Los robots y sus capacidades

Por Elena García Armada

Ya estamos en la era de los robots al servicio del ser humano. Robots con algo que llamamos inteligencia y que van a ser parte de nuestra vida cotidiana: en casa, en el trabajo, en la calle… y ¡formando parte de nuestro propio cuerpo! Pero ¿están los robots preparados para ser parte de nuestra vida? ¿Estamos los seres humanos preparados para confiar en ellos? ¿Son verdaderamente inteligentes? Este libro, una actualización ampliada de la edición de 2015, pretende acercar los robots a las personas y contribuir a su aceptación e integración en la sociedad, descifrando toda su complejidad a través de una analogía con el propio ser humano y derribando algunos mitos. Al terminar su lectura, se podrá distinguir realidad de ficción, se entenderá su funcionamiento y cómo este puede contribuir a mejorar nuestra calidad de vida, y se conocerán los nuevos avances de la robótica, prestando especial atención a la interacción con la inteligencia artificial.

• Idioma: Español
• Editorial: Los Libros de la Catarata
• Fecha de lanzamiento: 7 abr 2022
• ISBN: 9788413523941

Elena García Armada

Es doctora ingeniera industrial por la Universidad Politécnica de Madrid y e investigadora científica en el Centro de Automática y Robótica (CSIC-UPM). Ha realizado estancias en centros de prestigio como el Massachusetts Institute of Technology (MIT), y los resultados de su tesis doctoral se citan en el Springer Handbook of Robotics (ed. 2008). Su labor investigadora, de marcado perfil tecnológico, trata de resolver los principales retos científico-tecnológicos en la aplicación de la robótica al servicio del ser humano, habiendo conseguido resultados pioneros en el desarrollo de exoesqueletos biónicos como herramienta de rehabilitación y movilidad de niños que sufren enfermedades neuromusculares. Estos trabajos se han transferido a la sociedad a través de la empresa Marsi Bionics, de la que es fundadora y presidenta. En colaboración con los principales hospitales del país, los exoesqueletos pediátricos ya contribuyen a mejorar la salud y la calidad de vida de miles de niños, ralentizando el avance de los síntomas de sus enfermedades. El gran impacto científico-técnico y social de su trabajo investigador y emprendedor se reconoce con más de 40 premios otorgados por instituciones de prestigio. Entre sus distinciones destacan el Fermina Orduña a la Innovación Tecnológica, el Ada Byron de la Universidad de Deusto o el Premio TALGO a la Excelencia de la Mujer en la Ingeniería. También ha recibido la Placa de Plata de la Sanidad Madrileña. Es además académica de Número de la Real Academia de Ingeniería, vocal del Consejo Rector de la Agencia Estatal de investigación y miembro del jurado de los Premios Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica. Es doctora ingeniera industrial por la Universidad Politécnica de Madrid y e investigadora científica en el Centro de Automática y Robótica (CSIC-UPM). Ha realizado estancias en centros de prestigio como el Massachusetts Institute of Technology (MIT), y los resultados de su tesis doctoral se citan en el Springer Handbook of Robotics (ed. 2008). Su labor investigadora, de marcado perfil tecnológico, trata de resolver los principales retos científico-tecnológicos en la aplicación de la robótica al servicio del ser humano, habiendo conseguido resultados pioneros en el desarrollo de exoesqueletos biónicos como herramienta de rehabilitación y movilidad de niños que sufren enfermedades neuromusculares. Estos trabajos se han transferido a la sociedad a través de la empresa Marsi Bionics, de la que es fundadora y presidenta. En colaboración con los principales hospitales del país, los exoesqueletos pediátricos ya contribuyen a mejorar la salud y la calidad de vida de miles de niños, ralentizando el avance de los síntomas de sus enfermedades. El gran impacto científico-técnico y social de su trabajo investigador y emprendedor se reconoce con más de 40 premios otorgados por instituciones de prestigio. Entre sus distinciones destacan el Fermina Orduña a la Innovación Tecnológica, el Ada Byron de la Universidad de Deusto o el Premio TALGO a la Excelencia de la Mujer en la Ingeniería. También ha recibido la Placa de Plata de la Sanidad Madrileña. Es además académica de Número de la Real Academia de Ingeniería, vocal del Consejo Rector de la Agencia Estatal de investigación y miembro del jurado de los Premios Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica.

