordo. Em segundo lugar, o lançamento desses satélites em grandes clusters representa um risco de perda considerável se ocorrer uma única falha. Em terceiro lugar, a crescente e rápida utilização de nano e microssatélites aumenta o risco de colisão em órbita e da geração de detritos, gerando efeito-cascada: com mais detritos em órbita maior o risco de colisões adicionais. 

6. Nanomateriais. Os nanomateriais são definidos como materiais com qualquer dimensão externa em nanoescala (10-9) ou com estrutura interna ou de superfície em nanoescala no intervalo de 1 nm a 100 mn. Esses materiais que podem ser naturais, ocasionais ou fabricados artificialmente incluem: produtos baseados em carbono, metais nano-estruturados, nanopartículas cerâmicas polímeros, nanocompósitos, sinterização e materiais de base biológica. Esses materiais deverão ter impacto significativo tanto em pesquisa como nas aplicações comerciais em diversos setores da indústria. 

O estudo destaca que nanomateriais representam um extraordinário avanço no controle da matéria em uma escala na qual a forma e o tamanho do conjunto de átomos determina as propriedades e as funcionalidades de todos os materiais e sistemas, incluindo organismos vivos. Atualmente, as áreas de aplicação dos nanomateriais incluem a medicina, imagem, armazenagem de energia e hidrogênio, catálises, construção leve e proteção contra raios UV. 

Segundo os pesquisadores da OCDE, tanto a pesquisa e o desenvolvimento como a comercialização dos nanomateriais têm expandido de forma muito mais vagarosa do que se previa na década de 1980. Há duas razões principais para esse lento avanço. O primeiro é o custo extremamente elevado dos instrumentos necessários para as atividades de P&D em nanomateriais avançados, o que sufoca a atividade de pesquisa em muitos laboratórios acadêmicos e inviabiliza inovações em pequenas empresas. Em segundo lugar, a produção comercial em larga escala de nanomateriais avançados é frequentemente adiada, em razão da falta de domínio adequado dos processos físico-químicos em nanoescala. Ademais, o desenvolvimento em escala comercial de nanomateriais tem sido afetado pelas incertezas acerca das regulamentações ambientais que ainda serão estabelecidas. 

O valor de mercado corrente dos nanomateriais está em torno de vinte bilhões de euro. O leque de suas aplicações comerciais viáveis deverá se ampliar nos próximos anos. Uma das mais promissoras áreas para aplicação de nanomateriais avançados, ou seja, com composição completa e propriedades específicas, é a medicina diagnóstica. Espera-se, igualmente, que os nanomateriais possam melhorar o tratamento médico, como as nanocelulose biocompatíveis que podem ser utilizadas no tratamento de queimaduras. Fora da área médica, há, igualmente, inúmeros campos para o uso de nanomateriais, como o desenvolvimento de tecidos resistentes a água, manchas e a sujeira; desenvolvimento de materiais funcionais para construção (por exemplo, concretos auto-limpantes); uso de polímeros inteligentes em embalagens biodegradáveis e hidrogéis. 

As pesquisas industriais com nano materiais são dominadas pelas empresas multinacionais. A BASF é uma das empresas líderes em nanotecnologia química, materiais nanoestruturados, nanopartículas e em segurança de nanomateriais. A L’Óreal também se destaca entre os principais detentores de patentes em nanotecnologia nos Estados Unidos e tem usado nanocápsulas de polímero para conduzir ingredientes ativos às camadas mais profundas da pele. Ao lado das multinacionais, há, todavia, um crescente número de pequenas empresas de base tecnológica que estão explorando o uso de nano materiais em nichos específicos, como membranas elaboradas com nanopartículas de dióxido de titânio para tratamento de água em lugares menos desenvolvidos do planeta. 

7. Manufatura Aditiva. A manufatura aditiva, comumente conhecida como impressão 3D, emprega diferentes técnicas para construir produtos pela adição de matérias em camadas, frequentemente com a utilização de softwares de desenho assistido por computador. De acordo com a OCDE, as mais comuns tecnologias de impressão 3D são modelagem por deposição fundida (fabricação de filamentos fundidos), estereolitografia, processamento de luz digital (DLP, na sigla em inglês) e sinterização seletiva a laser. 

Em seus desenvolvimentos iniciais, os processos de impressão 3D foram utilizados principalmente para fabricação de modelos e protótipos visualização ou componentes de ferramentas, a partir de materiais como: polímeros, metais, cerâmica e vidro. Os protótipos são usados por engenheiros, arquitetos, designers e profissionais da área médica, bem como na educação e na pesquisa. Mais recentemente, com as melhorias nos materiais, acurácia e qualidade geral do produto, novas aplicações têm surgido para as impressoras 3D. 

Uma pesquisa realizada em 2014 com fornecedores de serviços e sistemas de manufatura aditiva mostrou que a maior parte das empresas consumidoras usam as tecnologias de manufatura aditiva para produzir peças funcionais.

