Cómo los científicos están dando a los robots sentidos táctiles parecidos a los humanos

Hay una escena de pesadilla en la película de Guillermo del Toro de 2006 El laberinto del fauno en el que nos enfrentamos a una siniestra criatura humanoide llamada Pale Man. Sin ojos en su monstruosa cabeza sin pelo, el Hombre Pálido, que se parece a un Voldemort sin ojos, ve con la ayuda de globos oculares incrustados en las palmas de sus manos. Usando estos apéndices oculares aumentados, que sostiene frente a su rostro sin ojos como si fueran anteojos, el Hombre Pálido puede visualizar y moverse a través de su entorno.

Hasta cierto punto, esto describe el trabajo que están llevando a cabo investigadores del Laboratorio de Robótica de Bristol en el Reino Unido, aunque sin el aterrador aspecto del horror corporal. Sólo que en su caso, el sustituto del Hombre Pálido no tiene simplemente un globo ocular en la palma de cada mano; tiene uno en cada dedo.

"En los últimos cuatro o cinco años, se ha producido un cambio en el campo de la detección táctil y la robótica [en forma de] un movimiento hacia el uso de cámaras como sensores".

profesor nathan lepora, dijo a Digital Trends. “Se llama detección táctil basada en la visión y la óptica. La razón por la que esto se ha popularizado es porque se entiende que la información de alta resolución El contenido de la punta de los dedos es crucial para que la inteligencia artificial [necesaria] controle estos sistemas”.

Tendencias digitales cubiertas por primera vez El trabajo de Lepora en 2017, describiendo una versión inicial del proyecto de su equipo como “compuesta por una cámara web montada en un Punta de dedo suave impresa en 3D que rastrea pines internos, diseñada para actuar como los receptores táctiles en humanos puntas de los dedos.

Desde entonces, el trabajo ha avanzado constantemente. Con ese fin, el equipo recientemente nueva investigación publicada revelando los últimos pasos del proyecto: crear una piel táctil impresa en 3D que algún día podría dar manos protésicas o robots autónomos, un sentido del tacto mucho más acorde con el de los humanos de carne y hueso. manos.

La malla impresa en 3D consta de papilas en forma de alfileres que imitan una estructura dérmica similar a la que se encuentra entre las capas epidérmica externa e interna de la piel humana. Estos pueden producir señales nerviosas artificiales que, cuando se miden, se parecen a las grabaciones de neuronas reales. que permiten a los mecanorreceptores del cuerpo identificar la forma y la presión de elementos o superficies cuando tocado.

"Cuando hicimos esta comparación de las señales provenientes de nuestras yemas de los dedos artificiales con los datos reales, encontramos una coincidencia muy similar entre los dos conjuntos de datos, con el mismo tipo de colinas y valles [encontrados en ambos]”, Lepora explicado.

El equipo podría combinar esta información del receptor de la piel impresa en 3D con datos tomados de pequeñas cámaras integradas. esperanzas, sea la clave para desbloquear un sueño a largo plazo en inteligencia artificial y robótica: una sensación artificial de tocar.

Los cinco sentidos

Si bien no todos los investigadores estarían necesariamente de acuerdo, quizás el objetivo fundamental más amplio de la IA sea replicar inteligencia humana (o, al menos, la capacidad de realizar todas las tareas de las que los humanos son capaces) dentro de un computadora. Eso significa descubrir formas de recrear los cinco sentidos (vista, oído, olfato, gusto y tacto) en forma de software. Sólo entonces podrán realizarse pruebas potenciales de Inteligencia Artificial General, como la propuesta “Prueba de café” (un robot verdaderamente inteligente debería ser capaz de entrar en una casa y obtener los ingredientes y componentes necesarios para preparar una taza de café).

Hasta la fecha, se ha prestado mucha atención y se ha avanzado en lo que respecta al reconocimiento de imágenes y audio. Se ha prestado menos atención, pero todavía algo, al olfato y al gusto. Los sensores inteligentes equipados con IA pueden identificar cientos de olores diferentes en una base de datos mediante el desarrollo de un "nariz digital.” Probadores de sabor digitales, capaces de dar medidas objetivas en cuanto al sabor, también son objeto de investigación. Pero el tacto sigue siendo tentadoramente fuera de nuestro alcance.

