Toque final: cómo los científicos están dando a los robots sentidos táctiles similares a los humanos

Hay una escena de pesadilla en la película El laberinto del fauno de Guillermo del Toro de 2006 en la que nos enfrentamos a una siniestra criatura humanoide llamada Pale Man. Sin ojos en su cabeza monstruosa y sin pelo, el Hombre Pálido, que se asemeja 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 anteojos, Pale Man puede visualizar y moverse a través de su entorno.

Esto describe hasta cierto punto el trabajo que están llevando a cabo los investigadores del Laboratorio de Robótica de Bristol en el Reino Unido, aunque sin el aspecto aterrador del horror corporal. Solo que en su caso, el sustituto de Pale Man 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 la forma de] un movimiento hacia el uso de cámaras como sensores”, dijo el profesor Nathan Lepora , quien dirige el 15- miembro del Grupo de Investigación de Robótica Táctil del Laboratorio de Robótica de Bristol, dijo a Digital Trends. “Se llama detección táctil basada en la visión y óptica. La razón por la que se ha puesto de moda es porque se entiende que el contenido de información de alta resolución de la punta de los dedos es crucial para la inteligencia artificial [necesaria] para controlar estos sistemas”.

Digital Trends cubrió por primera vez el trabajo de Lepora en 2017 , y describió una versión inicial del proyecto de su equipo como "compuesta por una cámara web que está montada en una punta suave impresa en 3D que rastrea pines internos, diseñada para actuar como los receptores táctiles en las puntas de los dedos humanos". .

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

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

“Cuando hicimos esta comparación de las señales que salían de nuestras puntas 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]”, explicó Lepora.

El equipo espera que combinar esta información del receptor de la piel impresa en 3D con datos tomados de pequeñas cámaras integradas podría ser la clave para desbloquear un sueño a largo plazo en inteligencia artificial y robótica: un sentido del tacto artificial.

Los cinco sentidos

Si bien no todos los investigadores estarían necesariamente de acuerdo, quizás el objetivo fundamental más amplio de la IA sea replicar la inteligencia humana (o, al menos, la capacidad de llevar a cabo todas las tareas de las que son capaces los humanos) dentro de una computadora. Eso significa encontrar formas de recrear los cinco sentidos (vista, oído, olfato, gusto y tacto) en forma de software. Solo entonces se pueden lograr pruebas potenciales de inteligencia artificial general, como la " Prueba del café " propuesta (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 una " nariz digital ". Los probadores de sabor digitales , capaces de dar medidas objetivas con respecto al sabor, también son objeto de investigación. Pero el tacto permanece tentadoramente fuera de su alcance.

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

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

Sin embargo, si bien estos dos procesos reducen en gran medida el tiempo que les tomaría a los humanos completar estas tareas sin ayuda, estos robots solo realizan una funcionalidad limitada, dejando que los humanos realicen gran parte del trabajo de precisión.

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

retroalimentación sensorial

“Lo que le da a los humanos esa flexibilidad y destreza es la retroalimentación sensorial que recibimos”, dijo Lepora. “Mientras estamos haciendo 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 el contenido de alta resolución y alta información, las sensaciones y la información sobre nuestro entorno para guiar nuestras acciones”.

Resolver este problema requerirá avances tanto en hardware como en software: pinzas robóticas más flexibles y diestras con habilidades superiores para reconocer lo que están tocando y comportarse en consecuencia. Los componentes más pequeños y más baratos ayudarán. Por ejemplo, los enfoques de pinzas robóticas que utilizan cámaras para percibir el mundo se remontan al menos a la década de 1970, con proyectos como el pionero robot Freddy de la Universidad de Edimburgo. Sin embargo, solo recientemente 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 podías comprar tenía quizás un par de centímetros de ancho”, dijo Lepora. “Ahora puedes comprar cámaras que miden [solo un par de] milímetros”.

Todavía queda mucho trabajo por hacer antes de que las innovaciones, como la detección de las puntas de los dedos suaves, puedan incorporarse a los robots para darles capacidades de detección táctil. Pero cuando esto suceda, será un cambio de juego, ya sea para construir robots que puedan llevar a cabo una mayor cantidad de tareas de extremo a extremo en el lugar de trabajo (piense en un almacén de Amazon completamente automatizado) o incluso actúen en "alto nivel". "trabajos de contacto" como desempeñar funciones de cuidado.

A medida que los robots se integren más estrechamente con la vida tal como la conocemos, la capacidad de interactuar de manera segura con quienes los rodean se volverá 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 frecuentemente separados de los humanos como medida de seguridad. Al darles la capacidad de tocar con seguridad, podríamos comenzar a romper esta barrera.

El poder del tacto

Hay evidencia que sugiere que, al hacerlo, los robots pueden mejorar su aceptación por parte de los humanos. Los seres vivos, tanto humanos como no, se tocan entre sí como medio de comunicación social, y no, no solo 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. Hacer cosquillas nos hace reír. Un breve toque mano a mano de un bibliotecario puede dar como resultado revisiones más favorables de una biblioteca, y toques "simples" similares pueden hacer que demos más propinas en un restaurante, gastemos más dinero en un restaurante o califiquemos 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 sitio de eventos y procesos cruciales para la forma en que pensamos, sentimos e interactuamos unos con otros, el tacto puede mediar en las percepciones sociales de varias maneras”. ¿El contacto de un robot provocaría sentimientos positivos en nosotros, haciéndonos sentir más cariño hacia las máquinas o tranquilizándonos de otra manera? Es completamente posible.

Un estudio de 56 personas que interactuaron con una enfermera robótica encontró que los participantes informaron una respuesta subjetiva generalmente favorable al contacto iniciado por el robot, ya sea para limpiar su piel o para brindarles comodidad. Otra investigación más reciente, titulada " El poder persuasivo del tacto robótico ", también exploró este tema.

"[Investigaciones anteriores han demostrado] que las personas tratan a las computadoras con cortesía, un comportamiento que a primera vista parece irrazonable hacia las computadoras", Laura Kunold , profesora asistente en la facultad de Psicología en el Diseño Centrado en el Ser Humano de Sistemas Socio-Digitales en la Universidad Ruhr de Alemania. Bochum, 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 partir de la investigación del contacto interpersonal, también podrían obtenerse mediante el tacto de un robot". Ella señaló: “Los humanos, estudiantes en nuestro trabajo, generalmente están abiertos a los gestos táctiles no funcionales de un robot. En general, se divirtieron y describieron el gesto como agradable y no dañino”.

A medida que las interacciones de los 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 Middlemarch , “¿quién medirá la sutileza de esos toques que transmiten la cualidad del alma tanto como del cuerpo?”

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

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