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Los robots y sus capacidades

Elena García Armada

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isbn (csic): 978-84-00-10941-7

isbn electrónico (csic): 978-84-00-10942-4

isbn (catarata): 978-84-1352-393-4

isbn electrónico (catarata): 978-84-1352-394-1

nipo: 833-22-019-5

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Prólogo

La idea que el ciudadano tiene de lo que es un robot es lo que la ciencia ficción ha querido transmitirle. Máquinas aniquiladoras, con una inteligencia superior, que evolucionan para destruir a su creador, el ser humano. Y no es de extrañar que tengan esta opinión del robot, ya que es la única información a su alcance. El conocimiento de la robótica se ha reservado para los profesionales, y su docencia se dirige exclusivamente a los ingenieros especializados. Pero la robótica se está introduciendo en nuestras vidas, en la vida diaria del ciudadano de a pie, y nos encontramos con una gran desconfianza hacia ese robot que pretende meterse en nuestra casa, con nuestra familia.

Este libro pretende presentar a ese gran desconocido. En­­ten­­demos que el primer paso para que el acercamiento entre humano y robot se produzca es acercar la información, ayudar a entender qué es un robot, cómo funciona, qué puede hacer por nosotros y qué podemos esperar de él. Cuando el lector o lectora termine de pasear por las páginas de este libro dejará de pensar en un robot como un Terminator para pensar en un aliado, una ayuda para la mejora de su calidad de vida y de su trabajo.

Para lograrlo he recogido lo más básico y fundamental de la robótica. Sin restar rigor a lo descrito, se ha simplificado de manera considerable para facilitar su comprensión. Se describe al robot de la misma manera que describiríamos a un ser humano: su biografía, su anatomía, sus capacidades. ¿Están tan próximas las capacidades del robot a las humanas?

He ampliado el contenido de la primera edición con un capítulo que muestra los últimos avances en la investigación transdisciplinar, que trata de aproximar las capacidades del robot a las humanas gracias al avance de otras disciplinas como la inteligencia artificial o la ingeniería de materiales. Con este libro el lector o lectora será capaz de encontrar respuesta a sus inquietudes y miedos acerca de los robots. ¿Pueden ser más inteligentes que el ser humano? ¿Pueden rebelarse contra nosotros? ¿Nos dejarán sin empleo? Son las preguntas que con más frecuencia me hacen y los miedos que más preocupan a la ciudadanía. La robótica ha venido para quedarse entre nosotros y su papel es el de mejorar nuestra calidad de vida y nuestro trabajo. ¿Estamos preparados para incorporarlos a nuestro día a día?

A lo largo de estos últimos diez años he alcanzado metas a priori juzgadas por otros como imposibles, he roto techos de cristal y mi carrera profesional ha escalado vertiginosamente. Las alas que me han impulsado en este increíble viaje han sido, son y serán siempre los niños y niñas afectados por enfermedades neuromusculares y sus familias. Ellas, ellos, al permitirme formar parte de su vida y de su esperanza me han transmitido su energía, su felicidad instantánea, su sonrisa, sus lágrimas. A las familias de Álvaro, Jens, Jorge, Alba, Ángela, Víctor, Adolfo, y tantas otras que han venido y vendrán, quiero seguir dedicando mi trabajo, empezando por dedicarles este libro.

Ciencia y arte van de la mano, y también en esta dedicatoria. Inspirada por su coraje, su valentía y su tesón, Hourglass (del inglés, ‘el reloj de arena’) es un tema que hemos compuesto mi amigo y maestro Víctor García Delgado y yo para todas las familias que viven cada minuto con toda la intensidad que sus fuerzas les permiten. Invito al lector a escuchar esta canción y a disfrutar de la emoción que desprende este libro de robots.

Capítulo 1

¿Qué es un robot?

