La Singularidad Desnuda

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Realidad Virtual y Vida Artificial: de la Biomecánica a la Inteligencia

Posted by Carlos en julio 14, 2009

Las charlas plenarias de las conferencias suelen navegar por la procelosa frontera que separa el tema central de la reunión con otros temas relacionados (y en ocasiones transcurren directamente al otro lado de la frontera). Suele ser una buena política, ya que en las zonas de confluencia las cosas se ponen divertidas, y de hecho este ha sido el caso de la primera de las charlas invitadas que hemos disfrutado. El orador era Demitri Terzopoulos, que estuvo involucrado en los comités de programa de estos saraos tiempo ha pero que nunca ha llegado a aplicar computación evolutiva a su área de trabajo. Era pues un gran desconocido a priori para el grueso de la audiencia -salvedad hecha de los que trabajan en visión por computador- a pesar de tener un currículo investigador talla XXL, y hay que decir que después de su charla los allí presentes recordaremos bien su nombre, pues fue una hora y media extremadamente interesante y entretenida.

El título de su charla fue “Artificial Life Simulation of Humans and Lower Animals: From Biomechanics to Intelligence”, y durante la misma intentó explicarnos algunas de las claves de la emergente fusión entre realidad virtual y vida artificial, cuyo objetivo final es la construcción de agentes biomiméticos autónomos. En sus diapositivas iniciales nos mostró lo que no es uno de dichos agentes, como por ejemplo los dinosaurios de Parque Jurásico, o los protagonistas de Toy Story por citar un par de ejemplos. Las cosas empezaron a calentarse un poco con los ejércitos de El Señor de los Anillos, que podríamos englobar dentro de la categoría de enjambres (animar manualmente cada uno de los miles de personajes en el ejercito es inasumible, por lo que cada uno de ellos está dotado de un sistema simple basado en reglas para determinar su comportamiento). En este punto fue donde nos presentó los diferentes niveles en los que hay que intervenir para construir un sistema biomimético autónomo, y que se organizan jerárquicamente como sigue:

Niveles para la simulación de un sistema biomimético. Credit: Demitri Terzopoulos

Niveles para la simulación de un sistema biomimético. Credit: Demitri Terzopoulos

La ilustración inicial de estas ideas corrió a cargo de una fauna submarina sintética que el propio Demitri desarrolló con sus colaboradores. El nivel más bajo de la jerarquía estaba definido en este caso por un armazón de cada uno de los peces, construido a partir de partículas unidas mediante una combinación de muelle y amortiguador. Algunos de los segmentos del pez hacen las veces de músculos, y en ellos la longitud natural del muelle puede modificarse a voluntad. El modelo resultante queda descrito por una colección de ecuaciones diferenciales que determinan la respuesta dinámica al movimiento del pez en el medio líquido. La locomoción del pez se optimizó mediante una técnica de búsqueda local (no entró en muchos detalles al respecto) para que resultara en el movimiento más fluido y energéticamente económico. En este punto, el movimiento de natación de peces y morenas resultante era extremadamente realista.

Para simular la percepción, los peces estaban dotados de sensores visuales que permitían cubrir un cierto ángulo en la dirección de orientación de la criatura. La información así obtenida era procesada según técnicas estándar de visión por computador, para proporcionar la entrada al siguiente nivel, el comportamiento. Éste es esencialmente reactivo, y está determinado por una red neuronal que determina la acción correspondiente a un determinado estímulo. Para la simulación de los animales marinos se incluyó un registro de memoria con capacidad unidad. Esto permite que el animal desarrolle un comportamiento básico -seguir un objeto, alimentarse, ..- que pueda ser interrumpido cuando por ejemplo se entre en modo huida al detectar un depredador, y luego reanudado cuando cese el peligro.

En el ejemplo del mundo submarino no había mucho lugar para el nivel más alto de la pirámide y que entronca plenamente con la inteligencia artificial. En el siguiente ejemplo que abordó -seres humanos sintéticos- sí que era más relevante, aunque no entró en él. Sí describió unos modelos muy interesantes relativos a la simulación de rostros humanos (quien haya visto Final Fantasy recordará el fotorrealismo de algunos de los personajes). Los niveles más bajos de la pirámide se abordan de la misma manera que en el caso de los peces, aunque más arriba se introduce un elemento más interesante: redes bayesianas para la determinación del comportamiento. Resultaba curioso ver cómo un rostro humano sintético era capaz de reaccionar a estímulos visuales, siguiendo la trayectoria de un objeto o mostrando enfado o satisfacción dependiendo de su patrón de movimiento.

La charla terminó con algunas ideas sobre lo que podemos esperar en el futuro. Alguien planteó si quizás en algunos años una versión virtual de Demitri podría dar esa misma charla ante una audiencia igualmente virtual. Él estuvo de acuerdo en que eso será factible, aunque no cree vivir para verlo (hay que decir que no es muy mayor, cuarenta y tantos según mi ojo de buen cubero). Yo soy sin embargo más optimista que él.

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6 comentarios to “Realidad Virtual y Vida Artificial: de la Biomecánica a la Inteligencia”

  1. Jafma said

    No es por polemizar, pero esa pirámide la llevamos usando en robótica desde hace décadas… Me temo que la barrera entre los que sólo ven software y los que vemos sw+hw como requisito necesario para que surja inteligencia artifical (=corporeidad física) nos está perjudicado a ambos lados… (no offense intended :) )

  2. Jafma said

    Es que además, no sólo la pirámide, sino las herramientas que mencionas que usan en cada nivel (búsquedas, redes bayesianas, percepción artificial) están en robótica desde ni se sabe… Ay ay ay la investigación estanca que mal le está sentando a Skynet ;PPP

  3. Carlos said

    Sí, ya sabes como son estas charlas en plan didáctico y tal. De hecho las dos películas de los peces son de hace más de 10 años. Creo que se centró más en la biomecánica porque es la parte que más lejos le quedaba a la mayor parte de la audiencia (y daba para unos vídeos divertidos de esqueletos estampándose contra el suelo ;-) ). Se echó ciertamente de menos que entrara en los aspectos de más alto nivel (en el turno de preguntas las cuestiones iban por ahí), pero parece que la inteligencia computacional no era su especialidad (ni para ser sinceros parecía que hubiera algo realmente sorprendente a ese respecto en lo que hacía).

  4. Jafma said

    Bueno, son esas pequeños divertimentos de la investigación, esos papers que se llaman “Natural language learning in multirobot ecosystems” para luego resultar que se limitan a dos robotitos pequeños que han desarrollado la capacidad de distinguir entre el símbolo X23 y el T44 :DD

  5. espaidual said

    La semana pasada tuve que escribir un articulo sobre robotica i vida artificial para un curso de verano. Y descubrí que casi todo lo que sabia sobre el tema -al menos los puntos de partida- es grácias a éste blog.

    Encantado de seguir aprendiendo Carlos.

  6. Carlos said

    ¡Muchas gracias! :-)

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