Nei primi decenni del 20° secolo, la tecnologia ed una sfilza di scoperte iniziò ad alterare la vita quotidiana, con velocità e ampiezza apparentemente senza precedenti. Improvvisamente, i consumatori potevano godere di automobili a prezzi accessibili. Il servizio telefonico a lunga distanza collegava New York con San Francisco. L‘energia elettrica e le trasmissioni radiofoniche entravano nelle case.
Nuovi metodi per la produzione di fertilizzanti sintetici hanno preannunciato una rivoluzione in agricoltura. E all’orizzonte, gli aerei promettevano una trasformazione radicale nei viaggi e nel commercio. Come osservò lo storico della tecnologia Thomas P. Hughes: “Gli inventori straordinariamente prolifici della fine del diciannovesimo secolo, come Thomas Edison, ci hanno persuaso che eravamo coinvolti in una seconda creazione del mondo”.
Negli anni ’20, questo mondo, più funzionale, più sofisticato e sempre più confortevole era nato. Personaggi pubblici come Edison o, diciamo, Henry Ford sono stati spesso descritti come inventori. Ma una parola diversa, quella che prese piede intorno agli anni ’50, sembrava più adatta a descrivere le idee tecnologiche che stavano aprendo la strada alla vita moderna: innovazione.
Mentre le sue origini risalgono a circa 500 anni fa (prima era usata per descrivere una nuova idea legale e poi religiosa), la divulgazione della parola “innovazione” fu un fenomeno del secondo dopoguerra. L’elevazione del termine è probabilmente in debito con l’economista austro-americano Joseph Schumpeter, secondo il compianto storico della scienza Benoît Godin.
Nei suoi scritti accademici, Schumpeter ha sostenuto che le economie vivaci erano guidate da innovatori il cui lavoro ha sostituito prodotti o processi esistenti. “L’innovazione è l’introduzione sul mercato di una novità tecnica o organizzativa, non solo la sua invenzione”, scrisse Schumpeter nel 1911.
Un’invenzione come il processo di Fritz Haber per la produzione di fertilizzanti sintetici, sviluppato nel 1909, è stato un notevole passo avanti, ad esempio. Tuttavia, ciò che ha cambiato l’agricoltura globale è stato un ampio sforzo industriale per trasformare quell’invenzione in un’innovazione, ovvero sostituire una tecnologia popolare con qualcosa di migliore e più economico su scala nazionale o globale.
“C’è vero progresso solo quando i vantaggi di una nuova tecnologia diventano per tutti.”
Henry Ford
Tecnologia per tutti
Nell’era della metà del secolo, uno dei principali sostenitori delle capacità di innovazione dell’America era Vannevar Bush, un accademico del MIT. Nel 1945, Bush lavorò a un rapporto fondamentale, notoriamente intitolato “Science, The Endless Frontier”, per il presidente Harry Truman. Il rapporto sosteneva un ampio ruolo federale nel finanziamento della ricerca scientifica.
Sebbene Bush non abbia effettivamente usato la parola innovazione nel rapporto, il suo manifesto ha presentato un obiettivo per l’establishment scientifico e industriale degli Stati Uniti: grandi innovazioni si prospettano, specialmente in elettronica, aeronautica e chimica. E la creazione di questo futuro dipenderebbe dallo sviluppo di una fonte di nuove intuizioni scientifiche.
Sebbene l’innovazione dipendesse da un ricco tesoro di scoperte e invenzioni, il processo innovativo spesso differiva, sia nella sua natura che nella sua complessità, da quanto accadeva all’interno dei laboratori scientifici. Un’innovazione spesso richiedeva team più grandi e più competenze interdisciplinari rispetto a un’invenzione.
Poiché si trattava di uno sforzo che collegava la ricerca scientifica alle opportunità di mercato, mirava allo stesso modo ad avere un impatto sia su scala sociale che su tutta la società. Come avevano dimostrato la radio, il telefono e l’aereo, l’ampia adozione di un prodotto innovativo inaugurò un’era di cambiamento tecnologico e sociale.
