Primer robot inteligente capaz de percibir el dolor

Investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU Singapur) han utilizado inteligencia artificial (IA) para permitir que los robots reconozcan el «dolor» y se reparen daños menores en tiempo real. Los resultados se publican en Nature Communications.

Han incorporado la IA a una red de nodos sensores conectados a múltiples unidades de procesamiento, que actúan como «mini cerebros» en la piel del robot.

Esto significa que el aprendizaje ocurre localmente y los requisitos de cableado y el tiempo de respuesta del robot se reducen de cinco a diez veces, en comparación con los robots convencionales, dicen los protagonistas de este desarrollo tecnológico.

Gracias a la IA, el sistema de nodos sensores pueden procesar y responder al ‘dolor’ que surge de la presión ejercida por una fuerza física.

El sistema también permite que el robot detecte y repare su propio daño cuando está levemente «herido», sin necesidad de intervención humana: la combinación del sistema con un tipo de material de gel de iones autorregenerativo consigue esta curación autónoma.

Para enseñarle al robot cómo reconocer el dolor y aprender de los estímulos dañinos, el equipo diseñó memtransistores, dispositivos electrónicos parecidos al cerebro, capaces de procesar la memoria y la información: actúan como receptores del dolor y desarrollan sinapsis artificiales.

Comprobado

A través de experimentos de laboratorio, el equipo de investigación comprobó que el robot inteligente aprende a responder a lesiones en tiempo real. También demostró que el robot responde a la presión incluso después del daño, lo que demuestra la robustez del sistema.

Cuando se lesiona con un corte de un objeto afilado, el robot pierde rápidamente la función mecánica. Pero las moléculas en el gel de iones autorreparables comienzan a interactuar, lo que hace que el robot «suture» su «herida» y restablezca su función mientras mantiene una alta capacidad de respuesta.

El coautor principal del estudio, el profesor Arindam Basu, explica en un comunicado: para que los robots trabajen junto con los humanos algún día, una de las preocupaciones es cómo garantizar que interactúen de forma segura con nosotros. Por esa razón, científicos de todo el mundo han estado buscando formas de generar conciencia en los robots, como ser capaces de «sentir» el dolor, reaccionar ante él y soportar las duras condiciones de funcionamiento. Sin embargo, la complejidad de armar la multitud de sensores requerido y la fragilidad resultante de tal sistema, es una barrera importante para la adopción generalizada de esta función.

Robot superviviente

El primer autor del estudio, Rohit Abraham John, añade: las propiedades de autocuración de estos nuevos dispositivos ayudan al sistema robótico a repararse repetidamente cuando resulta lesionado con un corte o un rasguño, incluso a temperatura ambiente. Esto imita cómo funciona nuestro sistema biológico, al igual que la forma en que la piel humana se cura por sí sola después de un corte.

Y concluye: en nuestras pruebas, nuestro robot puede sobrevivir y responder a daños mecánicos involuntarios que surgen de lesiones menores como rasguños y golpes, mientras continúa funcionando de manera efectiva. Si dicho sistema se usara con robots en entornos del mundo real, podría contribuir a ahorros en mantenimiento.

Actualmente, los robots utilizan una red de sensores para generar información sobre su entorno inmediato. Por ejemplo, un robot de rescate en desastres usa sensores de cámara y micrófono para ubicar a un superviviente debajo de los escombros y luego saca a la persona con la guía de sensores táctiles en sus brazos.

Nueva generación robótica

Un robot de fábrica que trabaja en una línea de montaje utiliza la visión para guiar su brazo a la ubicación correcta y sensores táctiles para determinar si el objeto se resbala cuando lo levanta.

Los sensores actuales normalmente no procesan la información, sino que la envían a una única unidad central de procesamiento grande y potente donde se produce el aprendizaje.

Como resultado, los robots existentes suelen estar muy conectados, lo que provoca retrasos en los tiempos de respuesta. También son susceptibles a daños que requerirán mantenimiento y reparación, lo que puede ser largo y costoso.

La nueva investigación ha demostrado la viabilidad de un sistema robótico que es capaz de procesar información de manera eficiente con un mínimo de cableado y circuitos.

Sus autores consideran que, al reducir la cantidad de componentes electrónicos necesarios, el nuevo sistema es asequible y escalable, así como impulsará una nueva generación de robots en el mercado.