Construidos por un grupo de científicos que sueñan con liberar al hombre de la maldición del trabajo, los robots constituyen el primer experimento hacia ese loable fin. Estos autómatas poseen un notable parecido con la especie humana, pero han sido creados para servirla; son, en definitiva, una mano de obra esclava, sometida a la voluntad de sus creadores. Para los científicos de la compañía Robots Universales Rossum, RUR, su sueño comienza a cobrar fuerza. En la lejana isla donde habitan, la producción de robots no hace sino aumentar para satisfacer la imparable demanda de esta mano de obra barata y sumisa.

Sin embargo, algo está a punto de cambiar. Millones de personas en todo el planeta pierden sus puestos de trabajo al no ser competitivos frente a los incansables robots. Incluso los gobiernos prefieren abastecer a sus ejércitos de soldados robot. Mientras, en la sede de RUR, un científico ha concebido una nueva generación de androides capaces de sentir dolor; una forma de sensibilidad física que no tardará en convertirse en una incipiente semilla para hacer germinar en los autómatas… el alma.

Es la sinopsis de la obra de teatro Robots Universales Rossum, RUR, donde se acuña el término robot, en la traducción al inglés de la obra que el dramaturgo checo Karel Capek escribió en 1920. Los robots de RUR son seres vivos, replicantes de los humanos pero sin sentimientos ni creatividad, fabricados en masa, única y exclusivamente para servir a la humanidad. A excepción de su naturaleza humana, este pedazo de texto acierta a predecir algunos de los esfuerzos en investigación en robótica en las últimas décadas, así como los principales miedos que nos inspiran estas máquinas.

En esta obra de teatro surge el concepto de robot, anticipándose cuatro décadas a su llegada. Desde entonces el robot es un invento del ser humano destinado a servirle, librándole del trabajo más tedioso. En definitiva, un ingenio que mejorará nuestra calidad de vida.

La ciencia ficción se convierte en realidad en 1954 cuando George Devol presenta la primera patente de un robot: Programmed Article Transfer, un robot manipulador muy primitivo para trasladar de herramienta. Esta patente hace referencia al primer robot manipulador programado de forma digital y representa el nacimiento de la robótica industrial.

En 1956, Joseph Engelberger, director de ingeniería aeroespacial de la empresa Manning Maxwell & Moore en Stanford, coincide con Devol en un cóctel. Ambos deciden crear Consolidated Controls Corporation, que más tarde se convierte en Unimation (Universal Automation), la primera compañía de robótica, que en 1961 instala el primer robot Industrial, el Unimate 2000, en una fábrica de General Motors. Posteriormente, Unimation fue absorbida por Westinghouse.

La obra RUR, además de acuñar el término robot, pudo adelantar el efecto de la robotización. La revolución industrial que provocó la implantación de los robots industriales en las fábricas en los años sesenta y setenta, sustituyendo a operarios en tareas repetitivas, generó la sustitución de puestos de trabajo y la cualificación del empleo, de forma similar a como Capek lo había imaginado. Sin embargo, el robot de Capek era de naturaleza humana. El robot real se diferencia del de la ciencia ficción en su naturaleza, al menos, de momento.

Aunque existen numerosas definiciones de la palabra robot, todas válidas, quedémonos por ejemplo con la definición de la RAE: "(Del ingl., robot, y este del checo robota, trabajo, prestación personal). 1. m. Máquina o ingenio electrónico programable, capaz de manipular objetos y realizar operaciones antes reservadas solo a las personas". En definitiva, un robot es, en esencia, una máquina. Pero partiendo de esa naturaleza electromecánica, ¿qué diferencia a un robot de una máquina cualquiera?