Portare le invenzioni “su scala” nei grandi mercati era proprio l’obiettivo di grandi aziende come la General Electric o l’American Telephone & Telegraph, che allora era il monopolio nazionale della telefonia.
In effetti, presso i Bell Laboratories, che fungevano da braccio di ricerca e sviluppo di AT&T, un talentuoso ingegnere di nome Jack Morton iniziò a pensare all’innovazione come “non solo la scoperta di nuovi fenomeni, né lo sviluppo di un nuovo prodotto o tecnica di produzione, né la creazione di un nuovo mercato. Piuttosto, il processo consiste in tutte queste cose che agiscono insieme in modo integrato verso un obiettivo industriale comune”.
Morton ha avuto un lavoro difficile. La documentazione storica suggerisce che sia stata la prima persona al mondo a cui è stato chiesto di capire come trasformare il transistor, scoperto nel dicembre 1947, da un’invenzione a un’innovazione prodotta in serie. Ha dedicato un’enorme energia alla definizione del suo compito, un lavoro che in sostanza si è concentrato sull’andare oltre i momenti eureka della scienza e spingere la tecnologia del secolo in regioni nuove e inesplorate.
Dall’invenzione all’innovazione
Negli anni ’40, il modello di innovazione di Vannevar Bush era quello che oggi è noto come “lineare”. Vide la sorgente di nuove idee scientifiche, o ciò che chiamava “scienza di base”, come alla fine si muoveva in una direzione più pratica verso quella che considerava “ricerca applicata”. Col tempo, queste idee scientifiche applicate, invenzioni, essenzialmente, avrebbero potuto spostarsi verso prodotti o processi ingegnerizzati.
In definitiva, nel trovare grandi mercati, sarebbero potute diventare innovazioni. Negli ultimi decenni, il modello di Bush è diventato semplicistico. L’educatore Donald Stokes, ad esempio, ha sottolineato che il confine tra scienza di base e applicata può essere indistinto. Il paradigma di Bush può anche funzionare al contrario: le nuove conoscenze nelle scienze possono derivare da strumenti tecnologici e innovazioni, piuttosto che il contrario.
Questo è spesso il caso di nuovi potenti microscopi, ad esempio, che consentono ai ricercatori di effettuare osservazioni e scoperte su scale sempre più piccole. Più recentemente, altri studiosi di innovazione hanno evidenziato il potente effetto che gli utenti finali e il crowdsourcing possono avere sui nuovi prodotti, a volte migliorandoli drasticamente, come con il software, aggiungendo nuove idee per il loro uso.
Soprattutto, le innovazioni si sono sempre più rivelate la somma di scoperte e invenzioni scientifiche non correlate; la combinazione di questi elementi in un momento propizio nel tempo può risultare in un’alchimia tecnologica. L’economista Mariana Mazzucato, ad esempio, ha indicato gli smartphone come una meraviglia integrata di una miriade di scoperte, inclusi touch screen, GPS, sistemi cellulari e Internet, tutti sviluppati in tempi diversi e con scopi diversi.
Almeno nell’era della Guerra Fredda, quando le richieste militari e i grandi laboratori industriali guidavano gran parte della nuova tecnologia, il modello lineare riuscì comunque bene. Oltre ad AT&T e General Electric, titani aziendali come General Motors, DuPont, Dow e IBM consideravano i loro laboratori di ricerca e sviluppo, forniti di alcuni dei migliori scienziati del paese, come fonderie in cui sarebbero stati forgiati i prodotti del futuro che avrebbero cambiato il mondo.