As estimativas indicam que o mercado global para a manufatura aditiva deverá crescer a uma taxa anual de 20% entre 2014 e 2020. Outras projeções sugerem que as vendas de sistemas e serviços de manufatura aditiva deverão alcançar US$ 21 bilhões em 2020. Há grande potencial de crescimento tanto na área médica como no mercado industrial e no de produtos de consumo. 

Na área médica, as tecnologias de impressão 3D já encontram aplicações em próteses dentárias, implantes de quadril, prótese de mão e exoesqueleto, enquanto ainda está em processo de desenvolvimento a impressão de órgãos e partes do corpo a partir de células do próprio paciente. Especialistas estimam que até 2018 experimentos de laboratório com animais possam ser substituídos pelo uso de impressão 3D de células humanas. No setor industrial, a indústria automotiva, de defesa e aeroespacial já utilizam componentes de metais processados com base em impressão 3D. As aplicações industriais devem continuar crescendo tanto em número como em complexidade.

Os pesquisadores da OCDE consideram que a demanda por tecnologias de manufatura aditiva será influenciada pela aceleração da digitalização e pelas preocupações com meio ambiente. A digitalização das tecnologias de impressão 3 D irá permitir o processo de concepção do produto, sua fabricação e entrega seja mais integrado e eficiente, reduzindo o desperdício de material. Ademais, essas tecnologias permitirão as empresas vender o desenho ao invés do produto físico. 

Todavia, a ampla adoção das tecnologias de manufatura aditiva ainda enfrenta diversos obstáculos e riscos. A gama de materiais que podem ser utilizados nas impressões 3D ainda é limita e seu uso é subordinado ao método e aparelhos de impressão. Ademais, alguns materiais utilizados nas impressões 3D podem causar problemas para saúde e para o meio ambiente. 

Outro obstáculo é o preço dos aparelhos. Embora as impressoras pessoais 3D estejam sendo comercializadas a preço inferior a US$ 1000, os aparelhos mais sofisticados para impressão 3D de metais custam mais de US$ 1 milhão. Esses custos devem cair rapidamente nos próximos anos com o aumento do volume da produção. Porém, a maior acessibilidade das tecnologias de impressão 3D pode potencializar a pirataria que as indústrias, inventores e proprietários de marchas comerciais já enfrentam atualmente. 

8. Tecnologias Avançadas de Estocagem de Energia. A tecnologia para armazenagem de energia pode ser definida como um sistema que absorve e conserva energia por um período de tempo ante de lançá-la, sob demanda, na rede de energia ou serviços de eletricidade. As tecnologias de estocagem de energia podem ser divididas em elétricas, eletroquímicas, térmicas e mecânicas e podem ser aplicadas em pequenas e grandes escala, tanto de forma centralizada como descentralizadas, nos sistemas de energia. Contudo, ainda são necessários avanços nessas tecnologias para aperfeiçoar o desempenho dos sistemas de energia e facilitar a integração com fontes de energia renovável. 

Desde a última década tem havido um aumento na utilização de baterias de larga escala e de armazenadores de energia térmica. Em particular, as baterias têm experimentado uma importante aceleração tecnológica, que vêm se traduzindo em forte aumento de patentes. Uma ampla gama de tecnologias de estocagem de energia ainda está em fases de pesquisa e nas fases iniciais de desenvolvimento, incluindo as baterias multivalentes, armazenadores magnéticos supercondutores de energia, supercapacitores, bateria cinética de alta velocidade (Flyweel), baterias de lítio (ver figura abaixo). A viabilidade econômica de estocagem de energia dependerá do desenvolvimento adicional das baterias de pequenas e média escala bem como da tecnologia de rede de larga escala. 

De acordo com o relatório, essenciais para estabilizar a flutuação de energia e para a descentralização da oferta, as tecnologias de estocagem de energia deverão contribuir para o alcance da meta de 2ºC do Acordo de Paris. A solução tecnológica para o problema da estocagem deverá permitir o aumento da produção de energias renováveis, como a eólica, solar e térmica, reduzindo o desperdício. Atualmente, algumas das tecnologias de larga escala disponíveis ainda são custo-intensivas e pouco eficientes e levantam preocupação com segurança, como é o caso dos armazenadores de energia a ar comprimido (CAES) utilizados nos Estados Unidos e na Alemanha já há várias décadas. Pesquisa e desenvolvimento adicionais são necessários para melhorar a eficiências dessas tecnologias e facilitar a integração das energias de fonte renovável. De igual modo, novos protocolos e técnicas precisam ser desenvolvidos para avaliar a segurança dessas novas tecnologias. 

No que se refere às aplicações das tecnologias de estocagem de energia em pequena escala, a grande maioria dos eletrônicos portáteis de consumo e dos veículos hídricos e elétricos de passageiros funciona com baterias de lítio-íon, cujos preços vêm, consistentemente nos anos recente, declinando enquanto o desempenho vem aumentando. Ainda em desenvolvimento, as baterias de lítio em estado sólido, que deverão se tornar viáveis comercialmente nos próximos anos, são mais eficientes e menos perigosas do que as baterias de lítio-íon e devem permitir aos consumidores utilizar a rede elétrica doméstica para recarregar os carros e vice-versa. Todavia, os benefícios dessas novas baterias precisarão ser avaliados, inclusive do ponto de vista do impacto ambiental e para a saúde da extração e manipulação do lítio. 