Era el año 2000 y el jefe de nuestro departamento del Instituto de Automática Industrial del CSIC nos comunicó que había que preparar un robot para llevarlo a la feria Aula, donde el CSIC reservaba un espacio para mostrar a los estudiantes, científicos en potencia, las posibilidades de la investigación nacio­­nal. Nosotros éramos su ejemplo, investigadores en formación, los becarios de investigación trabajando en nuestra tesis doctoral. El robot elegido fue el SILO4, un cuadrúpedo de color rojo, del tamaño de una mesa rinconera, sobre el que versaba mi tesis y la de dos de mis compañeros. El SILO4 era un robot caminante, es decir, su función principal era la de caminar, eso que hace de forma natural cualquier animal sin apenas esfuerzo. En cambio, hacer caminar a ese robot costó tres tesis doctorales y dos proyectos de investigación. Una vez en Aula, ya instalado el robot y el computador desde el que lo controlábamos, hacíamos turnos en los que explicábamos a los niños y a los no tan niños qué era el SILO4 y qué hacía. Se movía siguiendo un modo de caminar discontinuo de dos fases, llamado así porque primero avanzaba consecutivamente dos de sus patas y una vez que el robot se en­­contraba estable bajo sus cuatro apoyos, avanzaba el cuerpo. A continuación, en una segunda fase, avanzaba las otras dos patas y volvía a mover el cuerpo, y así se repetía la secuencia cíclicamente. Era más bien lento para la mayoría de los visitantes, acostumbrados a los robots ágiles de Star Wars, y resultaba difícil competir con esa imagen. El SILO4 no podía moverse más rápido porque dependía de unos motores y unos engranajes reductores para mover cada articulación, y estos últimos, los engranajes, eran los principales causantes del límite de velocidad. Sin ellos el robot no habría podido soportar su propio peso, pero la amplificación de la fuerza del motor causaba de forma inversamente proporcional la pérdida de velocidad. Los robots de Star Wars no tenían limitaciones físicas al estar construidos por ordenador, pero eso no lo explican en las películas.

Entre las diferentes visitas se acercó una niña rubita, tendría unos 7 años. Uno de mis compañeros estaba en el turno de atender a los visitantes y cuando la niña le preguntó curiosa: ¿Esto qué es?. Mi compañero, orgulloso (ya que él había hecho el diseño mecánico y supervisado la fabricación del robot), con la cabeza alta y el pecho hinchado contestó: Es un robot. La niña reflejó una mezcla de sorpresa y curiosidad en su rostro. Tras una pausa de pocos segundos la niña volvió con otra pregunta: ¿Y qué sabe hacer?. Mi compañero volvió a inflar el pecho, cabeza alta, y muy satisfecho de la pregunta, respondió: Este robot sabe andar. Tras otra pausa, esta más corta incluso que la primera, la niña volvió a la carga: ¿Y qué más sabe hacer?. Mi compañero se desinfló ligeramente, arrugó un poco el ceño y contestó: No hace nada más, caminar ya es bastante para un robot. La expresión de decepción de la niña precedió a su fulminante conclusión, que no tardó en expresar con total desinhibición: Pues vaya cosa. Mi muñeca Pili anda y además hace pis. Dio media vuelta y se marchó, muy orgullosa de su muñeca y bastante decepcionada por esa mesa roja andante que se hacía llamar robot y ni siquiera era capaz de hacer pis.

Lo que distinguía al SILO4 de la muñeca Pili y de otras muñecas andantes no era la capacidad de hacer pis, sino precisamente la de caminar. Pili movía sus piernas de forma cíclica, unos miembros rígidos, sin capacidad de adaptarse al suelo, y que se caía a la menor perturbación en el camino, o a veces sin ella. En cambio, SILO4 tenía tres articulaciones en cada pata que le permitían adaptarse al suelo, seleccionar el punto de apoyo, evitando apoyos inestables, maximizando la longitud de paso, y monitorizando y controlando el margen de estabilidad, es decir, se aseguraba en cada paso que la postura elegida y los apoyos seleccionados eran estables, el robot no se iba a caer. Todo esto gracias al trinomio percepción-decisión-acción, que caracteriza al robot y lo distingue de otra máquina, mecanismo o muñeco. El robot percibe información del entorno y de sí mismo, y la utiliza en un proceso de razonamiento más o menos sofisticado, para ejecutar una acción. Este trinomio es lo que permite al robot realizar operaciones de forma autónoma, sin intervención humana.

Un robot es capaz de realizar sin la intervención humana operaciones antes reservadas solo a personas, y esta es la característica que le distingue de cualquier máquina común.

Otros ejemplos ya integrados en nuestra vida cotidiana son los robots de limpieza (como Roomba de iRobot que fue pio­­nero), que se distinguen de la aspiradora tradicional por realizar la limpieza sin la intervención humana, evitando obstáculos, adaptándose a la suciedad y asegurando