La Singularidad Desnuda

Un universo impredecible de pensamientos y cavilaciones sobre ciencia, tecnología y otros conundros

Archivos de la categoría ‘Robótica’

Robots flexibles y manipuladores biomiméticos

Publicado por Carlos en marzo 28, 2009

Uno de los clichés de la ciencia-ficción es la del robot metálico. La literatura y el cine nos han dejado la imagen de robots de inimaginables formas (androides, insectoides, cefalopoides, …) pero que en fondo son simplemente mecanos articulados más o menos complejos. Por supuesto, los cyborgs y otros híbridos biomecánicos también han sido considerados, pero en muchas ocasiones vienen a caer en el mismo saco que los anteriores (véase por ejemplo Terminator). Típicamente estos robots tienen por un lado la ventaja en durabilidad y fuerza que su solidez estructura les proporciona, pero por otro lado la desventaja que su tamaño o rigidez les causa. Una excepción interesante podría ser el T-1000, con su estructura de “polialeación mimética”, pero éste es un caso un tanto extremo. La cuestión básica, centrándonos ya en el mundo real y en las posibles aplicaciones a las que un robot podría dedicarse, es que es concebible que en ciertas circunstancias sea preferible la flexibilidad aun a costa de perder tenacidad.

sentinel

En general un robot sin estructura rígida sería deseable en escenarios en los que haya que manejarse en un entorno muy reducido o irregular, y en los que la destreza en manipular objetos del entorno sea básica. Por ejemplo, en la exploración del fondo marino. Un robot de estas características es indudablemente un desafío ingenieril en el que como en muchas otras ocasiones puede buscarse la ayuda de la Madre Naturaleza, aunque sólo sea como fuente de inspiración. En este caso, un muy buen ejemplo lo constituyen los pulpos y su fenomenal anatomía. Todo el que en alguna ocasión los haya degustado (y más aún si además los ha cocinado) habrá apreciado la consistencia de sus extremidades, sin esqueleto interno pero dotadas de cuatro músculos longitudinales que recorren el tentáculo de extremo a extremo, así como de músculos transversales que rodean a un nervio central. Puede verse un análisis de esta estructura y de su respuesta neurofisiológica en un trabajo titulado

realizado por Henry Matzner et al. y publicado en el Journal of Neurophysiology. Una de las características más destacadas de esta estructura anatómica es su respuesta biomecánica, que guarda cierta similaridad con la de otros hidrostatos musculares como puede ser la lengua de los mamíferos. Básicamente mantienen en todo momento su volumen constante, lo que además de la intuitiva relación de contracción/extensión en músculos antagonistas de la extremidad quiere decir que cuando se produce una elongación de la misma se reduce su grosor, y viceversa, al realizar una contracción longitudinal aumenta la sección transversal, lo que permite una amplificación de la fuerza muscular. Puede verse un análisis detallado de esta dinámica en un trabajo titulado

realizado por William Kier y Kathleen Smith, y publicado en el Zoological Journal of the Linnean Society. Además de fuerza y destreza, esta anatomía dota a los pulpos de gran flexibilidad y maniobrabilidad, como puede verse en el vídeo inferior.

No es de extrañar que la comunidad científica haya puesto sus ojos en este modelo con vistas a su implementación en robots flexibles. Esto es precisamente lo que un grupo de científicos italianos está intentando abordar en los últimos tiempos. Hace un par de años publicaron en la 29th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, un trabajo titulado

en el que intentaban proporcionar una caracterización biomecánica de la citada estructura muscular. Este análisis se ha sustanciado este año en otro trabajo en el que ya proponen un posible diseño robótico para el mismo. Dicho diseño se basa en el empleo de cilindros de goma de silicona para los músculos longitudinales, intercalados con otros de un polímero electroactivo (concretamente un elastómero dieléctrico) que reacciona a las corrientes eléctricas contrayéndose. De esta forma se pueden conseguir los movimientos de torsión en la extremidad. La figura inferior muestra un diagrama explicativo.

Italian Institute of Technology

Credit: Italian Institute of Technology

El artículo en el que han descrito este diseño se titula

y ha sido publicado en Bioinspiration and Biomimetics. Habrá que esperar a la primera implementación del diseño para ver si de veras puede dar de sí lo que promete.

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Un robot submarino autónomo para espiar a las ballenas

Publicado por Carlos en mayo 2, 2007

Underwater glider robotEl seguimiento de los movimientos de los grandes cetáceos ha estado siempre sujeto a diferentes dificultades e inconvenientes técnicos. Lo más normal es o bien emplear un micrófono en el fondo marino conectado por cable con la orilla, o bien utilizar algún tipo de dispositivo móvil -un deslizador submarino- que toma datos de los cantos de las ballenas y los transmite a un barco que lo sigue a corta distancia. El primer método tiene los invonvenientes lógicos de ser un dispositivo fijo, mientras que el segundo fuerza la presencia de un barco cuyo ruido puede ser muy molesto para las propias ballenas (de hecho, parte del objetivo del seguimiento es evitar que haya operaciones marítimas en la cercania de estos grupos de cetáceos, ya que se cree que el sónar les afecta mucho). La solución a estos problemas puede estar en un robot submarino que se halla ya en fase de pruebas.