9. Biologia Sintética. A biologia sintética é um novo campo de pesquisa em biotecnologia que utiliza os princípios da engenharia para manipulação genética de organismos vivos. Desse modo, é útil para desenhar e construir novas peças biológicas e/ou redesenhar o sistema biológico natural. 

De acordo com a OCDE, há expectativa de que a biologia sintética tenha amplo campo de aplicações na saúde, na agricultura, na indústria e nas áreas de energia e de segurança nacional. Contudo, os desenvolvimentos da biologia sintética também embutem sérios riscos à biossegurança (proteção à saúde e meio-ambiente) e à biosseguridade (proteção contra uso criminoso de material biológico crítico), além de suscitar sérias preocupações éticas. 

Diferentemente da engenharia genética tradicional que utiliza abordagem de tentativa e erro para produzir novos desenhos biológicos, a biologia sintética procura redesenhar sistemas vivos a partir de componentes funcionais baseados em sequências de ácidos nucléicos, denominados “biotijolos” (biobricks, em inglês). Esses “biotijolos” criados e catalogados pelos biologistas sintéticas, que podem ou não ser encontrados na natureza, desempenham certas funções que podem ser combinadas para produzir inovações em vários setores.

Segundo o estudo, como plataforma tecnológica, a biologia sintética tem um vasto potencial para oferecer benefícios socioeconômicos, para criar novos negócios para aumentar a eficiência e a produtividade de várias atividades e setores-chave do mercado, como medicina, agricultura, energia, indústria química, entre outros. Dois desenvolvimentos de ponta poderão revolucionar a biologia sintética. O primeiro é o uso da edição dos genes para reprogramar as células imunes dos pacientes para combate do câncer ou do vírus da AIDS, bem como para eliminar doenças genéticas. O segundo é a biologia do faça você mesmo (DIY biology ou "biohacking") que se refere ao trabalho crescente de grupos de indivíduos e pequenas organizações que estudam e praticam biologia e ciências da vida fora do ambiente profissional, aproveitando o custo declinante de equipamentos, instrumentos e informática em conjunto com o aumento de práticas de desenvolvimento de código aberto (open source). 

10. Blockchain é uma base de dados que permite a transferência de valores entre redes de computadores. Em si mesmo, o blockchain é uma base de dados distribuída que funciona como um livro-caixa digital, aberto, confiável e compartilhado, que ninguém pode alterar e todos podem inspecionar. A tecnologia de blocos encadeados cria protocolos que permite e facilita a compreensão compartilhada do valor assignado a dados específicos pelos participantes da rede, possibilitando assim que a transação encadeada ao livro-caixa seja realizada. Esses protocolos especificam como os participantes da rede podem manter e atualizar o livro-caixa, com utilização de criptografia e mediante consenso geral. 

A tecnologia de blocos encadeados foi desenvolvida originalmente para as transações com bitcoin, moeda virtual, não regulada e sem suporte de qualquer banco central, cuja oferta é limitada e controlada por um algoritmo matemático. A tecnologia pretende ser fidedigna em si mesma, por essa razão a presença de um terceiro confiável é desnecessária. O procedimento para atualizar o livro-caixa recompensa os participantes (denominados mineradores) que utilizam recursos computacionais para criptografar as transações com novos bitcoins, os quais passam a integrar a base monetária da rede. Porém, quanto mais mineradores entram na rede, mais complexo de torna o processo de criptografia. Uma vez que um conjunto de transações tenha sido criptografado, a rede de participantes (mineradores e não mineradores) verifica suas validades por consenso majoritário de 51%. 

Na avaliação da OCDE, ao assegurar transações confiáveis sem necessidade de envolver uma terceira parte, os impactos dessa tecnologia de blocos encadeados deverá ter ir muito além da moeda digital. Estima-se que essa tecnologia desestabilize os incumbentes em diversos mercados privados, bem como autoridades públicas, transformando o modo como os serviços são prestados. Igualmente, há risco de utilização dessa tecnologia para atividades ilícitas e ilegais, uma vez que as transações ocorrem em redes virtuais sem a presença de empresa ou instituição sujeito à regulação. 

No setor privado, há diversas as aplicações potenciais dessa tecnologia nas transações financeiras (pagamentos transfronteiriços, transações com ativos financeiros, conformidade regulatória, etc.), nos sistemas de registro e verificação de autenticidade e contratos inteligentes para a provisão de serviços ou de mídia. No setor público, a tecnologia de blockchain pode ser utilizada para melhorar a alocação de recursos por meio de consolidação contábil, ampliando a transparência e facilitando auditoria para prevenir corrupção e aumentar a eficiência. Essa tecnologia pode ser igualmente útil para assegurar a integridade de registros de dados do governo e serviços, como o recolhimento de impostos, a prestação de beneficio e emissão de passaportes.