Questi laboratori aziendali erano immensamente produttivi in termini di ricerca ed erano particolarmente bravi a produrre nuovi brevetti. Ma non tutto il loro lavoro scientifico era adatto a guidare le innovazioni. Presso i Bell Labs, ad esempio, che hanno finanziato un piccolo laboratorio a Holmdel, New Jersey, situato in mezzo a diverse centinaia di acri di campi aperti, un piccolo team di ricercatori ha studiato le trasmissioni di onde radio.
Karl Jansky, un giovane fisico, installò un’antenna mobile sul terreno che rivelava le onde radio emanate dal centro della Via Lattea. In tal modo, ha effettivamente fondato il campo della radioastronomia. Eppure, non ha creato nulla di utile per il suo datore di lavoro, la compagnia telefonica, che era più concentrata sul miglioramento e sull’espansione del servizio telefonico. Con disappunto di Jansky, gli fu chiesto di dirigere le sue energie altrove; sembrava che non ci fosse mercato per quello che stava facendo.
Soprattutto, i manager aziendali dovevano percepire una sovrapposizione tra grandi idee e grandi mercati prima di dedicare finanziamenti e personale allo sviluppo di un’innovazione. Anche in questo caso, il lavoro iterativo di creazione di un nuovo prodotto o processo potrebbe essere lento e faticoso, più di quanto possa sembrare in retrospettiva.
L’invenzione del transistor point-contact da parte dei Bell Labs, nel dicembre 1947, è un esempio calzante. Il primo transistor è stato un sorprendente momento di intuizione che ha portato a un premio Nobel. Eppure in verità il mondo è cambiato poco rispetto a ciò che è stato prodotto quell’anno.
I tre inventori accreditati, William Shockley, John Bardeen e William Brattain, avevano trovato un modo per creare un interruttore o un amplificatore molto veloce facendo scorrere una corrente attraverso una fetta leggermente impura di germanio. Il loro dispositivo prometteva di trasformare gli elettrodomestici moderni, compresi quelli utilizzati dalla compagnia telefonica, in minuscoli dispositivi elettronici ad alto consumo di energia.
Eppure i primi transistor erano difficili da produrre e poco pratici per molte applicazioni. (Sono stati provati in apparecchi acustici ingombranti, tuttavia.) Ciò che era necessario era una serie successiva di invenzioni relative ai transistor per trasformare la svolta in un’innovazione.
Il primo passaggio cruciale fu il transistor a giunzione, un minuscolo “sandwich” di vari tipi di germanio, teorizzato da Shockley nel 1948 e creato poco dopo dai colleghi ingegneri. Il design si è rivelato realizzabile a metà degli anni ’50, grazie agli sforzi di Texas Instruments e di altre società per trasformarlo in un prodotto affidabile.
Un secondo balzo ha superato i problemi del germanio, che si comportava male in determinate condizioni di temperatura e umidità ed era relativamente raro. Nel marzo 1955, Morris Tanenbaum, un giovane chimico dei Bell Labs, escogitò un metodo utilizzando una fetta di silicio. Non è stato, soprattutto, il primo transistor al silicio al mondo: questa distinzione va a un dispositivo creato un anno prima.
Ma Tanenbaum rifletteva sul fatto che il suo design, a differenza degli altri, era facilmente “producibile”, il che ne definiva il potenziale innovativo. Anzi, ne ha subito compreso il valore. Nel suo taccuino di laboratorio, la sera della sua intuizione, scrisse: “Sembra il transistor che stavamo aspettando. Dovrebbe essere un gioco da ragazzi da fare”.
Infine, sono stati necessari molti altri passi da gigante. Uno arrivò nel 1959, sempre presso i Bell Labs, quando Mohamed Atalla e Dawon Kahng crearono il primo transistor a effetto di campo a semiconduttore di ossido metallico di silicio, noto come MOSFET, che utilizzava un’architettura diversa rispetto ai transistor a giunzione o a contatto puntuale . Oggi, quasi tutti i transistor prodotti nel mondo, trilioni al secondo, sono il risultato della svolta MOSFET.
