La investigadora que sueña con hacer bailar a los robots
La ingeniera mecánica y coreógrafa Amy LaViers, de la Universidad de Illinois (EE.UU.), propone estudiar la complejidad de los movimientos animales para crear máquinas más flexibles, adaptables y humanas.
La coreógrafa e ingeniera Amy LaViers / Natalie Fiol
Los robots son máquinas capaces de trabajar sin descanso hasta la última tuerca. Pueden repetir sus tareas una y otra vez con una precisión milimétrica. Son incansables, fríos, eficientes y silenciosos. Hoy sueldan la carrocería de los coches que conducimos, nos asisten en operaciones quirúrgicas o aspiran los suelos de nuestras casas. Y los enormes avances en inteligencia artificial y en locomoción presagian que estarán aún más presentes en el futuro. Ahora los vemos saltando obstáculos con cierta dificultad o imitando, a duras penas, los gestos humanos, pero, ¿cómo serán el día de mañana? ¿Se moverán entre nosotros con total naturalidad?
La ingeniera mecánica y coreógrafa Amy LaViers se pregunta si los robots deberán moverse con esa precisión inhumana de la que hoy hacen gala a la hora de convivir con nosotros; si, en el momento de ponernos una inyección, deberían ser tan fríos como precisos o más bien reproducir la gentileza de una enfermera. En un artículo de opinión publicado en enero en Nature, la investigadora, que dirige el Laboratorio de Robótica, Automatización y Baile en la Universidad de Illinois (EE.UU.), propone diseñar e imaginar los robotsinspirándonos en las sutileza y en la complejidad de los movimientos humanos y animales. También sugiere poner a trabajar juntos a ingenieros, artistas y bailarines con la finalidad de explorar el movimiento y tratar de diseñar máquinas más flexibles y adaptables; quizás incluso hermosas.
«Necesitamos explorar tanto los límites del movimiento humano como los límites de los movimientos de los robots», ha explicado LaViers a este periódico. «Unos y otros son muy diferentes. Los robots sobrepasan a los humanos (y a otros animales) en fuerza, velocidad o precisión», ha concedido. «Pero los humanos son notablemente eficientes, desde el punto de vista energético. Por tanto, compararlos y seguir analizando las fortalezas de cada uno es muy importante».
Por este motivo, la ingeniera propone que los constructores de robots investiguen cómo y por qué los cuerpos de personas y animales son tan complejos y exhiben tal variedad de movimientos. Que desarrollen nuevos modelos cuantitativos para describirlo y que, después, creen robots que actúen en consecuencia. «Coqueteamos, pintamos y bailamos. Nos comunicamos a través del movimiento», incidió la ingeniera. Y, sin embargo, dichos movimientos «no han sido completamente descritos por las leyes de la mecánica».
Hacia los límites del movimiento
En la actualidad, los investigadores han sido capaces de modelar el movimiento del nematodo Caenorhabditis elegans, uno de los animales más sencillos usados en investigación, a partir de 100 números, y lo han hecho con más detalle del que se conocen los movimientos humanos. El controlador para videojuegos Kinect, de Microsoft, solo es capaz de interpretar una docena de aspectos del movimiento de los jugadores.
Pero los movimientos humanos son mucho más complejos que todo eso. Los animadores tienen que usar decenas de miles de parámetros solo para simular cómo respira una persona. Tal como LaViers destacó en su artículo de Nature, «respondemos de forma diferente a una mano extendida dependiendo de si tiene los músculos de los antebrazos tensos o extendidos. Encontrarnos con alguien que está conteniendo su respiración es menos agradable que si somos recibidos con una exhalación», enumeró. «Y los expertos en robótica ven esa complejidad como algo innecesario». En consecuencia, «(los robots que diseñan) tienen dificultades para interaccionar con los humanos o para operar en ambientes cambiantes».
Es ahí donde los modelos matemáticos, los programas de captura de movimiento y, sobre todo, la danza, pueden entrar en juego, según LaViers: «Los bailarines saben muy bien las características que quieren ver en el movimiento y que se pierden con las técnicas de captura de movimientos y que los ingenieros mecánicos suelen pasar por alto».
El baile entre danza e ingeniería
La investigadora es una apasionada del baile a la que también le gustan las matemáticas y la ingeniería. Era estudiante en el departamento de danza de la Universidad de Princeton cuando averiguó que las herramientas cuantitativas que se usaban en sus asignaturas de ingeniería podían servir perfectamente para estudiar los patrones de cuerpos moviéndose en el espacio y el tiempo.
Por este motivo, el trabajo de LaViers gira en torno al desarrollo de herramientas y modelos para estudiar el movimiento y reproducirlo en robots de las más diversas características. «Uno de nuestros objetivos centrales es diseñar arquitecturas que permitan llevar a cabo los mismos movimientos en muchas diferentes plataformas –es decir, en distintas máquinas–».