"Somos más conscientes de áreas como la visión", dijo Lepora, explicando por qué los investigadores se han centrado con frecuencia en otros lugares. “Por eso le damos más importancia en términos de lo que hacemos todos los días. Pero cuando se trata de tacto, la mayoría de las veces ni siquiera somos conscientes de que lo estamos usando. Y ciertamente no es que sea tan importante como es. Sin embargo, si le quitaras el sentido del tacto, tus manos serían totalmente inútiles. No se podía hacer nada con ellos”.

Esto no quiere decir que los robots hayan evitado interactuar con objetos del mundo real. Durante más de medio siglo, en las líneas de montaje de las fábricas se han empleado robots industriales con ejes de movimiento limitados y acciones simples como agarrar y rotar. En los centros logísticos de Amazon, los robots desempeñan un papel crucial para garantizar que el proceso de entrega en un día sea posible. Gracias a la adquisición en 2012 de la empresa de robótica Kiva, los almacenes de Amazon cuentan con ejércitos de robots cuadrados similares a Roombas grandes que barajan los estantes de productos y los llevan a los "recolectores" humanos para seleccionar los artículos correctos. de.

Sin embargo, si bien ambos procesos reducen en gran medida el tiempo que les tomaría a los humanos completar estas tareas Sin ayuda, estos robots realizan solo una funcionalidad limitada, dejando a los humanos llevar a cabo gran parte de la precisión. trabajar.

Hay una buena razón para esto: aunque el manejo diestro es algo que la mayoría de los humanos dan por sentado, es algo extraordinariamente difícil para las máquinas. El contacto humano tiene muchos matices. La piel tiene una estructura mecánica muy compleja, con miles de terminaciones nerviosas sólo en las yemas de los dedos, lo que permite una sensibilidad de resolución extremadamente alta a los detalles y la presión. Con nuestras manos podemos sentir vibraciones, calor, forma, fricción y textura, hasta imperfecciones submilimétricas o incluso micrométricas. (Para obtener una visión sencilla y de baja resolución de lo difícil que es la vida con capacidades táctiles limitadas, vea con qué facilidad se puede pasar un solo día usando guantes gruesos. ¡Lo más probable es que los estés arrancando mucho antes de media mañana!)

Retroalimentación sensorial

"Lo que da a los humanos esa flexibilidad y destreza es la retroalimentación sensorial que recibimos", dijo Lepora. “Mientras realizamos una tarea, recibimos retroalimentación sensorial del entorno. Para la destreza, cuando usamos nuestras manos, esa retroalimentación sensorial dominante es nuestro sentido del tacto. Nos brinda contenido, sensaciones e información de alta resolución y gran cantidad de información sobre nuestro entorno para guiar nuestras acciones”.

Para solucionar este problema serán necesarios avances tanto en hardware como en software: pinzas robóticas más flexibles y diestras con capacidades superiores para reconocer lo que están tocando y comportarse en consecuencia. Los componentes más pequeños y más baratos ayudarán. Por ejemplo, los enfoques sobre pinzas robóticas que utilizan cámaras para percibir el mundo se remontan al menos a la década de 1970, con proyectos como el de la Universidad de Edimburgo. robot freddy pionero. Sin embargo, sólo hace muy poco tiempo que las cámaras se han vuelto lo suficientemente pequeñas como para caber en una pieza de hardware del tamaño de la punta de un dedo humano. “Hace cinco años, la cámara más pequeña que se podía comprar tenía quizás un par de centímetros de ancho”, dijo Lepora. "Ahora puedes comprar cámaras de [sólo un par de] milímetros".