Questo progresso ha consentito la progettazione di circuiti integrati e chip impiantati con miliardi di minuscoli dispositivi. Consentiva computer potenti e altre cose impensabili fino ad allora. E ha permesso di collegare un intero mondo.
Tecnologia e come arrivarci
I balzi tecnologici del 1900, microelettronica, antibiotici, chemioterapia, razzi a combustibile liquido, satelliti per l’osservazione della Terra, laser, luci a LED, semi resistenti alle malattie e così via, derivavano dalla scienza. Ma queste tecnologie hanno anche impiegato anni a essere migliorate, ottimizzate, ricombinate e modificate per far sì che raggiungessero la scala e l’impatto necessari per le innovazioni.
Alcuni studiosi, il defunto professore di Harvard Clayton Christensen, per esempio, che negli anni ’90 ha studiato il modo in cui le nuove idee “interrompono” le industrie radicate, hanno sottolineato come le ondate di cambiamento tecnologico possano seguire schemi prevedibili.
In primo luogo, una potenziale innovazione con un vantaggio funzionale trova una nicchia di mercato; alla fine, amplia il suo fascino per gli utenti, riduce i costi e passo dopo passo mette da parte un prodotto o un processo ben consolidato. Nel tempo il transistor, ad esempio, ha per lo più eliminato la necessità di tubi a vuoto.
Ma non c’è mai stata una teoria completa dell’innovazione che attraversi tutte le discipline, o che possa prevedere in modo affidabile il percorso specifico attraverso il quale finiamo per trasformare le nuove conoscenze in guadagni sociali. Le sorprese accadono.
All’interno di qualsiasi campo, ostacoli strutturali, sfide tecniche o scarsità di fondi possono ostacolare lo sviluppo, così che alcune idee (un trattamento per il melanoma, per esempio) si muovono verso la realizzazione e l’ampia applicazione più velocemente di altre (un trattamento per il cancro del pancreas) .
Allo stesso modo possono esserci grandi differenze nel modo in cui l’innovazione avviene in diversi campi. Nell’energia, ad esempio, che coinvolge vasti sistemi integrati e richiede infrastrutture durevoli, ha osservato lo scienziato ambientale e storico delle politiche Vaclav Smil, le innovazioni possono richiedere molto più tempo per raggiungere dimensioni che in altre.
Nello sviluppo del software, i nuovi prodotti possono essere lanciati a buon mercato e possono raggiungere un vasto pubblico quasi istantaneamente. Per lo meno, possiamo dire con una certa certezza che quasi tutte le innovazioni, come la maggior parte delle scoperte e delle invenzioni, derivano da un duro lavoro e da un buon tempismo, un momento in cui le persone giuste si riuniscono con le giuste conoscenze per risolvere il problema giusto.
In uno dei suoi saggi sull’argomento, il teorico degli affari Peter Drucker ha indicato il processo mediante il quale i manager aziendali “convertono i bisogni della società in opportunità” come definizione di innovazione. E questa potrebbe essere una spiegazione valida come un’altra.
Anche le innovazioni che sembrano veloci, ad esempio i vaccini mRNA per COVID-19, sono spesso una pietra miliare per molti anni di ricerca e scoperta. In effetti, vale la pena notare che le basi scientifiche che hanno preceduto il lancio dei vaccini hanno sviluppato i metodi che potrebbero essere utilizzati in seguito per risolvere un problema quando il bisogno è diventato più acuto.
Inoltre, l’urgenza della situazione ha rappresentato un’opportunità per tre aziende, Moderna e, in collaborazione, Pfizer e BioNTech, di utilizzare un’invenzione del vaccino e portarla su scala entro un anno. “La storia del progresso culturale è, quasi senza eccezioni, la storia di una porta che conduce a un’altra porta”, ha scritto il giornalista tecnologico Steven Johnson.