En la actualidad, trabaja con un equipo donde hay ingenieros y bailarines. Por ejemplo, Joshua Schultz, de la Universidad de Tulsa, estudia el diseño de actuadores similares a músculos, mientras que Chatherine Maguire desempeña su labor como experta del Instituto Laban/Bartenieff para Estudios de Movimiento. «Me esfuerzo mucho para que dentro de mi grupo cada área de conocimiento, por muy diferentes que sean sus valores, sea valorada y respetada», explica LaViers.
Robots para la defensa nacional
En la actualidad, su equipo trabaja en múltiples aplicaciones, como el diseño de robots y herramientas útiles para la manufactura, la defensa nacional, la asistencia personal, el entretenimiento o el arte, entre otros muchos.
Desde hace tres años recibe financiación por parte del DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), la agencia del Pentágono encargada de desarrollar y descubrir nuevas tecnologías útiles para la defensa nacional, como internet, el GPS, los aviones furtivos o los robots de Boston Dynamics.
Un PackBot, un robot militar diseñado para operar en lugares de difícil acceso o desactivar explosivos / Outisnn
En concreto, trabaja en el desarrollo de interfaces para el control de robots desactivadores de explosivos: los llamados PackBots, fundamentalmente brazos articulados montados sobre un chasis de orugas. El principal cometido de los ingenieros es hacer que el manejo de estos robots sea más sencillo y permita enviar órdenes complejas de forma más rápida.
Robots adaptables y únicos
Según escribió LaViers en Nature, en el futuro los robots estarán por todas partes: «Todo se moverá, de una forma visible, audible o táctil. Las sillas rodarán por la habitación para encontrarse con nosotros cuando nos sentemos. (…) Las prótesis inteligentes remplazarán los miembros perdidos». De hecho, tal como destaca, «nuestras casas ya están llenas de robots»: lavavajillas, lavadoras o automáticos son una realidad cotidiana.
Los humanos se adaptarán a toda esa «cacofonía» de movimientos artificiales pero, igualmente, «la tecnología debe ser diseñada cuidadosamente para proteger nuestra salud y bienestar», consideró LaViers. Al igual que los arquitectos idean edificios acogedores, funcionales, hermosos e incluso únicos, los ingenieros tendrán que plantearse si la variabilidad y la expresividad serán rasgos importantes en los robots.
¿Llegarán a ser los robots hermosos? «¿¡Qué es la belleza!?», ha respondido la investigadora. «Creo que los robots reflejan el punto de vista, los valores y la intención de sus creadores. Pero, al poner la idea de la expresión en el primer plano de los diseñadores, quizás comencemos a ver una mayor variedad de estilos en los robots. De hecho, ya estamos empezando a verlo».
Otra de las claves será la adaptabilidad y flexibilidad de estas máquinas. Si bien las hormigas son capaces de escalar incluso en la microgravedad de la Estacion Espacial Internacional, ¿se podrá diseñar máquinas que sean tan adaptables?
«No sé si se podrá hacer robots adaptables o que imiten las imperfecciones de los movimientos naturales. Lo que puedo decir es que esto no es posible todavía. Solo podemos construir robots que imiten unos pocos aspectos de los sistemas naturales».
¿Un futuro con androides?
Hacerlo permitiría diseñar robots más ágiles y versátiles, en algunos casos incluso basados en materiales blandos, o coches autónomos capaces de adaptarse a diferentes ambientes, como lo puede ser una ciudad repleta de callejuelas o una autopista.
Algunos investigadores ya están trabajando en este tipo de tareas. Por ejemplo, Kirstin Petersen, de la Universidad de Cornell, en Nueva York, investiga las termitas y las arañas para encontrar nuevas formas con los que explotar la modularidad, la complejidad y los materiales blandos en sistemas artificiales. Zeynep Temel, de la Universidad Carnegie Mellon, estudia los movimientos de las bacterias y Heather Knight, de la Universidad del Estado de Oregón, trabaja con actores para capturar sus movimientos y desarrollar robots más expresivos. Por último, Lena Ting, en la Universidad Emory, estudia la rehabilitación y el caminar combinando ciencia y arte, en un importante proyecto financiado por la US National Science Foundation.
Amy LaViers considera que, más adelante, podríamos ver el advenimiento de los androides. «Los robots con forma humana podrían ser muy convenientes porque son capaces de adaptarse a las convenciones humanas de movimiento y porque comunican información sobre su estado interno de una forma efectiva y natural». Sin embargo, habrá una diferencia clara entre ellos y nosotros: «No importa cuán expresivos sean estos sistemas: las máquinas no tienen emociones».