Todavía queda mucho trabajo por hacer antes de que innovaciones como la detección de las yemas suaves de los dedos puedan incorporarse a los robots para darles capacidades de detección táctil. Pero cuando esto suceda, cambiará las reglas del juego, ya sea para construir robots que sean capaces de realizar un mayor número de tareas tareas de un extremo a otro en el lugar de trabajo (piense en un almacén de Amazon completamente automatizado) o incluso actuar en trabajos de “alto contacto” como realizar roles de cuidado.

A medida que los robots se integren más estrechamente con la vida tal como la conocemos, la capacidad de interactuar de forma segura con quienes los rodean será más importante. Desde 1979, cuando un trabajador de una fábrica de Michigan llamado Robert Williams se convirtió en la primera persona en la historia asesinada por un robot, los robots han sido separados con frecuencia de los humanos como medida de seguridad. Al darles la capacidad de tocarse de forma segura, podríamos empezar a derribar esta barrera.

El poder del tacto

Hay evidencia que sugiere que, al hacerlo, los robots pueden mejorar su aceptación por parte de los humanos. Las criaturas vivientes, tanto humanas como no, se tocan entre sí como medio de comunicación social y, no, no sólo de manera sexual. Los monos bebés que se ven privados del contacto táctil con una figura materna pueden estresarse y desnutrirse. En los humanos, una palmadita en la espalda nos hace sentir bien. Las cosquillas nos hacen reír. Un breve contacto mano a mano por parte de un bibliotecario puede dar lugar a reseñas más favorables de una biblioteca y a evaluaciones “simples” similares. Los toques pueden hacer que demos más propina en un restaurante, gastar más dinero en un restaurante o calificar a un “tocador” como más atractivo.

Un estudio sobre el tema, un artículo de 2009 titulado “La piel como órgano social”, señala que: “En general, la investigación en neurociencia social tiende a centrarse en los canales visuales y auditivos como rutas para la información social. Sin embargo, debido a que la piel es el lugar de eventos y procesos cruciales para la forma en que pensamos, sentimos e interactuamos unos con otros, el tacto puede mediar. percepciones sociales de diversas maneras”. ¿El contacto con un robot provocaría en nosotros sentimientos positivos, haciéndonos sentir más cariño hacia las máquinas o cualquier otra cosa? tranquilizarnos? Es completamente posible.

Un estudio de 56 personas que interactuaban con una enfermera robótica encontraron que los participantes reportaron una respuesta generalmente favorable respuesta subjetiva al tacto iniciado por el robot, ya sea para limpiar su piel o proporcionar comodidad. Otra investigación más reciente, titulada “El poder persuasivo del tacto robótico”, exploró este tema también.

"[Investigaciones anteriores han demostrado] que la gente trata a las computadoras con educación, un comportamiento que a primera vista parece irrazonable hacia las computadoras". Laura Kunold, dijo a Digital Trends. “Dado que los robots tienen cuerpos físicos, me preguntaba si los efectos positivos, como los estados emocionales positivos o el cumplimiento, que se conocen a través del contacto interpersonal investigación, también podría obtenerse mediante el tacto de un robot”. Señaló: “Los seres humanos (estudiantes de nuestro trabajo) generalmente están abiertos a gestos táctiles no funcionales desde un punto de vista físico. robot. En general, se divirtieron y describieron el gesto como agradable y no dañino”.

A medida que las interacciones con robots se vuelven más comunes, es probable que el tacto sea un aspecto importante de su aceptación social. Como escribe George Elliot (no, debería decirse, específicamente sobre robots) en marzo medio, "¿quién medirá la sutileza de esos toques que transmiten tanto la calidad del alma como la del cuerpo?"

Los robots son cada vez más capaces. Hace varios años, el Instituto Tecnológico de Massachusetts construyó un robot blando lo suficientemente delicado como para capturar y luego liberar un pez vivo mientras nada en un tanque. Los robots recolectores de frutas y verduras también pueden identificar y luego recoger productos delicados como los tomates sin aplastarlos en passata. Con suerte, pronto serán lo suficientemente fiables como para hacer lo mismo con manos humanas.

Gracias a trabajos como este que llevan a cabo los investigadores del Laboratorio de Robótica de Bristol, están cada vez más cerca.

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