Di solito esploriamo solo una stanza alla volta e solo dopo aver girovagato si passa alla successiva, scrive. Sicuramente questo è un modo appropriato di pensare al nostro viaggio fino ad ora. Potrebbe anche portarci a chiederci: quali porte apriremo nei prossimi decenni? Quali stanze esploreremo?
Se ci soffermiamo sulla tecnologia che è stata sviluppata contro il covid, e la porta che abbiamo aperto, possiamo essere certi che l’avvento dei vaccini mRNA preannuncia applicazioni per una serie di altre malattie nei prossimi anni. Sembra più difficile prevedere e, forse, pericoloso sottovalutare l’impatto umano delle biotecnologie, come l’editing genetico CRISPR o il DNA sintetico.
E sembra altrettanto difficile immaginare con precisione come una varietà di nuovi prodotti digitali (la robotica, ad esempio, e l’intelligenza artificiale) saranno integrati nelle società del futuro. Eppure senza dubbio lo faranno.
Erik Brynjolfsson di Stanford e Andrew McAfee del MIT hanno ipotizzato che le nuove tecnologie digitali segnano l’inizio di una “seconda era delle macchine” che a sua volta rappresenta “un punto di svolta nella storia delle nostre economie e società”. Ciò che potrebbe risultare è un’era di maggiore abbondanza e risoluzione dei problemi, ma anche enormi sfide, ad esempio, poiché i computer assumono sempre più compiti che si traducono nella sostituzione di lavoratori umani.
Se questo è il nostro futuro, non sarà la prima volta che affrontiamo il contraccolpo della nuova tecnologia, che spesso creano nuovi problemi anche se risolvono quelli vecchi. Nuovi pesticidi ed erbicidi, per fare un esempio, hanno permesso agli agricoltori di aumentare e garantire buoni raccolti; ma hanno anche devastato ecosistemi fragili. I social media hanno connesso persone in tutto il mondo; ha anche portato a un’ondata di propaganda e disinformazione.
Soprattutto, la scoperta dei combustibili fossili, insieme allo sviluppo di turbine a vapore e motori a combustione interna, ci ha portato in un’era di ricchezza e commercio globali. Ma queste innovazioni hanno lasciato in eredità le emissioni di CO2, il riscaldamento del pianeta, la diminuzione della biodiversità e la possibilità di una catastrofe ambientale imminente.
Il dilemma climatico rappresenta quasi certamente la sfida più grande dei prossimi 50 anni. Alcune delle innovazioni necessarie per una transizione energetica, nell’energia solare ed eolica, nelle batterie e nelle pompe di calore domestiche, esistono già; ciò che serve sono politiche che consentano un’implementazione su scala rapida e più massiccia.
Ma la tecnologia abbonda di altre idee e invenzioni, ad esempio nel campo dell’energia geotermica e delle maree, o centrali nucleari di nuova generazione, nuovi prodotti chimici per batterie e cattura e utilizzo del carbonio, purtroppo però richiederanno anni di sviluppo per ridurre i costi e aumentare le prestazioni.
La sfida climatica è così ampia e variegata che sembra lecito ritenere che avremo bisogno di ogni innovazione possibile. Forse l’incognita più grande è se il successo sia davvero assicurato. Anche così, possiamo prevedere cosa potrebbe pensare una persona che guarda indietro di un secolo.
Noteranno che in questo momento abbiamo avuto una moltitudine di sorprendenti scoperte scientifiche a nostro favore, scoperte che hanno indicato la strada verso innovazioni e un pianeta più fresco, più sicuro e più sano.
Rifletteranno che avevamo una gamma di strumenti straordinari a nostra disposizione. Vedranno che avevamo una grande abilità ingegneristica e una grande ricchezza. E probabilmente concluderanno che con tutti i problemi a portata di mano, anche alcuni che sembravano spaventosi e intrattabili, nessuno avrebbe dovuto rivelarsi irrisolvibile.