El mencionado robot es un deslizador submarino con forma similar a la de un torpedo, y que es capaz de sumergirse a una profundidad de 200m. A diferencia de otros deslizadores probados previamente, éste está dotado de un sistema de procesamiento de señales a bordo, lo que le permite no sólo trazar los movimientos de las ballenas, sino identíficar de qué especie se trata. El robot será capaz de permanecer durante horas bajo el agua, volviendo periódicamente a la superficie para transmitir los datos recogidos (incluso estableciendo una conexión vía satélite si la base está muy lejos).

Underwater glider robotLos prototipos actuales son muy silenciosos (lo que hace posible que el seguimiento de las ballenas pueda hacerse a gran proximidad), y tienen una autonomía de un mes, lo que les permite ya de entrada cubrir un área muy extensa. La intención de los diseñadores es la de aumentar esta autonomía hasta cinco años, lo que indudablemente acarreará desafíos tanto de orden ingenieril como tecnológico. En relación a lo primero, una de las ideas es la de dotar a estos deslizadores de un gel especial cuya densidad variaría en función de la temperatura del agua, y que permitiría alterar la flotabilidad del dispositivo a medida que atraviese zonas de aguas cálidas o frías. Estos cambios de fase en el gel se pueden también aprovechar para extraer energía para recargar las baterías. Lo más interesante será en cualquier caso las estrategias de comportamiento de las que se dote a un robot de este tipo, si ha de valerse por sí mismo durante largo tiempo. Se deben tener en cuenta situaciones como por ejemplo no seguir a una ballena “suicida” hasta embarrancar en la orilla, no subir a la superficie si hay bloques de hielo encima, o huir de una orca que se sienta “interesada” por el robot. Habrá que ver cómo lo resuelven.

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¿Sueñan los androides artistas con paisajes cibernéticos?

Publicado por Carlos en abril 12, 2007

Cuando se habla de inteligencia artificial, a veces se asimila ésta a reproducir la capacidad para la resolución de problemas que tiene un humano. Se trata por supuesto de una interpretación restrictiva, que podría pensarse que da lugar a una IA “fría” (lo que intuitivamente describiríamos como carente de sentimientos o de emociones). La verdad sea dicha, no es algo que sea claramente asumible, ya que en el fondo la capacidad de resolución de problemas que tenemos debe mucho a nuestras dotes creativas: ante problemas nuevos se innovan soluciones de una manera que difícilmente puede ser descrita como mecánica. Por más que típicamente se sigan algunas heurísticas (diseño por analogía por ejemplo), no es despreciable el papel que la denominada “idea feliz” tiene en todo el proceso. Este tipo de creatividad es también la que se plasma en un proceso artístico, y quizás exista una conexión entre ambas y -quién sabe- el arte no sea más que un fenómeno emergente de nuestra capacidad resolutiva.

ISU, the poet robotViene todo la anterior a cuento de una línea de trabajo bastante activa (y a fuer de ser sinceros no siempre reconocida) en el área de la computación evolutiva: el uso de técnicas con inspiración biológica para el desarrollo de sistemas artísticos. Esto puede hacerse de diferentes formas, algunas incorporando un componente humano externo que proporciona cierta guía, y otras de manera autónoma a partir de ciertos modelos internos. Este último es precisamente el caso de ISU, el “robot poeta”, diseñado por Leonel Moura, y cuya demostración pude ver en vivo ayer en una exhibición realizada en Valencia (bella ciudad en la que me hallo estos días). Se trata de un pequeño dispositivo del tamaño de un balón de fútbol, y que está dotado de tres ruedas direccionales. Éstas le permiten desplazarse con mucha libertad, y hacer complejos giros y maniobras. El robot está dotado de unos rotuladores que le permiten escribir o pintar en la superficie sobre la que se desplaza. ISU puede de hecho escribir letras, y debe su nombre a Isidore Isou, creador del movimiento letrista. Durante el tiempo que pude ver a ISU en acción (había otras cosas en la exposición que reclamaban mi atención), nos deleitó con dos inscripciones en negro -una en la que se leía “E1″, y otra en la que decía “FIR”- rodeadas de gruesos y vigorosos trazos en rojo. Esto puede parecer bastante inane, pero hay que reconocer que el robot siguió pintando, y que algunas de las cosas que genera no están tan mal, como puede verse. Hay otros intentos robóticos en la página de Leonel Moura.

Por el momento todo este tipo de creación artística es fundamentalmente la combinación de modelos matemáticos y un generador de números aleatorios, sin creación consciente. Lo último es lo fundamental, y lo que caracteriza al proceso creativo humano más allá de la mecánica del mismo; visto de otra forma, no sólo es necesario crear, sino desarrollar un sentimiento de aprecio o desprecio por lo creado. Quizás sea un buen test para detectar en qué momento una IA está empezando a desarrollar cualidades mentales “humanas”.

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